实验1门电路的功能测试

实验一门电路的功能测试

1.实验目的

（1）熟悉数字电路实验装置，能正确使用装置上的资源设计实验方案；

（2）熟悉双列直插式集成电路的引脚排列及使用方法；

（3）熟悉并验证典型集成门电路逻辑功能。

2.实验仪器与材料

（1）数字电路实验装置1台；

（2）万用表1块

（3）双列直插集成电路芯片74LS00、74LS86、74LS125各1片，导线若干。

3.知识要点

（1）数字电路实验装置的正确使用

TPE-D6A电子技术学习机是一种数字电路实验装置，利用装置上提供的电路连线、输入激励、输出显示等资源，我们可以设计合理的实验方案，通过连接电路、输入激励信号、测试输出状态等一系列实验环节，对所设计的逻辑电路进行结果测试。该实验装置功能模块组成如图1.1所示。

图中①为集成电路芯片区，有15个IC插座及相应的管脚连接端子，其中A13是8管脚插座，A11、A12是14管脚插座，A1、A2、A3、A7、A8是16管脚插座，A4、A5是18管脚插座，A9、A14、A16、A7、A8是20管脚插座，A10、A15是24管脚插座。根据双列直插式集成电路芯片的管脚数可以选择相同管脚数的IC插座，并将集成电路芯片插入IC插座（凹口侧相对应），可以通过导线将管脚引出的接线端相连，实现电路的连接。

图中②为元件区，内有多个不同参数值的电阻、电容以及二极管、三极管、稳压管、蜂鸣器等元件可供连接电路时选择。

图中③为电位器区，内有1k、10k、22k、100k、220k阻值的电位器等元件可供连接电路时选择。

图中④为直流稳压电源区，是装置内部的直流稳压电源提供的+5V、-5V、+15V、-15V 电源输出引脚，可以为有源集成芯片提供工作电源电压。

图中⑤为逻辑电平输入区，内有8个开关S0~S7，在测试电路逻辑功能时，可以提供高、低逻辑电平作为激励输入信号。图1.2为其内部原理电路。

+V

CC

H L H

L

H

L

H

L

H

L

H

L

H

L

H

L

S7S6S5S4S3S2S1

S0

图1.2

图中⑥为单脉冲输入区，在测试电路逻辑功能时，可以由按键手动单拍提供一个单脉冲作为激励输入信号，可以由不同端子选择正脉冲或是负脉冲。

图中⑦为可调连续脉冲输入区，在测试电路逻辑功能时，可以由该端子提供连续脉冲作为激励输入信号。连续脉冲的频率可以通过开关Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ档位粗调和旋钮精调来确定。

图中⑧为固定脉冲输入区，可以提供1Hz、1kHz、1MHz三组连续脉冲，作为测试电路逻辑功能时的输入激励信号。

图中⑨为电平显示输出区，内有8个发光二极管D0~D7,在测试电路逻辑功能时，可以作为输出部件指示输出信号的逻辑状态是高电平还是低电平。图1.3为其内部原理电路。

图1.3

图中⑩为数码段位显示输出区，内有4个数码管,每个数码管的a、b、c、d、e、f、g、dp端由被测逻辑电路输出的段选信号直接驱动。

图中⑪为数码管译码显示输出区，有4个数码管,由于装置内部每个数码管连接有显示译码器，所以，每个数码管的显示由被测电路输出的4位二进制代码信号驱动。

图中⑫为逻辑笔测试输出区，将被测电路的输出接至该区的测试插口，被测电路的三态输出情况可以由红、绿、黄三个发光二极管分别指示出来。

图中⑬为实验装置交流电源开关。

（2）双列直插式TTL集成电路的正确使用

74LS00、74LS86、74LS125都是具有14个管脚的双列直插式TTL集成电路。其管脚排列顺序如图1.4所示。引脚的识别方法是：将集成芯片正面（有印刷的型号）对准使用者，以凹口侧小标志点“•”为起始脚1，逆时针方向前数1，2，3-----N脚，其中，7号引脚为接地引脚，14号引脚为+5V电源输入引脚，其余引脚为逻辑电路输入信号、输出信号引脚，使用时根据功能查找IC手册可知各管脚功能。例如，74LS00是四—2输入与非门，图1.5为74LS00管脚示意图。74LS86是四—2输入异或门，图1.6为74LS86管脚示意图。74LS125是四—三态同相输出缓冲器，图1.7为74LS125管脚示意图。

