2007-2008第一学期 数字电路实验指导书 教育传播技术学院 二OO七年九月 考核方式及成绩评定 (1)考核方式:包括考勤、平时表现、实验报告和期末实验考试四项 (2)成绩评定:实验成绩占本课程的30%,共30分,其中考勤、平时表现、实验报告共占50%、实验考试占50%. 目录 实验一 基本门电路 实验二 用TTL与非门组成其它功能逻辑门 实验三 组合逻辑电路分析与设计 实验四 触发器 实验五 计数器 实验六 时序逻辑电路 实验一 基本门电路 一.实验目的 1.掌握常用TTL逻辑门电路的逻辑功能,熟悉其型号、外形和外引线排列. 2.验证基本门电路的逻辑功能;了解控制门的控制作用. 二.实验设备与器件 仪器或器材名称 型号规格数量数字电路实验箱 SAC-DS4 1台二-四输入与非门集成电路 74LS20 1片四-二输入或非门集成电路 74LS02 1片四-二输入异或门集成电路 74LS86 1片 与或非门集成电路 74LS51 1片三.实验用集成电路介绍 无论大规模数字集成电路的功能多么复杂,但其内部还是由基本门电路组成.主要的基本门电路包括与非门、或非门和与或非门等.因此,深刻理解它们的功能,熟练掌握它们的使用特点,对于顺利地进行后面的实验,以及今后的实践应用都是十分重要的. 本实验采用74LS20四输入端二与非门,74LS02二输入端四或非门,74LS86二输入端四异或门,74LS51与或非门四种门电路,其外引脚排列如图(1-1)所示.其中,VCC为正电源电压,GND为公共接地端,NC表示该引脚为空脚,与内部电路不连接.今后使用中用到的双列直插式集成电路,其电源引脚VCC大多数情况位于集成电路的左上角,接地端GND位于右下角.须注意,也有例外的情况. (1).74LS02 (2).74LS20 Vcc 4Y 4B 4A 3Y 3B 3A Vcc 2D 2C NC 2B 2A 2Y 1Y 1A 1B 2Y 2A 2B GND 1A 1B NC 1C 1D 1Y GND 74LS02 四-二输入或非门 74LS20 二-四输入与非门 功能: (3).74LS86 (4).74LS51 Vcc 1C 1B F 1E 1D 1Y 1A 2A 2B 2C 2D 2Y GND 74LS51 与或非门 功能: 图(1-1) 四.实验内容和步骤 1.测试与非门的逻辑功能 (1). 将74LS20插入数字电路实验箱的Ic插座,集成电路的输入端分别接到实验箱的逻辑电平控制插孔,由对应的逻辑电平控制开关置高电平"1"或低电平"0".与非门的输出端接至LED电平显示的输入插孔, 如图(1-2)所示.当与非门输出高电平时LED亮,低电平时LED灭. 表(1-1) 输入端输出端ABCDLED 逻辑状态 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 (2). 将与非门的四个输入端A、B、C、D分别置为表(1-1)中所列状态时,读出输出端6的逻辑状态填入表(1-1)中. (3). 按照图(1-3)接线,输出端6接至一逻辑电平显示,输入端A接1Hz连续脉冲输出,同时连接另一逻辑电平显示,便于进行比较输入、输出的逻辑关系.输入端B接逻辑电平控制插孔,其余输入端接高电平1. (4). 检查无误,接通电源, 使输入端A按表(1-2)状态改变,将输出端6的逻辑状态填入表中. 表(1—2) 输入端输出端ABLED 逻辑状态 0 1 2.测试或非门的逻辑功能 (1). 将74LS02插入数字电路实验箱的一14脚Ic插座, 如图(1-4)所示,任选一或非门,输入端分别接逻辑电平输出插孔,由对应的逻辑电平控制开关置高电平"1"或低电平"0".与非门的输出端接至LED电平显示的输入插孔.同样当或非门输出高电平时LED亮,低电平时LED灭. (2). 把输入端A、B脚分别置为表(1-3)所列状态时,读出输出端的状态,填入表(1-3)内. (3). 按图(1-5)接线,在输入端A送入1Hz连续脉冲,输入端B接逻辑电平输出插孔.置输入端B分别为高电平和低电平,观察输出端的对应逻辑变化,把状态填入表(5-4)内. 