数字电路实验-集成逻辑门等

1、1v实验一实验一 集成逻辑门功能测试集成逻辑门功能测试v实验二实验二 编码器、数据选择器编码器、数据选择器功能测试功能测试v实验三实验三 集成触发器集成触发器功能测试功能测试v实验四实验四 计数器计数器功能测试功能测试v实验五实验五 移位寄存器功能测试移位寄存器功能测试 重庆通信学院电子技术教研室郑勇2实验一实验一 集成逻辑门功能测试集成逻辑门功能测试 一、一、集成电路相关知识简介集成电路相关知识简介 （一）集成电路发展概况（一）集成电路发展概况 集成电路的发展经历了以下四个阶段：集成电路的发展经历了以下四个阶段： 1 1、19061906年电子管问世和年电子管问世和19471947年晶体管的

2、发明。年晶体管的发明。 2 2、19581958年集成电路的诞生。年集成电路的诞生。 3 3、19751975年超大规模集成电路。年超大规模集成电路。 4 4、2121世纪的以微电子技术为基础、计算机和通信为媒世纪的以微电子技术为基础、计算机和通信为媒 体的新阶段。体的新阶段。 全球每年生产集成电路大约全球每年生产集成电路大约60006000多亿块，集成电路多亿块，集成电路 在电子设备中的价值上世纪在电子设备中的价值上世纪8080年代年代7%7%，现在，现在30%30%以上，以上， 在一些军事装备中达在一些军事装备中达80%80%。集成电路已成为发展电子。集成电路已成为发展电子 信息技术的核心

3、和衡量一个国家综合国力的重要标志。信息技术的核心和衡量一个国家综合国力的重要标志。3（二）集成电路分类（二）集成电路分类按用途分为：模拟集成电路和数字集成电路；按用途分为：模拟集成电路和数字集成电路；按导电类型分为：双极型集成电路和单极型按导电类型分为：双极型集成电路和单极型 （MOSMOS）集成电路两类；）集成电路两类；按制造工艺和结构分为：半导体集成电路、薄膜或厚按制造工艺和结构分为：半导体集成电路、薄膜或厚膜集成电路、混合集成电路；膜集成电路、混合集成电路；按集成度分为：小规模、中规模、大规模、超大规模按集成度分为：小规模、中规模、大规模、超大规模集成电路和巨大集成电路和巨大规模集成电路

4、规模集成电路。 4 目前世界上生产最多、应用最广的目前世界上生产最多、应用最广的是半导体集成电路是半导体集成电路 可分为可分为 半导体集成电路半导体集成电路 目前应用最广泛的数字集成电路是目前应用最广泛的数字集成电路是 TTLTTL和和CMOSCMOS电路电路5实验一 集成逻辑门功能测试 （三）、（三）、 TTLTTL数字集成电路：数字集成电路： TTLTTL集成电路以双极型晶体管为开关元件，又称集成电路以双极型晶体管为开关元件，又称 为双极型（电子和空穴）集成电路为双极型（电子和空穴）集成电路 根据应用领域不同分为：根据应用领域不同分为： 5454系列（军）如：系列（军）如：54LS0054

5、LS00、54LS2054LS20等等 7474系列（民）如：系列（民）如：74LS0074LS00、74LS2074LS20等等 它沿着它沿着74 74S 74LS 74AS 74ALS74 74S 74LS 74AS 74ALS系列发展。系列发展。 S S： 代表肖特基工艺速度高于标准代表肖特基工艺速度高于标准TTLTTL。 LSLS： 代表低功耗肖特基工艺。代表低功耗肖特基工艺。 ASAS： 代表先进（高速）肖特基工艺。代表先进（高速）肖特基工艺。 ALSALS：代表先进（高速）低功耗肖特基工艺。：代表先进（高速）低功耗肖特基工艺。6 CMOS CMOS数字集成电路：数字集成电路： CM

