数字电子技术实验讲义(电13)

数字电子技术实验指导书

杨延宁编

延安大学信息学院

20１5年5月

前言

数字电路是一门理论性和技术性都较强的技术基础课，实验是本课程的重要教学环节,必须十分重视。

本实验讲义是为通信工程专业学生作数字电路实验而设计和编写的。编写时考虑了本专业的现行计划学时、所用教材内容及后续课程内容等。本讲义编写了八个实验，每个实验计划用时１80分钟。

一、数字电路实验目的

1、验证、巩固和补充本课程的理论知识,通过理论联系实际,进一步提高分析和解决问题的能力。

2、了解本课程常用仪器的基本原理、主要性能指标，并能正确使用仪器及熟悉基本测量方法。

3、具有正确处理实验数据、分析实验结果、撰写实验报告的能力,培养严谨、实事求是的工作作风。

二、实验准备要求

实验准备包括多方面,如实验目的、要求、内容以及与实验内容有关的理论知识都要做到心中有数,并要写好预习报告。预习报告可以简明扼要地写一些要点,而不需要按照什么格式，只要自己能看懂就行。内容以逻辑图与电路图(连线图）为主,附以文字说明或必要的记录实验结果图表。在预习报告中要求将逻辑图与连线图同时画出，这是因为，只有逻辑图则不利于连接线路，而只有连线图则反映不出电路逻辑图。在实验过程中一旦出了问题,不便进行理论分析。特别当电路较复杂时还应将逻辑图与连线图结合起来。

三、数字电路实验中的常见故障及排除

数字电路实验过程的第一步,一般都是连接线路，当线路连接好后,就可以加电进行试验。若加电后电路不能按预期的逻辑功能正常工作，就说明电路有故障,产生故障的原因大致有以下几个方面:

1、电路设计错误。

２、布线错误。

３、集成块使用不当或功能不正常。

４、接触不良。

５、电源电压不符合要求。

在我们的实际实验过程中,故障最多的情况当属接触不良和布线错误。为了使实验能顺利进行,减少出现故障的可能性，实验过程必须做到仔细、认真、有步骤地进行。并注意以下几点:

1、插集成元件时，应注意校准其所有引脚,使其端、直、等距。然后慢慢插入实验板,以免用力过猛而折断或弯曲集成元件的引脚。并注意集成元件方向，以免倒插。双列直插式集成元件一端具有半圆形定位标记,其下方为第1引脚,上方为最后一个引脚,引脚序号以逆时钟方向递增。

2、在布线之前,最好先对实验所用集成元件进行逻辑功能测试,这样就可以避免在实验中因元件功能不正常而产生电路工作不正常。实际上预先检查元件的逻辑功能并不需花费多少时间。

3、布线所用导线为单芯直径约0.6nｍ的导线,布线时注意导线不要垮接在集成元件的上面,也不要使其交叉连接在空中搭成网状,而应使导线贴近实验板连接，沿水平和垂直两个正交方向走向。

4、布线时应有顺序地进行,以免漏接。连接时,首先连接固定电平的引脚，如电源正负极、门的多余输入端、工作过程中保持高电平或低电平的置位、复位和选通端等。然后再按照信号流向顺序依次布线。

5、对于使用集成元件较多的大型实验,应分块连接，调试,最后总体连接。

在实验电路设计正确的情况下,布好线又经检查后,一般出问题的机率是不多的。并且数字电路中的故障一般比模拟电路中的故障较易检查和排除。对于实验中出现的故障进行排除时，要保持头脑冷静,有分析地逐步进行,避免抱着侥幸心理乱碰，或在几分钟内找不到故障所在，则束手无策,甚至把连线全部拨掉,从头开始,这样太浪费时间。

下面推荐两种排除故障的方法：

１、逻辑分析法。接通电源后,置电路于初始状态,并用单步工作方式给电路输入信号,观察电路工作情况,如有问题,则不要急于检查,而应继续给电路以不同的输入,记录电路的输出或状态。由此可得电路的一张真值表或状态转换表。然后与正确的情况进行比较分析，从而判断故障的

性质、原因及所在位置。

2、逐级追查法。逐级追查法即根据电路的逻辑图顺序检查各级的输入与输出。其方向既可以由输入至输出逐级检查,也可以由输出到输入逐级检查。

目录

实验一组合逻辑电路设计(ＳSI)．．...．．..．......．．..．．．..．．．实验二编码器与译码器.．．.．．...．.．．.．.．．．．．．．．..．.．...．．．实验三全加器及其应用．．．．.......．．．．.．．.....．.......．.．. 实验四数据选择器及应用..．．．．...．..．．...．....．．.．．．．.．.．实验五时序电路的测试与设计．．....．..．......．．...．．．．．.．实验六集成计数器..．.....．．..．．．．.．．．.．.．.．．.．．.．．..．．.．实验七节日彩灯设计．．．.．.．..．．．．．．.．．.．....．．....．.．．．．．实验八六人抢答器设计．．．.．.．．．.．．...．.．．..．...．．.．．..．附录一数字实验箱简介..．．..．...．....．.．..．．...．.....．．．．．附录二半导体集成电路型号命名法.．...．．．.....．..．...．.．．... 附录三集成电路引脚图．.．.．．.......．．．.．.．...．..．.．．．．．．..

实验一 组合逻辑电路设计(ＳSI)

一、实验目的

1、掌握组合逻辑电路的一般设计方法。

２、了解多输出组合逻辑电路设计技巧。

二、实验原理

逻辑电路分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两种，组合逻辑电路设计则是各种逻辑设计的基础。组合逻辑电路的设计步骤为：

1、根据实际命题作数学抽象列出真值表。

２、由真值表列函数表达式。

３、化简逻辑函数并根据所用的器件变换逻辑函数形式。

4、画逻辑图。

在采用小规模集成电路S ＳI 的情况下,电路设计的最佳标准为:

1、使用的逻辑器件数要最少，这就要求逻辑函数中的项数最少。

2、逻辑网络中的连线数要最少,这就要求逻辑函数各个项的变量数要最少。 在设计多输出函数时,为了达到上述二标准,应使化简后的函数中包含更多的公共项。

三、实验仪器及材料

稳压电源一台

7４L Ｓ０0 二块

74L Ｓ10 一块

74LS ８6 一块

74LS0４ 一块

四、实验内容

1、设计一个将８421ＢCD 码转换为余３ＢCD 码的代码转换器,所用器件为一块７4LS04，两块74L Ｓ０0，一块74LSl0,写出设计过程，画出逻辑图、连线图,测试其功能。

2、用一块７4ＬS86设计一个四位二进制码的原反码转换电路，输入为A: A ３A 2A 1A o 和控制端M,当M 为０时，输出为原码A 3A 2A 1A ｏ;当M 为1时输出为反码0123A A A A 画出逻辑图、连线图，并测试其功能。