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標題: 九個數字電路的基礎實驗，包括了常用集成門電路邏輯功能測試及其應用、組合邏輯電... [打印本頁]
作者: 不悔初衷    時間: 2019-4-24 08:13
標題: 九個數字電路的基礎實驗，包括了常用集成門電路邏輯功能測試及其應用、組合邏輯電...
九個數字電路的基礎實驗，包括了常用集成門電路邏輯功能測試及其應用、組合邏輯電路功能分析與設計編碼器、譯碼器及應用電路設計、用譯碼器實現組合邏輯電路、數據選擇器邏輯功能測試及應用、觸發器邏輯功能測試及應用等

數字電路實驗基本知識
一、數字集成電路封裝
中、小規模數字IC中最常用的是TTL電路和CMOS電路。TTL器件型號以74（或54）作前綴，稱為74/54系列，如74LS10、74F181、54S86等。中、小規模CMOS數字集成電路主要是4XXX/45XX（X代表0—9的數字）系列，高速CMOS電路HC（74HC系列），與TTL兼容的高速CMOS電路HCT（74HCT系列）。TTL電路與CMOS電路各有優缺點，TTL速度高，CMOS電路功耗小、電源范圍大、抗擾能力強。由于TTL電路在世界范圍內應用極廣，在數字電路教學實驗中，我們主要使用TTL74系列電路作為實驗用器件，采用單一作為供電電源。
數字IC器件有多+5V種封裝形式。為了教學實驗方便，實驗中所用的74系列器件封裝選用雙列直插式。圖1是雙列直插封裝的正面示意圖。雙列直插封裝有以下特點：
           
圖1 雙列直插式封裝圖                    圖2 PLCC封裝圖

1.從正面（上面）看，器件一端有一個半圓的缺口，這是正方向的標志。缺口左邊的引腳為1，引腳號按逆時針方向增加。圖1中的數字表示引腳號。雙列直插封裝IC引腳數有14、16、20、24、28等若干種。
2.雙列直插器件有兩列引腳。引腳之間的間距是2.54毫米。兩列引腳之間的距離有寬（15.24毫米）、窄（7.62毫米）兩種。兩列引腳之間的距離能夠少做改變，引腳間距不能改變。將器件插入實驗臺上的插座中去或者從插座中拔出時要小心，不要將器件引腳搞彎或折斷。
3. 74系列器件一般左下角的最后一個引腳是GND，右上角的引腳是VCC。例如，14引腳器件引腳7是GND，引腳14是VCC；20引腳器件引腳10是GND，引腳20是VCC。但也有一些例外，例如16引腳的雙JK觸發器74LS76，引腳13（不是引腳8）是GND，引腳5（不是引腳16）是VCC。所以使用集成電路器件時要看清它的引腳圖，找對電源和地，避免因接線錯誤造成器件損壞。

