欧阳青数电实验教案.docx
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欧阳青数电实验教案.docx
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欧阳青数电实验教案
信息科学技术学院
实验课教案
课程名称:
数字电路实验
课程性质:
实践课
主讲教师:
联系电话:
E-MAIL:
课时分派表
适用专业:
信息工程专业
班级:
10自动化2班(共41人)
实验
标题
分配课时
备注
1
TTL集成逻辑门的逻辑功能与参数测试
2
2
组合逻辑电路的设计与测试
(一)
2
3
组合逻辑电路的设计与测试
(二)
2
4
译码器及其应用
2
5
数据选择器及其应用
2
6
触发器及其应用
2
7
计数器及其应用
2
8
移位寄存器及其应用
2
9
555时基电路及其应用
2
10
D/A、A/D转换器
2
11
电子秒表
(一)
2
12
电子秒表
(二)
2
课时合计
24
实验1
一.实验名称:
TTL集成逻辑门的逻辑功能与参数测试
二.实验目的:
一、掌握TTL集成与非门的逻辑功能和主要参数的测试方式
二、掌握TTL器件的利用规则
3、进一步熟悉数字电路实验装置的结构,大体功能和利用方式
三.实验课时:
2学时
四.实验仪器
一、+5V直流电源二、逻辑电平开关
3、逻辑电平显示器4、直流数字电压表
五、直流毫安表六、直流微安表
7、74LS20×二、1K、10K电位器,200Ω电阻器
五.实验原理(除实验知识外,还包括装置及利用方式介绍等)
本实验采用四输入双与非门74LS20,即在一块集成块内含有两个彼此独立的与非门,每一个与非门有四个输入端。
其逻辑框图、符号及引脚排列如图2-1(a)、(b)、(c)所示。
一、与非门的逻辑功能
与非门的逻辑功能是:
当输入端中有一个或一个以上是低电平时,输出端为高电平;只有当输入端全数为高电平时,输出端才是低电平(即有“0”得“1”,全“1”得“0”。
)
其逻辑表达式为Y=
二、TTL与非门的主要参数
(1)低电平输出电源电流ICCL和高电平输出电源电流ICCH
(2)低电平输入电流IiL和高电平输入电流IiH。
IiL是指被测输入端接地,其余输入端悬空,输出端空载时,由被测输入端流出的电流值。
(3)扇出系数NO
扇出系数NO是指门电路能驱动同类门的个数,它是衡量门电路负载能力的一个参数,TTL与非门有两种不同性质的负载,即灌电流负载和拉电流负载,因此有两种扇出系数,即低电平扇出系数NOL和高电平扇出系数NOH。
通常IiH<IiL,则NOH>NOL,故常以NOL作为门的扇出系数。
NOL的测试电路如图2-3所示,门的输入端全数悬空,输出端接灌电流负载RL,调节RL使IOL增大,VOL随之增高,当VOL达到VOLm(手册中规定低电平规范值)时的IOL就是允许灌入的最大负载电流,则
通常NOL≥8
(4)电压传输特性
门的输出电压vO随输入电压vi而转变的曲线vo=f(vi)称为门的电压传输特性,通过它可读得门电路的一些重要参数,如输出高电平VOH、输出低电平VOL、关门电平VOff、开门电平VON、阈值电平VT及抗干扰容限VNL、VNH等值。
(5)平均传输延迟时刻tpd
tpd是衡量门电路开关速度的参数,它是指输出波形边沿的至输入波形对应边沿点的时刻距离。
tpd的测试电路如图2-5(b)所示,由于TTL门电路的延迟时刻较小,直接测量时对信号发生器和示波器的性能要求较高,故实验采用测量由奇数个与非门组成的环形振荡器的振荡周期T来求得。
其工作原理是:
