数字电路与逻辑设计实验指导书
数字电路实验指导书_实验三
《数字电路》实验指导书实验报告参考规范实验题目：班级________姓名________学号_________日期_______ 指导教师：_____________一、实验目的二、实验内容三、实验步骤四、实验结果分析五、实验小结实验三时序电路实验1. 实验目的和要求熟悉、掌握时序逻辑电路的设计方法。
2．实验设计要求设计M=24的加计数器和减计数器。
●加计数：00－01－－23●减计数：23－22－－00●画出设计电路原理图。
●安装并调试电路的逻辑功能。
3．实验提示（1）设计步骤a 确定输入输出变量数和状态数b 确定逻辑状态的含义并编号c 按题意列出状态转换图。
d状态简化将等价状态合并得到最简状态图e选择器件选择出器件类型和控制信号f 画出逻辑电路g 测试电路功能（2）状态流程a 加计数状态流程00 －01 －02－03－04－05－06－07－08－09－10－11－12－13－14－15－16－17－18－19－20－21－22－23－00b 减计数状态流程23－22－21－20－19－18－17－16－15－14－13－12－11－10－09 －08－07－06－05－04－03－02－01－00－23（3）器件选择与电路设计a 选择两片74LS192分为高位和地位。
b 高位计数0 －2 三个状态c 低位有0－9d 采用置数法实现，选择192的PL控制端e 加计数到“23”经7400译码产生置数信号PL，置数“00”f 减计数到“00”由借位信号经7432译码产生置数信号PL，置数“23”74LS192 状态转换图（4）0－24 加计数电路（5）0－24 减计数电路4. 实验要求：●实验目的●写出器件的主要性能和电路设计中使用的特性●画出设计电路●列出实验结果并与设计要求比较●实验总结●实验总结，提交一份实验报告（手写）。
数字电路及逻辑实验指导书Quartus
数字电路及逻辑实验指导书计算机科学与技术学院实验教学中心目录第一章实验平台简介1．1LP-2900逻辑设计实验平台1．2逻辑门第二章QuartusII开发软件的使用2．1 基于QuartusII的设计输入2．2 基于QuartusII的平面编辑2．3 基于QuartusII的模拟仿真2．4 基于QuartusII的编程下载第三章数字电路及逻辑实验3．0 一位半加器设计3．1 译码器的设计3．2 数据比较器的设计3．3 同步计数器的设计3．4 分频（除频）器的设计3．5 移位寄存器的设计3．6 数字显示电路的设计第一章实验平台简介1．1LP-2900逻辑设计实验平台LP-2990逻辑设计实验平台由CPLD晶片板、I/O元件实验板、PC下载界面电路和电源四部分组成。
1．CPLD晶片板在CPLD晶片板上，有一片Altera 10K系列晶片，Altera EPF10K10TC144-4 CPLD,该晶片提供不断重新下载新电路的弹性与便利。
2．I/O元件实验板在I/O元件实验板上，有12种I/O元件：4组红绿黄LED；6个共阴极七段显示器；一个蜂鸣器；两个电子骰子；一个时序电路；3组8位开关；4个脉冲按键；一个4x3键盘；一块8x8点矩阵LED显示器；一个液晶显示器；A/D与D/A电路组件；8051单片机模组。
这些I/O元件，提供了调试逻辑电路必要的环境。
为了便于实验，给出LP-2900的部分I/O元件的脚位：DE174LS138）输出端Y0- - -Y5为C1- - -C6，C1- - -C6分别为6个显示器阴极共点端。
RK1 RK2 RK3 为键盘列输出。
DE1、DE2、DE3为译码器（74LS138）的输入端，译码器（74LS138）输出端Y0- - -Y3为C1- - -C4，C1- - -C4分别为键盘的扫描输出。
3．PC下载界面电路PC与LP2900的通信电路。
1．2 逻辑门为了便于在图形方式下选取逻辑器件和在文本方式下使用门原语设计逻辑电路，下面给出部分逻辑门符号以供使用。
[工学]数字逻辑实验指导书
![[工学]数字逻辑实验指导书](https://img.taocdn.com/s3/m/b319c6f85022aaea998f0fc8.png)
《数字逻辑实验指导书》实验一组合逻辑电路分析与设计一、实验目的：1、掌握PLD实验箱的结构和使用；2、学习QuartusⅡ软件的基本操作；3、掌握数字电路逻辑功能测试方法；4、掌握实验的基本过程和实验报告的编写。
二、原理说明：组合电路的特点是任何时刻的输出信号仅取决于该时刻的输入信号，而与信号作用前电路的状态无关。
(一)组合电路的分析步骤：（二）组合逻辑电路的设计步骤首先根据给定的实际问题进行逻辑抽象，确定输入、输出变量，并进行状态赋值，再根据给定的因果关系，列出逻辑真值表。
然后用公式法或卡诺图法化简逻辑函数式，以得到最简表达式。
最后根据给定的器件画出逻辑图。
三、实验内容(一)组合逻辑电路分析：1.写出函数式，画出真值表；2.在QuartusⅡ环境下用原理图输入方式画出原理图，并完成波形仿真；3.将电路设计下载到实验箱并进行功能验证，说明其逻辑功能。
（必做）(二)1. 设计一个路灯的控制电路，要求在四个不同的路口都能独立地控制路灯的亮灭。
(用异或门实现)画出真值表，写出函数式，画出实验逻辑电路图。
在Quartus Ⅱ环境下实现设计，完成对波形的仿真，并将设计下载到实验箱并进行功能验证。
（必做）要求：用四个按键开关作为四个输入变量；用一个LED 彩灯（发光二极管）来显示输出的状态，“灯亮”表示输出为“高电平”，“灯灭”表示输出为“低电平”。
2. 设计一个保密锁电路，保密锁上有三个键钮A 、B 、C 。
要求当三个键钮同时按下时，或A 、B 两个同时按下时，或按下A 、B 中的任一键钮时，锁就能被打开；而当不符合上列组合状态时，将使电铃发出报警响声。
