数字系统设计报告

数字电路与系统设计实验报告

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一．实验目的

通过基本门电路性能测试实验使学生掌握基本门电路的工作原理、门电路的外特性（IC门电路的引脚排列顺序，输入/输出电平要求等）；通过计算机仿真技术使学生掌握组合逻辑电路的设计方法，掌握触发器功能及其波形关系，掌握时序电路的设计方法，培养学生的实践动手能力和实验技能。

二．实验内容

●实验一基本逻辑门电路实验

一、基本逻辑门电路性能（参数）测试

（一）实验目的

１.掌握TTL与非门、与或非门和异或门输入与输出之间的逻辑关系。

２.熟悉TTL中、小规模集成电路的外型、管脚和使用方法。

（二）实验所用器件和仪表

ｌ.二输入四与非门74LS00 1片

２.二输入四或非门74LS02 1片

３.二输入四异或门74LS86 1片

（三）实验内容

１．测试二输入四与非门74LS00一个与非门的输入和输出之间的逻辑关系。

２．测试二输入四或非门74LS02一个或非门的输入和输出之间的逻辑关系。

３．测试二输入四异或门74LS86一个异或门的输入和输出之间的逻辑关系。（四）实验提示

１.将被测器件插入实验台上的１４芯插座中。

２.将器件的引脚７与实验台的“地（GND）”连接，将器件的引脚１４与实验台的十5Ｖ连接。

３.用实验台的电平开关输出作为被测器件的输入。拨动开关，则改变器件的输入电平。

４.将被测器件的输出引脚与实验台上的电平指示灯(LED)连接。指示灯亮表示输出低电平（逻辑为０），指示灯灭表示输出高电平（逻辑为1）。

（五）实验接线图及实验结果

74LS00中包含４个二输入与非门，7402中包含４个二输入或非门，7486中包含４个二输入异或门，它们的引脚分配图见附录。下面各画出测试7400第一个逻辑门逻辑关系的接线图及测试结果。测试其它逻辑门时的接线图与之类似。测试时各器件的引脚７接地，引脚１４接十５Ｖ。图中的Ｋ1、Ｋ2接电平开关输出端，LED0是电平指示灯。 1、测试74LS00逻辑关系

2、测试74LS28逻辑关系

3、测试74LS86逻辑关系

输 入输 出引脚1

引脚3

引脚2LED0

L

L L L H H H

H

图1.1 测试74LS00逻辑关系接线图

表1.1 74LS00真值表

输 入输 出引脚2

引脚1

引脚3K1K2

L

L L L H H H

H

图1.2 测试74LS28逻辑关系接线图

表1.2 74LS28真值表

二 、 TTL 、HC 和HCT 器件的电压传输特性

(一)、实验目的

１.掌握TTL 、HCT 和 HC 器件的传输特性。 ２.掌握万用表的使用方法。 (二)、实验所用器件和仪表 １.六反相器７４ＬＳ０４片 ２.六反相器７４ＨＣ０４片 ３.六反相器７４ＨＣＴ０４片 ４.万用表 （三）、实验说明

与非门的输出电压Ｖo 与输入电压Ｖi 的关系Ｖo=f （Ｖi ）叫做电压传输特性，也称电压转移特性。它可以用一条曲线表示，叫做电压传输特性曲线。从传输特性曲线可以求出非门的下列有用参数: .输出高电平（ＶＯＨ） .输出低电平（ＶＯＬ）

.输入高电平（ＶＩＨ） .输入低电平（ＶＩＬ） .门槛电压 （ＶＴ）

输 入输 出引脚1

引脚3

引脚2K1K2

12

3

LED0

L

L L L H H H

H

图1.3 测试74LS86逻辑关系接线图

表1.3 74LS86真值表

（四）、实验内容

１.测试TTL器件７４ＬＳ０４一个非门的传输特性。

２.测试HC器件７４ＨＣ０４一个非门的传输特性。

３.测试HCT器件７４ＨＣＴ０４一个非门的传输特性。

（五）、实验提示

１.注意被测器件的引脚７和引脚１４分别接地和十5Ｖ。

２.将实验台上４.７ＫΩ电位器RTL的电压输出端连接到被测非门的输入端，RTL的输出端电压作为被测非门的输入电压。旋转电位器改变非门的输入电压值。

３.按步长Ｖ调整非门输入电压。首先用万用表监视非门输入电压，调好输入电压后，用万用表测量非门的输出电压，并记录下来。

（六）、实验接线图及实验结果

１.实验接线图

由于74LS04、74HC04和74HCT04的逻辑功能相同，因此三个实验的接线图是一样的。下面以第一个逻辑门为例，画出实验接线图（电压表表示电压测试点）如下

+5V

图1.4 实验二接图

２.输出无负载时74LS04、74HC04、74HCT04电压传输特性测试数据

３.按测试结果给出输出无负载时74LS04、74HC04和74HCT04电压传输特性曲线，并与下图比较。

４.比较三条电压传输特性曲线，说明各自的特点。

尽管只对三个芯片在输出无负载情况下进行了电压传输特性测试，但是从图、图和图所示的三条电压传输特性曲线仍可以得出下列观点:

（1）74LS 芯片的最大输入低电平V ＩＬ低于74HC 芯片的最大输入低电平V ＩＬ，

74LS 芯片的最小输入高电平ＶＩＨ低于74HC 芯片的最小输出高电平ＶＩＨ。 （２）74LS 芯片的最大输入低电平ＶＩＬ、最小输入高电平ＶＩＨ与74HCT 芯片的最大输入低电平ＶＩＬ、 最小输出高电平ＶＩＨ相同。

（３）74LS 芯片的最大输出低电平ＶＯＬ高于74HC 芯片和74HCT 芯片的最大输出低电平ＶＯＬ。74LS 芯片的最小输出高电平ＶＯＨ低于74HC 芯片和74HCT 芯片的最小输出高电平ＶＯＨ。

（４）74HC 芯片的最大输出低电平 ＶＯＬ、最小输出高电平 ＶＯＨ与 74HCT 芯片的最大输出低电平ＶＯＬ、最小输出高电平ＶＯＨ相同。

5．在暂时不考虑输出负载能力的情况下，从上述观点可以得出下面的推论: （１）74H CT 芯片和74HC 芯片的输出能够作为 74LS 芯片的输入使用。

图1.5 74LS04电压传输特性曲线

12345V I

(V)

12345Vo(V)V I (V)

图1.6 74HC04电压传输特性曲线

图1.7 74HCT04电压传输特性曲线

1

2345Vo(V)V I (V)