本实验为验证性实验.docx
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本实验为验证性实验
实验一门电路
本实验为验证性实验
一、实验目的
熟悉门电路的逻辑功能。
二、实验原理
TTL集成与非门是数字电路中广泛使用的一种基本逻辑门。
使用时,必须对它的逻辑功能、主要参数和特性曲线进行测试,以确定其性能的好坏。
与非门逻辑功能测试的基本方法是按真值表逐项进行。
但有时按真值表测试显得有些多余。
根椐与非门的逻辑功能可知,当输入端全为高电平时,输出是低电平;当有一个或几个输入端为低电平时,输出为高电平。
可以化简逻辑函数或进行逻辑变换。
三、实验内容及步骤
首先检查5V电源是否正常,随后选择好实验用集成块,查清集成块的引脚及功能.然后根据自己的实验图接线,特别注意Vcc及地的接线不能接错(不能接反且不能短接),待仔细检查后方可通电进行实验,以后所有实验均依此办理。
(一)、测与非门的逻辑功能
1、选择双4输入正与非门74LS20,按图1.1接线;
图1.1
2、输入端、输出端接LG电平开关、LG电平显示元件盒上;集成块及逻辑电平开关、逻辑电平显示元件盒接上同一路5V电源。
3、拨动电平开关,按表1.1中情况分别测出输出电平
表1.1
输入端
输出端
1
2
4
5
6
电位(V)
逻辑状态
1
l
l
l
O
1
1
1
O
O
1
l
0
0
0
1
O
0
O
O
(二)、测试与或非门的逻辑功能
l、选两路四输入与或非门电路1个74LS55,按图1.2接线:
图1.2
2、输入端接电平的输出插口,拨动开关当输入端为下表情况时分别测试输出端(8)的电位,将结果填入表1.2中:
表1.2
输入端
输出端
1
2
3
4
10
11
12
13
8
电位
(V)
逻辑
状态
l
1
1
1
0
0
0
O
l
1
1
1
0
0
0
1
0
0
0
O
1
l
l
1
1
O
O
0
1
l
1
1
0
O
O
l
O
0
O
l
0
O
O
O
O
O
O
0
(三)、测逻辑电路的逻辑关系
用74LS00电路组成下列逻辑电路,按图1.3、图1.4接线,写出下列图的逻辑表达表并化简,将各种输入电压情况下的输出电压分别填入表1.3、表1.4中,验证化简的表达式。
Z
图1.3
表1.3
输入
输出
A
B
Z
0
O
O
1
l
O
1
1
A
B
Z
图1.4
表1.4
输入
输出
A
B
Z
0
O
O
1
l
O
1
1
(四)、观察与非门对脉冲的控制作用
选一块与非门74LS20按下面两组图1.5(a)、(b)接线,将一个输入端接连续脉冲用示波器观察两种电路的输出波形。
在做以上各个实验时,请特别注意集成块的插入位置与接线是否正确,每次必须在接线后经复核确定无误后方可通电实验,并要养成习惯。
四、实验仪器与器材
1、JD-2000通用电学实验台一台
2、CA8120A示波器一台
3、DT930FD数字多用表一块
4、主要器材74LS002片,74LS551片,
74LS201片,逻辑开关盒1个
五、实验报告要求
整理实验数据,并对数据及波形进行一一分析,比较实验结果,分析“与非门”的逻辑功能并作讨论!
六:
注意事项:
l、接拆线都要在断开电源(5V)的情况下进行。
2、TTL电路电源电压Vcc=+5V;检查电源是否为5V(不要超过+5V)。
七、实验思考题
l、与非门什么情况下输出高电平?
什么情况下输出低电平?
与非门不用的输入端应如何处理?
2、与或非门在什么情况下输出高电平?
什么情况下输出低电平?
与或非门中不用的与门输入端应如何处理?
不用的与门应如何处理?
3、如果与非门的一个输入端接连续时钟脉冲,那么:
(1)其余输入端是什么状态时,允许脉冲通过?
脉冲通过时,输出端波形与输入端波形有何差别?
