数字电路实验讲义

数字电路实验讲义

目录

1 数字电路实验箱简介

2 实验一基本门电路和触发器的逻辑功能测试

3 实验二常用集成组合逻辑电路（MSI）的功能测试及应用

4 实验三常用中规模集成时序逻辑电路的功能及应用

5 实验四组合逻辑电路的设计

6 实验五时序逻辑电路的设计

7 实验六综合设计实验

8 附录功能常用芯片引脚图

数字电路实验箱简介

TPE系列数字电路实验箱是清华大学科教仪器厂的产品，该实验箱提供了数字电路实验所必需的基本条件。如电源，集成电路接线板，逻辑电平产生电路，单脉冲产生电路和逻辑电平测量显示电路，实验箱还为复杂实验提供了一些其他功能。

下面以JK触发器测试为例说明最典型的测试电路，图1为74LS112双JK触发器的测试电路。其中Sd、Rd 、J、K为电平有效的较入信号，由实验箱的逻辑电平产生电路提供。CP为边沿有效的触发信号，由单脉冲产生电路提供。Q和为电路的输出，接至逻辑电平测量显示电路，改变不同输入的组合和触发条件，记录对应的输出，即可测试该触发器的功能。

逻辑电平测量显示

图1. JK触发器测试电路

实验一 基本门电路和触发器的逻辑功能测试

一、 实验目的

1、掌握集成芯片管脚识别方法。

2、掌握门电路逻辑功能的测试方法。

3、掌握RS 触发器、JK 触发器的工作原理和功能测试方法。

二、实验设备与器件 1、数字电路实验箱 2、万用表 3、双列直插式组件 74LS00：四—2输入与非门 74LS86：四—2输入异或门 74LS112：双J-K 触发器

三、实验原理与内容 1、测试与非门的逻辑功能

74LS00为四—2输入与非门，在一个双列直插14引脚的芯片里封装了四个2输入与非门，引脚图见附录。14脚为电源端，工作时接5V,7脚为接地端，1A ，113和1Y 组成一个与非门，

B A Y 111⋅=。剩余三个与非门类似。按图1—1连接实验电路。改变输信号，测量对应输出，

填入表1—1中，验证其逻辑功能。

测 量 显

示

逻 辑 电

平

图1—1 74LS00测试电路

2、测试基本RS 触发器功能

两个与非门相接可构成基本RS 触发器，R 、S 为触发器的清0和置1输入端。输入低电平有效。R 、S 同时为1时，清0置1都无效，维持原状。当R 、S 同时为0时。Q Q 和端都输出1，并没有不确定输出，但不满足互补的关系。当R ，S 同时由0变成1以后，Q 端和Q 的输出满足互补条件，但Q 端可能有不确定的输出产生。基本RS 触发器的测试电路如图1—2

所示。

Q

Q

S

逻

辑 电

平

测 量 显

示

图1—2 基本RS 触发器测试电路

（1）按表1—2的顺序在R 和S 端输入信号，观察并记录Q Q ,端输出，并说明触发器执行的是什么操作。

1

（2）重新连接电路将R 和S 并联，按表1—3控制输入信号即控制R 和S 同时由0变成1，多次重复，观察R 和S 为1时Q 和Q 端的状态，是否有不同的组合，以正确理解不定状态的含义。

3、JK 触发器功能测试

74LS112为双JK 触发器，该器件为16脚芯片，16脚为电源端，8脚为接地端，标号带1的信号端组成一个JK 触发器，剩余为另一个JK 触发器。

例如：1CP 、1J 、1K 为第一个JK 触发器的CP 端J 端和K 端。相应输出为1Q 和1Q ，1Rd 和1Sd 分别是其直接清0和直接置1端，JK 触发器的特性方程是n n n Q K J Q +=+1

，图

1—3是其测试电路，按表1—4顺序测试其功能。

逻辑电平测量显示

图1—3 74LS112测试电路

4、自行安排测试电路。测试74LS86四—2输入异或门的功能。74LS86的原理和引脚请参阅附录。

四、实验报告要求

1、按照实验内容的要求记录其对应的结果，画出其逻辑图，写出其对应表达式。并且解释实验结果。

2、简要说明测试过程的注意事项。

3、回答思考题。

五、思考题

1、如何判别你所测试的逻辑门电路的功能是否正确？

2、如果测试的逻辑门电路的功能不对，你如何查找原因？

实验二 常用集成组合逻辑电路（MSI ）的功能测试及应用

一、实验目的

1、掌握常用中规模集成组合逻辑电路的功能。

2、掌握常用中规模集成组合逻辑电路的测试方法。

3、掌握常用中规模集成组合逻辑电路的应用。

二、实验设备与器件 1、数字电路实验箱 2、万用表 3、双列直插式组件

74LS138三线一八线译码器一片 74LS151八选一数据选择器一片 74LS20二一4输入与非门

三、实验原理及内容 1、译码器基本功能的测试

74LS138为三线八线二进制译码器。C 、B 、A 为代码输入端，C 是高位，G 1、G 2A 、G 2B 为使能端，当G 1为高G 2A 、G 2B 为低时，使能有效。C 、B 、A 三位代码的每种组合有相应的Y i 译码输出。例如CBA 为110时，Y6有效输出0。其余Y i 无效输出1.对应值为输出Y i 的逻辑式为：

i B A i m G G G Y ⋅=221，m i 是变量C ，B ，A 的最小项。按图2—1连接测试电路。并按表2—1

测试其基本功能。

逻 辑 电

平

测 量 显

示

图2—1 74LS138测试电路

表2—1 74LS138功能测试表