数字逻辑电路实验指导书(2016)讲解

1 总电源开关
1
7
2 脉冲信号区
4
5
6
3 逻辑笔
4 数码管
IC 插座区
2
3
直流电源区
蜂鸣器 继电器
5 拨码开关 6 逻辑开关 7 发光二极管
图 1-1 数字电路实验箱版面图
2．测试逻辑开关和发光二极管显示功能
打开实验箱的总电源开关，将逻辑开关右侧 +5V 处接+5V 电源，拨动逻辑开关观察 结果，逻辑开关遵循正逻辑，即灯亮表示输出逻辑为 1，灯灭表示输出逻辑为 0；
14 13 12 11 10 9 8 Vcc
&
&
GND 1 2 34 56 7
图 1 74LS20管脚图
本实验所用的 74LS20 是四输入双与非门。即在一块芯片内含有两个相互独立的与非 门，每个与非门含有四个输入端。其逻辑表达式为 Y=ABCD ，逻辑符号及引脚排列如图 1。
正逻辑的前提下，输入端只要一个为低电平，输出就为高电平。描述与非门的输入、
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学生实验守则
一、参加实验时应衣冠整洁。进入实验室后应保持安静，不要大声喧哗
和打闹，妨碍他人学习和实验。不准吸烟，不准随地吐痰，不准乱扔纸屑与杂 物。
二、进行实验时必须严格遵守实验室的规章制度和仪器操作规程。爱护仪 器设备，节约实验器材，未经许可不得乱动实验室的仪器设备。
三、注意人身安全和设备安全。若仪器出现故障，要立即切断电源并立即 向指导教师报告，以防故障扩大。待查明原因、排除故障之后才可继续进行实 验。
二、实验仪器
THD-1 数字电路实验箱 万用表 集成片 74LS20、74LS86
三、实验原理
门电路是组成数字电路的最基本的单元，包括与非门、与门、或门、或非门、与或非 门、异或门、集成电极开路与非门和三态门等。最常用的集成门电路有 TTL 和 CMOS 两 大类。 TTL 为晶体管—晶体管逻辑的简称，广泛的应用于中小规模电路，功耗较大。
一、实验目的
1．学习数字电路实验箱的使用。 2．掌握万用表的基本工作原理及使用方法。 3. 学会使用 EWB 仿真软件
二、实验仪器
数字电路实验箱 数字万用表 计算机
三、实验内容
1．实验箱结构
观察实验箱结构，熟悉各部分区域的功能，为今后使用实验箱完成数字电路实验做准 备。实验箱各部分区域名称如图 1-1所示。
四、实验步骤
1．TTL 与非门的逻辑功能
在数字箱 14 芯 IC 插座上，将芯片的小缺口与 IC 插座的缺口对准插上 74LS20四输入 双与非门集成元件。 按照图 1 接线，14 脚接+5V 电源，7 脚接地，接线后检查无误， 通电， 按照表 1 改变 A 、B、C、D 状态，观察记录输出状态；从实验结果中写出逻辑表达式 Y。
连续脉冲信号输出处，有三档频率粗调供频率范围选择，将输出频率调至 1Hz，发光 二极管每秒闪亮一次， 调至高频时，并调节微调旋钮，看到发光二极管恒亮。（高频时人的 肉眼反应不出频率的变化）。
4．测试数码显示功能
将数码管的 ABCD 端与四个逻辑开关 X 0、X 1、X 2、X3 相连接，拨动开关为 0000、0001、 0010、0011、0100．．．．．．可观察 8421 码显示，即可顺序显示 0、1 、2、3、4．．．．．．。
等都必须做好记录并严格遵守操作规程，非经有关人员许可不得擅自动用。 五、每个实验室要配备必要的消防器材（ 灭火器、灭火栓 ），消防器材
必须定期检查更换。任何人不得随意搬动、拆卸消防器材。 六、工作人员离开时必须断开室内电源、水源，关好门窗。
匪警电话 110 火警电话 119
4
校保卫处电话 83209110
实验报告要求
实验前写好预习报告，预习报告要求见各实验章节，实验报告必须用规定 的实验报告纸书写。实验报告需附由教师签字的原始数据纸方为有效。实验内 容应有下列各项内容：
一、实验目的 二、仪器与设备 三、原理简述（含实验原理图） 四、内容与步骤（含测量数据） 五、总结
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实验一 数字电路箱的使用（ 1505P00010）1
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电工电子实验室安全制度
一、每个实验室要有专人担任安全员，负责本室的各项安全工作。并定
期进行安全检查，发现问题及时向领导和有关部门汇报。 二、实验室总电源应有专人负责，各分室电源应有指示灯指示。 三、实验室内不准吸烟。要经常检查室内电源设备状况。各种用电设备使
用完毕后要断开电源。 四、实验室钥匙不能出借他人，实验室所有仪器设备的配置、维修、拆卸
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输出关系可以用电压传输特性表示，见图 2 从电压传输特性曲线上可以读出输出高电平 UOH，输出低电平 UOL，开门电平 UON，关门电平 UOFF等参数。实际的门电路 UOH 和 UOL 并不是恒定值，由于产品的分散性，每个门之间都有差异 。在 TTL 电路中，常常规定高 电平的标准值为 3V ，低电平的标准值为 0.2V。 从 0V 到 0.8V 都算作低电平 ,从 2V 到 5V 都算作高电平 ,超出了这一范围是不允许的 ,因为这不仅会破坏电路的逻辑关系 ,而且还可能 造成器件性能下降甚至损坏。
将拨码开关任一组 ABCD 与数码管的任一 ABCD 相连接，按动拨码开关，观察显示 结果。
5. EWB 仿真软件介绍及使用 （见附录）
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实验二 TTL 集成门电路（ 1505P000102）
一、实验目的
1．掌握 TTL 集成与非门的逻辑功能和性能特点； 2．能正确使用各种集成门电路； 3．进一步熟悉实验箱结构、基本功能和使用方法。
表1
ABC D
Y
R W
UI
14 1 26 4
5 7
+5V Uo
图 3 输特性测试电路
2．与非门电压传输特性测试
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用 74LS20 元件中的任一四输入与非门按照 3 连接线路.接线检查无误后，通电，准备 测试。调节电位器，使输入电压 V I 从零逐渐增大（用万用表测量电压的大小），按照表 2 求，同时测量对应的输出 VO 的数值，将其填入表 2 中。
