数字电路与逻辑设计实验

二、实验内容 1、设计
输出循环码 G3 G2 G1 G0 转换电路
自行设计
B3 B2 B1 B0 输入二进制码
2.电路测试
接0-1显示器 G3 G2 G1 G0
转换电路
B3 B2 B1 B0 接模拟开关
3、74LS197构成16进制计数器作为代码转 换电路的输入信号
接0-1显示器
QD QC QB QA
一、实验目的
• 巩固和扩充学过的理论知识 • 通过实验训练，使同学掌握必要的实验技
能和培养科学的实验作风。
二，实验要求
• 了解所用仪器，熟练使用仪器 • 具备对基本电路的分析和设计的能力 • 拟定实验步骤，对电路进行必要的检测，
查出故障与排除故障的能力 • 综合实验结果与写实验报告的能力 • 要求独立完成设计、安装、调整、测试的
函数信号发生器
函数信号发生器使用方法
• 打开电源 • 选择所需产生的信号波形 • 选择所需信号的频率 • 视需要调节输出幅度或信号直流分量 • 视需要调节占空比 • TTL输出：输出TTL方波或脉冲波，信号
高低电平固定，分别为5V和0V
练习内容
• 熟悉以上仪器的使用方法 • 用函数信号发生器产生频率为1kHz的TTL方波，
转换电路
B3 B2 B1 B0
QD QC QB QACPB
74LS197 LD
1
1
Cr CPA
手动单步脉冲
4. 动态测试
接示波器 G3 G2 G1 G0
转换电路
B3 B2 B1 B0
QD QC QB QA CPB
74LS197 LD
1
1
Cr CPA
(接函数发生器）连续脉冲（10KHz）
电压波形图之间相位测试 两路输入， Vertical Mode 置Alt Triggering Mode 置AUTO，或NORM Triggering Source 置CH1或CH2 如果波形图不稳或不出现则可调LEVEL
六、实验考试
第15周补作实验。
第16周考试：
考试时间：三小时。 内 容： 方 式：题目当场抽签，当场设计，当场作实 验，当场写报告。实验完毕要记录实验所用时间。
第17周补考。
常用电子仪器的使用
• 示波器 • 万用表 • 稳压电源 • 函数信号发生器
一，示波器
• 示波器是利用示波管内电子射线的偏转， 在荧光屏上显示出电信号波形的仪器。
电压传输特性
平均传输延迟时间tpd 用七个与非门构成环形振荡器
至示波器
波形 V
t
实验二 组合逻辑电路分析与设计
其中内容5 选做
• 一、电路故障排除： • （1）电源、接地是否正确。 • （2）断线或接触不稳的判断：除非是悬空，
否则，如果测得电压1.4伏左右。 • （3）线路连接错误。 • （4）设计错误。
等； • 测量灵敏度高、过载能力强； • 输入阻抗高
示波器
示波器使用注意事项
• 显示波形时，亮度不宜过亮 • 尽量在屏幕的中心区域进行波形观察 • 被测信号电压的数值不应超过示波器允许
的最大输入电压 • 调节各种开关、旋钮时，不要过分用力 • 探头和示波器应配套使用不能互换
二，万用表
• 可测多种电量的多量程电工测量仪表； • 测电阻 • 测电流 • 测电压 •…
• 顺时针调节稳流输出调节旋钮，使输出 电流等于所要设定的限流值0.5A
• 解除电源正负极之间的短接
稳压电源使用注意事项
• 避免电源正负端短路 • 输出电压正极接负载正端、输出电压负极
接负载负端
四，函数信号发生器
• 一种能够产生多种波形的信号发生器 • 可产生：正弦波、方波、三角波 • 输出电压大小和频率可以调节
AB C
00 0 00 1 01 0 01 1 10 0 10 1 11 0 11 1
F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7
D0 0 000 0 0 0D 0 000 0 0 00 D 000 0 0 00 0 D00 0 0 00 0 0D0 0 0 00 0 00D 0 0 00 0 000 D 0 00 0 000 0 D
每块74LS00包含4个与非门，前面的内容选其 中的一个进行测试。
高电平输入电流IIH较小，难以测量，测不出则 以0µA记录。
集成电路的功耗和集成密度密切相关。功耗大的的元器件则集 成度不能很高。