表(1—5) A B LED 逻辑状态 0 0 0 1 1 0 1 1 表(1—3) A B LED 逻辑状态 0 0 0 1 1 0 1 1 表(1—4) 输入端输出端ABLED 逻辑状态 0 1 3.测试异或门的逻辑功能 (1). 将74LS86插入实验箱的一14脚Ic插座,任选一异或门,输入端分别接逻辑电平输出插孔,由对应的逻辑电平控制开关置高电平"1"或低电平"0",异或门的输出端接至LED电平显示的输入插孔.同样当异或门输出高电平时LED亮,低电平时LED灭. (2). 把输入端A、B脚分别置为表(1-5)所列状态时,读出输出端的状态,填入表(1-5)内. (3).在输入端A送入1Hz连续脉冲,输入端B接逻辑电平输出插孔.置输入端B分别为高电平和低电平,观察输出端的对应逻辑变化,把状态填入表(1-6)内. 表(1—6) 输入端输出端ABLED 逻辑状态 0 1 4.测试与或非门的逻辑功能 (1). 将74LS51插入实验箱的一14脚Ic插座.选,输入端的第2、3、4、5引脚分别连接到四个逻辑电平的输出插孔,输出端6接电平显示输入插孔,由LED显示输出状态的变化. (2). 由逻辑开关控制,置输入端A、B、C、D分别为表(1-7)所列状态,将输出端Y显示的状态填入表(1-7)内.注意观察A=B=0及A=B=1时输出端Y的状态. 表(1-7) 输入端输出端ABCDLED 逻辑状态 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 五.实验报告要求 (1). 认真预习实验指导书,写出实验原理、目的和实验步骤. (2). 完成实验,记录表(1-1)至(1-7)的数据,是否符合逻辑关系,认真完成实验报告. 实验二 用TTL与非门组成其它功能逻辑门 一.实验目的 掌握用与非门组成其它功能逻辑门的基本方法. 二.实验设备与器件 仪器或器材名称 型号规格数量数字电路实验箱 SAC-DS4 1台四-二输入与非门集成电路 74LS00 2片三、实验用集成电路介绍: 本实验采用四-二输入与非门集成电路74LS00,其外引线排列如图(2-1)所示. 其功能为: 四.实验内容和步骤 基本门电路中的与非门是一种最基本的通用门电路,利用与非门可以组成其它各种功能逻辑门电路.在实践中,与非门使用最普遍,取材也最方便.所以,熟悉用与非门组成其它功能逻辑门电路,可以有效地提高实践能力和解决问题的效率. 将两片74LS00插入数字电路实验箱的Ic插座,按下列各项要求分别写出用与非门组成各功能逻辑门的数学表达式,画出电路图,连接线路,将测试结果记录于表中. (1). 用与非门组成与门电路. (2). 用与非门组成或门电路. (3). 用与非门组成或非门电路. (4). 用与非门组成异或门电路. 输入端 输出端AB与门 或门 或非门 异或门 0 0 0 1 1 0 1 1 五.实验报告要求 1.认真预习实验指导书,按格式要求书写实验报告. 2.写出用与非门组成以上各其它功能逻辑门的逻辑表达式,画出各电原理图,并将各实验测量结果记录于表. 3.回答下列问题: (1).用与非门组成其它功能门电路的方法和步骤是怎样的?应掌握什么准则? (2).异或门可用五个与非门组成,是否可用四个与非门组成?试用公式推导之. 实验三 组合逻辑电路分析与设计 一、实验目的 1.掌握组合逻辑电路的实验与分析方法. 2.训练根据逻辑表达式或事件任务的要求进行逻辑电路的选择、设计与连接. 仪器或器材名称 型号规格数量数字电路实验箱 SAC-DS4 1台四——二输入与非门 74LS00 1片二——四输入或非门 74LS20 1片四——二输入异或门 74LS86 1片 与或非门 74LS51 1片 六反相器 74LS04 1片二.实验设备与器件 三、实验用集成电路介绍: 本实验采用的以上所列五种集成电路,在前面实验中已介绍和使用了四种.六反相器74LS04的外引线排列如图(3-1)所示. 逻辑功能: 四、实验内容和步骤: 1.分析图(3-2)的逻辑功能 表(3—1) 图3-2的真值表 A B X1 X2 X3 Y Z 0 0 0 1 1 1 1 0 (1).