数电实验题目

前? 言

数字电路与逻辑设计实验作为电子、信息类专业的学科基础课，是一门重要的实践课程，具有很强的实践性。当今，现代电子技术飞速发展，电子系统设计方法、手段日新月异，众所周知，电子系统数字化已经成为电子技术和电子设计发展的必然趋势。为此，我院数字电路与逻辑设计实验课程也进行了相应的教学改革，开展了PLD、CPLD、FPGA等先进的EDA教学内容。与此同时，经过多年的实践教学总结和资料积累，我们感到要发展和应用先进电子技术，必须掌握牢固学科基础理论和基础应用，这在电子设计不断推陈出新的时代，更显得尤为重要。

本实验指导书是理论教学的延伸，旨在培养和训练学生勤奋进取、严肃认真、理论联系实际的工作作风和科学研究精神。通过本实验课，夯实数字电子技术基础理论的学习，进一步加强基本实验方法和基本实验技能的掌握，为培养锻炼学生的综合能力、创新素质打下坚实的基础。

本指导书按照教学大纲的要求编写，在前一版的基础上进行了修订，增减了部分内容，精心设计了14个典型的数字电路基础实验范例，基本涵盖了数字电路与逻辑设计课的教学内容。每个实验均给出了实验目的、预习要求、实验原理、内容、步骤和思考题，所有实验均可在纯硬件或EDA实验环境中完成。附录部分给出了实验箱的操作使用、实验中所使用到的集成电路管脚图，以及常用逻辑符号对照表，方便学生查阅。

限于编者水平有限，加之编写时间仓促，错误和疏漏之处在所难免，真诚希望各位教师和同学提出批评和改进意见。

实验一? 数字电路实验基础

一、实验目的

⑴ 掌握实验设备的使用和操作

⑵ 掌握数字电路实验的一般程序

⑶ 了解数字集成电路的基本知识

二、预习要求

复习数字集成电路相关知识及与非门、或非门相关知识

三、实验器材

⑴ 直流稳压电源、数字逻辑电路实验箱、万用表

⑵ 74LS00、74LS02、74LS48

四、实验内容和步骤

1、实验数字集成电路的分类及特点

目前，常用的中、小规模数字集成电路主要有两类。一类是双极型的，另一类是单极型的。各类当中又有许

多不同的产品系列。

⑴ 双极型

双极型数字集成电路以TTL电路为主，品种丰富，一般以74（民用）和54（军用）为前缀，是数字集成电路的参考标准。其中包含的系列主要有：

1.标准系列——主要产品，速度和功耗处于中等水平

2.LS系列——主要产品，功耗比标准系列低

3.S系列——高速型TTL、功耗大、品种少

4.ALS系列——快速、低功耗、品种少

5.AS系列——S系列的改进型

⑵ 单极型

单极型数字集成电路以CMOS电路为主，主要有4000／4500系列、40H系列、HC系列和HCT系列。其显着的特点之一是静态功耗非常低，其它方面的表现也相当突出，但速度不如TTL集成电路快。

TTL产品和CMOS产品的应用都很广泛，具体产品的性能指标可以查阅TTL、CMOS集成电路各自的产品数据手册。在本实验课程中，我们主要选用TTL数字集成电路来进行实验。

2、TTL集成电路使用注意事项

⑴ 外形及引脚

TTL集成电路的外形封装与引脚分配多种多样，如附录中所示的芯片封装形式为双列直插式（DIP）。芯片外形封装上有一处豁口标志，在辨认引脚分配时，芯片正面（有芯片型号的一面）面对自己，将此豁口标志朝向左手侧，则芯片下方左起的第一个引脚为芯片的1号引脚，其余引脚按序号沿芯片逆时针分布。

⑵ 电源

每片集成电路芯片均需要供电方能正常使用其逻辑功能，供电电源为+5V单电源。电源正端（+5V）接芯片的VCC引脚，电源负端（0V）接芯片的GND引脚，两者不允许接反，否则会损坏集成电路芯片。除极少数芯片（如74LS76）外，绝大多数TTL集成电路芯片的电源引脚都是对角分布，即VCC和GND引脚呈左上右下分布。

⑶ 输出端

芯片的输出引脚不允许与+5V和地直接相连，也不允许连接到逻辑开关上，否则会损坏芯片。但没有使用的输出引脚允许悬空，尽量避免让多余输入端悬空。除OC门和三态外，不允许将输出端并联使用。

⑷ 芯片安装

在通电状态下，不允许安装和拔起集成电路芯片。否则极易造成芯片损坏。

在使用多个芯片时应当注意芯片的豁口标志朝向一致。

⑸ 芯片混用问题

一般情况下，尽量避免混合使用TTL类与CMOS类集成电路。如需要混合使用时，必须考虑它们之间的电平匹配及驱动能力问题。碰此种情况时，可以查阅相关资料说明，在此不再赘述。

3、输入与输出信号的加载与观察

逻辑电路为二值逻辑，取值只有“0”、“1”两种情况。对于逻辑电路的输入，用逻辑开关来产生高、低电平，通过导线将开关连接到电路中，即可输入变量的“0”、“1”取值，原理如图1-1所示。对逻辑电路的输出，实验中用两种器件来进行观察：一种器件是发光二极管，原理如图1-2所示；当输出为高电平时，发光二极管发光；反之，发光二极管，熄灭。另一种器件是数码显示器，参见附录B“常见集成电路外部引脚”部分。

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图1-1 逻辑开关原理图???????????? 图1-2 逻辑电平显示原理图

3、逻辑功能测试

分别测试一个与非门和一个或非门的逻辑功能，画出实验逻辑图，并将测试结果记录在自制的表中。（提示：与非门芯片的型号为74LS00，或非门芯片的型号为74LS02。测试时，输入端分别接2只逻辑开关，以产生输入变量的组合；输出端接到LED上作为结果观察。测试结果即为与非逻辑、或非逻辑的真值表。）

4、显示电路测试

按图1-1连接逻辑电路，在芯片的输入端上依次加上0000～1111的二进制代码，将相应的电路输出显示结果记录到表1-1中。（试想，实验中为什么需要一块74LS48芯片呢不用芯片只接用逻辑开关与数码管相连行不行）