假设电路在接通电源后某一刹时,电路中的A点为逻辑“1”,通过三级门的延迟后,使A点由原来的逻辑“1”变成逻辑“0”;再通过三级门的延迟后,A点电平又从头回到逻辑“1”。
电路中其它各点电平也跟从转变。
说明使A点发生一个周期的振荡,必需通过6级门的延迟时刻。
因此平均传输延迟时刻为
六.实验内容与步骤
在适合的位置选取一个14P插座,按定位标记插好74LS20集成块。
1、验证TTL集成与非门74LS20的逻辑功能
按图2-6接线,门的四个输入端接逻辑开关输出插口,以提供“0”与
“1”电平信号,开关向上,输出逻辑“1”,向下为逻辑“0”。
门的输出端接由LED发光二极管组成的逻辑电平显示器(又称0-1指示器)的显示插口,LED亮为逻辑“1”,不亮为逻辑“0”。
按表2-2的真值表逐个测试集成块中两个与非门的逻辑功能。
74LS20有4个输入端,有16个最小项,在实际测试时,只要通过对输入111一、011一、101一、110一、1110五项进行检测就可判断其逻辑功能是不是正常。
二、74LS20主要参数的测试
(1)别离按图2-二、2-3、2-5(b)接线并进行测试,将测试结果记入表2-3中。
表2-3
ICCL
(mA)
ICCH
(mA)
IiL
(mA)
IOL
(mA)
tpd=T/6
(ns)
(2)接图2-4接线,调节电位器RW,使vi从OV向高电平转变,逐点测量vi和vO的对应值,记入表2-4中。
表2-4
Vi(V)
0
…
VO(V)
七.数据记录、处置及分析要求
一、记录、整理实验结果,并对结果进行分析。
二、画出实测的电压传输特性曲线,并从中读出各有关参数值。
八.注意事项
一、接插集成块时,要认清定位标记,不得插反。
二、电源电压利用范围为+~+之间,实验中要求利用Vcc=+5V。
电源极性绝对不允许接错。
3、注意闲置输入端处置方式
九.参考资料
1.《数字电子技术实验指导书》张伯颐编;
2.《数字电子技术基础》江晓安主编。
实验2
一.实验名称:
组合逻辑电路的设计与测试
(一)
二.实验目的:
掌握组合逻辑电路的设计与测试方式。
三.实验课时:
2学时
四.实验仪器
1、+5V直流电源2、逻辑电平开关
3、逻辑电平显示器4、直流数字电压表
3、CC4011×2(74LS00)CC4012×3(74LS20)CC4030(74LS86)
CC4081(74LS08)74LS54×2(CC4085)CC4001(74LS02)
五.实验原理(除实验知识外,还包括装置及利用方式介绍等)
利用中、小规模集成电路来设计组合电路是最多见的逻辑电路。
设计
组合电路的一般步骤如图5-1所示。
图5-1组合逻辑电路设计流程图
按照设计任务的要求成立输入、输出变量,并列出真值表。
然后用逻辑代数或卡诺图化简法求出简化的逻辑表达式。
并按实际选用逻辑门的类型修改逻辑表达式。
按照简化后的逻辑表达式,画出逻辑图,用标准器件组成逻辑电路。
最后,用实验来验证设计的正确性。
六.实验内容与步骤
1、设计用与非门及用异或门、与门组成的半加器电路。
要求按本文所述的设计步骤进行,直到测试电路逻辑功能符合设计要求为止。
2、设计一个一名全加器,要求用异或门、与门、或门组成。
七.数据记录、处置及分析要求
1、列写实验任务的设计进程,画出设计的电路图。
2、对所设计的电路进行实验测试,记录测试结果。
3、组合电路设计体会。
八.注意事项
1、按如实验任务要求设计组合电路,并按照所给的标准器件画出逻辑
图。
2、如何用最简单的方式验证“与或非”门的逻辑功能是不是完好?
3、“与或非”门中,当某一组与端不历时,应作如何处置?