二、數字電路測試及故障查找、排除
設計好一個數字電路后，要對其進行測試，以驗證設計是否正確。測試過程中，發現問題要分析原因，找出故障所在，并解決它。數字電路實驗也遵循這些原則。
1.數字電路測試
數字電路測試大體上分為靜態測試和動態測試兩部分。靜態測試指的是，給定數字電路若干組靜態輸入值，測試數字電路的輸出值是否正確。數字電路設計好后，在實驗臺上連接成一個完整的線路。把線路的輸入接電平開關輸出端，線路的輸出接電平指示燈，按功能表或狀態表的要求，改變輸入狀態，觀察輸入和輸出之間的關系是否符合設計要求。靜態測試是檢查設計是否正確，接線是否無誤的重要一步。
在靜態測試基礎上，按設計要求在輸入端加脈沖信號，觀察輸出端波形是否符合設計要求，這是動態測試。有些數字電路只需進行靜態測試即可，有些數字電路則必須進行動態測試。一般地說，時序電路應進行動態測試。
2.數字電路的故障查找和排除
在數字電路實驗中，出現問題是難免的。重要的是分析問題，找出出現問題的原因，從而解決它。一般地說，有四個方面的原因產生問題（故障）：器件故障、接線錯誤、設計錯誤和測試方法不正確。在查找故障過程中，首先要熟悉經常發生的典型故障。
（1）器件故障
器件故障是器件失效或器件接插問題引起的故障，表現為器件工作不正常。不言而喻，器件失效肯定會引起工作不正常，這需要更換一個好器件。器件接插問題，如管腳折斷或者器件的某個（或某些）引腳沒插到插座中等，也會使器件工作不正常。對于器件接插錯誤有時不易發現，需仔細檢查。判斷器件失效的方法是用集成電路測試儀測試器件。需要指出的是，一般的集成電路測試儀只能檢測器件的某些靜態特性。對負載能力等靜態特性和上升沿、下降沿、延遲時間等動態特性，一般的集成電路測試儀不能測試。測試器件的這些參數，須使用專門的集成電路測試儀。
（2）接線錯誤
接線錯誤是最常見的錯誤。據有人統計，在教學實驗中，大約百分之七十以上的故障是由接線錯誤引起的。常見的接線錯誤包括忘記接器件的電源和地；連線與插孔接觸不良；連線經多次使用后，有可能外面塑料包皮完好，但內部線斷；連線多接、漏接、錯接；連線過長、過亂造成干擾。接線錯誤造成的現象多種多樣，例如器件的某個功能塊不工作或工作不正常，器件不工作或發熱，電路中一部分工作狀態不穩定等。解決方法大致包括：熟悉所用器件的功能及其引腳號，知道器件每個引腳的功能；器件的電源和地一定要接對、接好；檢查連線和插孔接觸是否良好；檢查連線有無錯接、多接、漏接；檢查連線中有無斷線。最重要的是接線前要畫出接線圖，按圖接線，不要憑記憶隨想隨接；接線要規范、整齊，盡量走直線、短線，以免引起干擾。
（3）設計錯誤
設計錯誤自然會造成與預想的結果不一致。原因是對實驗要求沒有吃透，或者是對所用器件的原理沒有掌握。因此實驗前一定要理解實驗要求，掌握實驗線路原理，精心設計。初始設計完成后一般應對設計進行優化。最后畫好邏輯圖及接線圖。
（4）測試方法不正確
如果不發生前面所述三種錯誤，實驗一般會成功。但有時測試方法不正確也會引起觀測錯誤。例如，一個穩定的波形，如果用示波器觀測，而示波器沒有同步，則造成波形不穩的假象。因此要學會正確使用所用儀器、儀表。在數字電路中，尤其要學會正確使用示波器。在對數字電路測試過程中，由于測試儀器、儀表加到被測電路上后，對被測電路相當與一個負載，因此測試過程中也有可能引起電路本身工作狀態的改變，這點應引起注意。不過，在數字電路實驗中，這種現象很少發生。
當實驗中發現結果與預期不一致時，千萬不要慌亂。應仔細觀測現象，冷靜思考問題所在。首先檢查儀器、儀表的使用是否正確。在正確使用儀器、儀表的前提下，按邏輯圖和接線圖逐級查找問題出現在何處。通常從發現問題的地方，一級一級向前測試，直到找出故障的初始發生位置。在故障的初始位置處，首先檢查連線是否正確。前面已說過，實驗故障絕大部分是由接線錯誤引起的，因此檢查一定要認真、仔細。確認接線無誤后，檢查器件引腳是否全部正確插進插座中，有無引腳折斷、彎曲、錯插問題。確認無上述問題后，取下器件測試，以檢查器件好壞、或者直接換一個好器件。如果器件和接線都正確，則需考慮設計問題。