试设计此电路，列出真值表，写出函数式，画出最简的实验电路。
(用最少的与非门实现)。
在Quartus Ⅱ环境下实现设计，完成对波形的仿真，并将设计下载到实验箱并进行功能验证。
（选做）(注：取A 、B 、C 三个键钮状态为输入变量，开锁信号和报警信号为输出变量，分别用F 1用F 2表示。
数字电路实验与课程设计实验指导书
数字电路实验与课程设计实验指导书2011.1目录《数字电路实验与课程设计》实验教学大纲 (2)电子电路的设计基本步骤 (4)电子电路设计性实验报告撰写 (5)数字电路实验箱使用手册 (6)实验一组合逻辑电路的设计与测试 (7)实验二触发时序电路设计与调试 (8)实验三脉冲波形产生电路设计与调试 (9)实验四D／A、A／D转换器 (15)实验五 3 12 位直流数字电压表的组装与调试 (21)实验六数字频率计 (26)附录A: (29)一．集成逻辑电路的连接和驱动 (29)二．使用门电路产生脉冲信号——自激多谐振荡器 (31)三．上拉电阻的作用 (34)附录B: (35)一．74. 40. 45系列功能简介 (35)二．集成电路的检测常识 (47)三．集成电路的检测方法 (49)四．怎样拆卸集成电路块 (50)《数字电路实验与课程设计》实验教学大纲课程名称：数字电路实验与课程设计课程编号：05020290英文名称：Digital Circuit Experiment and Course Design课程性质：必修课程学时：32实验学时：32实验课开课学期：5面向专业：电子信息科学与技术一、实验目的和任务《数字电路实验》属于《数字电路》课程理论联系实际的实验课程。
目的是使学生通过该实验课程的学习进一步加深对理论课程的理解，掌握数字电路设计的基本技能、熟练掌握数字信号的测量方法；通过该实验课程进一步培养学生独立分析问题和解决问题的能力。
努力培养学生的创新精神和创新能力。
二、实验教学的基本要求本实验课程主要以常规的TTL、CMOS小规模数字电路器件为基础，通过本实验课程的学习使学生能够：1．熟练掌握组合逻辑的测量方法与设计方法，了解组合逻辑电路的典型应用。
2．熟练掌握基本的时序逻辑的测量方法和设计，了解时序逻辑电路的典型应用。
3．基本掌握数字电路的综合应用。
三、实验项目基本情况实验教学环节，12学时，学生可以根据所学内容，自拟实验项目，完成方案设计，实际电路搭建、调试，对有能力的同学，提供上机仿真及实际焊接电路的条件；课程设计环节， 20学时，学生可以根据所学内容，自拟实验项目，完成方案设计、开题报告，调试，设计总结答辩。
数字逻辑与数字电路试验指导书
数字逻辑与数字电路实验指导书（2013-2014下第四版）主编：张婧婧计算机与信息工程学院数字电路使用手册1. 信号源：、100KHz 、2. 指示灯：L0—L11十二个指示灯可作为 输出指示，当输出为高电平时红灯亮，当输出为低电平时绿 灯亮。
3. 数码管：板上共有数码管六个，其对应的输入为 8421码的数据线，分别为Dx 、Cx 、Bx 、 Ax 下标分别对应六个数码管，数码管为 共阴极，对应的公共端为LEDx ，将LEDx 接地对应的数码管点亮，用Dx 、Cx 、Bx 、 Ax 进行编码，得到从“0——F ”的显示 4. 单脉冲：板上有单脉冲输出端分别为P+、P-,当按下相 应按键时P+由低变高，P-由高变低。
(见第1 图左右两侧)5. 电源：除+5v 电源外，在箱子的正上方有两个 可调电源输出端口。
分别在+5~+15及-5~-15范围 内可调。
6. 开关：在箱子的右下方有k0—k11十二个拨动开关。
拨下输出低电平，拨上输出高电平。
(ELL-3数字逻辑实验箱面板图见下页)RGRRRRRRRGGGGGGGRGRGRGRGLED5LED5LED5LED5LED5LED5..................实验一简易的数码管电路一、实验目的1、通过数码管显示电路了解数码管的显示原理；2、熟悉数字电路的仿真环境；3、学习在实验箱上铺设简单的数码管显示电路。
二、实验原理字形3、实验的仿真电路4、在试验箱中搭建数码管显示电路实验二组合逻辑电路的设计与测试一、实验目的掌握组合逻辑电路的设计与测试方法二、实验原理1．使用中、小规模集成电路来设计组合电路是最常见的逻辑电路。
设计组合电路的一般步骤是：(1)根据设计任务的要求，列出真值表。
(2)用卡诺图或代数化简法求出最简的逻辑表达式。
(3)根据逻辑表达式，画出逻辑图，用标准器件构成电路。
(4)最后，用实验来验证设计的正确性。
2．组合逻辑电路设计举例用“与非”门设计一个四人表决电路。
数字电路与逻辑设计实验课程大纲
数字电路与逻辑设计实验课程大纲课程英文译名：Experiments of Digital Circuits and Logic Design课程编号：S0403330课内总学时：25学分：1.5开课对象：电子信息学院/通信工程学院/信息工程学院本科生课程类别：学院定必修一、课程的任务和目的数字电路与逻辑设计实验为专业基础实验，面向全校所有工科专业即电子信息工程、电子信息科学与技术、电子科学与技术、通信工程、集成电路设计与集成系统、光信息科学与技术、测控技术与仪器、计算机科学与技术、软件工程、电气工程与自动化、机械设计制造及其自动化等专业开设的独立设置的实验课程及课内实验。
通过本课程的学习使学生进一步掌握常用仪器的使用，并掌握数字电路基本知识、常用芯片的功能及参数以及中、大规模器件的应用，掌握组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计方法，并要求使用EWB软件进行电路的模拟和仿真。
同时通过学习，可以培养学生独立思考、独立解决问题的能力，加强动手能力的培养，使学生掌握数字电路的设计方法。
二、课程内容与基本要求本课程开设的实验分为必做和限选实验。
