数字电路实验文档格式.docx
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于是有
注意:
74LS00为四与非门,测ICCH、ICCL时,四个门的状态应相同,图7.1.3(a)所示测得的为ICCL;
测ICCH时,为使每一个门都输出高电平,可按图7.1.3(b)接线。
Po应除以4得出一个门的功耗。
(a)ICCL测量电路(b)ICCH测量电路
图7.1.3静态功耗测量电路
3.电压传输特性的测试
电压传输特性描述的是与非门的输出电压uo随输入ui的变化情况。
即uo=f(ui)。
图7.1.4电压传输特性曲线测试电路图7.1.5IOLmax测量电路
按图7.1.4接好电路、调节电位器,使输入电压、输出电压分别按表7.1.2中给定的各值变化时,测出对应的输出电压或输入电压的值填入表7.1.2中。
根据测得的数据,画出电压传输特性曲线。
表7.1.2电压传输特性曲线测量数据表
ui/V
0.4
0.8
2.0
2.4
uo/V
4.最大灌电流IOLmax的测量
按图7.1.5接好电路,调整Rw,用电压表监测输出电压uo,当Uo=0.4V时,停止改变Rw,将A、B两点从电路中断开,用万用表的电阻挡测量Rw,利用公式
计算IOLmax,然后计算扇出系数
。
实验二组合数字电路
(一)
1.掌握组合数字电路的设计和实现方法。
2.掌握二进制译码器的原理与应用方法。
本实验所用器件除了实验一用到的74LS00外,还有3线/8线译码器74LS138和四输入与非门74LS20,它们的管脚排列如图7.2.1所示。
图7.2.174LS20和74LS138的管脚图
三、设计要求
1.用两输入与非门74LS00实现半加器,并通过发光二极管显示输出高低电平,高电平点亮。
2.设计测试译码器74LS138功能的实验方案。
3.用74LS138和74LS20实现全减器的功能。
提示:
设被减数为A,减数为B,低位的借位为J0;
所得的差为D,借位为J。
则有
四、实验内容及步骤
1.检查与非门
将74LS00的VCC(14脚)接通5V电源,将集成片中GND端(7脚)接地,用万用表测14脚与7脚之间应有5V电压。
其他管脚均悬空,用万用表的电压挡测量各管脚的对地电压,输入端对地应有1.0~1.4V的电压,而输出端的读数大约为0.2V左右。
否则,门电路可能已损坏。
2.半加器
按自行设计的半加器连好电路,也可参考图7.2.2。
按表7.2.1验证其逻辑功能。
如实测结果与半加器的功能不符,请自行检查线路排除故障。
测试过程中,输入高电平可直接接VCC,低电平直接接地。
测试完成后,电平指示部分电路不要拆,留待以后实验使用(请将这部分电路连接可靠,并放置在合适的位置)。
图7.2.2半加器及输出电平指示电路
表7.2.1半加器真值表
A
B
S
C
3.74LS138功能测试
按表7.2.2验证74LS138功能,步骤自拟,并将你的验证过程在实验报告中加以简要说明。
表7.2.274LS138的功能表
输入
输出
G1G2+G3B2B1B0
H
L
HLLLL
HLLLH
HLLHL
HLLHH
HLHLL
HLHLH
HLHHL
HLHHH
HHHHHHHH
LHHHHHHH
HLHHHHHH
HHLHHHHH
HHHLHHHH
HHHHLHHH
HHHHHLHH
HHHHHHLH
HHHHHHHL
4.用74LS138和74LS20实现的全减器的功能测试
接好实验电路,接上电源,测出真值表(用图7.2.2中的电平指示电路来显示输出)。
将结果填入表7.2.3中。
表7.2.3全减器功能测试表
J0
D
J
实验三组合数字电路
(二)
1.掌握数据选择器的功能和应用方法。
2.熟悉数码管的使用方法。
3.掌握显示译码器的功能和使用方法。
双四选一数据选择器74LS253和显示译码器74LS47,它们的管脚排列见图7.3.1。
图7.3.174LS253和74LS47的管脚图
1.用双四选一数据选择器74LS253和74LS00实现全加器。
2.设计测试显示译码器74LS47功能的实验步骤。
1.测试由数据选择器构成的全加器
参考电路如图7.3.2所示,图中控制端A1、A0为两个四选一数据选择器所共用,前面冠以“1”的为一个数据选择器的输入和输出端,冠以“2”的为另一个数据选择器。
A、B为被加数和加数,C0为低位来的进位,S为和,C1为向上一位的进位。
请按表7.3.1测试其功能(用图7.3.2中的电平指示电路来显示输出)。
