数字逻辑实验指导书

《数字逻辑实验指导书》

实验一常用电子仪器使用和门电路的功能测试

一、实验目的

1.学会使用双迹示波器测试波形。

2.学会使用学习机做电子实验。

3.掌握门电路的逻辑功能。

4.熟悉门电路的输入端负载特性。

二、实验仪器设备和器件

1.实验仪器

数字电路实验箱(THDM-1型)

数字多用表(FK56 MULTIMETER),

数字多用表(DT-930G)

2.实验器件

74LS20 一块

74LS00 二块

74LS55 一块

74LS86 一块

74LS125 一块

74LS06 一块

三、实验原理

1.TTL门电路输入负载特性：当输入端与地之间接入电阻R

i

时（如图

6），因有输入电流I

i 流过R

i

，会使U

IL

提高，从而削弱了电路的抗

干扰能力。当R

i 增大到某一值时，U

I

会变成高电平，使输出逻辑状

态发生变化。

CMOS门电路的输入端几乎不取电流，故其输入端对地加多大的电阻，输入端仍为低电平，输入电平几乎不受输入端电阻的影响，故对于CMOS门电路输出端的状态不会改变，这是CMOS门电路与TTL 电路的不同之处。

2.TTL电路输入端悬空，相当于逻辑1，所以：

1)因为A·1=A，故对于TTL与非门（与门）多余的输入端可以

悬空，但悬空易引入干扰，所以应接高电平，或与有用的输入

端相连（因A·A=A）,绝对不能接低电平。

2)因为A+1=1,故对于TTL或非门（或门）多余的输入端不允许

悬空和接高电平，而应接低电平（因A+0=A），或与有用的输

入端相连（因A+A=A）。

或 3． CMOS门电路多余的输入端不能悬空，应按逻辑功能的要求接V

DD V

。

SS

4．三态门的输出有三个状态：0状态，1状态和高阻态，高阻态称为开路状态。利用三态门可以实现总线结构，还可以实现数据的双向

传递。三态门之所以能实现总线结构是因为他有一个使能端，当使

能端有效时，其能实现门电路的逻辑功能，当使能端无效时，输出

为高阻态。多个三态门实现总线结构时，任何时刻只允许一个三态

门工作，即只允许一个三态门的使能端有效，可见总线结构中的三

态门是分时工作的。

5．集电极开路的门，即OC门

普通门电路的输出端，在不能保证输出状态完全相同时，输出端不能并联，即“线与”，如图1，这种接法是错误的，若G1输出

高电平，G2输出低电平，则有较大的电流流过这两个门的输出级，

使门电路损坏,如图2。

图 1

图2

采用OC门可实现“线与”，如图3：

图3

但要注意，在使用OC门时必须在输出端与电源V

CC ’间加上一个合适

(a) (b)

图5

3．测试与非门输入端负载特性。（74LS00 CD4011）

按图6接线：

图６

①测TTL与非门（74LS00）输入端负载特性。改变电阻Ri的值

（由小到大），用电压表观测U

I ,用指示灯L

5

观察输出逻辑状态的变化，当

输出由高电平变为低电平（L

5灯灭）时，测量并记录相应的U

I

值和电阻Ri

值。

②测CMOS与非门CD4011的输入负载特性，改变Ri的值（由小到大），用指示灯测输出端的状态。

（二）、测与或非门的逻辑功能:

①按图7接线

②测与或非门的逻辑功能

填入表2。写出函数表达式。

图7

实验二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分析方法和设计方法。

2.验证组合逻辑电路的逻辑功能。

二、实验仪器设备和器件

1.实验仪器

数字电路实验箱(THDM-1型)

数字多用表(FK56 MULTIMETER),

数字多用表(DT-930G)

2.实验器件

74LS86 一块

74LS20 一块

74LS32 一块

74LS00 二块

74LS55 二块

三、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：

四、实验内容

(一)组合逻辑电路分析：写出函数式，画出真值表并用实验验证之，说明其逻辑功能。

(二)组合逻辑电路设计

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。

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)。（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。设键钮按下时为“1”，不

按时为“0”；报警时为“1”，不报警时为“0”，A、B、C都不按时，

应不开锁也不报警。)

3.用8421码表示十进制数0～9，要求当十进制数为0，2，3，8

时输出为1，其余六个状态(1010～1111)不会出现，求实现此逻辑

函数的最简表达式和逻辑图，用实验验证之。(用两个与或非门实现。)

（选做）

三、予习要求：

1.复习组合电路的分析方法和设计方法。

2.画出实验用电路图和记录表格，填好理论值，实验电路注明管脚号码。

四、报告要求：