数电实验报告.docx

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数电实验报告

实验2组合逻辑电路（半加器全加器及逻辑运算）

一、实验目的

1.掌握组合逻辑电路的功能测试。

2.验证半加器和全加器的逻辑功能。

3.学会二进制数的运算规律。

二、实验仪器及材料

1.Dais或XK实验仪一台

2.万用表一台

3.器件：

74LS00三输入端四与非门3片

74LS86三输入端四与或门1片

74LS55四输入端双与或门1片

三、预习要求

1.预习组合逻辑电路的分析方法。

2.预习用与非门和异或门构成的半加器、全加器的工作原理。

3.学习二进制数的运算。

四、实验内容

1.组合逻辑电路功能测试。

图2－1

⑴用2片74LS00组成图2－1所示逻辑电路。

为便于接线和检查，在图中要注明芯片编号及各引脚对应的编号。

⑵图中A、B、C接电平开关，Y1、Y2接发光管显示。

⑶按表2－1要求，改变A、B、C的状态填表并写出Y1、Y2逻辑表达式。

⑷将运算结果与实验比较。

表2－1

输入

输出

A

B

C

Y1

Y2

0

0

0

0

0

0

0

1

0

1

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

1

0

1

0

0

1

1

1

0

1

1

0

0

1

0

1

0

（5）实验过程及实验图：

1）连线图：

2）实验图：

（6）实验总结：

用两片74ls00芯片可实现如图电路功能

2.测试用异或门（74LS86）和与非门组成的半加器的逻辑功能。

根据半加器的逻辑表达式可知，半加器Y是A、B的异或，而进位Z是A、B相与，故半加器可用一个集成异或门和二个与非门组成如图2－2。

图2－2

⑴在实验仪上用异或门和与门接成以上电路。

A、B接电平开关S，Y、Z接电平显示。

⑵按表2－2要求改变A、B状态，填表。

表2－2

输入端

A

0

1

0

1

B

0

0

1

1

输出端

Y

0

1

1

0

Z

0

0

0

1

（3）实验过程及实验图：

1）管脚图：

2）实验图

（4）实验总结：

用异或门（74LS86）和与非门可组成半加器

3.测试全加器的逻辑功能。

⑴写出图2－3电路的逻辑表达式。

⑵根据逻辑表达式列真值表。

⑶根据真值表画逻辑函数SiCi的卡诺图。

Bi

Bi,Ci-1

00

01

11

10

0

0

0

1

0

1

0

1

1

1

Ai

Bi,Ci-1

00

01

11

10

0

0

1

0

1

1

1

0

1

0

Si=Ci=

图2－3

⑷填写表2－3各点状态。

表2－3

Ai

Bi

Ci-1

Y

Z

X1

X2

X3

Si

Ci

0

0

0

0

0

1

1

1

0

0

0

1

0

0

1

1

1

0

1

0

1

0

0

1

0

1

0

1

1

0

1

1

0

1

1

0

1

1

0

1

0

0

1

1

0

1

0

1

1

0

0

1

1

1

1

0

1

1

1

1

1

0

1

0

0

1

1

1

0

1

1

1

1

0

1

1

1

0

0

1

⑸按原理图选择与非门并接线进行测试，将测试结果记入表2－4，并与上表进行比较看逻辑功能是否一致。

表2－4

Ai

Bi

Ci-1

Ci

Si

0

0

0

0

0

0

1

0

0

1

1

0

0

0

1

1

1

0

1

0

0

0

1

0

1

0

1

1

1

0

1

0

1

1

0

1

1

1

1

1

（6）实验过程及实验图：

1）引脚图：

2）实验图：

（7）实验总结：