修满学分必须做8个实验以上，实验分为验证性实验、设计性实验、综合性实验。
验证性实验目的在于使学生掌握器件的功能、参数和及其使用方法；设计性实验主要是培养学生的电路设计能力；通过综合性实验，掌握数字系统综合设计的方法。
1、逻辑门参数测试（必做、验证性实验）了解典型TTL集成电路和CMOS集成电路的基本工作原理，掌握基本门电路主要参数和测量方法。
熟悉TTL、CMOS逻辑门电路的参数意义，掌握TTL、CMOS逻辑门电路的逻辑功能及使用规则。
2、中规模组合逻辑器件的应用（必做、设计性实验）主要掌握数据选择器和全加器的应用，通过实验的方法学习数据选择器的电路结构和特点，掌握数据选择器的逻辑功能、测试方法和数据选择器的应用。
了解算术运算电路的结构，掌握74LS283先行进位全加器的逻辑功能、特点及其具体应用。
《数字电路与逻辑设计实验(触发器)》指导书讲解共22页
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46、寓形宇内复几时，曷不委心任去 留。
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47、采菊东篱下，悠然见南山。
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48、啸傲东轩下，聊复得此生。
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49、勤学如春起之苗，不见其增，日 有所长 。
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50、环堵萧然，不蔽风日；短褐穿结 ，箪瓢 屡空， 晏如也 。
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好9、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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数字逻辑电路分析与设计实验指导书
目录学生实验前注意事项 (2)实验报告要求 (3)实验一集成逻辑门测试及其应用 (4)实验二Multisim 在数字电路中的虚拟仿真（一） (9)实验三Multisim 在数字电路中的虚拟仿真（二） (17)实验四译码器和编码器 (23)实验五数据选择器及其应用 (29)实验六组合逻辑电路的设计 (34)实验七集成触发器及其应用 (38)实验八集成计数器及其应用 (43)实验九数字式秒表 (47)附录部分集成电路外部引脚排列和功能 (49)学生实验前注意事项一、实验前要完成指定的各项预习任务。
二、检查仪器设备能否满足实验要求。
三、熟悉准备调试的元件和器件的功能。
四、严格按实验要求连线，经仔细检查无误后方可通电。
五、实验过程中应仔细观察实验现象，认真做记录，实验完成后测试结果需经教师审查签字后再拆除线路。
六、发生事故时，应立即断开电源，保持现场，待找出并排除故障后，方可继续进行实验。
七、在变更实验内容或完成全部实验之后，必须先断开电源，再拆除实验线路。
八、培养踏实、严谨、实事求是的科学作风。
不抄袭他人作业。
九、爱护公共财产，当发生仪器设备损坏时，必须认真检查原因并按规定的条例处理。
十、保持实验室内安静、整洁和良好的秩序，实验后应将仪器整理后放好，并协助实验室老师搞好清洁卫生。
十一、不迟到、不早退、不无故缺席，按时交实验报告。
实验报告要求一、实验名称二、实验目的三、实验中实际使用的仪器型号和器材型号、数量等。
四、实验内容和步骤1、实验课题和方框图、状态图、真值表、逻辑图，对于设计性课题应有整个设计过程和关键的设计技巧和说明。
2、实验记录以及经过整理和处理的数据，曲线和波形图，其中曲线和波形图必须坐标纸画出，贴在相应的内容中。
3、实验结果的分析与讨论。
并得出结论，实验过程中遇到的故障及排除故障的方法。
4、完成实验报告中相应的思考题。
作为完整的实验文件，实验报告应附有实验记录，以备查阅，实验报告必须用统一的实验报告纸，其它纸张一律不能用，实验报告在下次做实验时交给实验教师，过期作迟交处理，若此次实验没来做者不给成绩，若实验来做而报告不交者只能得40分。
数字电路与数字逻辑大型实验指导书
（a）
（b）
图 2-1 12 进制计数器原理框图和状态转换图
3.2 设计方案
用 FPGA 来设计数字电路是十分灵活的，可以采用原理图来设计，可以采用硬件描述 语言（HDL）来设计，也可以采用原理图和 HDL 相结合的方法来设计。针对 12 进制计数 器，可采用以下两种设计方案。
方案一采用原理图设计。12 进制计数器规定采用 74192（十进制加减计数器）和 7447 （共阳 7 段 LED 显示译码器）构成。先由两片 74192 级联构成 12 进制加法计数器，然后 计数值通过 7447 译码后在 LED 数码管上显示。该设计方案的原理框图如图 2-2 所示。图 中 EP2C35F672 为 DE2 实验板上 FPGA 型号，HEX1 和 HEX0 为实验板上的共阳 7 段 LED 数码管，KEY0 为实验板上的按键，每按一次 KEY0 键，产生一计数脉冲。
掌握原理图和 VHDL 混合
的 12 进制计数器设计。 4
操作 设 计 方 法 。 进 一 步 熟 悉 2 1．实验指导书
顶层设计采用原理图，底层
Quartus 软件操作。
模块采用 VHDL 语言描述。
数字系统设计方法，数字频
数字系统“自顶向下”设计
1.ppt 课件
5 率计或数字乘法器的工作原 讲课 方法
3．实验设计报告要求