图7.3.2由双四选一数据选择器构成的全加器
表7.3.1全加器功能测试表
C0
C1
2.集成显示译码器功能的测试
74LS47的外引线排列图如图7.3.1所示。
(1)
:
试灯输入,
时各笔划段全亮,显示字形“8”。
(2)
作输入时为灭灯输入,
=0时各笔划段全灭。
(3)A、B、C、D(D为最高位)输入二进制码。
(4)
作为输出端使用时为动态灭灯输出,当动态灭灯输入
=0,且DCBA=0000时,
=0,使所有笔划段全部熄灭。
(5)a、b、c、d、e、f、g:
各笔划段控制端,输出低电平时点亮相应的笔划段,需配共阳极数码管。
数码管外形图、管脚图及与74LS47的连接方法如图7.3.3所示。
按图7.3.3将数码管与译码器相连。
一定要接限流电阻,且要布局紧凑,放在面包板的合适位置,在后面的实验中还要用到。
按照表7.3.2对其功能进行测试。
(a)数码管管脚图(b)数码管与74LS47的连接方法
图7.3.3数码管管脚图及其与74LS47的连接方法
表7.3.274LS47功能测试表
控制端
数据输入
显示
字形
1/
×
0/
/0
/1
注:
(1)表中
的状态在“/”上为输入,在“/”下为输出。
(2)“×
”为任意态。
实验四555定时器应用电路
1.熟悉555定时器的工作原理。
2.掌握利用555定时器组成各种脉冲电路的方法。
555集成定时器的管脚排列如图7.4.1所示。
1.用555定时器设计一多谐振荡器,输出频
率为1kHz的方波。
2.用555定时器设计一单稳电路,暂稳态维
持时间约为0.7ms,考虑如何将该时间变为100ms。
图7.4.1555定时器的管脚图
1.
施密特电路
由555定时器构成的施密特触发电路如图7.4.2所示。
在输入端加入正弦波(或三角波),用示波器的两个通道同时观察输入和输出的波形。
此时示波器的输入必须使用直流耦合方式。
测量两个触发电平,并计算回差电压。
此时若输出无波形,请检查输入信号的幅度,幅度必须大于
(为什么?
请在报告中说明)。
用示波器观察555定时器7脚的电压波形,与输出波形比较。
2.多谐振荡器图7.4.2施密特触发电路
图7.4.3(a)为用555电路组成的多谐振荡器,用示波器观察振荡器输出uo和电容上电压uC的波形,测量出输出脉冲的幅度Uom、周期T、频率f、占空比D,并与理论计算值比较。
测量uC的最小值和最大值,注意:
必须使用示波器的直流耦合方式。
该电路应保留,为后边单稳态电路提供输入。
3.压控振荡电路
将图7.4.3(a)中555定时器的5脚接一可调电压源,可用你所用稳压电源的另一路来提供,分别测出控制电压为1.5V、3V、4.5V时的振荡频率、占空比,并与理论值比较。
4.单稳电路
用555定时器构成的单稳电路如图7.4.3(b)所示,ui为触发输入信号,可由多谐振荡器(图7.4.2(a))的输出引来。
用示波器同时观察ui和uC及ui和uo的波形,测出暂稳态的维持时间tw,并与理论计算值比较。
(a)(b)
图7.4.3555定时器构成的多谐振荡和单稳电路
改变tw,使之等于100ms,并改用轻触开关S来为单稳电路提供输入,电路如图7.4.4所示,此电路已成为具有去抖动功能的单脉冲产生电路。
测试其tw,确认正确后,请保留,以备后边实验使用。
图7.4.4具有去抖动功能的单脉冲产生电路
实验五集成触发器
1.掌握D触发器和JK触发器的逻辑功能。
2.掌握D触发器和JK触发器功能的测试方法。
双D触发器74LS74、双JK触发器74LS112的管脚排列如图7.5.1所示。
图7.5.174LS74和74LS112的管脚图
1.设计测试D触发器特性表的实验步骤。
2.设计测试JK触发器特性表的实验步骤。
3.利用JK触发器构成时钟脉冲的二分频和四分频。
4.设计将D触发器转换为JK触发器的电路(用与非门完成转换)。
1.D触发器逻辑功能测试
将D触发器的VCC端接至+5V电源上,将GND(地端)接到电源的地端,用万用表检查集成片上的5V电压。
按表7.5.1测试D触发器的逻辑功能。
(1)观察D触发器的置“0”和置“1”功能(表7.5.1中1、2两项)
用接电源和接地的方法来改变
和
的状态,D端和CP端任意(此时悬空即可)。
用图7.2.2中的电平指示电路来指示Q的高低(或用万用表测量)。
把检测结果填入表7.5.1。
(2)D触发器D端的控制功能(表7.5.1中3、4、5、6项)
将
都置为1态,用接电源和接地的方法来改变D端的状态,将CP端接图7.4.4中电路的输出,每按一下轻触开关得到一个脉冲。
