数字电子技术实验指导书BWord下载.docx
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式中:
m—负载门总输入端数n—0C门并联地个数m,—负载门个数
I0H—0C门输出管截止时地漏电流(对于74LS03按I。
=50从计算>
Iih—负载门每个输入端地高电平输入电流(对于74LS00按Iih=0.01・A>Iil—每个负载门地低电平输入电流(对于74LS00按IiL=-0.25mA估算>Vcc—电源电压(5V>Voh—输出咼电平(按3V估算>
Vol—输出低电平(按0.3V估算>
图1.1-1
2.2OC门“线与”应用
将各OC门输入端AB和C分别接逻辑开关;
Z、丫1和Y2分别接LED指示灯,连接电路图如图1.1-1所示.当输入端A、B和C取不同值时,观察Z、丫1和Y2地变化情况,填入表1.1-2中.DXDiTa9E3d
五、预习要求
1.阅读实验指导书,了解电子技术综合实验平台地结构;
2.了解所有器件<74LS00,74LS02,74HC86,74LS03)地引脚结构;
3.熟悉门电路地输入和输出特性.
4.熟悉OC门上拉电阻R.地计算方法及逻辑功能,并求出FL地值.
5.了解TTL电路和CMOSI路地使用注意事项.
六、思考题
1.试写出图1.1-1中Y和AB、C地逻辑关系(设FL取值适当>.
2.OC门亦能形成总线结构,试简述TS门和OC1构成总线结构地特点.
1.学习使用电子设计与仿真软件Multisim;
2.学习使用Multisim中“逻辑转换器”完成逻辑函数地化简与变换
逻辑函数地表示方法和化简方法.
三、实验设备及器件
1.计算机一台
四、实验内容及要求
启动Multisim以后,计算机屏幕上将出现如图1.2-1所示地用户界面.这时电路图设计窗
口是空白地.在右侧地仪表工具栏中找到“LogicConverter”<逻辑转换器)按钮,单击此
按钮后拖拽到电路图设计窗口,然后单击放置在合适位置.双击逻辑转换器图标,屏幕上便会弹
出逻辑转换器地操作窗口“LogicConverter-XLC1"
.RTCrpUDGiT
仪義工具栏
图1.2-1Multisim用户界面
逻辑转换器对于数字信号地分析是非常方便地,它可以通过与电路地连接导出真值表、逻
辑表达式,也可以从真值表、逻辑表达式导出电路地连接.控制面板如图1.2-2所示,左侧为真值表输入、显示栏;
右侧控制按钮功能自上而下分别为:
电路转换为真值表、真值表转换为逻辑表达式、真值表转化为最简逻辑表达式、逻辑表达式转换为真值表、逻辑表达式转换为与、
或、非门组成地电路图、逻辑表达式转换为与非门电路图.5PCzVD7HxA
1.从真值表、逻辑表达式导出电路图
<
1)将表2.15-1所示地真值表键入到逻辑转换器操作窗口左半部分地表格中.如图2.15-
2所示,单击AB、CD四个按钮启动输入端,丫地值通过单击右边地小问号来选择需要地值然后点击逻辑转换器操作窗口右半部分地上边第二个按钮,即可完成从真值
表到逻辑式地转换.转换结果显示在逻辑转换器操作窗口底部地一栏中,得到jLBHrnAILg
Y(A、B、C、D)=ABCDABCDABCDABCDABCD<
1.15.1)
从本例可知,从真值表转换来地逻辑式是以最小项之和形式给出地
图1.2-3将真值表转换为最简逻辑表达式二
2)为了将式<
1.15.1)化为最简与或形式,只需要点击逻辑转换器操作窗口右半部分上边地第三个按钮,化简结果便立刻出现在操作窗口底部地一栏中,如图1.2-3所示.
得到地化简结果为Y(A、B、C、D)=AD•BC.xHAQX74J0X
3)为了将上述逻辑表达式转化为基本地与、或、非门组成地电路图,只需要点击逻辑转换
器操作窗口右半部分上边地第五个按钮,电路图便立刻出现在电路图设计窗
口上,如图1.2-4所示丄DAYtRyKfE
4)如果将上述逻辑表达式转化为与非门组成地电路图,只需要点击逻辑转换器操作窗口右
半部分上边地第六个按钮,电路图便立刻出现在电路图设计窗口上,如图1.2-5
所示.Zzz6ZB2Ltk
5)如需将某个逻辑表达式转化为真值表,需在逻辑转换器操作窗口地底部一栏中输入逻辑
表达式,然后点击逻辑转换器操作窗口右半部分上边地第四个按钮dvzfvkwMI1
2.从电路图导出真值表、逻辑表达式
如需将某个电路图转化为真值表,需首先将电路中地输入节点连接到逻辑转换器相应地输入节点上,将电路中地输出节点连接到逻辑转换器右上角地输出节点上,如图1.2-6所示.然后
点击逻辑转换器操作窗口右半部分上边地第一个按钮,真值表便会在逻辑转
换器上显示出来;
如需得到此电路图地逻辑表达式,则点击逻辑转换器操作窗口右半部分上边
地第二个按钮|厅*二卜;
,如图1.2-7所示.EmxvxOtOco
1.逻辑代数地基本原理及逻辑函数地化简和表示方法;
2.学习软件Multisim地基本操作方法.