文内标题力求简短、明确，各层标题均单独占行书写，第一级标题和第二级标题序数 顶格书写，空一格接写标题，末尾不加标点。第三级标题空两格书写序数，空一格书写标 题。建议标题的编号：一，二，…；1，2，…；(1)，(2)，…，四级以后的标题不作要求。
插图和照片应比例适当，清楚美观。插图应标明图序和图题，序号和图题之间空1字； 图序以阿拉伯数字连续编号，仅有1图者于图题处标明“图1”；图题一般居中排于图的下方。 图一般随文编排，图较多时也可集中排在文末或其他适当位置。插图的横向尺寸不超过版 面2/3者，图旁应串文。建议插图用Visio工具绘制。
数字逻辑实验指导书
《数字电路》实验指导书×××编写适用专业：电类专业运算机专业巢湖学院物理与电子科学技术系2020年1月巢湖学院实验教学中心制前言本书是数字逻辑及数字电子技术的实验教材，在必然理论基础指导下，注重实验方式和实验技术能力的培育。
更注重学生主观能动性的发挥，尽可能不用固定的实验方式去限制学生的思维，因此本书的指导思想是用有限的内容、开放性的实验方式取得尽可能多的收成。
本书包括逻辑电平和门电路，组合逻辑电路，触发器，时序逻辑电路，脉冲单元电路，存储器，A/D和D/A转换电路的实验等内容。
每一个实验大体都代表数字电路的一个知识点或几个部份内容的综合应用，并以小结的形式给出了较充分的专题实验，各专题实验的内容和现行数字电路课堂教学的内容大体对应，可是完全采纳了实验的研究方式；在实验进程中，教师能够依如实验时刻确信必做和选做项，学生能够在完成必做项的基础上，尽可能地多做一些内容，让能力强的学生取得更多的锻炼，关于实验方式不做过量的限制，给学生更多的思维空间，调动学生自主试探的踊跃性，每一个实验都有预习要求和相应的试探问题要回答，这些内容都是学生实验报告上必需回答的，是通过实验以后，反映学生理论和实践的一个提高。
咱们依照数字电路本身的课程体系来安排实验教学的内容，希望学生通过实验教学，既能提高自己的观看能力、思维能力、工程实践能力和设计创新能力，同时又能够对整个数字电路课程体系有深切透彻的明白得。
学生实验报告大体内容要求每门课程的所有实验项目的报告必需以课程为单位装订成册，原那么上利用此刻各系执行“实验报告”。
实验报告应事前预备好，用来做预习报告、实验记录和实验报告，要求这三个进程在一个实验报告中完成。
1．实验预习在实验前每位同窗都需要对本次实验进行认真的预习，并写好预习报告，在预习报告中要写出实验目的、要求，需要用到的仪器设备、物品资料和简要的实验步骤，形成一个操作提纲。
对实验中的平安注意事项及可能显现的现象等做到心中有数，但这些不要求写在预习报告中。
数字逻辑设计实训指导书
数字逻辑设计实训指导书数字逻辑设计实训指导书一、教学目标（一）课程性质实训（二）课程目的训练学生综合运用学过的数字电路的基本知识以及独立设计比较复杂的数字电路的能力。
二、教学内容及基本要求（一）实训题目题目见附录1，要求2~3人一组，每组一题。
（二）设计内容及要求1）课题方案及电路设计按课题的要求确定电路的组成方案，根据题目要求的逻辑功能进行电路设计，电路各个组成部分必须有设计说明，手工设计要用Protel软件画出电路原理图和PCB图。
2）电路仿真①基于PROTEUS（或Multisim）的电路仿真。
用电路仿真软件PROTEUS（或Multisim）对手工设计好的电路进行仿真，根据仿真结果对设计的电路进行修改和完善。
②基于电子设计平台QuartusII以及大规模可编程逻辑器件FPGA/CPLD的自动化设计及硬件电路仿真。
利用电子开发设计平台QuartusII，采用原理图输入或VHDL文本输入的方法进行逻辑电路的自动化设计并进行仿真，满足设计要求后在EDA实验箱（PK-3）进行下载和硬件仿真。
3）硬件电路制作（选做）用中小规模数字集成电路实现设计的电路。
三、主要教学环节（一）设计时间安排1）本实训的时间为3周。
2）设计前一周布置设计题目，学生进行相关资料及知识的准备。
3）第一周：电路的手工设计及软件仿真4）第二周：基于QuartusII的自动化设计及仿真5）第三周：硬件电路制作与调试（二）设计的评价设计全部完成后，须经指导老师验收。
老师根据学生演示及回答问题情况对学生设计结果进行评价。
课程设计成绩的评定按下表进行：注：加权求和时：E取30分；D为65分；C为75分；B为85分；A为95分。
四、实训报告的内容和要求（一）实训报告的内容按广西工学院课程设计报告模板进行编写，用A4纸打印，左侧装订。
（二）实训报告编写的基本要求(1)按规定格式书写，所有内容一律打印；(2)报告内容包括设计任务、设计过程、软件仿真的结果及分析、硬件仿真（或电路制作调试）的结果及分析；(3)要有整体电路原理图和各模块电路的原理图；(4)各人独立完成各自设计报告，同组亦不能相互抄袭。
数字逻辑实验指导书(multisim).
数字电路与逻辑设计实验指导2015年1月实验一集成电路的逻辑功能测试一、实验目的1、掌握Multisim软件的使用方法。
2、掌握集成逻辑门的逻辑功能。
3、掌握集成与非门的测试方法。
二、实验原理TTL集成电路的输入端和输出端均为三极管结构，所以称作三极管、三极管逻辑电路（Transistor -Transistor Logic ）简称TTL电路。
54 系列的TTL电路和74 系列的TTL电路具有完全相同的电路结构和电气性能参数。
所不同的是54 系列比74 系列的工作温度范围更宽，电源允许的范围也更大。
74 系列的工作环境温度规定为0—700C，电源电压工作范围为5V±5%V，而54 系列工作环境温度规定为-55—±1250C，电源电压工作范围为5V±10%V。
54H 与74H,54S 与74S 以及54LS 与74LS 系列的区别也仅在于工作环境温度与电源电压工作范围不同，就像54 系列和74 系列的区别那样。
在不同系列的TTL 器件中，只要器件型号的后几位数码一样，则它们的逻辑功能、外形尺寸、引脚排列就完全相同。