写出图(3-2)电路的逻辑表达式. (2).根据逻辑表达式列出真值表,并画出卡诺图.如表(3-1)和图(3-3)所示. (3).将二输入端四与非门74LS00插入实验箱面板上的一14脚Ic插座,按照图(3-2)并参照图(3-1)集成电路引脚功能进行连接.其中,X1、X2、X3、Z和Y各点分别顺序的与实验箱面板上的五只LED显示输入插孔连接. 输入端A、B分别连接到两个逻辑电平插孔,由逻辑开关控制A和B的电平. 表(3—2)图3-2的测试结果 A B Y Z 0 0 0 1 1 1 1 0 (4).经检查无误后,通电观测.根据LED的逻辑状态,将测试结果填于表(3-2),并与真值表进行比较,看二者是否一致,从而得出结论该电路完成的是何逻辑功能. 2.设计全加器. 设计一个全加器电路,该电路有三个输入端:被加数A,加数B,低位的进位信号Ci;有两个输出,本位和S和向高位的进位信号Co其真值表为: A B Ci S Co 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 提示: 全加器的逻辑表达式: 全加和 S =A B Ci 进位Co =(A B )Ci+A B 设计要求:(1). 写出设计步骤, 画出用异或门、与或非门和非门实现的全加器的逻辑电路图. (2). 把所选用的集成电路插入相应的Ic插座,按自己所画出的逻辑图接线.测试其逻辑功能. 五.实验报告要求: 1. 认真复习教材内容.预习实验指导书. 2. 认真记录实验数据,分析实验结果,按格式要求书写实验报告. 实验四 触发器 一.实验目的:: 1. 掌握用与非门构成的基本R-S触发器、同步R-S触发器的逻辑功能及测试方法. 2. 熟悉并验证集成J-K触发器. 二.实验设备与器件 仪器或器材名称 型号规格数量数字电路实验箱 SAC-DS4 1 台四-二输入与非门 74LS00 1 片 双下降沿触发J-K触发器 74LS76 1 片 四异或门 74LS86 1 片三、实验用集成电路介绍: 本实验使用的集成电路74LS00、74LS86在前面的实验中已经介绍和使用过,在这儿介绍J-K触发器. J-K触发器型号为74LS76,其外引脚排列及其功能表如下图所示,74LS76为双下降沿翻转的JK触发器.使用时一定要注意74LS76的电源引脚VCC及接地引脚是非常规排列的. Vcc 22D 2Cp 2 2Q 2 D Cp Qn+1 0 1 * * 1 1 0 * * 0 1 1 0 ↑ 0 1 1 1 ↑ 1 1RD 1D 1Cp 1SD 1Q 1Q GND 74LS74 双上升沿触发D触发器 D触发器的功能表 其中,SD是异步置1端,RD是异步置0端. 不允许SD、RD同时为0、0. CP J K Qn+1 n+1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 ↑ 0 0 Qn n 1 1 ↑ 0 1 0 1 1 1 ↑ 1 0 1 0 1 1 ↑ 1 1 n Qn CP J K Qn+1 n+1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 ( 0 0 Qn n 1 1 ( 0 1 0 1 1 1 ( 1 0 1 0 1 1 ( 1 1 n Qn 1K 1Q 1 GND 2K 2Q 2 2J 1Cp 1SD 1RD 1J Vcc 2Cp 2SD 2RD 74LS76 双下降沿触发JK触发器 JK触发器的功能表 四、实验内容和步骤: 1. 基本R-S触发器的组成及逻辑功能测试 本实验我们使用双输入端与非门74LS00构成基本R-S触发器进行实验.自己画出用双输入端与非门74LS00构成基本R-S触发器的电路图,将74LS00插入实验箱的Ic插座,按自己设计的电路图连接电路,然后,按表(4-1)改变输入电平状态,将输出端状态填入表(4-1)中.(注意:输入端为禁止态==0时,Q、有输出为1、1,当输入从==0 变成==1 时,Q、状态不定.) 2. 