数字电子技术实验教案

湖南工学院教案用纸p.1 实验1 基本门电路逻辑功能测试(验证性实验)

一、实验目的

1.熟悉基本门电路图形符号与功能；

2.掌握门电路的使用与功能测试方法；

3.熟悉实验室数字电路实验设备的结构、功能与使用。

二、实验设备与器材

双列直插集成电路插座，逻辑电平开关，LED发光显示器，74LS00，74LS20，74LS86，导线

三、实验电路与说明

门电路是最简单、最基本的数字集成电路，也是构成任何复杂组合电路和时序电路的基本单元。常见基本集门电路包括与门、或门、与非门、非门、异或门、同或门等，它们相应的图形符号与逻辑功能参见教材P.176, Fig.6.1。根据器件工艺，基本门电路有TTL门电路和CMOS门电路之分。TTL门电路工作速度快，不易损坏，CMOS门电路输出幅度大，集成度高，抗干扰能力强。

1. 74LS00—四2输入与非门功能与引脚：

2. 74LS20—双4输入与非门功能与引脚：

3. 74LS86—四2输入异或门功能与引脚：

四、实验内容与步骤

1. 74LS00功能测试：

①74LS00插入IC插座；②输入接逻辑电平开关；③输出接LED显示器；④接电源；⑤拔动开关进行测试，结果记入自拟表格。

2. 74LS20功能测试：

实验过程与74LS00功能测试类似。

3. 74LS86功能测试：

实验过程与74LS00功能测试类似。

4. 用74LS00构成半加器并测试其功能：

①根据半加器功能：S A B

=，用74LS00设计一个半加器电路；

=⊕，C AB

②根据所设计电路进行实验接线；

③电路输入接逻辑电平开关，输出接LED显示器；

④通电源测试半加器功能，结果记入自拟表格。

5. 用74LS86和74LS00构成半加器并测试其功能：

实验过程与以上半加器功能测试类似。

五、实验报告要求

1. 内容必须包括实验名称、目的要求、实验电路及设计步骤、实验结果记录与分析、实验总结与体会等。

2.在报告中回答以下思考题：

①如何判断逻辑门电路功能是否正常？

②如何处理与非门的多余输入端？

实验2 组合逻辑电路的设计与调试(设计性综合实验)

一、实验目的

1.熟悉编码器、译码器、数据选择器等MSI 的功能与使用；

2.进一步掌握组合电路的设计与测试方法；

3.学会用MSI 实现简单逻辑函数。 二、实验设备与器材

双列直插集成电路插座，逻辑电平开关，LED 数码显示器，74LS148，74LS151，74LS48，74LS138，74LS283，74LS04，多用表，导线 三、实验内容与设计要求

1.按教材P.180 Fig.6.6 电路接线，验证8-3优先编码器74LS148和显示译码器74LS48的逻辑功能，记录实验数据，表格自拟；

2.用数据选择器74LS151(或者74LS138+74LS04)设计一个红、黄、绿三色信号灯状态监测逻辑电路，并对所设计电路的功能进行测试。要求：任何时刻信号灯只能亮红、黄、绿三种颜色中的任意一种颜色灯；其它状态都属于故障状态。

3.用一片四位加法器74LS283实现8421BCD 码到余3码的转换，并测试电路功能。 四、设计方法与设计提示

1. 组合电路设计的一般步骤：参见教材P.180 Fig.6.5

①根据电路功能描述，分析因果关系，确定输入、输出变量，并对之进行逻辑赋值； ②应用穷举法列出真值表，并写出逻辑表达式；

③根据具体电路要求及特定器件资源，选择确定器件；

④利用公式或卡诺图化简函数，并将之转换成与所选用器件功能相适应的形式； ⑤画出所设计的逻辑电路图，并进行后续的工艺设计与组装调试。 2. 典型组合电路MSI 功能与引脚： ①8-3优先编码器74LS148；②显示译码器74LS48；③8选1数据选择器74LS151；④3-8译码器74LS138；⑤四位加法器74LS283。 3. 设计提示：

①数据选择器实现逻辑函数： 如：用8选1数据选择器74LS151实现函数(A,B,C)(0,2,5,6,7)f m =∑。因74LS151输出

7

0Y D i i i m ==∑，0022556677(A,B,C)D D D D D f m m m m m =++++，故74LS151的接线方法为： 012A C,A B,A A →→→，02567D D D D D 1=====，134D D D 0===。

②3-8译码器74LS138实现逻辑函数与数据分配：

74LS138的输出Y i i m =，其中i m 是由地址码210A A A 组成的最小项。由于任意函数总可以写成最小项之和形式即Y i i m =∑，因而如果将函数变量作为译码器的地址码或译码控制信号，则根据反演定理并结合与非门即可完成逻辑函数的译码器实现。译码器实现逻辑函数与数据分配的具体方法参见教材P.183 Fig.6.10。 ③8421BCD 码到余3码的转换：

余3码=8421BCD+0011，故用加法器可容易实现8421BCD 码到余3码的转换。 五、预习要求及实验注意事项 1.预习要求：

①查阅并熟悉相关MSI 的引脚及功能；

②按设计要求设计好实验所用电路，画出实验电路图。

2.实验注意事项：

①接插芯片时，注意认清定位标志；

②实验前注意确定MSI芯片功能正常；

③不允许MSI芯片输出端直接接地或电源，须在断电状态进行拆线或电路更改。

六、实验报告要求

1. 内容必须包括实验名称、目的要求、实验电路及设计步骤、实验结果记录与分析、问题分析与处理、实验总结与体会等。

2.在报告中回答以下问题：

①组合电路的一般设计步骤？

②组合电路的设计体会？