實驗一   常用集成門電路邏輯功能測試及其應用

實驗目的：

1、掌握集成門電路的邏輯功能、邏輯符號和邏輯表達式；

2、了解邏輯電平開關和邏輯電平顯示的工作原理；

3、學會驗證集成門電路的邏輯功能；

4、掌握集成門電路邏輯功能的轉換；

5、學會連接簡單的組合邏輯電路。

二、實驗原理：

1、功能測試

（1）．TTL集成門電路的工作電壓：+5V

（2）．TTL集成門引腳識別方法：從正面（上面）看，器件一端有一個半圓的缺口，這是正方向的標志。缺口左邊的引腳為1，引腳號按逆時針方向增加。

（3）．TTL集成門電路管腳識別示意圖及各個引腳的功能 （74LS00、74LS04、74LS08、74LS32）

                              
圖1 雙列直插式封裝圖                         圖2 PLCC封裝圖
74系列器件一般左下角的最后一個引腳是GND，右上角的引腳是VCC。例如，14引腳器件引腳7是GND，引腳14是VCC；20引腳器件引腳10是GND，引腳20是VCC。但也有一些例外，例如16引腳的雙JK觸發器74LS76，引腳13（不是引腳8）是GND，引腳5（不是引腳16）是VCC。所以使用集成電路器件時要看清它的引腳圖，找對電源和地，避免因接線錯誤造成器件損壞。
2、功能應用            
（1）.常用門電路的邏輯表達式：
與門：Y=AB 或門：Y=A+B  非門：Y=A▔

（2）.邏輯代數基本定理：

     1：0 ?0=0 ?1=0   1 ?1=1   0+0=0   0+1=1+0=1+1=1   1▔=0   0▔=1

0-1率：A+0=0   A+1=1  A?0=0?A=0   A?1=1

互補率：A+A▔=1    A ?A▔=0            重疊率：A+A=A     A ?A=A

還原率：A▔▔=A           交換律：A+B=B+A   A ?B=B ?A

結合律：A+(B+C)=(A+B)+C=(A+C)=B   A ?(B ?C)=(A ?B) ?C=(A ?C) ?B

分配率：A ?(B+C)=A ?B=A ?C  A+B ?C=(A+B) ?(A+C)

吸收率：A+AB=A   A(A+B)=A  A+A▔B=A+B   A(A▔+B)=AB

反演率：（A+B）▔=A▔?B▔     (A?B) ▔= A▔+B▔

包含率：AB+A▔C+BC=AB+A▔C      (A+B)(A▔+C)(B+C)=(A+B)(A▔+C)

（3）、簡單組合邏輯電路的連接注意事項:

     簡單組合邏輯電路的連接注意事項:熟悉所用器件的功能及其引腳號，知道器件每個引腳的功能;器件的電源和地一定要接對、 接好;檢查連線和插孔接觸是否良好;檢查連線有無錯接、多接、漏接;  檢查連線中有無斷線。最重要的是接線前要畫出接線圖，按圖接線，  不要憑記憶隨想隨接;接線要規范、整齊，盡量走直線、短線，  以免引起干擾。

三、實驗儀器設備及器材：

    集成塊：74LS00、74LS04、74LS08、74LS32、

四、實驗內容與步驟：

（一）功能測試

1、集成門電路邏輯功能測試：         

（1）、集成門的邏輯功能測試

a|、電路圖：


b、測試結果：


（二）功能應用
1.用與非門實現非門；
輸入
輸出
邏輯表達
VCC
0
1
VCC
1
0
  電路圖：


輸入
輸出
邏輯表達
0
0
0
=A+B
0
1
1
1
0
1
1
1
1
2.用非門和與非門實現或門；
電路圖：
         
輸入
輸出
邏輯表達
0
0
0
  =A+B
0
1
0
1
0
0
1
1
1
3.用與非門和與非門實現或門；
電路圖：
輸入
輸出
邏輯表達
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
1
4.用非門和與門實現同或門；
電路圖：
輸入
輸出
邏輯表達
0
0
0
0



Y=

0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
1
0
1
0
1
1
0
0
1
1
1
1
5.用74LS00和74LS08實現邏輯函數表達式：Y=。
電路圖：