6、OSCMOS数字集成电路是数字集成电路是MOSMOS电路中的主导产品。电路中的主导产品。MOSMOS电路是以绝电路是以绝缘栅场效应晶体管为开关元件，又称为单极型集成电路，缘栅场效应晶体管为开关元件，又称为单极型集成电路，MOSMOS电电路可分为路可分为PMOSPMOS、NMOSNMOS、和、和CMOSCMOS电路。电路。 它沿着它沿着4000A 4000B/4500B4000A 4000B/4500B（统一称为（统一称为4000B4000B） 74HC 74HC 74HCT74HCT系列高速发展。目前系列高速发展。目前MOSMOS集成电路几乎都是高速集成电路几乎都是高速CMOSCMOS集成电集

7、成电路。由于生产厂家不同，产品的系列号不完全相同。路。由于生产厂家不同，产品的系列号不完全相同。ACAC： 代表先进的高速代表先进的高速CMOSCMOS集成电路。集成电路。ACTACT：代表与：代表与TTLTTL相一致的输入特性、相容的输出特性的高速相一致的输入特性、相容的输出特性的高速 CMOSCMOS集成电路。集成电路。HCHC： 代表高速代表高速CMOSCMOS集成电路。集成电路。HCTHCT：代表与：代表与TTLTTL电平相兼容的高速电平相兼容的高速CMOSCMOS集成电路。集成电路。实验一 集成逻辑门功能测试774LS0740668实验一 集成逻辑门功能测试 （四）基本特性（四）基本

8、特性 TTLTTL集成电路集成电路 工作电压：工作电压：5.0V5.0V 频率特性频率特性 标准标准TTL: 35MHZTTL: 35MHZ LS-TTL LS-TTL： 40MHZ40MHZ ALS-TTL ALS-TTL：70MHZ70MHZ S-TTL S-TTL： 125MHZ125MHZ AS-TTL AS-TTL： 200MHZ200MHZ ECL ECL： 100-1000MHZ100-1000MHZ9 CMOS CMOS集成电路：集成电路： 工作电压工作电压 40004000系列：系列：3.0V18V3.0V18V 40H 40H系列：系列： 2.0V8.0V 2.0V8.0V

9、 HC HC系列：系列： 2.0V6.0V 2.0V6.0V HCU HCU系列：系列： 2.0V6.0V 2.0V6.0V HCT HCT系列：系列： 4.5V5.5V 4.5V5.5V 频率特性频率特性 40004000系列系列: 12MHZ: 12MHZ HCHC系列：系列： 40MHZ40MHZ 实验一 集成逻辑门功能测试10 二、实验任务与步骤二、实验任务与步骤 （一）、（一）、74LS0074LS00与非门的功能测试与非门的功能测试 74LS0074LS00与非门的引脚排列见下图与非门的引脚排列见下图11实实验方法：验方法： 将集成电路将集成电路74LS0074LS00插入实插入实

10、验箱中集成电路插座上，选择验箱中集成电路插座上，选择其中任一个与非门，按左图连其中任一个与非门，按左图连接好电路，输入端（接好电路，输入端（A A、B B）的）的数字信号由实验箱中的数据开数字信号由实验箱中的数据开关提供，输出端（关提供，输出端（Y Y）接实验）接实验箱中的发光二极管，利用发光箱中的发光二极管，利用发光二极管的二极管的亮亮和和不亮不亮来指示输出来指示输出端（端（Y Y）的逻辑状态（）的逻辑状态（亮代表亮代表“1”1”、不亮代表、不亮代表“0”0”），测），测试结果比较试结果比较74LS0074LS00与非门的功与非门的功能是否一致并填人下表能是否一致并填人下表。实验一 集成逻辑