同步R-S触发器的逻辑功能测试 在基本R-S触发器的基础上再加上两个控制门和一个控制信号, 即可组成同步R-S触发器. 自己画出用4个双输入端与非门74LS00构成同步R-S触发器的电路图,将74LS00插入实验箱的Ic插座,按图连接电路,然后,按表(4-2)改变输入电平状态,将输出端状态填入表(4-2)中.注意:输入端R=S=1时为禁止态. 表(4-1)表(4-2) S R Q Q 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 CP S R Q Q 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 3. 集成J-K触发器的功能测试 J-K触发器是一种全功能电路.在Cp脉冲操作下,根据输入信号J、K情况的不同,J-K触发器不仅具有置0,置1,翻转和保持四种功能,而且还有异步置0,异步置1功能,使用起来比较灵活、方便. 实验采用74LS76测试J-K触发器的逻辑功能 (注意74LS76的电源引脚VCC及接地引脚).在74LS76上任选一个J-K触发器,看懂其功能表,自己先画出实验用电路图,然后进行实验.先将、置成1 1,J、 K接1 1置成翻转状态,然后按表(4—3) 改变输入电平状态,将输出端状态填入表(4—3)中,注意观察、及Cp脉冲的控制作用. 表(4—3) JK触发器功能测试 输入端输出端 J K CP Q Q 说明1111( 1 1 1 1 ( 0 1 1 0 1 1 0 0 ( 1 1 0 0 ( 1 1 0 1 ( 1 1 0 1 ( 1 1 1 0 ( 1 1 1 0 ( 1 1 1 1 ( 1 1 1 1 ( 1 1 1 1 ( 五.实验报告要求: 1. 认真复习教材内容.预习实验指导书. 2. 认真记录实验数据,分析实验结果,按格式要求书写实验报告. 实验五 计数器 一.实验目的:: 熟悉计数器的工作原理;掌握用集成触发器设计计数器的方法;熟悉集成计数器的使用. 二. 使用仪器和元件: 仪器或元件名称型号规格 数量数字电路实验箱 SAC-DS4 1台 双上升沿触发D触发器 74LS74 2片 双上升沿触发J-K触发器 HEF4027 2片 十进制同步加/减计数器 74LS160 1片三、实验内容: 1. 用JK触发器或D触发器设计一个同步四进制加法计数器. (1). 画出用74LS74或HEF4027实现同步四进制加法计数器的逻辑电路图及接线图. (2). 把所选用的集成电路插入相应的Ic插座,按自己所画出的逻辑图接线.测试其逻辑功能. (3). 验证用并表格(自己设计表格)记录所设计逻辑电路的功能. 2. 用十进制同步加/减计数器74LS160完成十进制加计数, 画出逻辑接线图.把集成电路插入相应的Ic插座,按自己所画出的逻辑图接线,测试其逻辑功能.验证用并表格(自己设计表格)记录所设计逻辑电路的功能. 五.实验报告要求: 认真复习教材内容.预习实验指导书. 总结用集成触发器设计计数器的方法;总结74LS160的功能. 认真记录实验数据,分析实验结果,按格式要求书写实验报告. 实验六 时序逻辑电路 实验目的: 熟悉时序逻辑电路的分析与设计方法;学会用十进制计数器设计任意进制计数器. 二. 使用仪器和元件: 仪器或元件名称型号规格 数量数字电路实验箱 SAC-DS4 1台四-二输入与非门 74LS00 若干 十进制同步加/减计数器 74LS160 2片三、实验内容: 1. 用十进制同步74LS160和四-二输入与非门74LS00设计一个6加进制计数器. (1). 画出逻辑电路图和接线图. (2). 把集成电路插入相应的Ic插座,按自己所画出的逻辑图接线,测试其逻辑功能.用表格(自己设计表格)验证并记录所设计逻辑电路的功能. 2.选做:用2片十进制同步加/减计数器74LS160和四-二输入与非门74LS00设计一个24进制加计数器.要求同上. 五.实验报告要求: 认真复习教材内容.预习实验指导书. 总结时序逻辑电路的分析方法和设计方法. 认真记录实验数据,分析实验结果,按格式要求书写实验报告.