五、實驗總結和體會：

1、做實驗時一定要看清實驗要求，按步驟做，一定要仔細。

2、這次實驗讓我知道了各類芯片的組成與原理，知道了與門、或門、非門之間的相互作用。

3、仿真時可以不用連線直接編號，讓電路圖看起來整潔而且方便。


實驗二 組合邏輯電路功能分析與設計

1、了解組合邏輯電路的特點；

2、掌握組合邏輯電路功能的分析方法；

3、學會組合邏輯電路的連接方法;

4、掌握組合邏輯電路的設計方法。

二、實驗原理：

1、組合邏輯電路的特點：

任意時刻的輸出僅僅取決于該時刻的輸入，與電路原來的狀態無關，電路無記憶功能。

2、組合邏輯電路的分析方法：

1. 根據給定的組合邏輯電路，逐級寫出邏輯函數表達式；

    2. 化簡得到最簡表達式；

3. 列出電路的真值表；

4. 確定電路能完成的邏輯功能

3、組合邏輯電路的設計步驟：

1.仔細分析設計要求,確定輸入、輸出變量。

2.對輸入和輸出變量賦予0、1值,并根據輸入輸出之間的因果關系,列出輸入輸出對應關系表,即真值表。

3.根據真值表填卡諾圖,寫輸出邏輯函數表達式的適當形式。

4.畫出邏輯電路圖。

三、實驗器件

集成塊：74LS00、74LS04、74LS08、74LS32

四、實驗內容：

   （一）、組合邏輯電路功能分析

分析圖4-1所示電路的邏輯功能：

1.根據電路圖得出表達式

2.真值表如下

輸入
輸出
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
1

3.由上可得：此電路的邏輯功能相當于同或門，即“輸入相同出1，輸入不同出0”
（二）、組合邏輯電路設計（根據組合邏輯電路的設計步驟，分別寫出各個組合邏輯電路的設計步驟。）
1、設計一個舉重裁判表決器。設舉重比賽有三個裁判，一個主裁判和兩個副裁判。杠鈴完全舉上的裁決由每一個裁判按一下自己面前的按鈕來確定。只有當兩個或兩個以上裁判（其中必須有主裁判）判明成功時，表示“成功”的燈才亮。（要求用與非門實現）
解：設三個裁判分別為A、B、C，Y表示輸出，成功，1表示成功，0表示失敗。
輸入
輸出
A
B
C
Y
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
1
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1

2、某設備有開關A、B、C，要求僅在開關A接通的條件下，開關B才能接通；開關C僅在開關B接通的條件下才能接通。違反這一規程，則發出報警信號。設計一個由與非門組成的能實現這一功能的報警控制電路。（要求用與非門實現）

解：設開關接通為1，未接通為0；輸出信號為Y，報警為1 ，不報警為0。

輸入
輸出
A
B
C
Y
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
1
1
0
0
0
1
0
1
1
1
1
0
0
1
1
1
0

3、設計全減器，（要求用與非門實現）

解：1.分析如下：可用集成譯碼器74LS138和與非門實現

2.真值表如下：其中Ai和Bi表示二進制數的第i位，Ci表示本位最終運算結果，即就是低位向本位借位或本位向高位借位之后的最終結果，Di-1表示低位是否向本位借位，Di表示本位是否向高位借位。


Ai
Bi
Di-1
Ci
Di
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
0
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
五、實驗總結與體會：

1、了解了全加器和全減器的原理。

2、更了解了邏輯電路的功能。



實驗三  編碼器、譯碼器及應用電路設計

一、實驗目的：

二、實驗原理：            

1、什么是編碼：

              用文字、符號、或者數字表示特定對象的過程稱為編碼

2、編碼器74LS147的特點及引腳排列圖：

   譯碼是編碼的逆過程，把給定的代碼進行“翻譯”，變成相應的狀態，使輸出通道中相應的一路有信號輸出。

  譯碼器按照功能的不同，一般分為三類：

二進制譯碼器、二—十進制譯碼器、顯示譯碼器。

74LS138的特點及其引腳排列圖：

74LS138的特點反碼輸出，

ABC：地址輸入端，

Y0—Y7：輸出端，

G1、G2A’、G2B’：使能端，只有當G1=G2A’