TTL 集成电路由于工作速度高、输出幅度较大、种类多、不易损坏而使用较广，特别对我们进行实验论证，选用TTL 电路比较合适。
因此，本实训教材大多采用74LS(或74)系列TTL 集成电路，它的电源电压工作范围为5V±5%V，逻辑高电平为“1”时≥2.4V，低电平为“0”时≤0.4V。
它们的逻辑表达式分别为：图1.1 分别是本次实验所用基本逻辑门电路的逻辑符号图。
图1.1 TTL 基本逻辑门电路与门的逻辑功能为“有0 则0，全1 则1”；或门的逻辑功能为“有1则1，全0 则0”；非门的逻辑功能为输出与输入相反；与非门的逻辑功能为“有0 则1，全1 则0”；或非门的逻辑功能为“有1 则0，全0 则1”；异或门的逻辑功能为“不同则1，相同则0”。
三、实验设备1、硬件：计算机2、软件：Multisim四、实验内容及实验步骤1、基本集成门逻辑电路测试 （1）测试与门逻辑功能74LS08是四个2输入端与门集成电路（见附录1），请按下图搭建电路，再检测与门的逻辑功能，结果填入下表中。
数字电路实验指导书
实验二组合逻辑电路（一）一、实验目的加深理解用SSI(小规模数字集成电路)构成的组合逻辑电路的分析与设计方法。
二、预习要求1．按设计步骤，根据所给器件设计实验内容1、2的逻辑电路图。
2，弄懂图5.16.3的工作原理与设计思想。
3．在附录C中查出74LS00和74LS10的外引线排列图。
三、实验说明组合逻辑电路是最常见的逻辑电路之一，其特点是在任一时刻的输出信号仅取决于该时刻的输入信号，而与信号作用前电路原来所处的状态无关。
组合逻辑电路的设计步骤如图5.16.1所示，先根据实际的逻辑问题进行逻辑抽象，定义逻辑状态的含意，再按照给定事件因果关系列出逻辑真值表。
然后用卡诺图或代数法化简，求出最简逻辑表达式。
用给定的逻辑门电路实现简化后的逻辑表达式，画出逻辑电路图。
值得注意的是，这里所说的“最简”，是指电路所用的器件数最少，器件的种类最少，而且器件之间的连线也最少。
若已知逻辑电路，要分析电路功能，则分析步骤为：由逻辑图写出各输出端的逻辑表达式；列出真值表；根据真值表进行分析；确定电路功能。
四、实验内容1．设计一个能判断一位二进制数A与B大小的比较电路。
画出逻辑图(用L1、L2、L3分别表示三种状态，即L1(A>B)，L2(A<B)，L3(A=B))。
设A、B分别接至数据开关，L1、L2、L3接至逻辑显示器(灯)，将实验结果记入表5.16.1中。
表5.16.12．设A、B为数据选择控制端，Dl、D2、D3为数据输入端，L为输出端，试设计一具有表5.16.2所示功能的数据选择器。
设A、B接至数据开关，D1接至高电平，D2、D3分别接至50Hz方波和正弦波(或其它可区别又便于观测的信号电压)，试用手拨动数据开关，改变A、B状态，用示波器观测并记录输出端L的波形。
3.设有一个监视交通信号灯工作状态的逻辑电路如图5.16.3(a)所示(图5.16.3(b)为四输人与非门74LS20外引线排列图)。
图中用R、Y、G分别表示红、黄、绿三个灯(即一组灯)的状态，并规定灯亮时为1，不亮时为0。
(电子行业企业管理)数字电路与逻辑设计实验指导书(电子系)
数字电路与逻辑设计实验指导书主审：杨智主编：陈荣军原伟中山大学南方学院电子通信与软件工程系序言《数字电路与逻辑设计实验》是《数字电路与逻辑设计》的课程对口的实验课，是《数字电路与逻辑设计》课程的实验环节。
通过本课程的学习，使学生进一步理解数字电子线路的工作原理、学会使用常用电子仪器、掌握基本的电子测量方法、调整电路的基本实验技能，提高理论联系实际、知识综合应用能力。
具体要求：1、能正确、规范地使用常用电子仪器；2、具有查阅常用电子器件手册的能力；3、根据技术要求能选用合适的元器件、组成实验电路，能进行组装及调试；4、具有分析、寻找和排除常见故障的能力；5、具有自行拟定实验步骤，分析和综合实验结果以及撰写实验报告的能力。
《数字电路与逻辑设计实验指导书》是在2009 年院内印刷讲义的基础上进行修订，由电子通信与软件工程系陈荣军讲师完成全面修订工作、杨智教授审定修改，《数字电路与逻辑设计实验指导书》适于本院电子信息科学与技术专业、通信工程专业、计算机科学与技术专业的学生使用，也可供相关专业的学生参考。
电子通信与软件工程系目录《数字电路与逻辑设计实验》教学大纲 (4)实验2 门电路逻辑功能及测试 (7)实验3组合逻辑电路的设计 (11)实验4 组合逻辑电路（半加器全加器及逻辑运算） (13)实验5 译码器和数据选择器 (17)实验6 竞争冒险 (19)实验7 触发器工作原理与功能测试 (21)实验8 集成计数器及寄存器的应用 (24)实验9时序电路测试及研究 (27)实验10 555时基电路 (29)附图：实验常用芯片引脚图 (33)《数字电路与逻辑设计实验》教学大纲课程名称：数字电路与逻辑设计实验（Digital Circuit and Logic Experiments）课程类别：必修编号：学时：36主编姓名：陈荣军单位：电子通信与软件工程系职称：讲师主审姓名：单位：电子通信与软件工程系职称：授课对象：本科生专业：电子信息科学与技术年级：二年级上编写日期：2010年8月通信工程计算机科学与技术一、实验教学目的和任务《数字电路与逻辑设计实验》属于《数字电路与逻辑设计》课程理论联系实际的实验课程。
数字逻辑 实验指导书
数字逻辑实验讲义实验一 基本逻辑门电路测试一．实验目的：1. 掌握TTL 与非门主要外部特性参数的测试方法。
2. 掌握TTL 与非门逻辑功能测试方法。
2. 熟悉数字电路实验箱、数字万用表的使用。
二．实验仪器及器件：1.数字电路实验箱 1台2.数字万用表 1块3.器件： 74LS00 四2输入与非门 1片 电阻：200Ω 1个三．实验预习：复习TTL 与非门的逻辑功能、主要参数及其测量方法和电压传输特性。