3个74ls00芯片可构成全加器

4.测试用异或、与或和非门组成的全加器的逻辑功能。

全加器可以用两个半加器和两个与门一个或门组成，在实验中，常用一块双异或门、一个与或门和一个非门实现。

1画出用异或门、与或非门和与门实现全加器的逻辑电路图,写出逻辑表达式。

⑵找出异或门、与或非门和与门器件，按自己画出的图接线。

接线时注意与或非门中不用的与门输入端接地。

⑶当输入端Ai、Bi、Ci－1为下列情况时，用万用表测量Si和Ci的电位并将其转为逻辑状态填入表2－5。

表2－5

输

入

端

Ai

0

0

0

0

1

1

1

1

Bi

0

0

1

1

0

0

1

1

Ci-1

0

1

0

1

0

1

0

1

输

出

Si

0

1

1

0

1

0

0

1

Ci

0

0

0

1

0

1

1

1

（4）实验过程及实验图：

Si=A⊕B⊕C

Ci=AB+BC+AC

引脚图：

实验图：

实验3触发器

一、实验目的

1．熟悉并掌握R－S、D、J－K触发器的构成，工作原理和功能测试方法。

2．学会正确使用触发器集成芯片。

3．了解不同逻辑功能FF相互转换的方法。

二、实验仪器及材料

1．双踪示波器一台

2．Dais或XK实验仪一台

3．器件74LS00二输入端四与非门1片

74LS74双D触发器1片

74LS112双J-K触发器1片

二、实验内容

1.基本R－SFF功能测试：

两个TTL与非门首尾相接构成的基本R-SFF的电路如图3－1所示。

⑴试按下面的顺序在/Sd，/Rd端加信号：

/Sd=0/Rd=1

/Sd=1/Rd=1

/Sd=1/Rd=0

/Sd=1/Rd=1

观察并记录FF的Q、/Q端的状态，将结果填入下表3－1中，并说明在上述各种输入状态下，FF执行的功能？

图3-1基本R－SFF电路

表3-1

/Sd

/Rd

Q

/Q

逻辑功能

0

1

1

0

置1

1

1

1

0

保持

1

0

0

1

置0

1

1

0

1

保持

⑵/Sd接低电平，/Rd端加脉冲。

⑶/Sd接高电平，/Rd端加脉冲。

⑷令/Rd=/Sd，/Sd端加脉冲。

记录并观察⑵、⑶、⑷三各情况下，Q、/Q端的状态。

从中你能否总结出基本R-SFF的Q、/Q端的状态改变和输入端Sd，Rd的关系。

⑸当/Sd，/Rd都接低电平时，观察Q、/Q端的状态。

当/Sd，/Rd同时由低电平跳为高电平时，注意观察Q、/Q端的状态。

重复3~5次看Q、/Q端的状态是否相同，以正确理解“不定”状态的含义。

（6）实验过程：

1）引脚图：

2）实验图：

2．维持一阻塞型D发器功能测试。

双D型正沿边维持一阻塞型触发器74LS74的逻辑符号如图3－2所示

图3-2DFF逻辑符号

图中/Sd，/Rd为异步置位1端，置0端（或称异步置位，复位端）。

CP为时钟脉冲端。

试按下面步骤做实验：

⑴分别在/Sd，/Rd端加低电平，观察并记录Q、/Q端的状态。

⑵令/Sd，/Rd端为高电平，D端分别接高，低电平，用点动脉冲作为CP，观察并记录当CP为0、↑、1、↓时Q端状态的变化。

⑶当/Sd=/Rd=1、CP=0（或CP=1），改变D端信号，观察Q端的状态是否变化？

整理上述实验数据，将结果填入下表3－2中。

⑷/Sd=/Rd=1，将D和Q端相连，CP加连续脉冲，用双踪示波器观察并记录Q相对于CP的波形。

表3－2

/Sd

/Rd

CP

D

Qn

Qn+1

0

0

X

X

0

1

1

1

1

0

X

X

0

0

1

0

1

1

↓

0

0

0

1

0

1

1

↓

1

0

1

1

1

1

1

0⑴

X

0

1

1

1

（5）实验过程及实验图：

1）引脚图：

2）实验图：

3．负边沿J－K触发器功能测试

双J-K负边沿触发器74LS112芯片的逻辑符号如图3－3所示。

图3－3J-KFF逻辑符号

