数字电子技术实验指导汇总.docx
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数字电子技术实验指导汇总
实验一.数字逻辑电路仪器仪表的使用与脉冲信号的测量
1.实验目的
1.学会数字电路实验装置的使用方法
2.学会双综示波器的使用方法
3.掌握脉冲信号的测量方法
2.预习要求
1.认真阅读(数字电路实验须知)
2.阅读数字逻辑电路实验常用基本仪器仪表的使用方法
3.熟悉脉冲信号的参数
3.主要仪器仪表、材料
数字逻辑电路实验装置、双踪示波器、数字万用表、74LS04
4.实验内容及步骤
1.脉冲信号周期和幅值的测量
将双综示波器的丫1输入连接1KHz0.5V的测试方波信号,丫1置0.1V档、丫2置0.2V档。
调整示波器相应的开关和旋钮,在示波器上显示出稳定的丫1、Y2两路信号。
分别用示波器的0.1ms、0.5ms、1ms时间档测量及记录波形,填表1-1
表1-1
1ms
0.1ms
0.5ms
Y1
Y2
1.直流电平测量
(1)用示波器丫1输入端连接数字逻辑电路实验装置的逻辑电平,分别用0.5V、1V、2V、5V幅度档测量并记录,填表1-2
表1-2
0.5v
1v
2v
5v
0
1
(2)用示波器丫1输入端连接数字逻辑电路实验装置的单脉冲,1V幅度档测量并记
录,填表1-30
表1-3
单脉冲
常态
动作
常态
Y1
(3)用数字万用表的5V直流电压档分别测量并记录数字逻辑电路实验装置的单脉冲、逻辑电平信号,填表1-40
表1-4
单脉冲
电平
常态
动作
0
1
1.逻辑门电路传输延时时间tpd的测量
用反相器接图1,输入1MHz方波信号,用双综示波器测试电路输入信号、输出信
号的相位差,计算每个门的平均传输延时时间tpd0
:
>
Vi
5.实验报告要求
1、实验目的
2、实验仪器、仪表、材料
3、电路原理图、制作测试数据表、画出波形图等
4、回答问题:
简述示波器和数字逻辑电路实验装置的功能和使用方法。
实验二.门电路逻辑功能及测试
1.实验目的
1.掌握门电路逻辑功能及测试方法
2.熟悉数字电路实验装置的使用方法
3.熟悉双踪示波器的使用方法
2.预习要求
1.复习门电路工作原理及相应的逻辑表达式
2.熟悉所用集成电路的引线位置及各引线用途
3.了解双踪示波器和数字电路实验装置
3.实验仪器及材料
1.数字电路实验装置
2.双踪示波器
3.数字万用表
4.器件:
74LS0074LS8674LS04
4.实验内容及步骤
1.TTL与非门逻辑功能测试
(1)将74LS00插入面包板,按图1-1接线,输入端AB接S1、S2电平开关的输入插口,输出端丫接电平显示LED的输入插口。
(2)将电平开关按表2-1位置,分别测出输出电压及逻辑状态。
oVcc
(0,1开关)
14
1
O——
(VV
图2-1
表2-1
输入
A
0
0
1
1
B
0
1
0
1
输出
丫
电压
2.TTL异或门逻辑功能测试
(1)将74LS86插入面包板,按图2-2接线,输入端A、B接S1、S2电平开关的输入插口,输出端丫接电平显示LED的输入插口。
(2)将电平开关按表1-1位置,分别测出输出电压及逻辑状态。
(3)写出异或门逻辑函数的表达式
QVcc
7
(0,1开关)
AO—
1
B~~2
0__3-<
图2-2
14
表2-2
输入
A
0
0
1
1
B
0
1
0
1
输出
丫
电压
3逻辑电路的功能测试
⑴用法74LS00和74LS04按图2-3接好
(2)将输入输出的逻辑信号分别测试填入表2-3中
(3)写出表2-3电路的逻辑表达式Z
Z
图2-3
表2-3
输入
相关点
输出
A
B
C
D
E
F
Z
0
0
0
1
1
0
1
1
4.利用与非门控制输出
将74LS00接线:
A接逻辑电平开关输出插口、B接1KHZ脉冲信号
用双踪示波器:
y1输入端接B端,观察脉冲信号、y2输入端接输出Z进行观察A=0、A=1:
分别记录输入、输出波形,说明与非门的控制作用。
5.、回答问题
(1)怎样判断门电路逻辑功能是否正常?
(2)二输入与非门一个端输入连续脉冲,其余端什么状态时充许脉冲通过?
什么状态时禁止通过?
(3)异或门又称可控反相门,为什么?
