数字逻辑实验指导

《数字逻辑》实验指导福建工程学院电子技术实验室实验守则一、实验课前：每个学生必须认真预习实验指导书和与本实验有关的教材内容，写出实验预习报告。

明确实验目的和实验原理，了解实验内容与步骤，掌握仪器、仪表的使用方法，作好实验准备工作。

二、上实验课：学生必须认真听讲，接好线路后，需经指导教师复查批准，才准接通电源。

三、实验时，每个学生都应严肃认真，勤于动手、独立思考、细心操作，注意观察、如实作好记录。

教师根据每个学生的实验技能，动手能力评定平时成绩。

四、实验过程中，如发现仪器设备有冒烟、焦味、异响、漏电等异常现象，应立即切断电源，保持现场，请指导教师检查处理。

五、实验完成后，需请指导教师检查预习报告和实验数据以及所使用的仪器设备，经教师检查签字后方可离开实验室。

六、学生因请假而需要补做实验者，应本人申请，经指导教师同意，并安排好时间补做。

七、每个学生必须爱护实验室的仪器设备，使用前，若发现故障及时请指导教师检查。

与本实验无关的仪器设备不准动用，凡不听教师讲解，进行错误操作以致损坏设备者，按赔偿条例酌情处理。

八、实验室是教学场所，应保持整洁，安静，不得喧哗打闹，不准吸烟，不准随地吐痰，不准乱抛纸屑，不准在实验室内吃东西，不准在仪器设备上或桌面上涂写，穿拖鞋者一律不准进入实验室。

九、对违反上述规则又不听劝阻者，教师有权令其退出实验室实验一门电路参数测试一、实验目的1. 了解 TTL 与非门电路的主要参数。

2. 掌握 TTL 与非门电路的主要参数和传输特性的测试方。

3. 熟悉 TTL 门电路的逻辑功能的测试方法。

二、实验器材1、数字逻辑实验箱2、万用表3、74LS00芯片三、实验原理本实验采用四二输入“与非门”74LS00，其引脚排列如右图所示，它共有四组独立的“与非”门，每组有两个输入端，一个输出端。

四与非门 74LS00 的主要参数有：1.扇出系数ＮO：电路正常工作时能带动的同类门的数目称为扇出系数ＮO 。

2.输出高电平ＶOH：一般ＶOH≥2.4V.3.输出低电平ＶOL：一般ＶOL≤0.4V.4.高电平输入电流ＩIH：指当一个输入端接高电平，而其它输入端接地时从电源流过高电平输入端的电流。

5.低电平输入电流ＩIL（或输入短路电流ＩRD)：指当一个输入端接地，而其它输入端悬空时低电平输入端流向地的电流。

6.电压传输特性曲线和关门电平ＶOFF：下图所表示的Ｖ～ＶO关系曲线称为电压传输特性曲线。

使输出电压刚刚达到低电平时的最低输入电压称为开门电平ＶON 。

使输出电压刚刚达到规定高电平时的最高输入电压称为关门电平ＶOFF。

7.噪声容限：电路能够保持正确的逻辑关系所允许的最大抗干扰电压值，称为噪声电压容限。

输入低电平时的噪声容限为ＶOFF- ＶIL ，输入高电平时的噪声容限为ＶIH-ＶON 。

通常TTL门电路的ＶIH取其最小值2.0V，ＶIL取其最大值0.8V。

8.平均传输延迟时间t pd ：它是与非门的输出波形相对于输入波形的时间延迟，是衡量开关电路速度的重要指标。

一般情况下，低速组件的t pd约为40～60ns，中速组件的约为15～40ns，高速组件的为8～15ns，超高速组件的t pd 小于8ns。

一个与非门的平均传输延迟时间可以通过下式近似计算：t pd =Ｔ/6，Ｔ为用三个门电路组成振荡器的周期。

四、实验内容及步骤1.逻辑功能测试将74LS00的输入端A、B分别按表一接入不同电平（即0态接地，1态接电源）及输入端均悬空，用万用表测输出端F的电压，填入表一的F（电压值）一栏。

测量中如果输出端F的电压值≥2.4V，记作“1”；若电压值≤0.4，记作“0”。

填写入表一F（逻辑值）一栏。

表一逻辑功能测试结果由上表可见，74LS00输入端悬空相当于态。

2.TTL与非门参数的测试(1)输出高电平ＶOH的测试TTL与非门的输出高电平ＶOH的测试电路如下图所示，把与非门两输入端中的一个或两者全部接地，用万用表测出输出端电压为ＶOH。

测量值ＶOH ＝。

输出电压ＶOH测试电路输出电压ＶOL测试电路(2) 输出低电平ＶOL测试TTL 与非门的输出低电平ＶOL的电路如上图所示，输入端全部悬空，测出输入端电压即为ＶOL。