(2)其余输入端是什么状态时,不允许脉冲通过?
这种情况下与非门输出是什么状态?
实验二编码器与译码器
本实验为验证性实验
一、实验目的
1.验证编码器与译码器的逻辑功能。
2.熟悉集成编码器与译码器的测试方法及使用方法。
二、实验原理
编码器的功能是将一组信号按照一定的规律变换成一组二进制代码。
74148为8线--3线优先编码器,有8个编码输入端I0、Il、…I7和3个编码输出端A2A1A0。
输出为842l码的反码,输入低电平有效。
在逻辑关系上,I7为最高位,且优先级最高。
其真值表见表4_1。
表4_18线一3线优先编码器74148真值表
输入
输出
S
I0
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I7
A2
A1
A0
YEX
Ys
l
×
×
×
×
×
×
×
×
l
l
l
l
1
0
×
×
×
×
×
×
×
0
O
O
0
O
1
O
×
×
×
×
×
×
0
l
0
0
l
0
1
0
×
×
×
×
×
0
l
l
0
l
0
0
1
O
×
×
×
×
O
1
l
l
0
l
l
O
1
0
×
×
×
O
l
l
l
1
1
0
0
0
l
0
×
×
O
l
1
1
1
1
l
0
1
0
l
0
×
0
l
1
l
1
1
l
l
1
0
O
l
0
O
l
1
l
1
l
l
l
1
l
l
0
l
0
l
l
l
1
l
1
l
l
l
l
l
1
0
注:
其中S为使能端,Ys为选通输出端,YEX为扩展输出端。
译码器的功能是将具有特定含义二进制码转换成相应的控制信号。
7442为4线--10线译码器(BCD输入),有4个输入端D、C、B、A(A为低位)和10个输出端Y0、Y1...Y9。
译码输出为低电平。
真值表见表4_2
表4—24线一10线译码器真值表
输入
输出
D
C
B
A
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
Y8
Y9
0
O
0
O
O
1
l
l
1
1
1
l
l
l
0
0
0
l
l
0
l
l
l
l
1
l
l
l
0
0
l
0
1
l
0
l
1
l
l
1
1
l
0
0
1
l
l
l
1
0
l
l
1
l
1
l
0
1
0
0
l
l
l
l
0
l
l
1
1
l
0
1
0
l
1
1
l
1
l
0
1
l
1
l
0
1
l
O
1
1
1
l
1
l
0
1
1
l
O
l
1
l
1
l
1
1
l
l
l
O
l
l
l
0
0
0
1
1
1
1
1
1
l
1
O
1
1
0
O
l
1
1
1
1
l
l
1
l
l
0
三、预习要求
复习教材中编码器与译码器的有关内容,熟悉所用器件74LSl48、74LSl38的引脚排列。
四、实验内容及步骤
1、8线--3线优先编码器功能测试
8线--3线优先编码器74LSl48和反相器74LS04的引脚排列如图4_1所示。
(1)在通用电学实验台上按图4_2电路对优先编码器74LSl48和反相器74LS04进行连线。
(2)在输入端按照表4_3加入高低电平(“0”态接地,“1”态接+Vcc(+5V)),用万用表测试输出电压并将测试结果填入表4_3中。
表4_3测量优先编码器真值表
输入
输出
S
I0
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I7
A2
A1
A0
YEX
Ys
1
×
×
×
×
×
×
×
×
0
×
×
×
×
×
×
×
0
0
×
×
×
×
×
×
O
l
O
×
×
×
×
×
0
1
l
O
×
×
×
×
0
l
l
l
O
×
×
×
0
l
l
1
l
O
×
×
0
l
1
l
l
1
0
×
O
l
1
l
l
1
l
0
0
1
1
l
1
1
l
l
O
1
1
1
l
l
1
l
l
2、3线--8线译码器的功能测试
3线--8线译码器74LSl38的引脚排列如图4_3所示。
(1)在通用电学实验台上将3线--8线译码器74LSl38输入端按照表4_4加入高低电平,用万用表测试输出电压并将测试结果填入表4_4中。
(2)译码器作为数据分配器。
按图5_4接线,在脉冲输入端D加入f=lkHz的矩形脉冲,同时用示波器观察地址输入为A2A1A0=000、010、100、11l时的输入和各输出端的波形,并按时问关系将输入、输出波形记录下来。
表4_4测量3线--8线译码器真值表
输入
输出
G1
G2A+G2B
A2
A1
A0
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
1
O
0
O
O
1
0
0
0
l
l
0
0
l
O
l
0
0
l
1
1
0
l
0
0
l
0
l
0
l
1
0
l
l
O
l
0
l
1
l
O
×
×
×
×
×
l
×
×
×
五、实验仪器与器材
1、JD-2000通用电学实验台一台
2、CA8120A示波器一台
3、DT930FD数字多用表一块
4、主要器材74LS1481片,74LS041片,
74LS1381片,逻辑开关盒1个
六、实验报告
l、作出实测的74LSl48、74LSl38的真值表。
画出图4_4实测的输入、输出波形。
2.讨论两个器件输入、输出有效电平及使能端的作用。
七、思考题
1.74LSl38输入使能端有哪些功能?