当输出端空载,门电路输出低电平时电路的功耗称为空载导通功 耗Pon。当输出端为高电平时，电路的功耗称为空载截止功耗 Poff。平均功耗P=(Pon+Poff)/2。例如74H系列TTL门电路，平 均功耗为22毫瓦。而CMOS门电路平均功耗在微瓦数量级。
动态测试。74LS197接成16进制计数器，观测输出波形。
CP B(QA) A(QB)
S0(QC) S1(QD)
Y
内容2： 1、原理：
F0 A B CD F1 A BC D F2 A B CD F3 A B C D F4 A B CD F5 A BC D F6 A B CD F7 A B C D
变化情况。
Q0n+1=DSR Q1n+1=Q0 Q2n+1=Q1 Q3n+1=Q2
DSR→Q0→Q1→Q2→Q3
（2）S1=1，S0=0，左移 DSL为右移送数端，当脉冲到来时，其状态
变化情况。
Q0n+1=Q 1 Q1n+1=Q 2
DQS2Ln→+1Q=Q0→Q1→Q2→Q3
3 Q3n+1=D
（3）S1=1，S0=1，并行送数 D0、D1、D2、D3为并行送数端，当脉冲到
CP
1
74LS197
B LD
Cr CPA
1
手动单步脉冲
Q QC Q Q
D
BA
0 0 00
0 0 01
0 0 10
0 0 11
0 1 00
0 1 01
0 1 10
0 1 11
1 0 00
1 0 01
1 0 10
1 0 11
1 1 00
1 1 01
1 1 10
1 1 11
接0-1显示器 G3 G2 G1 G0
1、七段发光二极管数码管 实验箱上数码管是共阴极，注意两个公共端已经 相连，实验时连接一个即可。
2、BCD码七段译码驱动器 74LS48，本身已有上拉电阻。实验时不必另接。
3、四位双向移位寄存器74LS194 功能见本实验附表（2）
其功能有：
（1）S1=S0=0，保持原来的状态不变 （2）S1=0，S0=1，右移 DSR为右移送数端，当脉冲到来时，其状态
全过程 • 实验中遇到问题自行解决。
三、预习
• 做实验之前要求先预习，每次实验课前检 查
• 完成预习报告 • 见模板 • 在实验过程中将实验数据直接填入预习报
告。作为正式的实验报告。
四，实验课要求
• 上课时间：3学时 • 课堂要求 • 固定座位，不要随意走动，不要大声喧哗 • 实验过程中做好记录 • 每做完一个内容，先不要拆电路，待老师
2、线路连接，按教材提示连接。注意：地址输入端A、 B、C与A2、A1、A0的连接顺序。
3、静态测试
地址输入端接模拟开关，输出端接0-1显示器。对照 真值表检测。
4、动态测试
用74LS197连接成8进制。其输出作为地址输入端。 观测记录输入输出波形。
74LS138
A0
A1
A2
S2
实验四 译码显示电路
即将清零模拟开关 放置在低电平，待 清零置数后，清零
A3 A2 A1 A0 LT IBR
模拟开关放置在高
电平。
5V
接模拟开关
实验五 组合电路中的竞争与冒险
1、F=AB+BCD+ACD
要求只有原变量输入即实现时不能用模拟开关的反变量，要实 现反变量，用非门。没有非门，可用与非门。要能观察到竞争 冒险现象，实现时应尽可能使同一变量的经过两条路径到达同 一点时，两条路径相差的门数尽可能多。
Y = S 1 S 0 A . 0 S 1 S 0 A . B S 1 S 0 A . B S 1 S 0 A . 1 S 1 S 0 A . B S 1 S 0 A . B S 1 S 0 A . 1 S 1 S 0 A . 0
令 A 2= S 1 A 1= S 0 A 0= A D 0= D 7= 0 D 1= D 2= D 4= B D 3= D 6= 1 D 5= B
检查合格后签字才能做下一个内容 • 下课时间到，即停止做实验 • 离开实验室，要老师检查签字 • 未做完的实验可抽时间补做
• 实验器件
• 一次发放，请妥善保管。到课程考试结束， 交回实验室，发多少，交回多少。损坏照 价赔偿。
五、写实验报告
• 实验报告需要按要求完成 • 首页表格中信息必须完全 • 模板中各项必不可少 • 实验报告用A4纸单面书写 • 实验中文字用钢笔书写，电路图及波形用铅笔画 • 实验成绩： • 平时实验成绩：50％ • 实验考试成绩：30％ • 实验操作技术：20％