=G2B’=1時，譯碼器才工作。

譯碼器74LS42的特點及其引腳排列

譯碼器74LS42的特點是能將8421BCD碼譯成10個對象，

它有四個輸入端，十個輸出端。

（3）數碼顯示與七段譯碼驅動器：

a、七段發光二極管數碼顯示管的特點：（共陰極）

b、七段譯碼驅動器：

此類譯碼器型號由74LS247（共陽）、74LS248（共陰）、CC4511（共陰）等，本實驗采用CC4511BCD碼來驅動共陰數碼管。圖6-5為CC4511引腳圖：

4、在本數字電路實驗裝置上已完成了譯碼器74LS48和數碼管之間的連接圖。
三、實驗器件：集成塊：74LS147  74LS138   74LS42  

四、實驗內容與步驟：

輸                         入
輸          出
I9
I8
I7
I6
I5
I4
I3
I2
I1
Q3
Q2
Q1
Q0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
X
X
X
X
X
X
X
X
0
1
1
0
1
0
X
X
X
X
X
X
X
0
1
1
1
1
1
0
X
X
X
X
X
X
1
0
0
0
1
1
1
0
X
X
X
X
X
1
0
0
1
1
1
1
1
0
X
X
X
X
1
0
1
0
1
1
1
1
1
0
X
X
X
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
X
X
1
1
0
0
1
1
1
1
1
1
1
0
X
1
1
0
1

2、274LS138 譯碼器邏輯功能測試：
將譯碼器的使能端 輸入端、分別接到邏輯電平開關上，八個輸出端依次連接在邏輯電平顯示上，改變輸入端的狀態組合，觀察輸出端的變化，并將實驗結果記錄下表:
輸        入
輸            出
A2
A1
A0
Y7
Y6
Y5
Y4
Y3
Y2
Y1
Y0
0
1
X
X
X
1
1
1
1
1
1
1
1
X
0
X
X
X
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
0
1
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
0
1
1
0
0
1
0
1
1
1
1
1
0
1
1
1
0
0
1
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
0
1
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
1
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
0
1
1
0
1
0
1
1
1
1
1
1

0
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1

3、74LS47譯碼器邏輯功能測試：
4、編碼器、譯碼器和顯示器三者之間的聯接：
5、用兩片74LS138組合成一個4-16線的譯碼器，并進行實驗。

五、實驗報告結果進行分析、討論。

1.了解譯碼，編碼的概念;譯碼和編碼互為逆過程;

2.74LS147是優先編碼器,當輸入端有兩個或兩個以上為低電平，它將對優先級別相對較高的優先編碼;

3.74LS138: Y0 -Y7 是輸出端，G1、G2A’、G2B' 為使能端，只有當G1=G2A’=G2B’=1時，譯碼器才工作

4了解共陰、共陽和數碼管的接法;




實驗四用譯碼器實現組合邏輯電路

一、實驗目的：學會用譯碼器實現組合邏輯電路

二、實驗原理：

用譯碼器加上門電路的方法，來實現較復雜的組合邏輯電路，簡單方便。本實驗主要使用的譯碼器是74LS138。對門電路的選擇以與非門居多。

72LS138譯碼器的功能特點：

1.譯碼器的工作條件：只有當使能端G1=G2A’=G2B’=1時，譯碼器才工作。                       

2、譯碼器實現函數所用門電路的特點：

                                      

三、實驗儀器及器材：

集成塊：74LS138    74LS42    74LS20    74LS08

四、實驗內容與步驟：（要求寫出各電路的設計步驟，并畫出實驗電路圖。）

1、設計一個三變量，判斷奇數個“1”的電路（要求用譯碼器和與非門實現）。
解：設三個輸入變量分別為A、B、C,輸出變量為Y，輸入有奇數個1輸出1，否則輸出0
輸入
輸出
A
B
C
Y
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
1
0
1
1
0
0
1
1
1
1