测量值ＶOL＝。

*(3) 低电平输入电流ＩIL和高电平输入电流ＩIH按下图连接电路，则从电流表上读出的电流就是与非门的低电平输入电流ＩIL和高电平输入电流ＩIH。

ＩIL= ，ＩIH= 。

ＩIL测试电路ＩIH测试电路实验二组合逻辑电路的设计表决电路一、实验目的1、掌握利用门电路进行组合逻辑电路的设计方法与原理2、掌握逻辑电路的调试方法二、实验器材1、数字逻辑实验箱2、万用表3、数字集成芯片：74LS00、74LS10等三、实验原理组合逻辑电路又称组合电路，组合电路的输出只决定于当时的外部输入情况，与电路过去状态无关。

因此，组合电路的特点是无“记忆性”，任何时候电路的输出信号仅取决于该时刻的输入信号，与信号作用前电路的状态无关。

在组成上组合电路的特点是由各种门电路连接而成，而且连接中没有反馈线存在。

所以各种功能的门电路就是简单的组合逻辑电路。

组合逻辑电路的设计一般包括以下几个步骤：1）弄清设计要求2）用真值表表示设计要求3）由真值表写出逻辑函数式4）化简逻辑函数5）用逻辑电路实现简化后的逻辑函数四、实验内容设计一个三人投票表决电路。

要求多数赞成则提案通过，无弃权票。

利用基本逻辑门电路芯片进行设计。

五、预习要求1、设计实验电路的逻辑图，画出所用芯片引脚排列图。

2、自行拟定实验步骤，确定测试方法，画好所有实验记录表格。

实验三MSI组合逻辑电路应用设备故障指示电路一、实验目的1、掌握组合逻辑电路的设计方法与原理2、掌握逻辑电路的调试方法二、实验器材1、数字逻辑实验箱2、万用表3、数字集成芯片：74LS20、74LS138等三、实验内容设计一故障指示电路，用红、黄灯显示三台设备的故障。

要求实现：1）只有一台设备故障时，黄灯亮；2）有两台设备故障时，红灯亮；3）三台设备同时有故障时，两灯均亮。

四、预习要求1、设计实验电路的逻辑图.2、画出所用芯片引脚排列图。

3、自行拟定实验步骤，确定测试方法.4、画好所有实验记录表格。

实验四集成移位寄存器应用循环彩灯线路设计一、实验目的1、掌握MSI功能块的设计方法和寄存器的应用2、掌握时序电路的分析、设计方法二、实验器材1、数字逻辑实验箱2、万用表3、数字集成芯片：74LS194等三、实验原理移位寄存器是电子计算机、通讯设备和其他数字系统中广泛使用的基本逻辑器件之一。

它是一种由触发器链型连接的同步时序网络，每个触发器的输出连到下一级触发器的控制输入端，在时钟脉冲作用下，存贮在移位寄存器中的信息逐位左移或右移。

利用移位寄存器可以构成移位型计数器，移位型计数器最常的有环形计数器与扭环计数器两种，环形计数器不需要译码硬件，便可将计数器的状态识别出来，扭环计数器的译码逻辑也比二进制码计数器简单。

四、实验内容设计一循环彩灯控制线路，在通过逻辑电平开关设置初始状态后，能实现8路LED彩灯循环亮灯。

五、预习要求1、设计实验电路的逻辑图.2、画出所用芯片引脚排列图。

3、自行拟定实验步骤，确定测试方法.4、画好所有实验记录表格。

实验五集成计数器应用集成计数器应用一、实验目的(1) 学习用集成触发器构成计数器的方法。

(2) 掌握中规模集成计数器的使用方法及功能测试方法。

(3) 运用集成计数器构成N进制计数器。

二、实验器材1、数字逻辑实验箱2、万用表3、集成计数器芯片三、实验原理计数器是一个用以实现计数功能的时序部件，它不仅可用来计脉冲数，还常用作数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其它特定的逻辑功能。

计数器种类很多。

按构成计数器中的各触发器是否使用一个时钟脉冲源来分，有同步计数器和异步计数器。

根据计数制的不同，分为二进制计数器，十进制计数器和任意进制计数器。

根据计数的增减趋势，又分为加法、减法和可逆计数器。

四、实验内容1、利用两片74LS90设计一个24进制计数器。

2、利用两片74LS160设计一个24进制计数器。

五、实验预习要求1、复习有关计数器部分内容2、绘出各实验内容的详细线路图3、拟出各实验内容所需的测试记录表格4、查手册，给出并熟悉实验所用各集成块的引脚排列图实验六计数、译码及显示电路一、实验目的1．熟悉常用中规模计数器的逻辑功能。

2．掌握计数、译码、显示电路的工作原理及其应用。

二、实验器材1、数字逻辑实验箱2、万用表3、数字集成芯片：74LS90、74LS47、数码管等三、实验内容用74LS90构成8421BCD 码十进制计数器，并通过显示译码器将其显示在数码管上。

四、实验预习要求1、复习有关计数器、译码器部分内容2、绘出各实验内容的详细线路图3、拟出各实验内容所需的测试记录表格4、查手册，给出并熟悉实验所用各集成块的引脚排列图。