74LSl48输入、输出使能端有什么功能?
2.怎样将74LSl38扩展为4--16线译码器?
实验三数据选择器
本实验为验证性实验
一、实验目的
1.熟悉数据选择器的基本功能及测试方法。
2.学习用数据选择器作逻辑函数产生器的方法。
二、实验原理
数据选择器的功能是从多个通道的数据中选择一个传送到唯一的公共数据通道上。
74151是一种典型的集成数据选择器,它有3个地址输入端S2S1S0,可选择I0~I78个数据源,具有两个互补输出端Z和
。
其功能表如表3_1所示。
表3_1数据选择器7415l功能表
输入
输出
使能
选择
Z
G
S2SlS0
l
×××
01
0
000
I0
0
0Ol
I1
O
0l0
I2
O
0l1
I3
O
lO0
I4
O
lOl
I5
0
ll0
I6
0
ll1
I7
数据选择器除了实现有选择的传送数据以外,还可作逻辑函数产生器,与计数器配合可实现并行数据到串行数据的转换等。
三、预习要求
1.复习教材中数据选择器的有关内容,熟悉74LS15l的管脚排列。
2.熟悉用数据选择器作逻辑函数产生器的原理。
四、实验内容及步骤
1.8选l数据选择器74LSl5l基本功能测试
8选l数据选择器74LSl5l的引脚排列如图3_1所示。
在通用电学实验台上将数据选择器74LSl5l接通电源。
在输入端按照表3_2加入高低电平,用万用表测试输出电压并将测试结果填入表3_2中。
表3_2测量数据选择器74LSl51功能表
输入
输出
使能
选择
Z
G
S2S1S0
l
×××
0
000
O
001
O
010
O
011
0
100
0
101
0
110
0
111
2.用7415l实现三位奇数校验器的功能。
三位奇数校验器的真值表如表3_3所示,要求用7415l实现其功能。
表3_3三位奇数校验器的真值表
输入
输出
A
B
C
Y
0
O
0
0
0
0
l
l
0
l
0
l
O
l
l
0
l
O
0
l
1
0
l
0
1
1
0
0
l
l
1
1
提示:
(1)根据真值表写出该逻辑函数的最小项表达式为:
Y=
C+
B
+A
+ABC(3.1)
(2)根据式(3.1)画出74151接线图如图3_2。
按表3_3测量相应的的输出状念,验证是否满足三位奇数校验器的逻辑功能。
四、实验仪器与器材
1、JD-2000通用电学实验台一台
2、CA8120A示波器一台
3、DT930FD数字多用表一块
4、主要器材74LS1511片,逻辑开关盒1个
五、实验报告
整理实验数据及结果,按要求填写表格,总结数据选择器的基本功能及其应用。
六、思考题
1.除了作逻辑函数产生器外,数据选择器还有哪些方面的应用?