1.利用软件Multisim将下列逻辑表达式转换为最简与或形式,并画出全部由与非逻辑单
元组成地逻辑电路图.6ewMyirQFL
Y=(ABC)(AB)
2.利用软件Multisim写出图1.2-8所示逻辑电路地输出逻辑函数式.
3
图1.2-8
实验1.3门电路地电压传输特性和输入负载特性测试
、实验目地
1.掌握门电路地电压传输特性和输入负载特性地测试方法;
2.了解TTL器件和CMOS#件地使用特点.
、实验原理
门电路地电压传输特性和输入负载特性三、实验设备与器件
1.电子技术综合实验平台一台
两块
2.万用表
(1>
74LS04
(2>
74HC04
(3>
74LS00
四、实验内容和步骤
一片<六反向器)
一片<四二输入与非门)
1.测试非门地电压传输特性.
按图1.3-1连好线路调节10K电位器,使Vi在0~+5V间变化,记录相应地输入电压Vi和输出电压Vo地值填入表1.3-1中,并画出相应地电压传输特性曲线.
图1.3-1
表1.3-1
Vi(V>
0.4
0.8
1
1.4
2
2.5
3.4
4
4.6
5
74HC04
Vo(V>
74LS04
2.测试四二输入与非门74LS00地输入负载特性
2.1测试电路如图1.3-2所示.
nA
0C
请用万用表测试,将V随R变化地值填入表1.3-2中.万用表内
阻为10MD.
表1.3-2
尺0>
100
240
1K
4.7K
5.1K
6.2K
10K
V(V>
2.2测试电路如图1.3-3所示.请用万用表测试,将V和Vo随R变化地值填入表1.3-3中.
注意电压源使用模拟信号源.kavU42VRUs
电路图
a图
b图
c图
V
悬空
0.2V
3.4V
理论值
Vb(V>
实测值
M(V>
1.了解所有器件<74LS00,74HC04,74LS04)地引脚结构;
2.熟悉门电路地输入负载特性.
1.简述表1.3-3中b图和c图理论值地推导过程.
2.在图1.3-3中,若门电路换成74HC00,试将表1.3-3中地理论值写出来.并简述推导过
实验1.4译码器
1.学习并掌握中、小规模芯片<
MSI&
SSI)实现各种组合逻辑电路地方法;
2.学习格雷码转换二进制代码;
3.学习用低电平驱动LED地方法.
1.流水灯原理
流水灯,即使输出端地八个LED发光二极管依次点亮、熄灭,形成流水状.原理如图1.4-1
所示.
图1.4-1
2.74HC138—片<
3线8线译码器)
3.74HC86一片<
四二输入异或门)
1.流水灯
1)用异或门将三位格雷码转换为二进制代码.格雷码和二进制代码地对照关系参照表
1.4-1.
表1.4-1
格雷码
二进制代码
转换电路由同学们自己完成.连接电路时,先在电路图上标明引脚号再连接电路,这样效率
比较高.
2)转换地二进制代码作为三八译码器地输入端,将三八译码器地输出端接显示模块地发光
二极管点阵(将显示模块后面发光二极管点阵地跳线全部跳到CP端,变成共阳极>
.按格雷码顺
序拨动开关即可看到流水灯现象.这部分电路自己完成.y6v3ALoS89
要求将设计过程写在实验报告上.
五、预习要求
1.提前预习实验内容及相关知识•
2.自行设计电路,画出接线图<
用指定器件设计)•
六、思考题
1•简述流水灯实验中输入端采用格雷码地好处
实验1.5数据选择器
2.了解卡诺图化简中约束项地意义.
1.用门电路及数据选择器设计带约束项组合逻辑电路原理
给定逻辑函数Y=CD(A二B)•ABC'
ACD,约束条件AB•CD=0.
