数字电子技术实验（应用物理学）教学大纲

1、PAGE 4PAGE 3数字电子技术实验教学大纲课程编码1302203课程名称数字电子技术适用专业应用物理学学分考核形式学时8先修课程数字电子技术，电路开课学期五一、课程简介数字电子技术是应用物理学专业基础课程。本课程的任务是使学生获得数字电子技术方面的基本理论，基本知识和基本技能。目的在于培养学生分析问题和解决问题的能力，为电子技术在专业中的应用打好基础。二、课程实验教学目的与要求数字电子技术是一门实践性很强的技术基础课程，属于学生必须掌握的核心能力。因此实验是该课程教学中不可缺少的重要环节。可使学生所学知识得到巩固和拓展，可以培养学生学习兴趣和动手能力，可以培养学生的创新能力及应用理论解决

2、实际问题能力。三、实验项目1 组合逻辑电路的应用及其测试实验目的：1）掌握组合逻辑电路的分析、设计方法与测试方法2）了解组合逻辑电路的冒险现象及其消除方法。实验原理：1）组合电路是最常见的逻辑电路，用一些门电路可以实现具有一定功能的组合逻辑电路。2）可以用一些常用的门电路来组合成具有其它功能的门电路。例如，根据与门的逻辑表达式 由上式可知，可以用两个与非门组合成一个与门。采用不同的种类、不同数量的门电路还可以组合成更复杂的逻辑关系。3）组合电路的分析是根据所给的逻辑电路，写出其输入与输出之间的逻辑函数表达式或真值表，从而确定该电路的逻辑功能。4）组合电路的设计是根据所要求的逻辑功能，确定输入与

3、输出之间的逻辑关系，写出逻辑函数表达式，最后绘出逻辑电路。值得注意的是，组合电路设计过程是在理想情况下进行的，即假设一切器件均没有延迟效应，但实际上并非如此，信号通过任何导线或器件都需要一段响应时间，由于制造工艺上的原因，各器件延迟时间的离散性很大，这就有可能在一个组合电路中，在输入信号发生变化时，有可能产生错误的输出。这种输出出现瞬时错误的现象称为组合电路的冒险现象（简称险象）。本实验仅对逻辑冒险中的静态0型与1型冒险进行研究。实验内容：1）用与非门CC4011 组成半加器并分析测试其逻辑功能。 2）用异或门CC4030和与非门CC4011组成半加器并分析测试其逻辑功能。3）分析、测试全加器

4、的逻辑功能。4）用异或门、与非门和或门设计组成全加器并分析测试其逻辑功能。基本要求：1）熟悉组合逻辑电路的分析方法。2）熟悉组合逻辑电路的设计方法。3）熟悉用与非门和异或门等构成半加器、全加器的工作原理以及构成方法。4）了解组合电路冒险现象的种类，产生原因，以及防止其发生的方法。5）能根据实验任务要求，设计好实验时必要的实验线路。重点：掌握半加器、全加器、加法器的实现方法及状态测试方法，了解输入、输出逻辑关系。难点：组合逻辑电路设计方法及其操作步骤。2 译码器应用及其测试 实验目的：1）掌握中规模集成译码器逻辑功能分析及测试方法；2）学会中规模集成译码器的连接使用方法；3）熟悉数码管的使用方法

5、。实验原理：1）译码器工作原理：译码器是一个多输入、多输出的组合逻辑电路。它的作用是把给定的代码进行“翻译”，变成相应的状态，使输出通道中相应的一路有信号输出。译码器在数字系统中有着广泛的用途，不仅适用于代码的转换，终端的数字显示，而且还适用于数据分配，存储器寻址和组合控制信号等方面。2）译码器分类：可分为二进制译码器、二-十进制译码器、数码显示译码器。实验内容：1）数据拨码开关的使用2）测试74LS138译码器的逻辑功能。3）用74LS138构成时序脉冲分配器。4）用两片74LS138组合成一个四线十六线译码器，并进行实验。5）选取二十进制设码器CC4028，按实验原理的说明，自拟实验线路，

6、进行实验和记录。基本要求：1）熟悉译码器的工作原理。2）熟悉脉冲分配器的工作原理。3）能根据实验任务要求，设计好实验时必要的实验线路。重点：74LS138译码器的逻辑功能测试方法、用74LS138构成时序脉冲分配器的方法、用两片74LS138组合成一个四线十六线译码器的 方法及功能测试。难点：用两片74LS138组合成一个四线十六线译码器的 方法以及功能测试。3 触发器应用及其测试实验目的：1）掌握基本RS、JK、D和T触发器的逻辑功能；2）掌握集成发器的使用方法和逻辑功能的测试方法；3）熟悉触发器之间相互转换的方法。实验原理：触发器具有两个稳定状态，用以表示逻辑状态“1”和“0”，在一定的外