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2007-2008第一学期 数字电路实验指导书 教育传播技术学院 二OO七年九月 考核方式及成绩评定 (1)考核方式:包括考勤、平时表现、实验报告和期末实验考试四项 (2)成绩评定:实验成绩占本课程的30%,共30分,其中考勤、平时表现、实验报告共占50%、实验考试占50%. 目录 实验一 基本门电路 实验二 用TTL与非门组成其它功能逻辑门 实验三 组合逻辑电路分析与设计 实验四 触发器 实验五 计数器 实验六 时序逻辑电路 实验一 基本门电路 一.实验目的 1.掌握常用TTL逻辑门电路的逻辑功能,熟悉其型号、外形和外引线排列. 2.验证基本门电路的逻辑功能;了解控制门的控制作用. 二.实验设备与器件 仪器或器材名称 型号规格数量数字电路实验箱 SAC-DS4 1台二-四输入与非门集成电路 74LS20 1片四-二输入或非门集成电路 74LS02 1片四-二输入异或门集成电路 74LS86 1片 与或非门集成电路 74LS51 1片三.实验用集成电路介绍 无论大规模数字集成电路的功能多么复杂,但其内部还是由基本门电路组成.主要的基本门电路包括与非门、或非门和与或非门等.因此,深刻理解它们的功能,熟练掌握它们的使用特点,对于顺利地进行后面的实验,以及今后的实践应用都是十分重要的. 本实验采用74LS20四输入端二与非门,74LS02二输入端四或非门,74LS86二输入端四异或门,74LS51与或非门四种门电路,其外引脚排列如图(1-1)所示.其中,VCC为正电源电压,GND为公共接地端,NC表示该引脚为空脚,与内部电路不连接.今后使用中用到的双列直插式集成电路,其电源引脚VCC大多数情况位于集成电路的左上角,接地端GND位于右下角.须注意,也有例外的情况. (1).74LS02 (2).74LS20 Vcc 4Y 4B 4A 3Y 3B 3A Vcc 2D 2C NC 2B 2A 2Y 1Y 1A 1B 2Y 2A 2B GND 1A 1B NC 1C 1D 1Y GND 74LS02 四-二输入或非门 74LS20 二-四输入与非门 功能: (3).74LS86 (4).74LS51 Vcc 1C 1B F 1E 1D 1Y 1A 2A 2B 2C 2D 2Y GND 74LS51 与或非门 功能: 图(1-1) 四.实验内容和步骤 1.测试与非门的逻辑功能 (1). 将74LS20插入数字电路实验箱的Ic插座,集成电路的输入端分别接到实验箱的逻辑电平控制插孔,由对应的逻辑电平控制开关置高电平"1"或低电平"0".与非门的输出端接至LED电平显示的输入插孔, 如图(1-2)所示.当与非门输出高电平时LED亮,低电平时LED灭. 表(1-1) 输入端输出端ABCDLED 逻辑状态 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 (2). 将与非门的四个输入端A、B、C、D分别置为表(1-1)中所列状态时,读出输出端6的逻辑状态填入表(1-1)中. (3). 按照图(1-3)接线,输出端6接至一逻辑电平显示,输入端A接1Hz连续脉冲输出,同时连接另一逻辑电平显示,便于进行比较输入、输出的逻辑关系.输入端B接逻辑电平控制插孔,其余输入端接高电平1. (4). 检查无误,接通电源, 使输入端A按表(1-2)状态改变,将输出端6的逻辑状态填入表中. 表(1—2) 输入端输出端ABLED 逻辑状态 0 1 2.测试或非门的逻辑功能 (1). 将74LS02插入数字电路实验箱的一14脚Ic插座, 如图(1-4)所示,任选一或非门,输入端分别接逻辑电平输出插孔,由对应的逻辑电平控制开关置高电平"1"或低电平"0".与非门的输出端接至LED电平显示的输入插孔.同样当或非门输出高电平时LED亮,低电平时LED灭. (2). 把输入端A、B脚分别置为表(1-3)所列状态时,读出输出端的状态,填入表(1-3)内. (3). 按图(1-5)接线,在输入端A送入1Hz连续脉冲,输入端B接逻辑电平输出插孔.