并在示波器上显示；调节函数信号发生器上频 率其他按钮，观察波形有何变化。
• 用函数信号发生器产生频率为1kHz的正弦波， 并在示波器上显示；调节函数信号发生器上频 率其他按钮，观察波形有何变化。
• 用直流稳压电源产生5V直流电压，保护电流值 设为500mA，分别用万用表和示波器进行测量。
实验一 TTL与非门的静态参数测试
一、器件使用 1、集成芯片的使用
Vcc 14 13 12 11 10 9 8
74LS00
1 2 3 4 5 6 7地
注意：TTL门电路对电源电压VCC要求较严，VCC只允许在 +5V±10%的范围内工作，超过5.5V将损坏器件，低于4.5V器 件的逻辑功能不正常。
2、实验箱（电位器） 3、万用表 4、示波器 二、实验内容
S1
S0
Y
0
0
A.B
0
1
A+B
1
0
A⊕B
1
1
A
功能表
S1 S0 A B Y 0 000 0 0 001 0 0 010 0 0 011 1 0 100 0 0 101 1 0 110 1 0 111 1 1 000 0 1 001 1 1 010 1 1 011 0 1 100 1 1 101 1 1 110 0 1 111 0
三，直流稳压电源
• 是将交流电转变为稳定的、输出功率符合 要求的直流电设备。
稳压电源
Leabharlann Baidu
稳压电源使用方法
• 可调电源作为稳压源使用 • 将稳流调节旋钮顺时针调节到最大 • 打开电源开关 • 调节电压输出至所需值
• 可调电源作稳压电源使用时，任意限流 保护值的设定
• 打开电源 • 调节电流旋钮向正上方 • 调节电压旋钮至5.7V • 将稳流输出调节旋钮逆时针调至最小 • 短接正、负端输出
来，其状态变化情况。
Q0n+1=D 0 Q1n+1=D 1 Q2n+1=D 2 Q3n+1=D 3
接0-1显示器
Q0 Q1 Q2 Q3 S1
DSR 74LS194 S0
D0 D1 D2 D3 Cr
5V 5V
1
Q
K
5V
c1
Q R1 J 5V
接模拟开关
CP接连续脉冲 1-2Hz
4 设计伪码灭灯电路 自己设计。
注意事项
• 使用前调零； • 注意万用表面板插孔的极性； • 量程转换开关必须拨在需测档位置； • 测直流电压、电流时，正负端应与被测的电压、电流
正负端相接，测电流时须将表串接入电路； • 注意所测电量是交流还是直流； • 测电阻，需要先将表笔短路并“调零”，以确保测量
的准确性； • 表盘上有多条标尺，要根据不同的被测量来读数； • 每次测量完毕，将转换开关拨到交流电压最高档。
接0-1显示器
1
cc cc cc cc
伪码灭 IB 灯电路
Q0 Q1 Q2 Q3 S1
Q
K
DSR 74LS194
5V
c1
S0
Q R1 J 5V
5V D0 D1 D2 D3 Cr
接模拟开关
5V
CP接连续脉冲
1-2Hz
注意：启动节拍发
生器时，应先清零，
Ya Yb Yc Yd Ye Yf Yg 74LS48
万用表
数字万用表
• V档：测电压，红“＋”，黑“－”；V-用于 测量直流电压；V~用于测量交流电压；
• A档：测电流，串联入电路，电流从红表 笔流入，从黑表笔流出；注意不能将电 流表直接接在电源的“＋”、“－”之间；
• Ω档：测电阻，此时万用表使用内部电源， 黑表笔对应高电势，红表笔对应低电势。
示波器
示波器工作原理
• 示波器是利用电子示波管的特性，将人眼 无法直接观测的交变电信号转换成图像， 显示在荧光屏上以便测量的电子测量仪器。
• 示波器由示波管和电源系统、同步系统、X 轴偏转系统、Y轴偏转系统、延迟扫描系统、 标准信号源组成。
示波器的特点
• 能显示电信号的波形； • 能测量电信号的幅度、周期、频率和相位
CP 0
G0
0 G1 G2 0
0 G3
1 10 0 11 0 00 0 00
下周实验
实验三 利用MSI设计组合逻辑电路
实验三 利用MSI设计 组合逻辑电路
• 要求：内容1，内容2 作完要 分别检查。
• 内容1：用八选一数据选择器 设计一个函数发生器电路
• 注意接电源，接地，附加控 制端应接低电平。