2、某工廠有A、B、C三臺設備，A、B的功率均為10W，C的功率為20W，這些設備由和兩臺發電機供電，兩臺發電機的最大輸出功率分別為10W和30W，要求設計一個邏輯電路以最節約能源的方式啟、停發電機，來控制三臺設備的運轉、停止（要求用譯碼器和與非門、與門實現）。
解：設三個輸入變量分別為A、B、C,輸出變量為D、E
1.真值表如下
A
B
C
甲
乙
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
0
1
1
0
0
1
0
1
0
1
0
1
1
1
0
0
1
1
1
1
1
1

3、設計一個全加器（要求用譯碼器和與非門實現）。
輸入
輸出
A
B
C
Y1
Y2
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
0
1
1
1
0
1
0
0
0
1
1
0
1
1
0
1
1
0
1
0
1
1
1
1
1
解：1.真值表如下

2.邏輯電路如下所示

五、實驗體會：通過與“實驗三”實現組合邏輯電路的方法的比較，寫出使用自己的體會。

譯碼是編碼的逆過程。它的功能是將具有特定含義的二進制碼轉換成對應的輸出信號

1


實驗五　數據選擇器邏輯功能測試及應用

1、掌握集成數據選擇器的邏輯功能及使用方法；

2、學會用數據選擇器實現組合邏輯電路的方法。

二、實驗原理：

數據選擇器的芯片種類很多，常用的2選1、4選1、8選1、16選1、32選1等。本實驗使用的是8選1 數據選擇器74LS151。

用數據選擇器實現邏                            輯函數表達式有兩種常用的方法：

數據選擇器又叫“多路開關”。 數據選擇器在地址控制端（或叫選擇控制）的控制下，從多個數據輸入通道中選擇其中一通道的數據傳輸至輸出端。

工作條件：

：接低電平     Y：輸出端

A、B、C：地址輸入端

D0-D7：輔助輸入端

W：擴展端

    圖5—1數據選擇器74LS151引腳排列

三、實驗儀器及器材：

實驗儀器設備：D2H+型數字電路實驗箱

集成塊：74LS151  74LS153  74LS04

四、實驗內容與步驟：（寫出用數據選擇器實現邏輯函數設計過程、畫出接線圖）

1、測試數據選擇器74LS151的邏輯功能：

E

C

B

A

Y

1

X

X

X

0

1

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

0

1

1

1

0

1

0

0

0

1

0

1

0

1

1

0

0

1

1

1


2、用數據選擇器74LS151實現邏輯函數：

解：74LS151的表達式為

   

  因為

  所以有：

   

  電路圖如下所示

解：

故：D0=D3=0,D1=D2=1

1E
3
4
5
6
A
B
Y
0
0
0
X
0
0
0
1
0
0
1
X
0
0
1
0
0
1
0
1
0
1
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1

五、實驗收獲、體會：

數據選擇是指經過選擇，把多路數據的某一路數據傳送到公共數據線上，實現數據選擇功能的邏輯電路。它的作用相當于多個輸入的單刀多擲開關。




實驗六   觸發器邏輯功能測試及應用

一、實驗目的：

1、掌握基本RS、JK、D、T和T′觸發器的邏輯功能；

2、學會驗證集成觸發器的邏輯功能及使用方法；

3、熟悉觸發器之間相互轉換的方法。

二、實驗原理：

觸發器：根據觸發器的邏輯功能的不同，又可分為:

三、實驗儀器與器件：

實驗儀器設備：D2H+型數字電路實驗箱。

集成塊：74LS112   74LS74    74LS04    74LS08   74LS02    74LS86

四、實驗內容與步驟：

1、基本RS觸發器邏輯功能的測試：

  
(約束條件）
狀態圖為：
    S
R
Qn
Qn+1
0
0
0
X
0
0
1
X
0
1
0
1
0
1
1
1
1
0
0
0
1
0
1
0
1
1
0
0
1
1
1
1

