数电实验(软件工程)

数字电路与逻辑设计实验一、实验目的和要求经过实验可稳定和扩展学过的实际知识。更重要的是经过实验训练，使同窗掌握必要的实验技艺和培育科学的实验作风。本课程要求学生了解所用仪器，熟练运用仪器，具备对根本电路的分析和设计。拟定实验步骤，对电路进展必要的检测，查出缺点与排除缺点的才干，综合实验结果与写实验报告的才干。一、实验目的和要求要求独立完成设计、安装、调整、测试的全过程。提高才干。实验中遇到问题自行处理。二、预习为了按质、按量、按时完成每一个实验，做实验之前要求先预习。做好预习报告。预习报告要求按照教材要求的实验内容，掌握解实验原理，先做好设计，拟定实验步骤。假设预习报告作的好，可在实验过程中将实验数据直接填入预习报告。作为正式的实验报告。不用再花时间写实验报告。三、上课时间:二小时上课时：固定座位，不要随意走动，不要大声喧哗。每做完一个内容，先不要拆电路，待教师检查合格后签字才干做下一个内容。下课时间到，即停顿做实验。分开实验室，要教师检查签字。未做完的实验可抽时间补做。三、上课实验器件：一次发给他们，请妥善保管。到课程考试终了，交回实验室，发多少，交回多少。损坏照价赔偿。四、写实验报告要求：〔1〕实验目的〔2〕原理〔3〕实验内容〔4〕所用仪器及器件〔5〕分析五、实验考试第15周补作实验。第16周考试：考试时间：三小时。内容：方式：标题当场抽签，当场设计，当场作实验，当场写报告。实验终了要记录实验所用时间。第17周补考。六、所用主要仪器1、数电实验箱2、函数发生器3、示波器4、万用表实验一TTL与非门的静态参数测试一、器件运用1、集成芯片的运用1234567地141312111098Vcc74LS00留意：TTL门电路对电源电压VCC要求较严，VCC只允许在+5V±10%的范围内任务，超越5.5V将损坏器件，低于4.5V器件的逻辑功能不正常。2、实验箱〔电位器〕3、万用表4、示波器二、实验内容每块74LS00包含4个与非门，前面的内容选其中的一个进展测试。高电平输入电流IIH较小，难以丈量，测不出那么以0µA记录。集成电路的功耗和集成密度亲密相关。功耗大的的元器件那么集成度不能很高。

当输出端空载,门电路输出低电平常电路的功耗称为空载导通功耗Pon。当输出端为高电平常，电路的功耗称为空载截止功耗Poff。平均功耗P=(Pon+Poff)/2。例如74H系列TTL门电路，平均功耗为22毫瓦。而CMOS门电路平均功耗在微瓦数量级。电压传输特性平均传输延迟时间tpd用七个与非门构成环形振荡器至示波器波形tV实验二组合逻辑电路分析与设计其中内容5选做一、电路缺点排除：〔1〕电源、接地能否正确。〔2〕断线或接触不稳的判别：除非是悬空，否那么，假设测得电压1.4伏左右。〔3〕线路衔接错误。〔4〕设计错误。实验二组合逻辑电路分析与设计内容1：将四位二进制码B3B2B1B0码转换为四位循环码G3G2G1G0。逻辑函数式：G3=B3G2=B3B2+B3B2G1=B2B1+B2B1G0=B1B0+B1B0用与非门实现G2=B3B2.B3B2G1=B2B1.B2B1G0=B1B0.B1B0用异或门实现G2=B3⊕B2G1=B2⊕B1G0=B1⊕B0二、实验内容1、设计转换电路自行设计B3B2B1B0G3G2G1G0输入二进制码输出循环码转换电路B3B2B1B0接模拟开关接0-1显示器2.电路测试G3G2G1G0接0-1显示器3、74LS197构成16进制计数器作为代码转换电路的输入信号74LS197QDQCQBQACPA手动单步脉冲CrLD11QDQCQBQA0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111CPB转换电路B3B2B1B0接0-1显示器74LS197QDQCQBQACPA手动单步脉冲CrLD11CPBG3G2G1G0转换电路B3B2B1B0接示波器74LS197QDQCQBQACPA(接函数发生器〕延续脉冲〔10KHz〕CrLD114.动态测试1S1CPBG3G2G1G0电压波形图之间相位测试两路输入，VerticalMode置AltTriggeringMode置AUTO，或NORMTriggeringMode置CH1或CH2假设波形图不稳或不出现那么可调LEVELCPG1G2G3G00000100011000100下周实验实验三利用MSI设计组合逻辑电路实验三利用MSI设计组合逻辑电路要求：内容1，内容2作完要分别检查。