《数字电路》实验讲义

BA∙BA电子信息与机电工程学院电子技术实验室编写2009年9月目录实验注意事项 (1)实验一仪器使用及逻辑电路实验 (2)实验二集成逻辑门电路的基本应用 (7)实验三组合逻辑电路的实验分析 (9)实验四组合逻辑电路设计与测试 (9)实验五触发器的功能测试....................................... (11)实验六计数器的应用......................................... (14)附录A 数字集成电路（TTL电路）的使用规则................... ..16 附录B 常用芯片的引脚号和信号名称.. (17)附录C DZX-1型电子学综合实验装置使用说明.……...…… .. 16实验注意事项1、实验前认真阅读实验指导书，熟悉实验目的、实验内容及实验步骤。

2、进入实验室后，必须严格遵守实验室的一切规章制度。

按已分好的小组进行实验。

3、了解并熟悉实验设备及器件（从附录B中查清所选用集成块的引脚及功能，特别注意集成块V CC及GND的接线不能错），按实验要求连好线路，自已检查无误或经指导教师同意，方可通电继续进行实验。

4、发生事故时，应立即断开电源，保持现场，待找出并排除故障后，方可继续进行实验。

5、实验过程中仔细观察实验现象，认真做好记录。

6、需要变更原实验线路进行后面实验内容时，必须先切断电源，不能带电插拔元器件。

7、培养踏实、严谨、实事求是的科学作风。

8、爱护实验室财物，当发生仪器、设备损坏时，必须认真检查原因，并立即告知教师及实验室管理员，以便按实验室有关条例处理。

9、保持实验室内安静、整洁以及良好的秩序。

实验结束应将仪器、元件、导线等整理好放妥，并协助实验室管理员搞好清洁卫生。

实验一仪器使用及逻辑电路实验一、实验目的（一）熟练掌握万用表、综合实验装置中的电源、示波器的使用方法。

（二）熟悉综合性实验装置的基本功能和使用方法。

（三）熟悉基本门电路的功能。

二、实验仪器和设备通用型综合性实验装置系统数字万用表示波器74LS00集成三、实验内容及步骤（一）掌握实验台中的“时钟电路（基准脉冲电路）”、“逻辑电平开关电路（开关电平）”、“LED显示电路”、“单次脉冲电路”、“通用集成电路插座”、“数字电路实验区”电路原理及使用方法。

1、用示波器测试实验台中“时钟脉冲”其中一路的输出信号,把测出来的波形图及电压峰峰值V P-P、周期值T标注在图1-1中。

计算出电压峰峰值V P-P、周期值T。

t图1-1电压峰峰值V P-P= 周期T=2、从“逻辑电平开关电路（十六位开关电平输出）”中任选一电平开关，上下拔动改变开关位置，连接LED ，用LED 显示电路测定其电平并用万用表测出电压值。

开关位置 指示灯状态 电平 电压 拔上 拔下（二）测试逻辑电路基本元件——门电路的逻辑功能。

1、观察74LS00门电路的外形结构，对照其插脚（见附录B ）并记住各脚的引线排列顺序及其内部电路图。

以此芯片作为本次实验的入门测试实验对象。

在“通用集成电路插座E ”中插入74LS00逻辑电路芯片。

2、74LS00为4个2输入端的与非 门电路，可选任其中一个与非门接成实 验电路，如图1-2。

3、其中输入端A 、B 应与输出端Y 对应为同一个门电路的相关端点。

4、分别把A 、B 端接到两个“逻辑 图1-2 B A Y . 电平开关”，用开关控制A 、B 端的输入状态；Y 端接“LED 显示电路”用灯来 观测输出端Y 的状态。

5、芯片接电源。

#14脚接至实验台电源 +5V ，#7脚接地。

6、通电后开始测试。

改变电平开关位置，分别输入电平，用LED 显示电路测定输出端Y 的电平，并用万用表测出各点的电压。

输 A 入 B 端输出 端将测出的结果填入下表中：7、用上表数据检验布尔代数式：BY∙=A四、实验报告要求1、整理实验数据、图表并对实验结果进行分析讨论。

2、实验电路中工作电源取自装置的直流电源中哪一路输出？3、在实验过程中，如果得不出正确的数据，你是从哪些方面分析原因的？实验二 集成逻辑门电路的基本应用一、实验目的（一） 熟悉用标准与非门实现逻辑变换的方法。

（二） 学习与非门电路的应用。

（三） 掌握半加器电路结构和逻辑功能。

二、实验仪器和设备通用综合实验装置 万用表 74LS00 74LS86集成电路 三、实验步骤及内容（一）利用摩根定理可以对逻辑函数化简或进行逻辑变换。

摩根定律：)( +++C B A = ∙∙∙C B A = +++C B A1、利用与非门组成一个与门的电路设计。

与非门的布尔代数表达式为：B A Y ∙=，而与门的布尔代数表达式为：B A Z ∙=，只要把与非门的输出Y 反相一次，即可得到与非门的功能：Z B A =∙=Y=B A ∙方法：用二个与非门即可实现与门的功能。

将测试电路图画在下面空白处，并将测试结果记录于表2-1。

2、利用与非门组成一个或门的电路设计。

或门的布尔代数表达式为：Z=A+B ，根据摩根定律可知： Z=A+B =B A ∙方法：用三个与非门连接起来，即可实现或门的功能。

将测试电路图画在下面空白处，并将测试结果记录于表2-2。

（二）1、利用与非门完成一个电平“0”的控制器。

电路的输入端接一个1MHZ 的脉冲信号，其输出端只能输出电平为“1”的信号。

2、用奇数个与非门构成环形振荡器，如图2-1所示。

振荡频率为：pdnt f 21=，用示波器观察波形，测量振荡频率，计算与非门的图2-1 与非门构成环形振荡器平均延迟时间pd t 。

其中，n 是与非门的个数。

（三）半加器逻辑功能的测试。

用一个与门及一异或门（74LS86）组成一位半加器，测试其逻辑功能。

如图2-1所示表2-1S 图2-1V 0四、实验报告要求（一）整理实验数据、图表并对实验结果进行分析。

（二）请讨论下述两个问题：1、门电路芯片74LS00中不用的门应如何处理？2、一个与非门中不用的输入端应如何处理？实验三组合逻辑电路的实验分析一、实验目的半加器及全加器是CPU中的ALU(算术逻辑单元)主要电路。