電路圖為：

2、JK觸發器邏輯功能測試：

狀態圖為：
J
K
Qn
Qn+1
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
0

電路圖為：

3、D觸發器邏輯功能測試：

（1）異步輸入端功能測試：

S
R
Qn
Qn+1
1
1
0
0
1
1
1
1
0
1
0
0
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
1
1
0
0
0
不定
0
0
1
不定


  • D
Qn
Qn+1
0
0
0
0
1
0
1
0
1
1
1
1

   

4、不同類型時鐘觸發器間的轉換：

JK轉換為D觸發器：D轉換為JK 觸發器：

D轉換為JK 觸發器：

JK轉換為T觸發器：T轉換為JK觸發器：

JK轉換為RS觸發器：RS轉換為JK觸發器：

五、實驗體會與要求：

    1、根據實驗結果，寫出各個觸發器的真值表。

2、試比較各個觸發器有何不同？

3、寫出不同類型時鐘觸發器間的轉換過程。




實驗七  時序邏輯電路的測試

1、熟悉時序邏輯電路的分析方法。

2、掌握時序邏輯電路的測試方法。

二、實驗原理：

   簡述時序邏輯電路的分析方法：

根據時序邏輯電路分析步驟，得出電路的邏輯功能，進行測試。在時鐘信號輸入端加入合適的脈沖信號，然后觀察各單元部件之間的配合是否滿足要求，將實驗現象和理論分析結果進行比較。

例如，圖10—2是4位二進制異步加法計數器的測試，

圖10—1 實驗電路圖   圖10—2  實驗電路圖       圖10—3 實驗電路圖

可以采用以下幾種方法：

（1）用示波器觀察波形。在計數器的CP端加入時鐘脈沖信號，然后用示波器分別測試脈沖信號CP的波形及計數器的輸出端Q3、Q2、Q1、Q0的波形。

（2）用數碼管顯示。 在計數器的CP端加入時鐘脈沖信號，將計數器的輸出端接至字符顯示譯碼器，由數碼管可以顯示出計數器CP端輸入脈沖的個數。

（3）用0—1顯示器顯示二進制數。在計數器的CP端加入時鐘脈沖信號，然后用0—1顯示器觀察計數器的輸出端Q3、Q2、Q1、Q0狀態的變化。

三、實驗儀器及器材：

實驗儀器設備：DGJ—2型電工技術實驗裝置 （D71—2數電實驗掛箱）

集成塊：74LS112   74LS74    74LS00

四、實驗內容與步驟：

（1）根據圖10—1連接電路，然后分別用“實驗原理”介紹的方法對該電路進行測試，并畫出電路的工作波形、狀態表，描述電路的邏輯功能。

（2）根據圖10—2連接電路，然后分別用“實驗原理”介紹的方法對該電路進行測試，并畫出電路的工作波形、狀態表，描述電路的邏輯功能。

（3）根據圖10—3連接電路，然后分別用“實驗原理”介紹的方法對該電路進行測試，并畫出電路的工作波形、狀態表，描述電路的邏輯功能。

五、實驗報告要求

   1、分析實驗中各個電路的工作波形、狀態表，弄清各個實驗電路的邏輯功能及工作特點。

   2、分別畫出各個電路的狀態轉換圖和時序圖。

六、寫出實驗體會

實驗八  移位寄存器邏輯功能測試及應用

1、掌握中規模4位雙向移位寄存器邏輯功能及使用方法；

2、熟悉移位寄存器的應用——構成環形計數器和實現數據的串行、并行轉換。

二、實驗原理：

   移位寄存器是一個具有移位功能的寄存器，是指寄存器中所存的代碼能夠在移位脈沖的作用下依次左移或右移。既能左移又能右移的稱為雙向移位寄存器，只需要改變左、右移的控制信號便可實現雙向移位要求。本實驗選用的4位雙向移位寄存器，型號為74LS194，其引腳排列如圖11—1所示。

