数字电子技术实验指导.docx
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数字电子技术实验指导
实验一.数字逻辑电路仪器仪表的使用与脉冲信号的测量
一.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
二.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
三.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
四.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Y1输入连接1KHz、0.5V的测试方波信号,Y1置0.1V档、Y2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Y1、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Y1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
0.5v
1v
2v
5v
0
1
表1-2
(2)用示波器Y1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1-3。
单脉冲
常态
动作
常态
Y1
表1-3
(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1-4。
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
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
。
ViVo
五.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
一.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
二.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
三.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
四.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A、B接S1、S2电平开关的输入插口,输出端Y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。
Vcc
(0,1开关)14
13y
2
图2-1
表2-1
输
入
A
0
0
1
1
B
0
1
0
1
输
出
Y
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Y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
Vcc
(0,1开关)14
A
13
B2
图2-27
输
入
A
0
0
1
1
B
0
1
0
1
输
出
Y
电压
表2-2
3.逻辑电路的功能测试
(1)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
F
E
D
C
A
B
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。
五.、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
一、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
二、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
三、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)
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。
二、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
三、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。
表4-1
输入
使能
输出
A
EN
Y
电压
状态
0
0
1
0
0
1
1
1
A
Y
EN
图4-1
(2)74LS125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。
1KHz方波•A
ENF1
B
BENF2
图4-2
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。
Y0
A0
Y1
A1
A2
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
G1
Y7
.G2A
G2B
图4-3
表4-2
使能
输入
输出
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
(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4-3Y0
输入
输出
CiSi
000
001
010
011
100
101
110
111
A0Y1
A1Y2Si
A2Y3
1G1Y4
aiG1AY5
biG1AY6Ci
Ci-1Y7*Ci
图4-4
3.集电极开路门及应用
(1)集电极开路门电路的逻辑功能测试:
将74LS07按图4-5接好,当
为1KΩ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,用数字万用表观察OC门外接负载电阻
的取值对输出电平的影响
+5V表4-4
输入
输出
AB
F
00
01
10
11
10KΩ
300Ω
AF
B
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)
一、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
二、实验预习要求
1、熟悉所用集成电路的引线位置及各个引线作用
2、掌握用74LS153设计逻辑函数发生器的方法
三、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
三、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。
(2)判断两个四位二进制A和B的A>B、A
图5-1表5-1
输入
输出
A
B
567
1010
1000
0010
1001
1001
1001
A0
A15
AA2
A36
B0
B17
BB2
B3
lmg
“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
图5-2表5-2
输入
输出
A3A2A1A0
B3B2B1B0
C0S3S2S1S0
1101
0011
1001
0111
0001
1101
A0
A1S0
A2
A3S1
B0
B1S2
B2
B3S3
C0
Ci
(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
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5-4
表5-4
G
BA
C0C1C2C3
Y
XXXX
0/1XXX
X0/1XX
XX0/1X
XXX0/1
(2)将74LS153按图5-4连好,测试电路填表5-5。
表5-5
输入
输出
BA
Y
00
01
10
11
(2)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
(4)将74LS151按图5-6接好,测试电路填表5-7.
表5-7
输入
输出
AiBiCi-1
CiSi
000
001
010
011
100
101
110
111
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
Q
触发器状态
11
01
11
10
11
00
11
00
11
00
将Rd、Sd端并联连接
11
00
11
2、D触发器74LS74功能测试
(1)依据表6-2对
功能测试
Q
变化D,Q、
有无变化
11
01
11
10
11
00
表6-2
2)依据表6-3对D触发器功能测试(
悬空)
注意:
1.先置好D,再置CP
2.观察在CP=0,CP=1期间,D的变化对Q
的影响
表6-3
D
CP
Q
输出
X
0
0
↑
0
↓
1
↑
1
↓
3、D触发器应用
(1)集成D触发器74LS74:
D—
连接,加入CP时钟信号(1KHz),用双踪示波器观察并记录CP、
、Q波形。
指出:
电路功能CP触发作用沿Q和
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。
V01V02
DF0
DF2
CP
(3)用集成D触发器74LS175组成图6-2四路智力抢答器电路
74LS175(LED)
D1Q1
D2Q2
D3Q3
D4Q4
CP
复位
1KHz
图6-2
五、实验报告要求
1、实验目的
2、实验仪器、仪表、材料(引脚图、功能表、型号)
3、电路原理图,制作测试数据表,画出波形图
4、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
二、预习要求
1、熟悉实验用集成JK触发器的管脚作用及功能
2、画出JK触发器的状态转换表
3、画出JK触发器的状态转换图
4、试作出实验内容中触发器应用图7-1的波形图
5、分析“电路智力抢答器”电路,图7-2
三、实验仪器及材料
1、数字电路实验装置
1)双踪示波器
2)万用表
3)器件:
74LS11274LS0074LS2030KΩ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
Q
变化J、K,Q、
有无变化
(2)依据表7-2对JK触发器功能测试(
悬空)
注意:
先置好JK再置CP
观察在CP=0,CP=1期间,JK的变化对Q
的影响
CP
JK
Q
0
XX
↑
00
↓
00
↑
01
↓
01
↑
10
↓
10
↑
11
↓
11
表7-2
3、JK触发器的应用
(1)J=K=1加入CP时钟信号(1KHz方波),用双踪示波器观察并记录波形。
指出:
电路功能CP触发器作用沿?