四．实验原理：TTL 与非门电路是目前较为普遍的一种集成门电路。
本实验采用四2输入与非门74LS00，即在一块集成块内含有四个互相独立的与非门,每个与非门有2个输入端。
其电路图、逻辑符号及引脚排列如图1(a)、(b)、(c)所示。
图1出0。
与非门的逻辑函数式：Y=AB 对于使用集成电路者来说，所关心的是集成门电路从导通到截止所需要的转Y A B (b)+ V (+5V) (c) 74LS00换条件其所表现出来的转换特性，诸如开门电平、输出高电平、输出低电平等这样一些静态参数，以及诸如平均传输延迟时间一类动态参数的测量，下图所示为与非门电路的转换特性（电压传输特性）曲线，它表示输入由低电平变到高电平时输出电平的相应变化，所有这些都是选择和设计电路所必须了解的。
五．实验内容：1.测试TTL 与非门的静态参数：（1）输入短路电流I IS 和输入漏电流I IH ： I IS （或I IL ）：指被测输入端接地，其余输入端和输出端悬空时，由被测输入端流出的电流。
也称低电平输入电流。
在由多级门构成的电路中，I IS 相当干前级门输出低电平时，后级向前级门灌入的电流。
因此，I IS 关系到前级门的灌电流负载能力，I IS 越小，前级门带负载的个数就越多。
测试电路如图2（a ）所示。
I IH ：指被测输入端接高电平，其余输入端接地，输出端悬空时，流入被测输入端的电流。
也称高电平输入电流。
在由多级门构成的电路中，它相当于前级门输出高电平时，前级门的拉电流负载。
数字电路与数字逻辑实验指导书
数字电路与数字逻辑实验指导书目录实验一：Quartus II软件操作 (3)实验二：数据选择器和译码器功能验证 (14)实验三：数据选择器和译码器应用 (17)实验四：触发器的应用 (19)实验五：计数器的功能验证 (21)实验六：计数器的应用 (22)实验七：寄存器的功能验证 (23)附录： (24)实验一：Quartus II软件操作实验目的和要求：1、了解并掌握QuartusII软件的使用方法。
2、了解并掌握仿真（功能仿真及时序仿真）方法及验证设计正确性。
3、了解并掌握EDA QuartusII中的原理图设计方法。
实验内容：本实验通过简单的例子介绍FPGA开发软件QuartusII的使用流程，包括图形输入法的设计步骤和仿真验证的使用以及最后的编程下载。
图形编辑输入法也称为原理图输入设计法。
用Quartus II的原理图输入设计法进行数字系统设计时，不需要了解任何硬件描述语言知识，只要掌握数字逻辑电路基本知识，就能使用QuartusII提供的EDA平台设计数字电路或系统。
QuartusII的原理图输入设计法可以与传统的数字电路设计法接轨，即把传统方法得到的设计电路的原理图，用EDA平台完成设计电路的输入、仿真验证和综合，最后编程下载到可编程逻辑器件(FPGA/CPLD)或专用集成电路(ASIC)中。
实验步骤：在QuartusII中通过原理图的方法，使用与门和异或门实现半加器。
第1步：打开QuartusII软件。
第2步：新建一个空项目。
选择菜单File->New Project Wizard，进入新建项目向导。
如下图所示，填入项目的名称“hadder”，默认项目保存路径在Quartus安装下，也可修改为其他地址，视具体情况而定。
第3步：单击Next按钮，进入向导的下一页进行项目内文件的添加操作，如果没有文件需要添加进项目，则直接点击Next按钮既可。
第4步：选择CPLD/FPGA器件，如下图所示，选择芯片系列为“MAX II”，型号为“EPM240T100C5”。
《数字电路与逻辑设计》实验指导
实验一 基本逻辑门逻辑实验
二、实验所用器件和仪表
1. 二输入四与非门 74LS00 2. 二输入四或非门 74LS28 3. 二输入四异或门 74LS86 1片
1片 1片
《数字电路与逻辑设计》实验指导 数字电路与逻辑设计》
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数字电 路实验
实验一 基本逻辑门逻辑实验
三、实验内容
1. 测试二输入四与非门 74LSOO 一个与非门的输入 和输出之间的逻辑关系。
《数字电路与逻辑设计》实验指导 数字电路与逻辑设计》
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数字电 路实验
实验一 基本逻辑门逻辑实验
1. 测试74LS00逻辑关系接线图及测试结果
输入 A L L H H B L H L H 输出 Y H H H L
《数字电路与逻辑设计》实验指导 数字电路与逻辑设计》
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数字电 路实验
实验一 基本逻辑门逻辑实验
《数字电路与逻辑设计》实验指导 数字电路与逻辑设计》
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数字电 路实验
实验一 基本逻辑门逻辑实验
4. 用与非门实现与门、非门、或门、或非门、 用与非门实现与门、非门、或门、或非门、 异或门的逻辑关系。简逻辑表达式 ②根据逻辑表达式画出逻辑电路图，并根 据器件引脚图标出各引脚序号，以保证接 线一次正确（对于复杂逻辑电路用此方法 能够避免接线错误）。 ③在实验箱上搭接线路，经检查正确无误后， 开启电源开关，按照各个门电路的逻辑真值 表验证。
《数字电路与逻辑设计》实验指导 数字电路与逻辑设计》
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数字电 路实验
实验一 基本逻辑门逻辑实验
例如：异或门
1.Y=A⊕B=AB+AB=AB+AB= A·AB · B·AB 2.