原状态
用直接置0端
和置1端
来改变,但务必注意,在置完原状态后,应将强迫置“0”端
和强迫置“1”端
均置为“1”态。
例如,在做第3项测试时,因为在第2项做完时Q=1,须将
端置为“0”,使Q=0,即将初态置为“0”,然后应将
置为“1”,否则,D和CP端都将无法起作用。
当D、
按表7.5.1中每种状态组合时,来一个手动单脉冲(作CP脉冲)后,即得到新状态
,把检测结果填入表7.5.1。
表7.5.1D触发器的逻辑功能测试表
序号
3
6
2.JK触发器逻辑功能测试
(1)按表7.5.2测试JK触发器的逻辑功能,方法同上。
表7.5.2JK触发器功能测试表
K
(2)由JK触发器构成
触发器
根据JK触发器的特性方程Qn+1=J
,将它转换为
触发器的最简单方法就是令J=K=1,测试电路可参考图7.5.2,连续脉冲取自信号发生器的输出(须TTL信号)。
用示波器同时观察CP和Q的波形,注意Q在CP的哪个沿翻转,测量它们的频率关系。
在此基础上,用两个JK触发器构成对时钟脉冲的四分频电路并加以测试。
图7.5.2JK触发器转换为
(3)测试由D触发器转换为JK触发器的电路
电路如图7.5.3所示,重新按表7.5.2测试其功能。
图7.5.3由D触发器构成的JK触发器
实验六中规模计数器
1.掌握中规模计数器74LS161和74LS90的功能。
2.熟悉中规模计数器的使用方法。
3.学会中规模计数器的变通应用方法。
可预置的同步中规模2/16进制加法计数器74LS161和2-5分频异步2/10进制计数器74LS90,它们的管脚排列如图7.6.1所示。
图7.6.174LS90和74LS161的管脚图
1.设计74LS90和74LS161功能的测试方法。
2.利用74LS161的预置数功能实现余三编码十进制计数器。
1.74LS161的功能测试
按照表7.6.1测试74LS161的各项功能,并将结果填入表中。
表7.6.174LS161功能表
功能
输入
输出
CP
EP
ET
QD
QC
QB
QA
清零
预置
保持
计数
测试时,用实验三中接好的显示电路来指示计数器的输出,用电平指示电路指示进位信号RCO的有无,然后参考下列步骤进行测试。
(1)清“0”功能。
置为0态(直接接地即可),其他端任意(可暂时悬空),观察LED是否显示“0”。
(2)预置数功能。
令
=1(接VCC)、
=0时,将A、B、C、D置为几种不同的状态,加入手动单脉冲,观察显示的数据是否与预置的数相同。
(3)
计数和保持功能。
=
=EP=ET=1,将图7.4.3中手动单脉冲电路的输出接至CP,按动轻触开关,观察计数过程,在实验报告中画出状态转换图;
同时注意观察何时出现进位信号。
在计数器的输出为某一状态时将EP或ET改接低电平,然后加手动脉冲,观察所发生的现象。
2.74LS161接成余三码十进制计数器
可参考图7.6.2所示电路,CP接手动单脉冲,观察电路的状态变化过程。
可以让电路从“0”态开始计数(利用
端先清零),加入手动单脉冲,直至计数器的状态出现循环为止。
3.74LS90功能测试图7.6.2余三码十进制计数器
按照表7.6.2测试74LS90的各项功能,并将结果填入表中。
表7.6.274LS90的功能表
R01
R02
S91
S92
CPA
CPB
QB
置9
二分频
五分频
十进制计数器
测试时,用实验三中接好的显示电路来指示计数器的输出,然后参考下列步骤进行测试。
将R01和R02置为“1”(直接接+5V即可),其他端任意(可暂时悬空),观察数码管是否显示“0”。
(2)置“9”功能。
令R01=R02=0,将S91和S92置为“1”(直接接+5V即可),观察显示的数据是否为“9”。
(3)二分频。
令R01=R02=S91=S92=0时,将图7.4.3中手动单脉冲电路的输出接至CPA,按动轻触开关,观察计数过程。
(4)五分频。
令R01=R02=S91=S92=0时,将图7.4.3中手动单脉冲电路的输出接至CPB,按动轻触开关,观察计数过程。
(5)十进制计数器。
令R01=R02=S91=S92=0时,将图7.4.3中手动单脉冲电路的输出接至CPA,CPB接QA,按动轻触开关,观察计数过程。
然后CPA接连续脉冲(从信号发生器获得),用示波器分别观察QA、QB、QC、QD对应CPA的波形,并用示波器的存储功能将五个波形全部显示在屏幕上。
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