11、门功能测试1274LS0074LS00功能测试表功能测试表输输 入入输输 出出测测 试试 结结 果果BA0001101Y发光二极管指示结果发光二极管指示结果实验一 集成逻辑门功能测试1 1 13（二）、（二）、74LS2074LS20与非门的功能测试与非门的功能测试 74LS2074LS20与非门的引脚排列见下图与非门的引脚排列见下图实验一 集成逻辑门功能测试14实验方法实验方法：将集成电路将集成电路74LS2074LS20正确插入实验箱中集成电路插正确插入实验箱中集成电路插座上，选择其中任一个与非门，座上，选择其中任一个与非门，按左图连接好电路，输入端按左图连接好电路，输入端（A A、B B

12、、C C、D D）的数字信号由）的数字信号由实验箱中的数据开关提供，输实验箱中的数据开关提供，输出端（出端（Y Y）接实验箱中的发光）接实验箱中的发光二极管，利用发光二极管的二极管，利用发光二极管的亮亮和和不亮不亮来指示输出端（来指示输出端（Y Y）的）的逻辑状态（逻辑状态（亮代表亮代表“1”1”、不不亮代表亮代表“0”0”），测试结果比），测试结果比较较74LS2074LS20与非门的功能是否一与非门的功能是否一致。致。实验一 集成逻辑门功能测试15实验一 集成逻辑门功能测试三、实验目的三、实验目的 通过本次实验要求达到以下三个目的通过本次实验要求达到以下三个目的 1 1、了解数字集成电路的

13、相关知识；、了解数字集成电路的相关知识； 2 2、掌握门电路逻辑功能的测试方法；、掌握门电路逻辑功能的测试方法； 3 3、学会门电路的基本应用。、学会门电路的基本应用。 16 四、实验注意事项四、实验注意事项 1.1.正确、细心使用集成块正确、细心使用集成块 任何集成块在使用前必须搞清楚其型号功能、引脚排列，任何集成块在使用前必须搞清楚其型号功能、引脚排列， 特别是电源端和接地端。在实验中插集成块时，一定要将其所特别是电源端和接地端。在实验中插集成块时，一定要将其所有引脚和插座上的小孔对准并均匀用力按下，否责容易使集成有引脚和插座上的小孔对准并均匀用力按下，否责容易使集成块引脚弯曲甚至损坏。拨

14、出时，一是使用专用起拨钳夹住集成块引脚弯曲甚至损坏。拨出时，一是使用专用起拨钳夹住集成块，垂直往上拨，二是用小起子两边均匀用力向上对撬，使其块，垂直往上拨，二是用小起子两边均匀用力向上对撬，使其垂直向上拔起；如用力不均，易使引脚弯曲或折断而损坏块。垂直向上拔起；如用力不均，易使引脚弯曲或折断而损坏块。 2.2.合理布局和正确连线合理布局和正确连线 在数字电路实验中，要求做到：布线合理。一般布线顺序是：在数字电路实验中，要求做到：布线合理。一般布线顺序是：先接地线和电源线，再接输入、输出及控制线，布线时尽可能先接地线和电源线，再接输入、输出及控制线，布线时尽可能采用不同颜色的导线，通常红色接电源

15、，黑色接地。采用不同颜色的导线，通常红色接电源，黑色接地。 3.3.严禁在加电源状态下插拔集成块和连接电路严禁在加电源状态下插拔集成块和连接电路。实验一 集成逻辑门功能测试17五、要求五、要求 1.1.爱护实验器材爱护实验器材, ,严格遵守操作规范严格遵守操作规范。 2.2.注意良好机务作风的养成注意良好机务作风的养成。 3.3.认真写出实验报告认真写出实验报告( (三天内交其三天内交其) )。 4.4.保持实验室的清洁卫生保持实验室的清洁卫生。实验一 集成逻辑门功能测试18数字电路实验箱介绍数字电路实验箱介绍实验一 集成逻辑门功能测试电源开关继电器喇叭接地点5V电源拨码开关逻辑笔19实验二实