实验三.组合逻辑电路设计
、实验目的
1.掌握组合电路的设计方法
2.设计安装及调试二输入与非门组成的半加器
3设计安装及调试异或门为主要器件组成的半加器
4设计安装及调试二输入与非门组成的一位全比较器
、预习要求
1.用74LS00和74LS04设计半加器电路
2.用74LS00和74LS04设计一位全比较器电路
3.用74LS86和74LS00设计半加器电路
、实验仪器及材料
1.数字电路实验装置
2.数字万用表
3.器件74LS00、74LS86、74LS04四、实验内容及步骤
1,安装及调试74LS00、74LS04组成半加器电路
2.安装及调试74LS00、74LS04一位全比较器电路
3.安装及调试74LS86和74LS00设计的半加器电路。
4、电路原理图,制作测试数据表
4、写出各实验中各组合逻辑电路的设计过程
5、回答问题:
总结对组合逻辑电路设计、实验安装及调试。
实验四.集成组合逻辑电路及应用
(一)
实验目的
1.熟悉集成译码器、集成三态门、集成OC门电路。
2.掌握集成译码器的应用。
实验预习要求
1.熟悉所用集成电路的引线位置及个引线作用
2.掌握用74LS138设计逻辑函数发生器的作用、方法
实验仪器及材料
1.数字电路实验装置
2.数字万用表
3.器件:
74LS138、74LS125、74LS20、74LS07、74LS04
四、
实验内容及步骤
1.三态门功能测试
(1)74LS125按图4-1接好,按表4-1输入电平分别置位,测试并填写输出状态表并测出输出电压。
EN
图4-1
输入
使能
输出
A
EN
Y
电压
状态
0
0
1
0
0
1
1
1
表4-1
⑵74LS125按图4-2接好,用双踪示波器测试A与F1、F2信号,画出A、B、F1、F2的波形,并验证表4-1。
F1
F2
图4-2
nn
2.集成译码器及应用
(1)集成译码器功能测试:
将74LS138按图4-3接好,按表4-2置入使能端端电平,填入输出状态并测出输出电压;将74LS139按图3-4接好,按表4-2置入使能端输入端电平,填入输出状态。
AO
A1
A2
YOIO
O
Y1
Y2
r
G1
Y6
r
G2A
Y7
G2B
Y5
图4-3
Y3
Y4
使能
输入
输出
G1GaGb
A1A2A0
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
电压
X11
XXX
0XX
XXX
100
000
L=
H=
100
001
100
010
100
011
100
100
100
101
100
110
100
111
表4-2
(2)集成译码器应用
将74LS138、74LS20按图4-4接好,按表4-3输入电平置位,填写输出状态,并判断其电路功能。
表4-3
输入
输出
Cz
bi
ai
CiSi
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
aibiCi
Ci-1
Y0
A0
Y1
A1
Y2
A2
Y3
G1
Y4
G1A
Y5
G1A
Y6
Y7
图4-4
O
3
o
o
O
O
Si
Ci
3.集电极开路门及应用
⑴集电极开路门电路的逻辑功能测试:
将
74LS07按图4-5接好,当RL为1KQ
时,将其结果填入表4-4中
(2)A=1B=0、A=0B=1:
分别调节电位器,
阻Rl的取值对输出电平的影响
用数字万用表观察0C门外接负载电
O+5V
Rl
d10KQ
I
I300Q
F
输入
输出
A
B
F
0
0
0
1
1
0
1
1
表4-4
图4-5
五、回答问题:
简述用74LS138设计函数发生器的过程
实验五、集成逻辑电路及应用
(二)
实验目的
1.熟悉集成四位全比较器及其应用
2.熟悉集成四位加法器及其应用
3.集成双4选1数据选择器及其应用
1、
2、
、实验预习要求
熟悉所用集成电路的引线位置及各个引线作用
掌握用74LS153设计逻辑函数发生器的方法
、实验仪器及材料
1、数字电路实验装置
2、数字万用表
3、器件:
74LS8574LS15374LS15174LS28374LS04
、实验内容及步骤
1、集成四位全比较器功能测试及其应用
(1)将74LS85按图5-1接好,按表5-1输入电平分别置位,填写输出状态。