3.按照异或的逻辑真值表验证。 按照异或的逻辑真值表验证。 按照异或的逻辑真值表验证
数字电路与逻辑设计实验
数字电路与逻辑设计实验指导书1. 数字电路与逻辑设计实验基本知识在进行数字电路与逻辑设计实验之前，首先介绍一些基本知识。
1．1 数字集成电路集成电路(Integrated Circuit)是相对分离元件而言的，简称IC。
它将若干没有封装的电路元件(如晶体管、电阻等)不可分割地联在一起，并在电学上加以互连，以完成特定的功能。
数字集成电路是指完成数字逻辑功能的集成电路。
在数字电路与逻辑设计教学实验中，经常使用的是中、小规模数字集成电路。
小规模数字集成电路主要是一些门电路，如四2输入与非门74LS00、六反相器74LS04等。
中规模数字集成电路是指计数器、数据选择器等。
综合实验中用到的是大规模数字集成电路，主要是CPLD和GAL。
具体地说，根据集成度的大小,集成电路分成SSI、MSI、LSI和VLSI四种，早期的小规模集成电路SSI (Small—ScaleIntegration)中封装的是单门、双门、四门或多个门及双触发器、四触发器等。
随着半导体集成工艺的进展及一些逻辑部件的标准化和系列化，出现了中规模集成器件MSI(Medium—SI)和大规模集成器件LSl(Large-SI)。
一般MSI每片器件上集成的门数在100个以下，LSI每片器件集成的门数在100个以上，而当今超大规模集成器件VLSI(Very Large-SI)中的门数已可做到数百万个。
通常VLSI是一些专门功能的电路、微处理机、存储器等器件。
组合电路设计方法，多数是以SSI器件为基础。
目前在数字系统中均广泛地采用以LSI 及MSI为基础，辅以一些SSI。
在设计过程中主要是理解和分析清楚设计要求，选择合适的LSI或MSI器件，辅以一些SSI器件将它们组成符合设计要求的电路。
采用MSI器件为基础的设计，主要考虑的是所设计的电路能否满足功能要求、可靠性要求及价格要求，尽量减少集成器件的个数(而不是门数)。
目前LSI及MSI产品主要有两大系列：TTL逻辑系列及MOS逻辑系列(ECL系列仅在少数超高速电路中应用)。
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数字电路与逻辑设计实验指导书1. 数字电路与逻辑设计实验基本知识在进行数字电路与逻辑设计实验之前，首先介绍一些基本知识。
1．1 数字集成电路集成电路(Integrated Circuit)是相对分离元件而言的，简称IC。
它将若干没有封装的电路元件(如晶体管、电阻等)不可分割地联在一起，并在电学上加以互连，以完成特定的功能。
数字集成电路是指完成数字逻辑功能的集成电路。
在数字电路与逻辑设计教学实验中，经常使用的是中、小规模数字集成电路。
小规模数字集成电路主要是一些门电路，如四2输入与非门74LS00、六反相器74LS04等。
中规模数字集成电路是指计数器、数据选择器等。
综合实验中用到的是大规模数字集成电路，主要是CPLD和GAL。
具体地说，根据集成度的大小,集成电路分成SSI、MSI、LSI和VLSI四种，早期的小规模集成电路SSI (Small—ScaleIntegration)中封装的是单门、双门、四门或多个门及双触发器、四触发器等。
随着半导体集成工艺的进展及一些逻辑部件的标准化和系列化，出现了中规模集成器件MSI(Medium—SI)和大规模集成器件LSl(Large-SI)。
一般MSI每片器件上集成的门数在100个以下，LSI每片器件集成的门数在100个以上，而当今超大规模集成器件VLSI(Very Large-SI)中的门数已可做到数百万个。
通常VLSI是一些专门功能的电路、微处理机、存储器等器件。
组合电路设计方法，多数是以SSI器件为基础。
目前在数字系统中均广泛地采用以LSI 及MSI为基础，辅以一些SSI。
在设计过程中主要是理解和分析清楚设计要求，选择合适的LSI或MSI器件，辅以一些SSI器件将它们组成符合设计要求的电路。
采用MSI器件为基础的设计，主要考虑的是所设计的电路能否满足功能要求、可靠性要求及价格要求，尽量减少集成器件的个数(而不是门数)。
目前LSI及MSI产品主要有两大系列：TTL逻辑系列及MOS逻辑系列(ECL系列仅在少数超高速电路中应用)。
TTL系列用得较广泛，目前MOS工艺不断进展，其器件速度也已逐步赶上TTL系列．由于它功耗低、价格低，目前已应用得很广泛。
从逻辑设计的方法上看，应用哪一系列并无大的差别。
目前国内外常用的TTL／SSI和TTL／MSI集成电路系列是SN54／74系列(或简称54／74系列)。
54系列是军用产品，工作温度范围宽(-55℃～125℃)、功耗小、速度高，当然价格也很高。
74系列是民用产品，上述指标均较54系列低，但价格相对低廉。
SN54／74系列中又分四档，即SN54／74系列，SN54H／74H高速系列、SN54S／74S肖特基系列及SN54LS／74LS低功耗肖特基系列。
中、小规模数字IC中最常用的是TTL电路和CMOS电路。
TTL是晶体管—晶体管逻辑的简称，CMOS是互补金属氧化物半导体工艺的简称。
中、小规模CMOS数字集成电路主要是4XXX／45XX(X代表0到9的数字)系列。
TTL电路与CMOS电路各有优缺点。
TTL 速度高，CMOS电路功耗小、电源范围大、抗干扰能力强。
由于TTL在世界范围内应用极广，获得了广泛应用，八九十年代发展起了高速CMOS电路HC(74HC系列)，以及与TTL 兼容的高速CMOS电路HCT(74HCT系列)。
这些电路以单一的+5V或者+3V做供电电源。
在数字电路及逻辑设计教学实验中，我们采用+5V作为供电电源，主要使用TTL的74系列电路作为实验用器件。
数字IC器件有多种封装形式。
为了教学实验方便，实验中所用的74系列器件封装选用双列直插式。
图1．1是双列直插封装的正面示意图。
双列直插封装有以下特点：(1)从正面(上面)看，器件一端有一个半圆的缺口，这是正方向的标志。
缺口左下的引脚号为1，引脚号按逆时针方向增加。
图12．1中的数字表示引脚号。
双列直插封装IC引脚数有14，16，20，24，28等若干种。
(2)双列直插器件有两列引脚。
引脚之间的间距是2．54毫米。
两列引脚之间的距离有宽(1．24毫米)、窄(7．62毫米)两种。
两列引脚之间的距离能够作较小改变，引脚间距不能改变。