本实验目的就是学会组成这两种主要电路的连接方法，进行测试验证。

二、实验仪器和设备通用微机接口实验系统微机电源万用表74LS00，74LS86 74LS54 74LS138三、实验步骤及内容1.分析、测试用与非门74LS00组成的半加器的逻辑功能⑴写出图3-1的逻辑表达式⑵根据表达式列出真值表3-1，并画出卡诺图判断能否简化。

表3-1⑶按图3-1连线,将A及i B分别接至逻辑电平开关1K及2K，i C及iS分别接至LED电平显示电路1L及2L。

i⑷给A及i B以不同的电平，观察i C及i S的电平并记于表3-2中, i同时与上表3-1比较,看两者是否一致.2.分析用一个与门(实验系统中)及一异或门(74LS86)组成半加器电路,电路如图3-2。

（１）查阅本书附录Ｂ，记下74LS86 的结构和引线的排列，按图连线，测 试方法同１.（３）项，将测试结果填 入自拟的表格中，并验证逻辑功能。

3. 分析测试用异或门、与非门和或门组成的全加器逻辑电路。

根据全加器的逻辑表达式 全加和 1i i i i C )B A (S -⊕⊕= 进位 i i 1i i i i B A C )B A (C ∙+∙⊕=-可知一位全加器可以用两个异或门和两个与门及一个或门组成。

⑴画出用上述门电路实现的全加器逻辑电路。

⑵按所画的原理图，选择器件，并接线。

⑶进行逻辑功能测试，将测试结果填入自拟表格，判断测试是否正确。

四、实验报告要求1、整理实验数据、图表并对实验结果进行分析讨论。

2、总结组合电路的分析与测试方法。

实验四组合逻辑电路设计与测试一、实验目的（一）掌握组合电路的设计与测试方法。

（二）了解译码器的性能和使用方法。

二、实验仪器和设备通用微机接口实验系统微机电源万用表74LS00 74LS20 74LS54 74LS138三、验步骤及内容（一）用逻辑门构成组合逻辑电路的设计方法血型符合电路人的基本血型分为O、A、B和AB四种。

输血者和受血者的血型必须符合下述原则才可以进行输血：O型可以输给任意血型的人，但O型只能接受O型血；A型只能输给A型和AB血型的人，A型只能接受A型和O型血；B型只能输给B型和AB血型的人，B型只能接受B型和O型血；AB型只能输给AB血型的人，但AB型可以接受任意血型。

试用与或非门构成一个判断能否输血的电路。

设计方法：1、定义与赋值用自变量KL表示输血人的血型，MN表示受血人的血型。

00表示O型，10表示A型，01表示B型，11表示AB型。

Y=1表示血型符合；Y=0表示血型不符合。

2、列出真值表。

3、画卡诺图，化简得出逻辑表达式。

4、画逻辑图。

5、测试电路的逻辑功能，检验设计电路的正确性。

（二）用中规模集成电路构成组合逻辑电路设计一个表决电路三个人参加投票，当有二个以上(包括二个)赞成时就表示通过，否则不能通过。

（用3-8线二进制译码器74LS138等）构成。

设计方法1、定义与赋值，将地址输入端A2、A1、A0作为自变量，Y 作为结果的输出。

2、列真值表，写出逻辑表达式。

3、画逻辑图4、测试逻辑功能，检验设计电路的正确性。

实验五触发器的功能测试一、实验目的（一）掌握基本RS触发器的功能测试。

（二）掌握集成触发器的电路组成形式及其功能。

（三）熟悉时钟触发器不同逻辑功能之间的相互转换。

二、实验仪器和设备通用微机接口实验系统微机电源74LS00 74LS74 74LS76 三、实验步骤及内容触发器具有两个稳定状态，用以表示逻辑状态“1”和“0”，在一定的外界信号作用下，可以从一个稳定状态翻转到另一个稳定状态，它是一种具有记忆功能的二进制信息存贮器件，是构成各种时序电路的最基本逻辑单元。

（一）测试基本RS触发器的逻辑功能用两个与非门组成基本RS触发器如图4-1，输入端R,S接逻辑电平开关输出插口，输出端Q、Q接逻辑电平显示插口，按表4-1要求测试。

表4-1图4-1 基本RS触发器RSQQ••（二）测试集成双JK触发器74LS76的逻辑功能1、测试R、D S端的复位、置位功能D74LS76逻辑符号如图4-2，对照其插脚（查阅附录B）取其中一JK触发器，R、D S、J、K端分别接逻辑电平开关输出插口，CP接D单次脉冲源（正脉冲），Q、Q接至逻辑电平显示输入插口。

要求在R=0，D S=1以及D S=0，D R=1时任意改变J、K及CP的状态用“ⅹ”D符号表示，观测Q、Q状态。

2、测试触发器的逻辑功能按表4-2的要求改变J、K、CP端状态，记录Q的状态变化，观察触发器状态的更新发生在CP脉冲（单脉冲）的上降沿还是下降沿？（注意R、D S端的电平接法）DD D图4-2 74LS76逻辑符号3、JK触发器的J、K端连在一起，构成T‘触发器。