A和B的A>BA (2)判断两个四位二进制 1 > 5 3 6 B1 7 B2 B3 1mg 图5-1 p A0 —A A—A ——A —B0 输入 输出 A B 567 1010 1000 0010 1001 1001 1001 表5-1 “1” 2、集成四位加法器及应用 (1)将74LS85按图5-1接好,按表5-1输入电平分别置位,填写输出状态 表5-2 图5-2 A0 —A 1S0 -A T 3S1 -B0 B1S2 B2 -B3 S3 C0 Ci 输入 输出 A3A2A1A0 B3B2B1B0 C0S3S2S1S0 1101 0011 1001 0111 0001 1101 5-4 G BA C0C1C2C3 Y XXXX 0/1XXX X0/1XX XX0/1X XXX0/1 ⑵将74LS153按图5-4连好,测试电路填表 表5-5 3.集成数据选择器及其应用 (1)将74LS153按图5-3接好,测试电路填表表5-4 图>3COClC2YC3 GAlAC 5-5。 输入 输出 BA Y 00 01 10 11 CO Cl C2Y C3 GAlAC (2)B=0011时,测试电路填表5-3,并指出其逻辑功能。 表5-3 A3A2A1A0 S3S2S1S0 0000 0011 0100 0111 1000 1011 1100 1111 ⑵将74LS153和74LS04按图5-5接好,测试电路填表5-6。 表5-6 输入 输出 aibiCi-1 CiSi 000 001 010 011 100 101 110 111 ICO ICI 1C2 ICS lY 2C0 3C1 2C3 2Y 2C2 2C3 AlAO Si —Ci bi图3斗 (4)将74LS151按图5-6接好,测试电路填表表5-7 5-7. 输入 输出 AiBiCi-1 CiSi 000 001 010 011 100 101 110 111 DO DI D2 D3 D4 D5 D6 D7 -Ci A2A1AO DO D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 05-6 -Si A2A1A0 Ai Bi Ci 五、回答问题 简述用74LS151、74LS153设计函数发生器的过程 实验六、RS、集成D触发器及其应用 一、实验目的 1•熟悉与非门组成的基本RS触发器的逻辑功能 2.熟悉D触发器74LS74,74LS175的逻辑功能 3.掌握常用集成D触发器的正确使用方法及应用 二、预习要求 1.用二输入与非门组成基本RS触发器 2.熟悉实验用集成D触发器的管脚作用及功能 3.画出基本触发器、D触发器的状态状态表 4.画出基本触发器、D触发器的状态状态图 5.试作出实验内容中触发器应用图6-1的波形图 6.分析“四路智力抢答器”电路,图6-2 三、实验设备及材料 1.数字电路实验装置 2.双踪示波器 3.数字万用表 4.器件: 74LS74、74LS00、74LS20、74LS175 四、实验内容及步骤 1、基本RS触发器功能测试 依据表6-1对基本RS触发器逻辑功能测试,通过测试结果,正确理解基本RS触发器置位、复位及不定与不变的含义。 表6-1 Rd Sd QQ 触发器状 态 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 将Rd、Sd 1 1 端并联连 0 0 接 1 1 2、D触发器74LS74功能测试 (1)依据表6-2对RdSd功能测试 表6-2 Rd Sd QQ 变化D,Q、Q有无变化 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1.先置好D,再置CP 2)依据表6-3对D触发器功能测试(RdSd悬空)注意: 3、 2.观察在CP=0,CP=1期间,D的变化对QQ的影响 表6-3 D CP Q Q 输出 X 0 0 T 0 1 T 1 D触发器应用 集成D触发器74LS74: D—Q连接,加入CP时钟信号(1KHz),用双踪示波 器观察并记录CP、Q、Q波形。 指出: ①电路功能②CP触发作用沿@Q和Q的异同。 (2)用集成D触发器74LS74组成分频移相电路图6-1,输入1KHz方波信号测试输出并画出波形。 (3)用集成D触发器74LS175组成图6-2四路智力抢答器电路 V02 D1 Q1 D2 Q2 D3 Q3 D4 Q4 Qi Q2 Q3 RDCP Q4 74LS175 (led)□——[>H—a— 复位: 1KHz 图6-2 五、实验报告要求 1、 2、 3、 4、 实验目的 实验仪器、仪表、材料(引脚图、功能表、型号)电路原理图,制作测试数据表,画出波形图回答问题: 为什么在触发器功能测试中首先置好控制端D,再置CP? 实验七、JK触发器及其应用 一、实验目的 1•熟悉常用JK触发器的逻辑功能 2.掌握集成JK触发器的正确使用方法及应用 、预习要求 1、 2、 3、 4、 5、 熟悉实验用集成JK触发器的管脚作用及功能画出JK触发器的状态转换表画出JK触发器的状态转换图 试作出实验内容中触发器应用图7-1的波形图分析“电路智力抢答器”电路,图7-2 、实验仪器及材料 1、 1) 2) 3) 数字电路实验装置双踪示波器万用表 器件: 74LS112 74LS0074LS20 30KQ电阻 四、实验内容及步骤 1、JK触发器功能测试 (1)依据表7-1对JK触发器Rd、Sd功能测试 RdSd QQ 变化J、K,Q、Q有无变化 (2)依据表7-2对JK触发器功能测试(RdSd悬空) 注意: ①先置好JK再置CP @观察在CP=0,CP=1期间,JK的变化对QQ的影响表7-2 CP J K Q Q 0 X X T 0 0 0 0 T 0 1 0 1 T 1 0 1 0 T 1 1 1 1 3、JK触发器的应用 用双踪示波器观察并记录波形。 (1)J=K=1加入CP时钟信号(1KHZ方波), 指出: ①电路功能②CP触发器作用沿? (2)用集成JK触发器组成分频移相电路如图 @Q和Q的异同 7-1,输入1KHZ方波信号,测试并画出输 出波形。 CP—O> F0 图7-1 J Q F1 Q Q K 。 丫1 Y2 O ⑶用集成JK触发器组成图7-2四路电路抢答器电路 LED LED LED LED JqK Rd T7 XI O- 复位 五、实验报告要求 实验目的 实验仪器、仪表、材料(引脚图、功能表、型号) 电路原理图,制作测试数据表,画出波形图 4、回答问题: 1、 2、 3、 为什么在触发器功能测试中首先置好控制端J、K,再置CP? 实验八、集成计数器及其应用 一、实验目的 1、掌握一种集成计数器的功能及使用方法 2、学会用集成计数器74LS196组成不同编码方式,不同进制计数器的方法。 、预习要求 1、熟悉8421BCD码、5421BCD码头的编码方式 2、了解集成计数器械74LS196的引脚、功能和使用方法 3、掌握用集成计数器74LS196组成任意进制计数器的方法、实验仪器及器材 1、数字电路实验装置 (2) QdQcQbQa。 1秒脉冲接CP2,其它同上。 2、万用表 74LS20 3、器件: 74LS196 四、实验内容 注意: 分别用LED灯和七段显示器观察。 1、74LS196集成计数器的功能测试 (1) COI/LD=1Cr=1,1秒脉冲接CP1,输入10个脉冲,观察并记录 COT/LD=1,Cr=0 ®观察并记录QdQcQbQa②CP1或CP2加入时钟信号,观察并记录QdQcQbQa @改变IdIcIbla,观察并记录QdQcQbQa (4)Cr=1,COT/LD=0, ①ldlclbla=1001,分别用LED灯和七段显示器观察并记录QdQcQbQa ②IdIcIbIa=0110,分别用LED灯和七段显示器观察并记录QdQcQbQa 2、脉冲信号Cr=1CON/LD=1 (1)输入12个脉冲,观察并记录 NfCP1,QafCP2(首先要置零) QdQcQbQa (2) QaQcfCr端,输入8个脉冲, 观察并记录QdQcQbQa (3) QaQcfCOI/LD端,IdIcIbIa=1000输入8个脉冲,观察并记录QdQcQbQa。 3、脉冲信号Cr=1CON/LD=1N——CP2CP1——Qd(首先要置零)®输入12个脉冲,观察并记录QaQdQcQbo ②QaQcfCr,输入8个脉冲,观察并记录QaQdQcQbo@QaQcfCOI/LD端,IaIdIcIb=0000输入8个脉冲,观察并记录QaQdQcQbo 五、实验报告要求 1、 2、 3、 4、 实验目的 实验仪器、仪表、材料(引脚图、功能表、型号)电路原理图,制作测试数据表,画出波形图回答问题: 可用该计数器实现减法计数吗? 实验九、集成移位寄存器及应用 一、实验目的 1、了解四位双向移位寄存器74LS194的逻辑功能 2、学习74LS194的使用方法及应用 二、预习要求 熟悉74LS194的引脚作用及功能 考虑如何进行功能检测 用74LS194设计一个能自启动的环形计数器 0000 1、 2、 3、 —1000—0100 0000—0001—0010 T; 1000—0100 三、实验仪器及材料 1、通用数字电路实验装置 2、数字万用表 3、器件: 74LS194 四、实验内容及步骤 1、对74LS194功能测试 将 (1)〜(4)记录填表9-1,并观察与CP有关项在CP工作时,Q变化。 表9-1 0001 J0010 74LS20 74LS00 Cr S0 S1 CP Dsl Dsr D0 D1D2 D3 Q0Q1Q2Q3 功能 首先记 录初 态 0 X X X X X X X X X 1 1 1 T X X 0 0 1 0 1 0 0 X X X X X X X 1 1 0 T X X 0 1 X X X X 1 0 1 T 0 1 X X XX X X 1 X X 0 X X X X X X 2、移位、串行—并行、并行—串行的应用 (1)左移S0S1=10Cr=1 ①a: 清零; b;DslJ10010000逐个输入后为零,输入8个CP=1Hz(单脉冲)信号情况下,记录Q0Q1Q2Q3写出状态转换表 Qa: 清零 b: DsL=1, 换表 ③a: 清零 输入8个C
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