置输入端B分别为高电平和低电平,观察输出端的对应逻辑变化,把状态填入表(5-4)内. 表(1—5) A B LED 逻辑状态 0 0 0 1 1 0 1 1 表(1—3) A B LED 逻辑状态 0 0 0 1 1 0 1 1 表(1—4) 输入端输出端ABLED 逻辑状态 0 1 3.测试异或门的逻辑功能 (1). 将74LS86插入实验箱的一14脚Ic插座,任选一异或门,输入端分别接逻辑电平输出插孔,由对应的逻辑电平控制开关置高电平"1"或低电平"0",异或门的输出端接至LED电平显示的输入插孔.同样当异或门输出高电平时LED亮,低电平时LED灭. (2). 把输入端A、B脚分别置为表(1-5)所列状态时,读出输出端的状态,填入表(1-5)内. (3).在输入端A送入1Hz连续脉冲,输入端B接逻辑电平输出插孔.置输入端B分别为高电平和低电平,观察输出端的对应逻辑变化,把状态填入表(1-6)内. 表(1—6) 输入端输出端ABLED 逻辑状态 0 1 4.测试与或非门的逻辑功能 (1). 将74LS51插入实验箱的一14脚Ic插座.选,输入端的第2、3、4、5引脚分别连接到四个逻辑电平的输出插孔,输出端6接电平显示输入插孔,由LED显示输出状态的变化. (2). 由逻辑开关控制,置输入端A、B、C、D分别为表(1-7)所列状态,将输出端Y显示的状态填入表(1-7)内.注意观察A=B=0及A=B=1时输出端Y的状态. 表(1-7) 输入端输出端ABCDLED 逻辑状态 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 五.实验报告要求 (1). 认真预习实验指导书,写出实验原理、目的和实验步骤. (2). 完成实验,记录表(1-1)至(1-7)的数据,是否符合逻辑关系,认真完成实验报告. 实验二 用TTL与非门组成其它功能逻辑门 一.实验目的 掌握用与非门组成其它功能逻辑门的基本方法. 二.实验设备与器件 仪器或器材名称 型号规格数量数字电路实验箱 SAC-DS4 1台四-二输入与非门集成电路 74LS00 2片三、实验用集成电路介绍: 本实验采用四-二输入与非门集成电路74LS00,其外引线排列如图(2-1)所示. 其功能为: 四.实验内容和步骤 基本门电路中的与非门是一种最基本的通用门电路,利用与非门可以组成其它各种功能逻辑门电路.在实践中,与非门使用最普遍,取材也最方便.所以,熟悉用与非门组成其它功能逻辑门电路,可以有效地提高实践能力和解决问题的效率. 将两片74LS00插入数字电路实验箱的Ic插座,按下列各项要求分别写出用与非门组成各功能逻辑门的数学表达式,画出电路图,连接线路,将测试结果记录于表中. (1). 用与非门组成与门电路. (2). 用与非门组成或门电路. (3). 用与非门组成或非门电路. (4). 用与非门组成异或门电路. 输入端 输出端AB与门 或门 或非门 异或门 0 0 0 1 1 0 1 1 五.实验报告要求 1.认真预习实验指导书,按格式要求书写实验报告. 2.写出用与非门组成以上各其它功能逻辑门的逻辑表达式,画出各电原理图,并将各实验测量结果记录于表. 3.回答下列问题: (1).用与非门组成其它功能门电路的方法和步骤是怎样的?应掌握什么准则? (2).异或门可用五个与非门组成,是否可用四个与非门组成?试用公式推导之. 实验三 组合逻辑电路分析与设计 一、实验目的 1.掌握组合逻辑电路的实验与分析方法. 2.训练根据逻辑表达式或事件任务的要求进行逻辑电路的选择、设计与连接. 仪器或器材名称 型号规格数量数字电路实验箱 SAC-DS4 1台四——二输入与非门 74LS00 1片二——四输入或非门 74LS20 1片四——二输入异或门 74LS86 1片 与或非门 74LS51 1片 六反相器 74LS04 1片二.实验设备与器件 三、实验用集成电路介绍: 本实验采用的以上所列五种集成电路,在前面实验中已介绍和使用了四种.六反相器74LS04的外引线排列如图(3-1)所示. 逻辑功能: 四、实验内容和步骤: 1.