7、界信号作用下，可以从一个稳定状态翻转到另一个稳定状态，它是一个具有记忆功能的二进制信息存贮器件，是构成各种时序电路最基本的逻辑单元。1）基本RS触发器：无时钟控制、低电平直接触发的触发器。2）JK触发器：在输入信号为双端的情况下，JK触发器是功能完善、使用灵活、通用性强的一种触发器。本实验采用74LS112双JK触发器，是下降边沿触发的边沿触发器。3）D触发器：触发器的状态只取决于时钟到来前D端的状态，D触发器的应用很广，可用作数字信号的寄存，移位寄存，分频和波形发生等。有很多种型号可供各种用途的需要而选用。4）触发器之间的相互转换：在集成触发器的产品中，每一种触发器都有自己固定的逻辑功能。但

8、可以利用转换的方法获得具有其它功能的触发器。例如将JK触发器的J、K两端连在一起，并认它为T端，就得到所需的T触发器。实验内容：1)测试基本RS触发器的逻辑功能。2)测试双JK触发器74LS112逻辑功能。3)测试双D触发器74LD74的逻辑功能。4)设计一个乒乓球练习电路并进行实验。5）设计一个单发脉冲发生器的 试验线路。基本要求：1）熟悉基本RS触发器的逻辑功能以及测试方法。2）熟悉双JK触发器74LS112逻辑功能以及测试方法。3）熟悉双D触发器74LD74的逻辑功能以及测试方法。4）掌握用触发器设计逻辑电路的方法。5）掌握触发器之间的转换方法。重点：掌握基本RS触发器、JK触发器、D触

9、发器的逻辑功能及状态测试方法，了解输入、输出逻辑关系。难点：用相关触发器设计指定逻辑电路。4计数器应用及其测试实验目的：1）学习用集成触发器构成计数器的方法；2）掌握中规模集成计数器的使用方法及功能测试方法；3）运用集成计数器构成1/N分频器。实验原理：计数器是一种用以实现计数功能的时序部件，它不仅可用来计脉冲数，还常用作数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其它特定的逻辑功能。计数器的种类很多。按构成计数器中的各触发器是否使用于一个时钟脉冲源来分，有同步计数器和异步计数器。根据计数体制的不同，分为二进制计数器、十进制计数器和任意进制计数器。根据计数的增减趋势，又分为加法、减法和可逆计数器。还

10、有可预置数和可编程序功能计数器等等。目前，无论是TTL还是CMOS集成电路，都有品种较齐全的中规模集成计数电路。使用者只要借助于器件手册提供的功能表和工作波形图以及引出端的排列，就能正确地运用这些器件。实验内容：1)用74LS74或CC4013 D触发器构成4位二进制异步加法计数器。2)测试74LS192或CC40192同步十进制可逆计数器的逻辑功能。3)用两片74LS192组成两位十进制加法计数器，输入1Hz连续计数脉冲，进行由0099累加计数，记录结果。4)将两位十进制加法计数器改为两位十进制减法计数器，实现由99-00递减计数，记录之。5）实验同步计数器级联方案，并记录之。6）测试421

11、进制计数器和特殊12进制计数器功能，记录之。7）设计一个数字钟移位60进制计数器并进行实验。基本要求：1）掌握用集成触发器构成计数器的方法；2）掌握中规模集成计数器的使用方法及功能测试方法；3）掌握运用集成计数器构成1/N分频器的方法。重点：掌握4位二进制加法计数器的 构成方法、74LS192或CC40192同步十进制可逆计数器逻辑功能的测试方法、用两片74LS192组成两位十进制加法计数器的方法、用两位十进制加法计数器改为两位十进制减法计数器的方法。难点：同步计数器级联方案设计方法。四、实验项目学时分配表序 号实 验 项 目实验类别学 时1组合逻辑电路的应用及其测试综合性22译码器应用及其测试综合性23触发器应用及其测试综合性24计数器应用及其测试综合性2合 计8五、实验报告格式实验报告应包含以下内容：1）实验目的。2）实验原理。3）试验步骤。4）实验数据表格。5）数据整理及分析。6）实验结论。7）实验结果讨论及实验心得体会。六、考核方式及成绩评定标准1、成绩评定办法：根据实验过程中的表现和实验报告进行评定，成绩分成优、良、中、及格、不及格五个档次。2、成绩评定标准：1）优：有预习报告，实验操作熟练，实验结果正确，分