内容1：1、本人设计2、静态测试。留意接电源，接地，附加控制端应接低电平。S1S0ABY00000001001000110100010101100111100010011010101111001101111011110001011101101100BA+BA⊕BAS1S0Y0011010174LS151实现的逻辑关系CPB(QA)A(QB)S0(QC)S1(QD)Y3、动态测试。74LS197接成16进制计数器，观测输出波形。内容二：1、原理：ABCF0F1F2F3F4F5F6F7000001010011100101110111D00000000D00000000D00000000D00000000D00000000D00000000D00000000D3、线路衔接，按教材提示衔接。留意：地址输入端A、B、C与A2、A1、A0的衔接顺序。4、静态测试地址输入端接模拟开关，输出端接0-1显示器。对照真值表检测。5、动态测试用74LS197衔接成8进制。其输出作为地址输入端。观测记录输入输出波形。A0A1A2实验三利用MSI设计组合逻辑电路内容1：由功能表写出逻辑式：内容2：按教材提示衔接实验四译码显示电路1、七段发光二极管数码管实验箱上数码管是共阴极，留意两个公共端曾经相连，实验时衔接一个即可。2、BCD码七段译码驱动器74LS48，本身已有上拉电阻。实验时不用另接。3、四位双向移位存放器74LS194功能见本实验附表〔2〕其功能有：〔1〕S1=S0=0，坚持原来的形状不变〔2〕S1=0，S0=1，右移DSR为右移送数端，当脉冲到来时，其形状变化情况。DSR→Q0→Q1→Q2→Q3Q0n+1=DSRQ1n+1=Q0Q2n+1=Q1Q3n+1=Q2〔2〕S1=1，S0=0，左移DSL为左移送数端，当脉冲到来时，其形状变化情况。Q0←Q1←Q2←Q3←DSLQ0n+1=Q1Q1n+1=Q2Q2n+1=Q3Q3n+1=DSL〔3〕S1=1，S0=1，并行送数D0、D1、D2、D3为并行送数端，当脉冲到来，其形状变化情况。Q0n+1=D0Q1n+1=D1Q2n+1=D2Q3n+1=D3设计灭灯电路。当输入为伪码即输入为1010—1111时，时灭灯输入IB有效即IB=0，显示电路灭灯。00110000111111110001101100011011A3A2A1A0f=A3+A2A1f=A3.A2A1实验四译码显示电路4设计伪码灭灯电路本人设计。YaYbYcYdYeYfYg74LS48A3A2A1A0LTIBRIB5V接模拟开关Q0Q1Q2Q3S1DSRS0D0D1D2D3Cr5VQQR1c1JK5V接模拟开关CP接延续脉冲1-2Hz5V接0-1显示器留意：启动节拍发生器时，应先清零，即将清零模拟开关放置在低电平，待清零置数后，清零模拟开关放置在高电平。cccccccc15V伪码灭灯电路实验五组合电路中的竞争与冒险

1、F=AB+BCD+ACD要求只需原变量输入即实现时不能用模拟开关的反变量，要实现反变量，用非门。没有非门，可用与非门。要能察看到竞争冒险景象，实现时应尽能够使同一变量的经过两条途径到达同一点时，两条途径相差的门数尽能够多。F=AB.CBD.AD按上式画逻辑图〔本人画〕2、写出真值表111111110001101100011011ABCD3、静态测实验证真值表。4、观测A的险象。中值宽度毛刺幅度5、6、判别险象能否影响下一级电路的正常任务，应看毛刺的幅度大小。1FCFF’F’〔5〕〔6〕7、同内容48、运用公式AB+AC+BC=AB+AC本实验中F=AB+BCD+ACD=AB+BCD+ACD+BCD冗余项实验六同步计数器的设计实验内容2一设计按要求本人设计实验内容二一、设计〔1〕根据实验要求可以的该特殊十二进制计数器形状转换图。0001→0010→0011→0100→0101→0110↑↓1100←1011←1010←1001←1000←011143-48隐藏〔2〕确定电路所需触发器数目有效形状为m=12，求所需触发器数目n。