分析图(3-2)的逻辑功能 表(3—1) 图3-2的真值表 A B X1 X2 X3 Y Z 0 0 0 1 1 1 1 0 (1).写出图(3-2)电路的逻辑表达式. (2).根据逻辑表达式列出真值表,并画出卡诺图.如表(3-1)和图(3-3)所示. (3).将二输入端四与非门74LS00插入实验箱面板上的一14脚Ic插座,按照图(3-2)并参照图(3-1)集成电路引脚功能进行连接.其中,X1、X2、X3、Z和Y各点分别顺序的与实验箱面板上的五只LED显示输入插孔连接. 输入端A、B分别连接到两个逻辑电平插孔,由逻辑开关控制A和B的电平. 表(3—2)图3-2的测试结果 A B Y Z 0 0 0 1 1 1 1 0 (4).经检查无误后,通电观测.根据LED的逻辑状态,将测试结果填于表(3-2),并与真值表进行比较,看二者是否一致,从而得出结论该电路完成的是何逻辑功能. 2.设计全加器. 设计一个全加器电路,该电路有三个输入端:被加数A,加数B,低位的进位信号Ci;有两个输出,本位和S和向高位的进位信号Co其真值表为: A B Ci S Co 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 提示: 全加器的逻辑表达式: 全加和 S =A B Ci 进位Co =(A B )Ci+A B 设计要求:(1). 写出设计步骤, 画出用异或门、与或非门和非门实现的全加器的逻辑电路图. (2). 把所选用的集成电路插入相应的Ic插座,按自己所画出的逻辑图接线.测试其逻辑功能. 五.实验报告要求: 1. 认真复习教材内容.预习实验指导书. 2. 认真记录实验数据,分析实验结果,按格式要求书写实验报告. 实验四 触发器 一.实验目的:: 1. 掌握用与非门构成的基本R-S触发器、同步R-S触发器的逻辑功能及测试方法. 2. 熟悉并验证集成J-K触发器. 二.实验设备与器件 仪器或器材名称 型号规格数量数字电路实验箱 SAC-DS4 1 台四-二输入与非门 74LS00 1 片 双下降沿触发J-K触发器 74LS76 1 片 四异或门 74LS86 1 片三、实验用集成电路介绍: 本实验使用的集成电路74LS00、74LS86在前面的实验中已经介绍和使用过,在这儿介绍J-K触发器. J-K触发器型号为74LS76,其外引脚排列及其功能表如下图所示,74LS76为双下降沿翻转的JK触发器.使用时一定要注意74LS76的电源引脚VCC及接地引脚是非常规排列的. Vcc 22D 2Cp 2 2Q 2 D Cp Qn+1 0 1 * * 1 1 0 * * 0 1 1 0 ↑ 0 1 1 1 ↑ 1 1RD 1D 1Cp 1SD 1Q 1Q GND 74LS74 双上升沿触发D触发器 D触发器的功能表 其中,SD是异步置1端,RD是异步置0端. 不允许SD、RD同时为0、0. CP J K Qn+1 n+1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 ↑ 0 0 Qn n 1 1 ↑ 0 1 0 1 1 1 ↑ 1 0 1 0 1 1 ↑ 1 1 n Qn CP J K Qn+1 n+1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 ( 0 0 Qn n 1 1 ( 0 1 0 1 1 1 ( 1 0 1 0 1 1 ( 1 1 n Qn 1K 1Q 1 GND 2K 2Q 2 2J 1Cp 1SD 1RD 1J Vcc 2Cp 2SD 2RD 74LS76 双下降沿触发JK触发器 JK触发器的功能表 四、实验内容和步骤: 1. 基本R-S触发器的组成及逻辑功能测试 本实验我们使用双输入端与非门74LS00构成基本R-S触发器进行实验.自己画出用双输入端与非门74LS00构成基本R-S触发器的电路图,将74LS00插入实验箱的Ic插座,按自己设计的电路图连接电路,然后,按表(4-1)改变输入电平状态,将输出端状态填入表(4-1)中.(注意:输入端为禁止态==0时,Q、有输出为1、1,当输入从==0 变成==1 时,Q、状态不定.) 2. 