74LS08

1234567

8

9

10

11

12

13

14

图1.4

74LS00

74LS08

1A 1B1Y2A2B2Y GND

VCC4B4A4Y3B3A3Y

1234567

8

9

10

11

12

13

14

74LS00

图1.5

74LS86

1A 1B1Y2A2B2Y GND

VCC4B4A4Y3B3A3Y

1234567

8

9

10

11

12

13

14

图1.6

1412

1311

14

23567

9

108

图1.7 74LS125逻辑功能及管脚图

4C4A4Y3C3A3Y （3）各种常用门电路的逻辑符号如图1.8所示。

图1.8 基本门电路逻辑符号

（4）集成电路使用注意事项.

a)TTL集成电路

i.TTL电路(OC门和三态门除外)的输出端不允许并联使用,也不允许直接与+5V

电源或地线相连,否则将会使电路的逻辑混乱并损害器件。

ii.TTL电路输入端外接电阻要慎重,要考虑输入端负载特性。针对逻辑门不同外接电阻阻值有特别要求，否则会影响电路的正常工作。

iii.多余输入端的处理：输入端可以串入1只100Ω—10KΩ的电阻或直接接电源来获得高电平输入。直接接地为低电平输入。或门及或非门等TTL电路的多余

输入端不能悬空,只能接地。与门,与非门等TTL电路的多余输入端可以悬空（相

当高电平）,但悬空时对地呈现阻抗很高,容易受到外界干扰，因此可将它们接

电源或与其他输入并联使用,但并联时对信号的驱动电流的要求增加了。

iv.严禁带电操作，要在电路切断电源的时候拔插集成电路，否则容易引起集成电路的损坏。

b)CMOS集成电路

i.VCC接电源正极，VSS接电源负极（通常接地），不允许反接。同样在装接

电路，拔插集成电路时，必须切断电源，严禁带电操作。

ii.多余输入端不允许悬空，应按逻辑要求处理接电源或地,否则将会使电路的逻辑混乱并损害器件。

iii.器件的输入信号不允许超出电源电压范围，或者说输入端的电流不得超过10 毫安若不能保证这一点，必须在输入端串联限流电阻，CMOS电路的电源电

压应先接通，再接入信号，否则会破坏输入端的结构，关机时应先断输入信

号再切断电源。

4. 实验内容及要求

使用数字电路实验装置，将相应的集成芯片插入IC插座，并使用导线将门电路输入端接实验箱的逻辑开关，输出端接发光二极管LED，测试与非门、异或门、三态缓冲器的逻辑功能。

(1) 验证与非门的逻辑功能。

a)选择74LS00集成电路芯片中的一个与非门，按照图1.9 连接电路（注意：按

实验操作规范要求，严禁带电操作）。

b)电路通电运行，验证不同输入信号下，输出信号的逻辑状态。按表1.1分别设

置输入A，B（0，1）信号，观察输出结果（看发光二极管，如灯亮为1，灯

灭为0），并将实验数据填入表1.1中。

c)分析实验数据，归纳总结实验测试结果，说明与非门电路逻辑功能。

表1.1 与非门电路逻辑功能测试表

输入与非门输出Q=(AB),

A（S1）B（S2）LED灯（D0 ）状态逻辑值(0或1) 用文字说明

0（L ）0（L ）

0（）1（）

1（）0（）

1（）1（）