2n≥m=12可得n=4〔3〕画出次态卡诺图1011110010101001xxx00010111100001100101001101000010X0001101100011011Q3nQ2nQ1nQ0n〔4〕求出每个触发器的形状方程1001xxx11001100X0001101100011011Q3nQ2nQ1nQ0n1010xxx01010101X0001101100011011Q3nQ2nQ1nQ0n0100xxx01011010X0001101100011011Q3nQ2nQ1nQ0n1111xxx00100000X0001101100011011Q3nQ2nQ1nQ0nQ0n+1=Q0Q1n+1=Q0Q1+Q0Q1Q2n+1=Q1Q0Q2+(Q3Q1+Q3Q0)Q2Q3n+1=Q2Q3+Q2Q1Q0Q3(5)求各触发器的驱动方程Q0n+1=Q0Q1n+1=Q0Q1+Q0Q1Q2n+1=Q1Q0Q2+(Q3Q1+Q3Q0)Q2Q3n+1=Q2Q3+Q2Q1Q0Q3J0=K0=1J1=K1=Q0J2=Q1Q0，K2=Q3Q1+Q3Q0=Q3Q1Q0J3=Q2Q1Q0，K3=Q2〔6〕检查自启动1011110010101001001100000010000101111000011001010011010000100010001101100011011Q3nQ2nQ1nQ0n1111↓000011011111↓↓↓0001→0010→0011→0100→0101→0110↑↓1100←1011←1010←1001←1000←0111Q3Q2Q1Q0〔7〕画出逻辑图Q0Q1Q2Q3二、实验1、电源：普通为5±0.25V〔1〕假设将电源接入电路后稳压源为零及指示灯暗，而将电源连线拔出，那么稳压源正常及指示灯变亮，那么可断定，他衔接的电路中有短路景象。〔2〕假设低电平常“0-1〞显示器微亮，高电平常更亮，那么可断定接地有问题。2、时序逻辑器件，不能以悬空替代高电平。3、时序逻辑器件的清零端和置1端。假设是低电平有效，那么正常任务时这两端都接1。反之假设是高电平有效，那么正常任务时这两端都接。0。4、用示波器察看和记录波形：普通是比较两个波形的相位关系。待察看信号分别接入CH1、CH2VerticalMode置“ALT〞TriggeringMode置“NORM〞或“AUTO〞TriggeringSource，置CH1或“CH2〞假设波形不显示或不稳定那么可调“LEVEL〞5、电路缺点：〔1〕电源、接地能否正确。〔2〕断线或接触不稳的判别：除非是悬空，否那么，假设测得电压1.4伏左右。〔3〕线路衔接错误。〔4〕设计错误。〔5〕元器件运用不当或功能不正常〔6〕仪器〔主要指数字电路实验箱〕和集成器件本身出现缺点。6、缺点检查〔1〕查线法：由于在实验中大部分缺点都是由于布线错误引起的，因此，在缺点发生时，复查电路连线为排除缺点的有效方法。应着重留意：有无漏线、错线，导线与插孔接触能否可靠，集成电路能否插牢、集成电路能否插反等。〔2〕察看法：用万用表直接丈量各集成块的Vcc端能否加上电源电压；输入信号、时钟脉冲等能否加到实验电路上，察看输出端有无反响。反复测试察看缺点景象，然后对某一缺点形状，用万用表测试各输入/输出端的直流电平，从而判别出能否是插座板、集成块引脚衔接线等缘由呵斥的缺点。〔3〕动态跟踪检查法对于时序电路，将触发器的输出接0-1显示器，输入时钟信号，察看形状变化。如发现某个触发器该触发而没有触发，那么可判别该触发器有问题。〔a〕检查该触发器输入端衔接能否正确。〔b〕这时将形状停留在错误的形状的前一个形状，用万用表丈量该触发器的输入端形状。根据输入端形状，假设触发器该翻转而没有翻转，那么判别触发器本身缺点，应改换器件。以上检查缺点的方法，是指在仪器任务正常的前提下进展的，假照实验时电路功能测不出来，那么应首先检查供电情况，假设电源电压已加上，便可把有关输出端直接接到0—1显示器上检查，假设逻辑开关无输出，或单步CP无输出，那么是开关接触不好或是内部电路坏了，否那么，普通就是集成器件坏了。实验七计数译码显示综合实验QAQBQCQD74LS160〔2〕CPABCDQAQBQCQD74LS160〔1〕CPABCDabcdefg74LS48〔2〕A0A1A2A3abcdefg74LS48〔1〕A0A1A2A3QCCS1S20LD&CPS1S21LD1CrCr1LTIB/YBRIBRLTIB/YBRIBR111实验八8421码检测电路的设计一、设计1、求原始形状转换图设电路输入为x，电路输出为F，当输入为非法码时输出为1，否那么输出为0。