16、验二 编码器、数据选择器功能测试编码器、数据选择器功能测试 一、实验原理一、实验原理 （一）编码器（一）编码器 编码器是实现编码功能的数字集成电路。编码器是实现编码功能的数字集成电路。 74LS14774LS147是一个是一个1010线线-4-4线优先编码器，其引脚排列线优先编码器，其引脚排列和功能表如下图所示。图中和功能表如下图所示。图中I I1 1I I9 9为编码输入端，低为编码输入端，低电平有效。电平有效。D D、C C、B B、A A为编码输出端，当某个输入为编码输出端，当某个输入端为端为0 0时，输出相应的时，输出相应的84218421码的反码，如当码的反码，如当I I1 1=0=

17、0时时(I(I2 2II9 9为为“1”),1”),则输出端为则输出端为00010001码的反码码的反码11101110。在。在这这9 9个编码输入端中，个编码输入端中，I I9 9的优先级最高，即只要的优先级最高，即只要I I9 9=0,=0,无论无论I I1 1I I8 8为何值，输出总是为为何值，输出总是为10011001码的反码码的反码01100110，其余依次类推。当其余依次类推。当9 9个输入端全部为个输入端全部为“1”1”时，编码时，编码器输出为器输出为00000000码的反码码的反码11111111。实验二 编码器、数据选择器功能测试2074LS14774LS147引脚排列引脚

18、排列 实验二 编码器、数据选择器功能测试2174LS14774LS147功能表功能表 输 入 输 出 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9 D C B A H H H H H H H H H H H H H X X X X X X X X L L H H L X X X X X X X L H L H H H X X X X X X L H H H L L L X X X X X L H H H H L L H X X X X L H H H H H L H L X X X L H H H H H H L H H X X L H H H H H H H H L L X L H

19、H H H H H H H H L H L H H H H H H H H H H H L实验二 编码器、数据选择器功能测试22实验二 编码器、数据选择器功能测试（二）数据选择器（二）数据选择器 数据选择器是多输入单输出的组合逻辑路当在数据选择器是多输入单输出的组合逻辑路当在选择控制端加地址码，就能从多个数据中选择一个选择控制端加地址码，就能从多个数据中选择一个数据传送至输出端。它的功能数据传送至输出端。它的功能“类似类似”一个单刀多一个单刀多掷开关。数据选择器通常又叫多路数据选择器。掷开关。数据选择器通常又叫多路数据选择器。 74LS15374LS153是双四选一数据选择器，其引脚排列是双四

20、选一数据选择器，其引脚排列和功能表如下图所示。图中：和功能表如下图所示。图中：G G为工作状态允许端为工作状态允许端（或叫使能端）低电平有效；（或叫使能端）低电平有效；C C0 0、C C1 1、C C2 2、C C3 3为四为四个数据输入端；个数据输入端；Y Y为输出端；为输出端；A A、B B为控制端（地址为控制端（地址端）。数据选择器的用途很多，例如多通道数据传端）。数据选择器的用途很多，例如多通道数据传输、数码比较、并行码变为串行码以及实现逻辑函输、数码比较、并行码变为串行码以及实现逻辑函数等。数等。 23实验二 编码器、数据选择器功能测试74LS15374LS153引脚排列引脚排列2

21、4 输 入 输 出 B A C0 C1 C2 C3 G Y X X X X X X H L L L L X X X L L=C0 L L H X X X L H=C0 L H X L X X L L=C1 L H X H X X L H=C1 H L X X L X L L=C2 H L X X H X L H=C2 H H X X X L L L=C3 H H H=C3 X X X H 实验二 编码器、数据选择器功能测试 L25 实验二 编码器、数据选择器功能测试 74LS153YC0C1C2C3B A接数据开关接发光二极管5V167812 146543G输入输出控制（地址）二、实验任务与步