2.化简逻辑函数
先将逻辑函数化为与或形式Y=ABCD:
ABCD'
ABC二ACD,然后画出卡诺图
图1.5-1求D地方法
.一-台
一片<
八选一数据选择器)
四二输入或门)
一片<
3-3、2-2输入与或非门)
四2输入与门)
以ABC作为地址输入端,求出D.方法两种,如图1.5-1所示,可按常规方法画出卡诺图求出D,也可将地址项A、B、C放在一起求出D.当D含有约束项时,D取值将不唯一,可将该项接拨动开关,以随时调整其值.M2ub6vSTnP
3.构造逻辑函数地约束项.
构造约束项,使约束项地输出端与数据选择器地输出端相与三、实验设备及器件
1.电子技术综合实验平台
2.74HC00一片<
四二输入与非门)
3.74HC151
4.74HC32(可选>
5.74HC51(可选>
6.74HC08(可选>
四、实验内容及要求
1.数据选择器设计带约束项组合逻辑电路
选定A、BC为地址输入端,画出卡诺图,求出D.当D不能固定时,可通过拨动开关来
选择.
(2>设计约束电路.方法一是将约束电路地输出端与数据选择器地输出端相与,此处可通过
与或非门来实现.方法二是将约束电路地输出端接入数据选择器地控制端来实现,此处可通过与
或门来实现.OYujCfmUCw
原理如图1.5-2所示.
图1.5-2用数据选择器实现带约束项逻辑函数原理图
(3>改变D中不确定值地逻辑状态,看一下对输出值是否有影响.体会一下什么是约束
2.自行设计电路,画出接线图<用指定器件设计)•
1.简述数据选择器地工作原理.
实验1.6代码转换显示实验
1.学习并掌握中、小规模芯片<MSI&
SSI)实现各种组合逻辑电路地方法;
2.学习二进制代码转换8421BCD码;
3.学习数码管显示地方法.
1.代码转换
将四位二进制代码转换为5位8421BCD代码.
2.代码显示
将输出地8421BCD码通过显示译码器74LS48显示.
2.74LS85一片<数值比较器)
3.74LS283一片<超前进位加法器)
1.测试74LS85地逻辑功能
表1.6-1
认端
级眠输入端
输出端
血场
AiA
血坯
Za>
b
Zk<
Fa>
1\<
E
X
地■场
A^=B2
卫1>场
A2=Bi
地■丙
卫严场
Ao>
Bq
卫2■曲
Ml场
Aq<
Ao-Bo
-41-^1
如=民
-4q=£
o
角禺
4尸场
^l=^i
虫°
三昂
2.代码转换
将四位二进制代码转换为5位8421BCD代码.真值表见表1.6-2所示.由表1.6-2可以看到,二进制代码在0〜9时,8421BCD码与二进制代码相同,当二进制代码在10〜15时,8421BCD码等于二进制代码加6.F4为产生地进位.因此可利用数值比较器和加法器实现上述地转换过
程.eUts8ZQVRd
8421BCD码
D3
D2
D
D0
F4
F3
F2
F1
Fo
F0
表1.6-2
3.代码显示
将得到地8421BCD码接到译码显示模块,使用之前先熟悉一下74LS48地功能.验证BI>
LT和RBI地功能(在模块上改变相应引脚跳线地位置即可>
.译码显示模块如图4-4-1所示,其中L1〜L4为左侧数码管地输入数据接口,R1〜R4为右侧数码管地输入数据接
口,8421BCD码地低四位接R4〜R1,高位接L1,其余L2〜L4接地.这样就可将输入地四位二进制代码转换为8421BCD码并用数码管显示
了.sQsAEJkW5T
控制管脚说明如下:
控制引脚中L代表左,R代表右.
LT引脚:
跳线帽跳到左边接高电平1,跳到右边接低电平0.(3>
RBI弓I脚:
跳线帽跳到左边接高电平1,跳到右边接低电平0.
(4>
BI/RBO引脚:
当作为输入引脚BI时,跳线帽跳到上边接低电平0,跳到下边接高电平1.
当作为输出引脚RBO使用时,跳线帽跳到中间,左边地香蕉头为其接入孔.GMsIasNXkA
1.提前预习实验内容及相关知识.
用指定器件设计).
1•简述共阴极数码管地显示原理.
2•简述显示译码器控制端地功能及使用方法.
实验1.7编码器实验
1.学习并掌握集成编码器74HC148
2.学习组合电路尤其是输入或输出含有低电平有效信号地组合逻辑电路地设计方法.
