数字电路实验讲义电科)

实验一：集成逻辑门电路的测试与使用

一． 实验目的：

1．学会检测常用集成门电路的好坏的简易方法；

2．掌握TTL 与非门逻辑功能和主要参数的测试方法； 3．掌握TTL 门电路与CMOS 门电路的主要区别； 4．掌握三态门的特点及应用。

二． 实验仪器与器件：

1．实验仪器：稳压电源、万用表、数字逻辑实验测试台。 2．元器件：74LS20、74LS00（TTL 门电路）、4011（CMOS 门电路）、74LS125、74LS04；它们的管脚排列如下： （1）74LS20（4输入端双与非门）：Y= ABCD

V

2A 2B N 2C 2D 2Y

1A 1B N C 1C 1D 1Y GND

V CC ：表示电源正极、GND ：表示电源负极、N C ：表示空脚。

（2） 74LS00（2输入端4与非门）：Y= AB V 4A 4B 4Y 3A 3B 3Y

1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND

（3） 4011（2输入端4与非门）： Y= AB

V

4A 4B 4Y 3Y 3B 3A

1A 1B 1Y 2Y 2B 2A GND

（4）74LS125（三态缓冲器）：Y=A （C=0）、Y 为高阻（C=1）

V CC 4C 4A 4Y 3C 3A 3Y

（5）74LS04（非门）： Y= A

1A 1Y 2A 2Y 3A 3Y GND

集成门电路管脚的识别方法：将集成门电路的文字标注正对着自己，左下角为1，然后逆时针方向数管脚。

三． 实验原理：

1．TTL 与非门的主要参数有：

导通电源电流I CCL 、低电平输入电流I IL 、高电平输入电流I IH 、输出高电平V OH 、输出低电平V OL 、阈值电压V TH 等。

注意：不同型号的集成门电路其测试条件及规范值是不同的。

2．检测集成门电路的好坏的简易方法：

（1）在未加电源时，利用万用表的电阻档检查各管脚之间是否有短路现象；

（2）加电源：利用万用表的电压档首先检查集成电路上是否有电，然后

再利用门电路的逻辑功能检查电路。

例如：“与非”门逻辑功能是：“见低出高，同高出低”。

对于TTL与非门：若将全部输入端悬空测得输出电压小于0.4V，将任一输入端接地测得输出电压大于3.5V，则说明该门是好的。

思考：COMS与非门如何测试。

四．实验内容和步骤：

1．将74LS20加上+5V电压，检查集成门电路的好坏。

2．TTL与非门的主要参数测试：

（1）导通电源电流I CCL= 。

测试条件：V CC=5V，输入端悬空，输出空载，如图（1）。

图（1）图（2）（2）低电平输入电流I IL= 。

测试条件：V CC=5V，被测输入端通过电流表接地，其余输入端悬空，输出空载，如图（2），依次测量每个输入端。

（3）高电平输入电流I IH= 。

测试条件：V CC=5V，被测输入端通过电流表接V CC，其余输入端接地，输出空载，如图（3），每个输入端都测一下。

注意：在测试中万用表应串入电路中，档位选择应由10mA档逐渐减小。

图（3）图（4）3．比较TTL门电路和CMOS门电路的性能：

在下列情况下，用万用表电压档测量图（4）V i2端得到的电压填入表（2）：

思考：请回答为何结果不同？

4．用三态门和非门设计一个数据传输电路：要求当C=0时传输A路数据、当C=1时传输B路数据。

五．实验报告要求：

1．记录本次实验中所得到的各种数据。根据测试数据判断所测与非门的逻辑关系是否正确。

2．思考并回答下列问题：

（1）TTL与非门中不用的输入端可如何处理？各种处理方法的优缺点是什么？CMOS与非门呢？

（2）三态门与普通门电路有何区别？

实验二：组合逻辑电路的设计

一．实验目的：

1．掌握组合逻辑电路的设计方法；

2．学会查找电路的故障并排除之。

二．实验仪器和器件：

1．实验仪器：稳压电源、万用表、数字逻辑实验测试台。

2．元器件：74LS20、74LS138、74LS151、74LS04、74LS86（2块）、74LS85、74LS283；它们的管脚排列如下：

（1）74LS86（异或门）：Y= A⊕B

V

4A 4B 4Y 3A 3B 3Y

1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND

（2）74LS138（3线—8线译码器）：

V CC 0Y 1Y Y

Y 4

Y

5Y 6

Y

0 1 22317

（4）74LS151（八选一数据选择器）：

7

01260125012401230122012201210120012D A A A D A A A D A A A D A A A D A A A D A A A D A A A D A A A D A A A Y ⋅⋅⋅+⋅⋅⋅+⋅⋅⋅+⋅⋅⋅+⋅⋅⋅+⋅⋅⋅+⋅⋅⋅+⋅⋅⋅+⋅⋅⋅=

3 2 10

三．

实验原理：组合逻辑电路的设计大致可分为以下几个步骤：

1．根据给定的实际问题的逻辑关系列出真值表； 2．根据真值表写出逻辑函数表达式并化简；

3．根据集成芯片的类型变换逻辑函数表达式并画出逻辑电路图； 4．检查设计的组合逻辑电路是否存在竞争冒险，若有则设法消除。

四． 实验内容与步骤：

1．根据组合逻辑电路的设计方法自行设计下列题目：

（1）设计用3个开关控制一个电灯的逻辑电路，要求改变任何一个开关的状态都能控制电灯由亮变灭或者由灭变亮。要求用异或门实现。

（2）要求用译码器74LS138和与非门74LS20设计一个全加器。

（3）人的血型有A、B、AB、O 4种。输血时输血者的血型与受血者血型必须符合图（1）中用箭头指示的授受关系。试用数据选择器74LS151和非门电路设计一个逻辑电路，判断输血者与受血者的血型是否符合上述规定。（提示：可以用两个逻辑变量的4种取值表示输血者的血型。用另外两个逻辑变量的4种取值表示受血者的血型。）

A A

B B

AB AB

O O

图（1）

2．按拟定的设计方案连接电路，检查无误后，方可接通电源，验证所设计电路的逻辑功能。

3．注意实验中有无异常情况，如有异常情况出现，则对它进行分析并加以解决。

五．实验报告要求：

1．写出设计全过程，画出实验电路图。

2．记录实验验证的结果，讨论实验中出现的异常情况，写出实验心得体会。

实验三：时序逻辑电路的设计

一．实验目的：

1．熟悉MSI计数器的使用方法，学会利用MSI计数器构成N进制计数器；2．熟悉七段显示译码器和数码管的使用方法；

3．学会查找电路的故障并排除之。

二．实验仪器和器件：

1．实验仪器：稳压电源、万用表、数字逻辑实验测试台。

2．元器件：74LS00、74LS191、74LS161、74LS48；它们的管脚排列如下：