同步R-S触发器的逻辑功能测试 在基本R-S触发器的基础上再加上两个控制门和一个控制信号, 即可组成同步R-S触发器. 自己画出用4个双输入端与非门74LS00构成同步R-S触发器的电路图,将74LS00插入实验箱的Ic插座,按图连接电路,然后,按表(4-2)改变输入电平状态,将输出端状态填入表(4-2)中.注意:输入端R=S=1时为禁止态. 表(4-1)表(4-2) S R Q Q 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 CP S R Q Q 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 3. 集成J-K触发器的功能测试 J-K触发器是一种全功能电路.在Cp脉冲操作下,根据输入信号J、K情况的不同,J-K触发器不仅具有置0,置1,翻转和保持四种功能,而且还有异步置0,异步置1功能,使用起来比较灵活、方便. 实验采用74LS76测试J-K触发器的逻辑功能 (注意74LS76的电源引脚VCC及接地引脚).在74LS76上任选一个J-K触发器,看懂其功能表,自己先画出实验用电路图,然后进行实验.先将、置成1 1,J、 K接1 1置成翻转状态,然后按表(4—3) 改变输入电平状态,将输出端状态填入表(4—3)中,注意观察、及Cp脉冲的控制作用. 表(4—3) JK触发器功能测试 输入端输出端 J K CP Q Q 说明1111( 1 1 1 1 ( 0 1 1 0 1 1 0 0 ( 1 1 0 0 ( 1 1 0 1 ( 1 1 0 1 ( 1 1 1 0 ( 1 1 1 0 ( 1 1 1 1 ( 1 1 1 1 ( 1 1 1 1 ( 五.实验报告要求: 1. 认真复习教材内容.预习实验指导书. 2. 认真记录实验数据,分析实验结果,按格式要求书写实验报告. 实验五 计数器 一.实验目的:: 熟悉计数器的工作原理;掌握用集成触发器设计计数器的方法;熟悉集成计数器的使用. 二. 使用仪器和元件: 仪器或元件名称型号规格 数量数字电路实验箱 SAC-DS4 1台 双上升沿触发D触发器 74LS74 2片 双上升沿触发J-K触发器 HEF4027 2片 十进制同步加/减计数器 74LS160 1片三、实验内容: 1. 用JK触发器或D触发器设计一个同步四进制加法计数器. (1). 画出用74LS74或HEF4027实现同步四进制加法计数器的逻辑电路图及接线图. (2). 把所选用的集成电路插入相应的Ic插座,按自己所画出的逻辑图接线.测试其逻辑功能. (3). 验证用并表格(自己设计表格)记录所设计逻辑电路的功能. 2. 用十进制同步加/减计数器74LS160完成十进制加计数, 画出逻辑接线图.把集成电路插入相应的Ic插座,按自己所画出的逻辑图接线,测试其逻辑功能.验证用并表格(自己设计表格)记录所设计逻辑电路的功能. 五.实验报告要求: 认真复习教材内容.预习实验指导书. 总结用集成触发器设计计数器的方法;总结74LS160的功能. 认真记录实验数据,分析实验结果,按格式要求书写实验报告. 实验六 时序逻辑电路 实验目的: 熟悉时序逻辑电路的分析与设计方法;学会用十进制计数器设计任意进制计数器. 二. 使用仪器和元件: 仪器或元件名称型号规格 数量数字电路实验箱 SAC-DS4 1台四-二输入与非门 74LS00 若干 十进制同步加/减计数器 74LS160 2片三、实验内容: 1. 用十进制同步74LS160和四-二输入与非门74LS00设计一个6加进制计数器. (1). 画出逻辑电路图和接线图. (2). 把集成电路插入相应的Ic插座,按自己所画出的逻辑图接线,测试其逻辑功能.用表格(自己设计表格)验证并记录所设计逻辑电路的功能. 2.选做:用2片十进制同步加/减计数器74LS160和四-二输入与非门74LS00设计一个24进制加计数器.要求同上. 五.实验报告要求: 认真复习教材内容.预习实验指导书. 总结时序逻辑电路的分析方法和设计方法. 认真记录实验数据,分析实验结果,按格式要求书写实验报告.