设计列车发车系统,给出发车信号.要求:
1动车组申请发车时,不管特快、快车、普快是否申请发车,只允许给动车组发车信号;
2动车组没有申请发车,若特快申请时,不管快车、普快是否申请,只允许给特快发车信
号;
3动车组和特快都没有申请发车,若快车申请时,不管普快是否申请,只允许给快车发车信
4动车组、特快、快车都没有申请发车,只有普快申请时,才允许给普快发车信号;
5当动车组、特快、快车和普快都没有申请发车时,没有任何发车信号.
原理框图如图1.7-1所示:
输入缶打
优先编码器
辅助电路
发车蓿号
图1.7-1
2.74HC148一片<优先编码器)
3.可选芯片:
(1>输出高电平有效时:
74HC0474HC0874HC11
(2>输出低电平有效时:
74HC0474HC32
由于只有四种火车,即四个输入信号,故只需74HC148地4个输入即可,此处四种火车地申请按钮阳〜A:
分别接丨3~丨0<四种输入情况只需两个输出引脚),只需Y"
和Y0两位输出即
可.TlrRGchYzg
当I;
~I0分另愉入为0时,输出Y1Yq分别为00,01,10,11.
注意:
选用17〜14时,13〜I。
引脚接高、低电平均可;
选用I3~I0时,丨7〜14引脚必须接
成1.
实验一:
以L1~L4代表输出地4个指示灯,高电平有效,列出L1〜L4与YY0地逻辑表达式,这部分同学们自己完成.
当四种火车申请地按钮均未按下时,四个指示灯应全不亮,74HC148地输出端YY0应为11,
与普快按下按钮地状态相同,需加以区分,可利用输出控制端绻或Yex来实现.这部分电路同学
们自己完成.发车信号用LED显示,实验时,需将显示模块背面地跳线全部跳到CN端.7EqZcWLZNX
实验二:
以L^~L4代表输出地4个指示灯,低电平有效,可得L;
〜L4与YY0地逻辑表达式,这部分同学们自己完成.同实验一一样,当四种火车申请地按钮均未按下时,与普快按下按钮地
状态相同,需加以区分•方法同实验一•实验时,需将显示模块背面地跳线全部跳到CP端.lzq7IGfO2E
2.写出完整地推导过程,自行设计电路,画出接线图<用指定器件设计)•
1.真值表如表1.7-1所示,试写出逻辑表达式.
表1.7-1
A
匸
实验1.8抢答器实验
1.掌握集成触发器地逻辑功能测试方法;
2.学习用D触发器构成时序逻辑电路地方法;
3.学习扬声器地驱动方法.
二、实验原理
1.每个参赛者控制一个按钮,用按动按钮地方式发出抢答信号;
2.竞赛主持人另有一个按钮,用于将电路复位.
3.竞赛开始后,先按动按钮者将对应地一个发光二极管点亮,同时扬声器发出响声,此后
其他2人再按动按钮对电路不起作用.zvpgeqJIhk
4*.有人抢答时扬声器发出2秒钟、1KHZ地音响<扬声器可由100Hz地矩形脉冲直接驱
动).(选做>
基本要求部分参考电路如图1.8-1所示.
图1.8-1
图1.8-1设置了四个按钮,K。
、K1和&
由三个参赛控制者控制(按下为“1”>,J由主持人
扬声器地使用方法:
①左下角两个跳线帽同时跳到左边,实现普通声源地功能,需要在输入端加脉冲才能让扬声器发声;
②左下角两个跳线帽同时跳到右边,实现报警声源地功能,在输入端加高电平就能让扬声器发声.
实验时,两种方法用一种即可.1nowfTG4KI
(1>竞赛开始前,主持人按一下按钮J,&
=0,使三个触发器均清零(指示灯不亮>,各Q端均为1,这三个1信号一方面控制扬声器不发声,另一方面使G门打开门,CLK脉冲可以加到各触发器地脉冲输入端C1端•fjnFLDa5Zo
(2>竞赛开始,任一按钮按下,相应触发器置1(相应指示灯亮>,其Q丄0,该0信号一方面使扬声器发声,另一方面封锁G门,CLK脉冲加不到各触发器地C1端,其他参赛者再按下按钮已
经不起作用•tfnNhnE6e5
(3>主持人按下按钮J,给出RD=0信号,恢复抢答前地状态.
三、实验设备及器件
2.74HC175—片<四D触发器)
3.74HC20一片<二4输入与非门)
1.D触发器逻辑功能测试1.8-1
将CLK接窄脉冲输出端,
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- 数字 电子技术 实验 指导书