   移位寄存器不僅可以組成串行—并行數碼轉換器，還可以方便地組成移位寄存器型計數器、脈沖分配器等電路。常用的移位寄存器有環行計數器和扭環型計數器。

圖11—1   74LS194引腳排列及功能

三、實驗儀器及器材：

實驗儀器設備：DGJ—2型電工技術實驗裝置 （D71—2數電實驗掛箱）

集成塊：74LS194   74LS04

四、實驗內容與步驟：

1、驗證移位寄存器74LS194的邏輯功能：

    計數脈沖由單次脈沖源提供，清零端、工作狀態控制端M1 M2、并行數據輸入端D0—D3、DSL為左移串行數據輸入端、DSR右移串行數據輸入端分別接邏輯電平開關，輸出端Q0—Q3均接邏輯電平顯示。按如下逐項測試并判斷該集成塊的功能是否正常。

  （1）異步清零功能：當=0時，這時Q3Q2Q1Q0=0000，雙向移位寄存器清零。其它輸入信號都不起作用，與CP無關，故稱為異步清零。

   （2）保持功能：當=1，且CP=0或M1 =M2=0時，雙向移位寄存器保持狀態不變。

（3） 同步并行送數功能：當=1，M1 =M2=1時，在CP上升沿操作下，并行輸入數據d3 d2 d1 d0送入寄存器。

（4）右移串行送數功能：當=1，M1 =0、M2=1時，在CP上升沿操作下，可依次把加在端的數據從時鐘觸發器    行送入寄存器中。

（5）左移串行送數功能：當=1，M1 =1、M2=0時，在CP上升沿操作下，可依次把加在DSL端的數據從時鐘觸發器串行送入寄存器中。


Cr
S2
S1
CP
Sr
S1
D0
D1
D2
D3
Q0
Q1
Q2
Q3
清零
0
X
X
X
X
X
X
X
X
X
0
0
0
0
保持
1
1
0
0
X
X
X
X
X
X
X
Q0
Q1
Q2
Q3
送數
1
1
1
↑
X
X
D0
D1
D2
D3
D0
D1
D2
D3
右移
1
1
0
0
1
1
↑
X
X
0
X
X
X
X
0
1
Q0
Q0
Q1Q1
Q2
Q2
左移
1
1
1
1
0
0
↑
0
1
X
X

X
X
X
Q1
Q1
Q2
Q2
Q3
Q3
0
1

2、用74LS194構成環行計數器，畫出實驗電路圖及其狀態圖，并陳述電路功能。

狀態圖為：
1000 ←0000← 0001 ←0011
↓                   ↑
1100→ 1110 →1111 →0111

1001 ← 0100 ←1010 ←1101
↑                     ↓
0010 ←0101← 1011 ←0110

五、實驗報告要求

  整理實驗數據，總結本次實驗的收獲與體會。

只要將寄存器最高位的輸出接至最低位的輸入，或將最低位的輸出接至最高位的輸入，就可以實現環形移位寄存器。




實驗九  算術運算電路設計
一、實驗目的：
二、實驗原理：
1、中規模集成加法器74X83的邏輯功能；
2、一位BCD碼相加的電路如圖1所示

二位二進制BCD碼數字相加參考電路圖如圖2所示

。
三、實驗內容
1、設計兩位BCD碼相加，和為BCD碼輸出的算術運算電路
2、設計輸出為原碼的4位減法運算邏輯圖
設計提示：
若n位二進制的原碼為N原，則與它相對應的2 的補碼為
補碼與反碼的關系式
設兩個數A、B相減，利用以上兩式可得：
因此，在實際應用中，通常是將減法運算變為加法運算來處理，即采用加補碼的方法完成減法運算。
參考電路如圖3
四、你的設計過程：（包括分析過程，推到過程，器件功能與選擇等）


1、全加器

兩位8421BCD碼相加，個位如果不需要進位則為其結果，個位如果需要進位則將個位的進位輸入到十位即完成。電路圖如下所示：


完整的Word格式文檔51黑下載地址：
數字電路基礎實驗.doc (2.13 MB, 下載次數: 21)





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