将器件插入实验台上的插座中去或者从插座中拔出器件时要小心，不要将器件引脚搞弯或折断。
(3)74系列器件一般左下角的最后一个引脚是GND，右上角的引脚是Vcc。
例如，14 引脚的器件，引脚7是GND，引脚14是Vcc；20引脚器件的引脚10是GND，引脚20是Vcc。
但也有一些例外，例如16引脚的双JK触发器74LS76，引脚13（不是引脚8）是GND，引脚5 (不是引脚16)是Vcc，，所以使用集成电路器件时要先看清它的引脚图，找对电源和地，避免因接线错误造成器件损坏。
数字电路综合实验中，使用的复杂可编程逻辑器件MACH4-64／32(或者ISPl016)是44 引脚的PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)封装．图12. 2是封装正面图。
器件上的小圆圈指示引脚1的所在位置，引脚号按逆时针方向增加，引脚2在引脚l的左边，引脚44在引脚1的右边。
MACH4-64／32电源引脚号、地引脚号与ISPl016不同，千万不要插错PLCC插座。
插PLCC器件时，器件的左上角(缺角)要对准插座的左上角。
拔PLCC器件应使用专门的起拔器。
实验台上的接线采用自锁紧插头、插孔(插座)。
使用自锁紧插头、插孔接线时，首先把插头插进插孔中，然后将插头按顺时针方向轻轻一拧则锁紧。
拔出插头时，首先按逆时针方向轻轻拧一下插头，使插头和插孔之间松开，然后将插头从插孔中拔出。
不要使劲拔插头，以免损坏插头和连线。
必须注意，不能带电插、拔器件。
插、拔器件只能在关断+5V电源的情况下进行。
1．2 数字波形使用数字电路时，用逻辑电平表示它的输入和输出状态。
在使用+5V电源的环境中，TTL电路的逻辑低电平用“0”表示，约O.3V-0.8V；高电平用“1”表示，约2.5V-4.5V。
除了用逻辑电平表示数字电路的输人输出状态外，还可以用波形图表示。
将逻辑电平随时间的变化用波形图表示称做脉冲数字波形。
数字波形可分周期性数字波形和非周期性数字波形。
在一定时间区间内连续重复变化的波形称为周期性数字波形，或称为周期性脉冲波形。
图12．3所示就是一简单的周期性数字波形。
在一定时间区间中不连续重复变化的波形称为非周期性数字波形。
数字波形是离散量。
二进制数字只有“o”和“1”的变化，反映在波形图上是“高电平”和“低电平”的变化。
在使用+5V电源的TTL电路中，电压值2.5V-4.5V都是高电平，0.3V-0.8V都是低电平。
在数字逻辑关系中，考虑的重点是电平的变化，而不是具体的电压值。
在实验中画波形图要注意这一点。
—个脉冲波形主要有下列参数：·周期T：数字波形重复的最小时间间隔称为周期，周期的单位是时间单位。
常用的时间单位之间的换算关系如表12.1所示。
·频率f：频率是单位时间内脉冲信号重复的次数。
频率是周期的倒数。
表12.2是各种频率单位之间的换算关系。
·脉宽t：脉宽指的是脉冲处于峰值的时间，在正逻辑中，指电平处于高电平时的时间。
.占空比η：占空比指的是在某一特定的脉冲波形中脉宽t占整个脉冲信号周期T的百分比：η= （t w∕Τ）×100％式中：η—-—脉冲波形的占空比；t w——脉冲波形的脉宽；T-------脉冲波形的周期。
·上升时间t r：脉冲波形从低电平到高电平过程中，幅度从10％上升到90％所用时间。
·下降时间tƒ：脉冲波形从高电平到低电平过程中，幅度从90％下降到10％所用时间。
1．3 数字电路测试及故障查找、排除设计好一个数字电路后，要对其进行测试，以验证设计是否正确。
测试过程中，发现问题要分析原因，找出故障所在，并解决它。
数字电路实验也遵循这些原则。
数字电路测试大体上分为静态测试和动态测试两部分。
静态测试指的是，给定数字电路若干组静态输入值，测试数字电路的输出值是否正确。
数字电路设计好后，在实验台上连接成一个完整的线路。
把线路的输入接电平开关输出，线路的输出接电子指示灯，按功能表或状态表的要求，改变输入状态，观察输入和输出之间的关系是否符合设计要求。
静态测试是检查设计是否正确，接线是否无误的重要一步。
在静态测试基础上，按设计要求在输入端加动态脉冲信号，观察输出端波形是否符合设计要求，这是动态测试。
有些数字电路只需进行静态测试即可，有些数字电路则必须进行动态测试。
一般地说，时序电路应进行动态测试。
2.数字电路的故障分析、查找和排除在数字电路实验中，出现问题是难免的：重要的是要会分析问题，找出出现问题的原因，从而解决它。
一般地说，有四个方面的原因产生问题(故障)：器件故障、接线错误、设计错误和测试方法不正确。
在查找故障过程中，首先要熟悉经常发生的典型故障。
2.1器件故障器件故障是器件失效或器件接插问题引起的故障，表现为器件工作不正常。
不言而喻，器件失效肯定会引起工作不正常，这需要更换—个好器件。
器件接插问题，如管脚折断或者器件的某个(或某些)引脚没插到插座中等，也会使器件工作不正常。
对于器件接插错误有时不易发现，需仔细检查。
判断器件失效的方法是用集成电路测试仪测试器件。
需要指出的是，一般的集成电路测试仪只能检测器件的某些静态特性。
对负载能力等静态特性和上升沿、下降沿、延迟时间等动态特性，—般的集成电路测试仪不能测试。
测试器件的这些参数，须使用专门的集成电路测试仪。
2.2接线错误接线错误是最常见的错误。
据有人统计，在教学实验中，大约百分之七十以上的故障是由接线错误引起的：常见的接线错误包括忘记接器件的电源和地；连线与插孔接触不良；连线经多次使用后，有可能外面塑料包皮完好，但内部线断；连线多接、漏接、错接；连线过长、过乱造成干扰。
接线错虽造成的现象多种多样，例如器件的某个功能块不工作或工作不正常，器件不工作或发热，电路中一部分工作状态不稳定等。
解决方法大致包括：熟悉所用器件的功能及其引脚号，知道器件每个引脚的功能；器件的电源和地一定要接对、接好；检查连线和插孔接触是否良好；检查连线有无错接、多接、漏接；检查连线中有无断线。
最重要的是接线前要画出接线图，按图接线，不要凭记忆随想随接接线要规范、整齐，尽量走直线、短线，以免引起干扰。
2.3设计错误设计错误自然会造成与预想的结果不一致。
原因是对实验要求没有吃透，或者是对所用器件原理没有掌握。
因此实验前—定要理解实验要求，掌握实验线路原理，精心设计。
初始设计完成后—般应对设计进行优化。
最后画好逻辑图及接线图。
2.4测试方法不正确如果不发生前面所述三种错误，实验一般会成功。
但有时测试方法不正确也会引起观测错误。