22、骤二、实验任务与步骤 1 1、测试、测试74LS15374LS153的逻辑功能的逻辑功能26 2 2、测试、测试74LS14774LS147的逻辑功能的逻辑功能实验二 编码器、数据选择器功能测试DCBA接发光二极管I1I974LS1471681110976145V27C0C1C2C3Y74LS15374LS147 B A1 2 3 43 3、四路数据传输电路、四路数据传输电路输 入 控制端输 出实验二 编码器、数据选择器功能测试28实验二 编码器、数据选择器功能测试 三、实验目的要求三、实验目的要求（一）目的1、了解编码器、数据选择器功能。2、加深对编码器、数据选择器概念的理解。（二）要求1、

23、连接电路时思路一定要清楚。2、在实验过程中概念一定要清楚。29实验三实验三 集成触发器集成触发器一、实验原理一、实验原理 触发器是组成时序电路的基本单元，它具有两个稳定状态，即0状态和1状态。只有在触发信号(CP脉冲)作用下，触发器才从原有的稳定状态转变成新的稳定状态；无触发信号作用时，这就维持原来的稳定状态不变。因此触发器是一种具有记忆功能的电路，可作为二进制存贮器单元使用。 触发器的种类很多，按其功能可分为：R-S触发器、D触发器、J-K触发器和T触发器等；按电路的触发方式又可分为：电位触发型、主从型、维阻型、边沿触发型等；按材料分为TIL触发器和CMOS触发器类。 实验三 集成触发器30

24、二、实验任务、步骤二、实验任务、步骤（一）基本（一）基本RSRS触发器触发器 用74LSOO与非门组成一个基本RS触发器，电路如下图所示，将测试结果填入表中实验三 集成触发器31RSRS触发器测试电路图触发器测试电路图 实验三 集成触发器器材：器材：74LS00（接数据开关）（接发光二极管）32（二）（二）D D触发器的功能测试触发器的功能测试 CD4013双D触发器功能表和管脚排列图见下图实验三 集成触发器R -置“0”端（清0端），S-置“1”端，Cp-时钟脉冲端，Q -输出端。33 D D触发器功能测试图触发器功能测试图 实验三 集成触发器DCpSRQQXX10XX01XX1110000

25、034实验三 集成触发器DCpSRQQXX10XX01XX11100000D D触发器功能测试表触发器功能测试表35（三）（三）D D触发器实现计数触发测试图触发器实现计数触发测试图 实验三 集成触发器136（四四）D D触发器实现触发器实现二分频器二分频器测试图测试图 实验三 集成触发器CPCPQ Q37三、实验目的要求三、实验目的要求（一）目的1、掌握基本R-S触发器、D触发器的逻辑功能；2、加深对基本R-S触发器、D触发器概念的理解；3、了解基本R-S触发器、D触发器的基本应用。（二）要求1、连接电路时思路一定要清楚。2、在实验过程中概念一定要明确。3、注意时序关系，比较与前两次实验有什

26、么不同。4、预习实验四的内容。实验三 集成触发器38实验四实验四 计数器功能测试计数器功能测试一、实验原理一、实验原理 计脉冲个数计脉冲个数 定时、分频定时、分频 数字运算和其它特定逻辑功能数字运算和其它特定逻辑功能 同步计数器、异步计数器同步计数器、异步计数器 二进制、十进制、二进制、十进制、M M进制计数器进制计数器 加法、减法、可逆计数器加法、减法、可逆计数器 实验四 计数器功能测试393 3、显示译码器（、显示译码器（七段字型译码器）七段字型译码器）TTLTTL显示译码器显示译码器: :分为分为OEOE型和型和OCOC型两种。型两种。 OE OE型显示译码器：其特点是以型显示译码器：其