Q和
的异同
(2)用集成JK触发器组成分频移相电路如图7-1,输入1KHz方波信号,测试并画出输
出波形。
JQJQY1
CPF0F1
K
K
Y2
图7-1
(3)用集成JK触发器组成图7-2四路电路抢答器电路
五、实验报告要求
1、实验目的
2、实验仪器、仪表、材料(引脚图、功能表、型号)
3、电路原理图,制作测试数据表,画出波形图
4、回答问题:
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。
二、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
三、实验仪器及器材
1、数字电路实验装置
2、万用表
3、器件:
74LS19674LS20
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/
=1
=1,1秒脉冲接CP1,输入10个脉冲,观察并记录
QdQcQbQa。
(2)1秒脉冲接CP2,其它同上。
(3)COT/
=1,
=0
观察并记录QdQcQbQa
CP1或CP2加入时钟信号,观察并记录QdQcQbQa
改变IdIcIbIa,观察并记录QdQcQbQa
(4)Cr=1,COT/
=0,
IdIcIbIa=1001,分别用LED灯和七段显示器观察并记录QdQcQbQa
IdIcIbIa=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/
=1N→CP1,Qa→CP2(首先要置零)
(1)输入12个脉冲,观察并记录QdQcQbQa
(2)
→Cr端,输入8个脉冲,观察并记录QdQcQbQa
(3)
→COI/
端,IdIcIbIa=1000输入8个脉冲,观察并记录QdQcQbQa。
3、脉冲信号Cr=1CON/
=1N——CP2CP1——Qd(首先要置零)
输入12个脉冲,观察并记录QaQdQcQb。
→Cr,输入8个脉冲,观察并记录QaQdQcQb。
→COI/
端,IaIdIcIb=0000输入8个脉冲,观察并记录QaQdQcQb。
五、实验报告要求
1、实验目的
2、实验仪器、仪表、材料(引脚图、功能表、型号)
3、电路原理图,制作测试数据表,画出波形图
4、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
1、熟悉74LS194的引脚作用及功能
2、考虑如何进行功能检测
3、用74LS194设计一个能自启动的环形计数器
0000→0001→00100000→1000→0100
↑↓↑↓
1000←01000001←0010
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:
74LS19474LS2074LS00
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
Cr
S0S1
CP
DSLDSR
D0D1D2D3
Q0Q1Q2Q3
功能
首先记录初态
0
XX
X
XX
XXXX
1
11
↑
XX
0010
1
00
X
XX
XXXX
1
10
↑
X0
X1
XXXX
1
01
↑
1X
2X
XXXX
1
XX
0
XX
XXXX
2、移位、串行→并行、并行→串行的应用
(1)左移S0S1=10Cr=1
a:
清零;
b;DSL←10010000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
a:
清零
b:
DSL=1,输入8个CP=1Hz(单脉冲)信号情况下,记录Q0Q1Q2Q3写出状态转换表
a:
清零
b:
S0S1=11、D0D1D2D3=1000,记录Q0Q1Q2Q3。
c:
S0S1=10DSR=0,输入8个CP=1Hz(单脉冲)信号情况下,记录Q0Q1Q2Q3,画出波形图。
(2)右移S0S1=01、Cr=1
a:
清零;
b;DSR←000
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