2.试用两片8选l数据选择器组成一个16选l的数据选择器。
实验四、组合逻辑电路的设计与调试
本实验为设计性实验
一、实验目的
(1).熟悉EWB软件的仿真实验方法,加深理解组合逻辑电路的分析与设计方法。
(2).测试所设计电路的逻辑功能。
二、预习要求
1、复习组合电路的设计方法。
按设计步骤,设计实验内容的逻辑电路图。
2、熟悉ElectronicsWorkbench(简称EWB)软件的使用方法。
三、设计要求与技术指标
1.设计一个三人表决电路,A,B,C三人对某一提案进行表决,如多数赞成,则提案被通过,表决机以指示灯亮来表示;反之指示灯不亮。
根据所设计的电路进行仿真实验,检查是否符合设计要求。
2.设计一个能判断一位二进制数A与B大小的比较电路。
画出逻辑图(用Ll、L2、L3分别表示三种状态,即Ll(A>B),L2(A
设A、B分别接至数据开关,Ll、L2、L3接至逻辑显示器(灯),将实验结果记录入表3.1中。
D1
D2
D3
表3.1
A
B
Ll(A>B)
L2(A
L
L3(A=B)
0
0
0
1
AB
1
0
1
1
图3.1数据选择器
3.设计一个数据选择器,逻辑框图如图3.1所示,D1,D2,D3为数据输入端,A,B为数据选择控制端。
当B=0A=0不选通(或禁止即L=0);B=0A=1选通D1;
B=1A=0选通D2;B=1A=1选通D3。
四.设计提示
数字电路按逻辑功能的特点分为两大类,一类叫组合逻辑电路(简称组合电路),另一类叫时序逻辑电路(简称时序电路)。
组合电路由基本门电路组成,其特点是任一时刻的输出信号仅取决于同一时刻的输入信号。
而时序电路则由基本门电路加反馈网络组成,其特点是任一时刻的输出信号不仅取决于当时的输入信号,而且与电路原来的状态有关。
组合电路的设计是根据己知工作条件和所要求的逻辑功能,设计出最简逻辑电路图,其步骤可用图3.2来描述。
图3.2组合逻辑电路设计步骤示意框图
逻辑表达式化简是组合电路设计的关键,它关系到电路结构是否最佳,使用门的数量及种类是否最少,由于逻辑表达式不是唯一的,还需从实际出发,结合手边已有的集成门电路种类,将简化的表达式进行改写,使得逻辑功能最易实现。
设计举例:
【例3-1】设计一个半加器,并根据所设计的电路进行仿真实验,检查是否符合设计要求。
⑴、列出电路的真值表。
⑵、根据真值表写逻辑表达式并简化
Si=Ai
+
Bi
Ci=Ai·Bi
⑶、根据逻辑表达式画出逻辑图。
⑷、拟定实验电路的接线图。
⑸、根据所设计的电路进行仿真实验,并将实验结果记录于表中,检查是否符合设计要求。
五、实验报告要求
⑴.列出各设计电路的真值表。
⑵.根据真值表写逻辑表达式并简化。
⑶.根据逻辑表达式画出逻辑图。
⑷.拟定实验电路的逻辑图和接线图。
⑸.根据所设计的电路进行仿真实验,检查是否符合设计要求。
六、总结思考与总结
总结组合逻辑电路的设计方法。
实验五集成触发器的应用
本实验为设计性实验。
一、实验目的
1.熟悉JK和D触发器两种类型集成触发器的功能及使用方法。
2.熟悉触发器的应用。
二、预习要求
1、熟悉JK和D触发器的逻辑功能以及使用方法。
2、按设计要求,画出实验内容的逻辑图。
3、用EWB仿真所设计的逻辑图。
三、实验内容
1、JK触发器(74LS112)的功能测试:
JK触发器74LSll2的引脚排列及符号如图5_1所示。
(1)在通用电学实验台上将JK触发器74LS112的
和
端按照表5.1要求改变,观察和记录Q与
的状态。
回答下列问题:
A:
触发器在实现正常功能时,
和
应处于什么状态?
B:
欲使触发器状态Q=O,对直接置位、复位端应如何操作?