电工电子实验室安全制度 .......................................................................................................4............
实验报告要求 ..........................................................................................................................5..............
Xuzhou Institute of
Technology
数字逻辑电路实验指导书
使用班级： 15 级计算机专业
2016 年 9 月
1
目
录
学生实验守则 ...........................................................................................................................3..............
Uo
UOH
UOL Ui
UOFF
UON
图 2 电压传输特性曲线
图中： UOH：指一个（或几个）输入端是低电平时输出的电平；
UOL：指输入指端全为高电平时输出的电平；
U ON：在额定负载下得到规定的低电平，输入端应加的最小输入电平；
UOFF：通常规定保证输出电压为标准高电平的条件下所允许的最大输入电平。
四、要以严格、认真的科学态度进行实验，结合所学理论，独立思考，分 析研究实验现象和数据。
五、实验完毕后必须收拾整理好自己使用的仪器设备，保持实验台整洁， 填写实验仪器使用记录。在归还实验仪器后，才能离开。
六、违反实验室规章制度和仪器设备操作规程造成事故、导致仪器设备损 坏者，将视情节轻重按实验室设备管理制度Leabharlann Baidu理及赔偿。
实验一 THD-1 数字电路箱的使用 .......................................................................................6.......... 实验二 TTL 集成门电路 .......................................................................................................8........... 实验三 组合逻辑电路设计 ..................................................................................................1..1......... 实验四 综合实验（组合电路） ..........................................................................................1..3........ 实验五 译码器、显示器 .......................................................................错....误...！. 未定义书签。 实验六 触发器 .....................................................................................................................1..3........... 实验七 计数器及其应用 .....................................................................................................1..8.......... 实验八 555 定时器 ...............................................................................................................2.1........... 实验九 移位寄存器 ................................................................................错...误....！. 未定义书签。 实验十 综合实验（时序电路） ............................................................错...误... ！未定义书签。 附录 1 V-252 型双踪示波器 ..................................................................错....误...！未定义书签。 附录 2 EE1641B 型函数信号发生器 .....................................................错...误.. ！未定义书签。 附录 3 SX2172 型交流毫伏表 ..............................................................错....误...！未定义书签。 附录 4 VC9801+型数字万用表 ..........................................................................................2..2......... 附录 5 EWB 电子仿真软件 ................................................................................................2..4.........
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用一连线一端插入发光二极管显示输入插孔，另一端插入逻辑开关的输出插孔，拨动 逻辑开关，输出高电平时发光二极管亮，输出低电平时发光二极管灭。
3．试单脉冲和连续脉冲输出端功能
在信号区 +5V 处接上电源。单脉冲有两种输出方式，按动单脉冲按键，每按动一 下，单脉冲输出处提供由高电平到低电平（或由低电平到高电平）的一个过程 ；