假设起始形状S0，从该形状开场根据输入是0还是1，将分别转换到两个不同的形状S1和S2，从S1和S2接纳第二个码元，又根据是0还是1又各自转换到两个不同的新形状。然后再接纳第三、第四码元。在接纳第四个码元后，根据所接纳的代码能否是非法码而确定其输出能否是1，并回到初始形状S0，预备接受新的一组码组。S0S1S2S3S4S6S5S7S8S9S10S11S12S13S14S0S0S0S0S0S0S0S0Sx/F0/01/00/00/00/01/0S0S0S0S0S0S0S0S01/01/00/01/00/01/00/01/00/01/00/01/10/01/10/01/10/01/00/01/10/01/10/01/18421码检测器原始形状图原始形状转换表x01S0S1/0S2/0S1S3/0S4/0S2S5/0S6/0S3S7/0S8/0S4S9/0S10/0S5S11/0S12/0S6S13/0S14/0S7S0/0S0/0S8S0/0S0/1S9S0/0S0/1S10S0/0S0/1S11S0/0S0/0S12S0/0S0/1S13S0/0S0/1S14S0/0S0/1Sn+1S等效形状是输入一样输出一样并且次态也一样。等效形状可以合并。x01S0S1/0S2/0S1S3/0S4/0S2S5/0S6/0S3S7/0S8/0S4S9/0S10/0S5S11/0S12/0S6S13/0S14/0S7S0/0S0/0S8S0/0S0/1S9S0/0S0/1S10S0/0S0/1S11S0/0S0/0S12S0/0S0/1S13S0/0S0/1S14S0/0S0/1Sn+1S2、形状化简〔找出等效形状合并〕S8、S9、S10、S12、S13、S14为等效形状，合并为S8，在出现这些形状的地方用S8替代。S7和S11等效合并后用S7表示。x01S0S1/0S2/0S1S3/0S4/0S2S5/0S6/0S3S7/0S8/0S4S8/0S8/0S5S7/0S8/0S6S8/0S8/0S7S0/0S0/0S8S0/0S0/1S9S0/0S0/1S10S0/0S0/1S11S0/0S0/0S12S0/0S0/1S13S0/0S0/1S14S0/0S0/1Sn+1Sx01S0S1/0S2/0S1S3/0S4/0S2S5/0S6/0S3S7/0S8/0S4S8/0S8/0S5S7/0S8/0S6S8/0S8/0S7S0/0S0/0S8S0/0S0/1Sn+1SS3和S5等效，合并为S3S4和S6等效，合并为S4x01S0S1/0S2/0S1S3/0S4/0S2S3/0S4/0S3S7/0S8/0S4S8/0S8/0S5S7/0S8/0S6S8/0S8/0S7S0/0S0/0S8S0/0S0/1Sn+1Sx01S0S1/0S2/0S1S3/0S4/0S2S3/0S4/0S3S7/0S8/0S4S8/0S8/0S7S0/0S0/0S8S0/0S0/1Sn+1SS1和S2等效合并为S1x01S0S1/0S2/0S1S3/0S4/0S2S3/0S4/0S3S7/0S8/0S4S8/0S8/0S7S0/0S0/0S8S0/0S0/1Sn+1Sx01S0S1/0S1/0S1S3/0S4/0S3S7/0S8/0S4S8/0S8/0S7S0/0S0/0S8S0/0S0/1Sn+1S令S0=A，S1=B，S3=C，S4=D，S7=E，S8=Fx01AB/0B/0BC/0D/0CE/0F/0DF/0F/0EA/0A/0FA/0A/1Sn+1S3、形状分配XXEFBCDA0100011011Q3nQ2nQ1n即A=000、B=010、C=011D=001、E=101、F=100代入简化形状表。x01000010/0010/0010011/0001/0011101/0100/0001100/0100/0101000/0000/0100000/0000/1Q3nQ2nQ1nx01AB/0B/0BC/0D/0CE/0F/0DF/0F/0EA/0A/0FA/0A/1Sn+1SA=000、B=010、C=011D=001、E=101、F=1004、由形状转换表可得次态卡诺图x01000010/0010/0010011/0001/0011101/0100/0001100/0100/0101000/0000/0100000/0000/1Q3nQ2nQ1n001/010