表5.1
Q
1
1
1
1→O
1
0→1
1→0
1
0→1
1
1→0
1→0
0→1
0→1
(2)按表5.2要求,测试记录触发器的逻辑功能(表中CP由单脉冲源供给)。
表5.2JK触发器的逻辑功能
JKCP
Qn+1
Qn=0Qn=1
01× × ×
10× × ×
1100↓
1101↓
1110↓
1111↓
(3)触发器处于计数状态(J=K=1),CP端输入f=100KHz的方波用示波器观察、记录CP、Q和
的工作波形。
根据波形回答下述问题:
A:
Q状态更新发生在CP的哪个边沿?
B:
Q与CP两信号的周期有何关系?
C:
Q与
的关系如何?
2、D触发器74LS74的功能测试:
双D触发器74LS74的引脚排列及符号如图5_2所示。
(1)按表5.3要求测试并记录D触发器74LS74的逻辑功能。
表5.3
(2)使触发器处于计数状态(Q与
)相连,CP端输入f=100KHz的方波,记录CP、Q和
的工作波形。
3.设计一个4人智力竞赛抢答电路
具体要求:
每个抢答人操纵一个微动开关,以控制自己的一个指示灯,抢先按动开关者能使自己的指示灯亮起,并封锁其余3人的动作(即其余3人即使再按动开关也不再起作用),主持人可在最后按“主持人”微动开关使指示灯熄灭,并解除封锁。
所用的触发器可选JK触发器74LS112,或D触发器74LS74;也可采用“与非”门构成基本触发器。
四、设计提示
1.触发器有三种输入端。
第一种是直接置位、复位端,用
和
表示,在
=0(或
=O)时,触发器将不受其它输入端所处状态影响,使触发器直接置1(或置O);第二种是时钟脉冲输入端,用来控制触发器发生状态更新,用CP表示,若CP上升沿有效,则逻辑符号无小圈,若CP下降沿有效,则逻辑符号有小圈;第三种是数据输入端,它是触发器状态更新的依据。
2.D触发器最常见的触发方式是上升沿触发,其中74LS74便是,即触发器状态的更新发生在时钟脉冲的上升沿,可以有效地克服“空翻”现象。
D触发器的特征方程为:
Qn+1=D
3.JK触发器也有边沿触发的,其中74LS112便是,即触发器状态的更新发生在时钟脉冲的下降沿。
4.实现智力竞赛抢答器设计的方法很多,这里仅举一例供参考,如图5_3所示。
5.D和JK触发器是两种应用最广泛的器件。
D触发器除用来组成计数器、锁存器、移位寄存器等时序电路外,还可用来实现某些特定功能:
产生同步单脉冲产生电路、分频电路。
JK触发器也应用较多,它具有很强的抗干扰能力,并且功能更强,使用更灵活。
除了用来组成计算器、移位寄存器等时序电路外,还可用来实现某些特定功能:
“1”检出电路、八度音产生电路。
五、实验仪器与器材
1、JD-2000通用电学实验台一台
2、CA8120A示波器一台
3、DT930FD数字多用表一块
4、主要器材74LS1122片、74LS041片、
74LS201片、74LS742片,逻辑开关盒1个等。
六、实验报告要求
1、测试电路,记录数据,并对实验结果进行分析。
2、设计任务要有设计过程和设计逻辑图。
3、写出所设计的智力竞赛抢答器电路的工作原理及工作过程。
4、分析讨论实验中发生的现象和问题。
5、总结本次实验体会。
七、实验思考与总结
总结用触发器设计智力竞赛抢答器的方法。
实验六计数器的应用
本实验为设计性实验。
一、实验目的
1.熟悉集成计数器的功能特点。
2.熟悉集成计数器的使用方法。
3.熟悉“反馈归0法”设计计数器。
二、预习提示
1.复习集成计数器的逻辑功能。
2.根据设计要求设计出逻辑图。
3.用EWB仿真所设计的电路,检查是否符合设计要求。
三、设计要求与技术指标
1、用集成计数器74LS290实现六进制计数器。
2、用集成计数器74LS290实现24进制计数器。
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