数字电子技术实验指导书

数字电子技术实验指导书

（韶关学院自动化专业用）

自动化系

2014年1月10日

实验室：信工405

数字电子技术实验必读本实验指导书是根据本科教学大纲安排的，共计14学时。第一个实验为基础性实验，第二和第七个实验为设计性实验，其余为综合性实验。本实验采取一人一组，实验以班级为单位统一安排。

1．学生在每次实验前应认真预习，用自己的语言简要的写明实验目的、实验原理，编写预习报告，了解实验内容、仪器性能、使用方法以及注意事项等，同时画好必要的记录表格，以备实验时作原始记录。教师要检查学生的预习情况，未预习者不得进行实验。

2．学生上实验课不得迟到，对迟到者，教师可酌情停止其实验。

3．非本次实验用的仪器设备，未经老师许可不得任意动用。

4．实验时应听从教师指导。实验线路应简洁合理，线路接好后应反复检查，确认无误时才接通电源。

5．数据记录

记录实验的原始数据，实验期间当场提交。拒绝抄袭。

6．实验结束时，不要立即拆线，应先对实验记录进行仔细查阅，看看有无遗漏和错误，再提请指导教师查阅同意，然后才能拆线。

7．实验结束后，须将导线、仪器设备等整理好，恢复原位，并将原始数据填入正式表格中，经指导教师签名后，才能离开实验室。

目录实验1 TTL基本逻辑门功能测试

实验2 组合逻辑电路的设计

实验3 译码器及其应用

实验4 数码管显示电路及应用

实验5 数据选择器及其应用

实验6 同步时序逻辑电路分析

实验7 计数器及其应用

实验1 TTL基本逻辑门功能测试

一、实验目的

1、熟悉数字电路试验箱各部分电路的基本功能和使用方法

2、熟悉TTL集成逻辑门电路实验芯片的外形和引脚排列

3、掌握实验芯片门电路的逻辑功能

二、实验设备及材料

数字逻辑电路实验箱，集成芯片74LS00（四2输入与非门）、74LS04（六反相器）、74LS08(四2输入与门)、74LS10（三3输入与非门）、74LS20（二4输入与非门）和导线若干。

三、实验原理

1、数字电路基本逻辑单元的工作原理

数字电路工作过程是数字信号，而数字信号是一种在时间和数量上不连续的信号。

（1）反映事物逻辑关系的变量称为逻辑变量，通常用“0”和“1”两个基本符号表示两个对立的离散状态，反映电路上的高电平和低电平，称为二值信息。（2）数字电路中的二极管有导通和截止两种对立工作状态。三极管有饱和、截止两种对立的工作状态。它们都工作在开、关状态，分别用“1”和“0”来表示导通和断开的情况。

（3）在数字电路中，以逻辑代数作为数学工具，采用逻辑分析和设计的方法来研究电路输入状态和输出状态之间的逻辑关系，而不必关心具体的大小。

2、TTL集成与非门电路的逻辑功能的测试

TTL集成与非门是数字电路中广泛使用的一种逻辑门。实验采用二4输入与非门74LS20芯片，其内部有2个互相独立的与非门，每个与非门有4个输入端和1个输出端。74LS20芯片引脚排列和逻辑符号如图2-1所示。

图2-1 74LS20芯片引脚排列和逻辑符号

与非门的逻辑功能是：“输入信号只要有低电平，输出信号为高电平；输入信号全为高电平，输出则为低电平”（即有0得1，全1得0）。

在测试与非门的逻辑功能时，输入端接至逻辑拨位开关，开关向上为逻辑“1”，相应灯亮；开关向下为逻辑“0”，相应灯不亮。输出端接发光二极管显示，亮为逻辑“1”，不亮则为逻辑“0”。

四、实验内容

实验逻辑门集成芯片插在扩展板上。芯片Vcc电源为+5V，“GND”为地。74LS20芯片按图2—1所示连接，二进制的输入端A、B、C、D接逻辑拨位开关，灯亮为高电平逻辑“1”，灯灭为低电平逻辑“0”，输出端Y接发光二极管显示。按照真值表逐项测试。但是，对于74LS20芯片有4个输入端的与非门，有16个最小项，根据与非门的逻辑功能，只要按表2—1所示的5项进行测试，便能判断与非门的逻辑功能是否正常。

表2-1 双4输入与非门74LS20功能测试

输入端输出端

A B C D Y

1 1 1 1

0 1 1 1

1 0 1 1

1 1 0 1

1 1 1 0

同理，测试集成逻辑门芯片74LS00、74LS04、74LS08、74LS10，分别自拟真值表，记录实验状态，总结各逻辑门的逻辑功能。

五、预习要求

（1）复习TTL集成逻辑门的有关内容，认真阅读使用TTL门的注意事项。（2）了解数字电路实验箱的结构、功能及使用方法。

（3）写出集成芯片74LS00（四2输入与非门）、74LS04（六反相器）、74LS08（四2输入与门）、74LS10（三3输入与非门）、74LS20（二4输入与非门）的真值表。

六、实验报告与思考题

(1)列表记录74LS00、74LS04、74LS08、74LS10、74LS20实验结果，写出各芯片的逻辑功能。

(2)怎样判断门电路逻辑功能是否正常？

(3)与非门一个输入端接连续脉冲，其余端什么状态时允许脉冲通过？什么状态时禁止脉冲通过？

附：实验TTL集成芯片引脚排列和逻辑符号

实验2 组合逻辑电路的设计

一、实验目的

1、加深理解组合逻辑电路的特点和一般分析方法。

2、掌握组合逻辑电路的分析方法和设计方法。

二、实验设备及材料

数字逻辑电路实验箱，集成芯片74LS00（四2输入与非门）、74LS04（六反相器）、74LS10（三3输入与非门）、74LS20（二4输入与非门）和导线若干。

三、实验原理

组合逻辑电路的设计是指根据已知条件和所需实现的逻辑功能，设计出最简单的逻辑电路图。设计思想如图2-1所示，用门电路设计组合逻辑电路的步骤为

1、根据题目逻辑问题的要求，确定输入变量和输出变量“0”和“1”的含义，

列出真值表。

2、由于真值表写出逻辑函数表达式，或者直接画出函数的卡诺图。

3、对逻辑函数化简或变换，得到所需的最简表达式。

4、由最简表达式用给定的或相应的逻辑门构成电路，画出逻辑电路图。

5、验证设计的正确性。

图2-1 组合逻辑电路的设计思路与步骤

四、实验内容

组合逻辑电路的设计：4位代码数字锁设计电路。

使用最少的与非门、非门设计一把四位输入数字锁，如图所示，A,B,C,D为输入的四个代码。每把锁有四位数字代码（如0101，1001等）。不开锁时，既没有输入（A,B,C,D均为零），信号输出为0（Z1=0，Z2=0）。如果输入代码符合该锁的