九.参考资料
1.《数字电子技术实验指导书》张伯颐编;
2.《数字电子技术基础》江晓安主编。
实验3
一.实验名称:
组合逻辑电路的设计与测试
(二)
二.实验目的:
掌握组合逻辑电路的设计与测试方式。
三.实验课时:
2学时
四.实验仪器
1、+5V直流电源2、逻辑电平开关
3、逻辑电平显示器4、直流数字电压表
4、CC4011×2(74LS00)CC4012×3(74LS20)CC4030(74LS86)
CC4081(74LS08)74LS54×2(CC4085)CC4001(74LS02)
五.实验原理(与实验2相同)
六.实验内容与步骤
1、设计一名全加器,要求用与或非门实现。
2、设计一个对两个两位无符号的二进制数进行比较的电路;按照第一个数是不是大于、等于、小于第二个数,使相应的三个输出端中的一个输出为“1”,要求用与门、与非门及或非门实现。
七.数据记录、处置及分析要求
1、列写实验任务的设计进程,画出设计的电路图。
2、对所设计的电路进行实验测试,记录测试结果。
3、组合电路设计体会。
八.注意事项
4、按如实验任务要求设计组合电路,并按照所给的标准器件画出逻辑
图。
5、如何用最简单的方式验证“与或非”门的逻辑功能是不是完好?
6、“与或非”门中,当某一组与端不历时,应作如何处置?
九.参考资料
1.《数字电子技术实验指导书》张伯颐编;
2.《数字电子技术基础》江晓安主编。
实验4
一.实验名称:
译码器及其应用
二.实验目的:
1、掌握中规模集成译码器的逻辑功能和利用方式
2、熟悉数码管的利用。
三.实验课时:
2学时
四.实验仪器
1、+5V直流电源2、双踪示波器
3、持续脉冲源4、逻辑电平开关
5、逻辑电平显示器6、拨码开关组
8、译码显示器
9、74LS138×2CC4511
五.实验原理(除实验知识外,还包括装置及利用方式介绍等)
译码器是一个多输入、多输出的组合逻辑电路。
它的作用是把给定的代码进行“翻译”,变成相应的状态,使输出通道中相应的一路有信号输出。
译码器在数字系统中有普遍的用途,不仅用于代码的转换、终端的数字显示,还用于数据分派,存贮器寻址和组合控制信号等。
不同的功能可选用不同种类的译码器。
译码器可分为通用译码器和显示译码器两大类。
前者又分为变量译码器和代码变换译码器。
六.实验内容与步骤
1、数据拨码开关的利用。
2、74LS138译码器逻辑功能测试
3、用74LS138组成时序脉冲分派器
七.数据记录、处置及分析要求
1、画出实验线路,把观察到的波形画在座标纸上,并标上对应的地址码。
二、按如实验任务,画出所需的实验线路及记录表格
3、对实验结果进行分析、讨论。
八.注意事项
输入输出连接要正确。
九.参考资料
1.《数字电子技术实验指导书》张伯颐编;
2.《数字电子技术基础》江晓安主编。
实验5
一.实验名称:
数据选择器及其应用
二.实验目的:
一、掌握中规模集成数据选择器的逻辑功能及利用方式
二、学习用数据选择器组成组合逻辑电路的方式
三.实验课时:
2学时
四.实验仪器
一、+5V直流电源二、逻辑电平开关
3、逻辑电平显示器4、74LS151(或CC4512)
74LS153(或CC4539)
五.实验原理(除实验知识外,还包括装置及利用方式介绍等)
数据选择器又叫“多路开关”。
数据选择器在地址码(或叫选择控制)电位的控制下,从几个数据输入当选择一个并将其送到一个公共的输出端。
数据选择器的功能类似一个多掷开关,如图7-1所示,图中有四路数据D0~D3,通过选择控制信号A1、A0(地址码)从四路数据当选中某一路数据送至输出端Q。
六.实验内容与步骤
一、测试数据选择器74LS151的逻辑功能
二、测试74LS153的逻辑功能
3、用8选1数据选择器74LS151设计三输入多数表决电路
4、用
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- 欧阳 青数电 实验 教案
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