27、特点是以高电平高电平点亮共阴点亮共阴数码管，输出低电平时，字段熄灭。数码管，输出低电平时，字段熄灭。计数器 显 示译码器R0输入OE型 共阴数码管实验四 计数器功能测试40 OC OC型显示译码器型显示译码器 其特点是以其特点是以低电平低电平点亮共阳数码管，输出高电平点亮共阳数码管，输出高电平时，字段熄灭。时，字段熄灭。 CMOS CMOS显示译码器（无显示译码器（无OEOE型和型和OCOC型之分）。型之分）。 计数器 显 示译码器5VR0输入OC型共阳数码管实验四 计数器功能测试414 4、LEDLED数码管数码管 数码管的内部结构类似数码管的内部结构类似PNPN结，由七个条形发光二极管构成

28、结，由七个条形发光二极管构成七段七段8 8字形。它是将电信号转换为光信号的半导体显示件又字形。它是将电信号转换为光信号的半导体显示件又称七段数码管，分共阴和共阳两种类型。使用时一定要接限称七段数码管，分共阴和共阳两种类型。使用时一定要接限流电阻。并且一定要和显示译码器配合使用，共阴型数码管流电阻。并且一定要和显示译码器配合使用，共阴型数码管配合配合OEOE型显示译码器，共阳型数码管配合型显示译码器，共阳型数码管配合OCOC型显示译码器。型显示译码器。否则它们不能正常工作。否则它们不能正常工作。实验四 计数器功能测试42实验四 计数器功能测试43实验任务、步骤实验任务、步骤 实验四 计数器功能测

29、试1 1、实验器材介绍、实验器材介绍44实验四 计数器功能测试45实验四 计数器功能测试 输 入 输 出 显 示LE BI LT D C B A a b c d e f gL H H L L L L H H H H H H L 0L H H L L L H L H H L L L L 1 L H H L L H L H H L H H L H 2L H H L L H H H H H H L L H 3 L H H L H L L L H H L L H H 4 L L H L H L H H L H H L H H 5 L H H L H H L L L H H H H H 6L H H L

30、 H H H H H H L L L L 7L H H H L L L H H H H H H H 8L H H H L L H H H H L L H H 9L8XXH H H H H H HLXH空白_46实验四 计数器功能测试CP3456Q0Q1Q2Q3接发光二极管VDD 5V18162EN72HZCD45182 2、用、用CD4518CD4518实现实现 M=10M=10进制计数器进制计数器47 abcdefgagCD4511 CD4518ABCD QQQQ0123CPENVDDR0VDDBILT88LE 3 3、用、用CD4518CD4518实现实现M=7M=7进制计数器进制计数器C

31、R712 163 4 5 61 2 4689R1R7实验四 计数器功能测试数码管七段字型译码器74LS20计数器48（一）目的 1、 熟悉计数器的功能和控制端的作用。 2、掌握用计数器实现任意进制的方法。 3、了解显示译码器的逻辑功能和数码管的使用方法。（二）要求 1、连接电路时思路一定要清楚。 2、在实验过程中概念一定要明确。 3、任意进制计数器的连接方法、步骤、分析、结论要清 楚，做图一定要规范，目的要明确。 实验四 计数器功能测试49实验五 移位寄存器实验五实验五 移位寄存器移位寄存器一、实验原理一、实验原理 74LS19474LS194是功能较全的四位双向移位寄存器，它是功能较全的四位

32、双向移位寄存器，它具有清除、左移、右移、并行送数和保持等多种功具有清除、左移、右移、并行送数和保持等多种功能。能。R=R=清零端，低电平有效；清零端，低电平有效；S S1 1 、S S0 0状态控制端；状态控制端；执行各功能操作时，均按功能表中各个引脚端所处执行各功能操作时，均按功能表中各个引脚端所处状进行。例如状进行。例如R=0,R=0,寄存器中所存数据全部清除。注寄存器中所存数据全部清除。注意：在意：在CP=0CP=0期间，不要改变期间，不要改变S S0 0 和和S S1 1的状态，以免的状态，以免造成动作。造成动作。50实验五 移位寄存器 74LS19474LS194应用较广，它除了具有双向移位功能应用较广，它除了具有双向移位功能外，还可用做二进制码串外，还可用做二进制码串/ /并行转换