自拟实验步骤，测试其功能，并将结果填入下表3－3中。

若令J=K=1时，CP端加连续脉冲，用双踪示波器观察Q~CP波形，和DFF的D和Q端相连时观察到的Q端的波型相比较，有何异同点？

表3－3

/Sd

/Rd

CP

J

K

Qn

Qn+1

0

1

X

X

X

X

1

1

0

X

X

X

X

0

1

1

↓

0

X

0

0

1

1

↓

1

X

0

1

1

1

↓

X

0

1

1

1

1

↓

X

1

1

0

4．触发器功能转换

⑴将D触发器和J-K触发器转换成T＇触发器，列出表达式，画出实验电路图。

⑵接入连续脉冲，观察各触发器CP及Q端波形。

比较两者关系。

⑶自拟实验数据表并填写之。

（4）实验过程及实验图

Qn+1=J/Qn+/KQn

令J=1，K=1；

Qn+1=/Qn

2）实验图：

四、实验报告

1.整理实验数据、图表并对实验结果进行分析讨论。

2.写出实验内容3、4的实验步骤及表达式。

D触发器：

JK触发器:

3.画出实验4的电路图及相应表格。

4.总结各类触发器特点。

实验4时序电路

一、实验目的

1.掌握常用时序电路分析，设计及测试方法。

2.训练独立进行实验的技能。

二、实验仪器及材料料

1．双踪示波器一台

2.Dais或XK实验仪一台

3．器件74LS73双J－K触发器2片

74LS174双D触发器1片

74LS10三输入三与非门1片

三、实验内容

1.异步二进制计数器

⑴按图4－1接线

图4－1

⑵由CP端输入单脉冲，测试并记录Q1~Q4端状态及波形。

⑶试将异步二进制加法计数改为减法计数，参考加法计数器，要求实验并记录。

（4）实验过程及实验图：

1）

~

：

００００→０００１→００１０→００１１→０１００→０１０１→０１１０

→０１１１→１０００→１００１→１０１０→１０１１→１１００→１１０１→１１１０→１１１１→００００

2）减法计数器：

~

：

１１１１→１１１０→１１０１→１１００→１０１１→１０１０→１００１→１０００→０１１１→０１１０→０１０１→０１００→００１１→００１０→０００１→００００

2．异步二一十进制加法计数器

⑴按图4－2接线。

图4－2

QA、QB、QC、QD四个输出端分别接发光二极管显示，复位端R接入单脉冲，CP接连续脉冲。

⑵在CP端接连续脉冲，观察CP、QA、QB、QC及QD的波形，并画出它们的波形。

⑶将图4－1改为一个异步二一十进制减法计数器，并画出CP、QA、QB、QC及QD的波形。

（4）实验过程及实验图：

1）实验图：

3.自循环移位寄存器一环形计数器。

⑴按图4－3接线，将A、B、C、D置为1000，用单脉冲计数，记录各触发器状态。

图4－3

改为连续脉冲计数，并将其中一个状态为“0”的触发器置为“1”（模拟干扰信号作用的结果），观察记数器能否正常工作。

分析原因。

ABCD依次显示：

1000→1100→1110→1111→0111→0011→0001→0000→1000，能正常工作

⑵按图4－4接线，现非门用74LS10三输入端三与非门重复上述实验，对比实验结果，总结关于自启动的体会。

图4－4

（3）实验过程及实验图：

实验结果：

ABCD依次显示：

1000→0100→0010→0001→1000，不能自启动

四、实验报告

1.画出实验内容要求的波形及记录表格。

2.总结时序电路特点。

时序电路具有如下特点：

（1）路由组合电路和存储电路组成。

（2）电路中存在反馈，因而电路的工作状态与时间因素相关，即时序电路的输出由电路的输入和电路原来的状态共同决定。

实验5集成计数器

一、实验目的

1.熟悉集成计数器逻辑功能和各控制端作用。

2.掌握计数器使用方法。

二、实验仪器有为材料

1.双踪示波器一台

2.Dais或XK实验仪一台

3.器件74LS290十进制计数器2片

三、实验内容及步骤

1.集成计数器74LS290功能测试。

74LS290是二一五一十进制异步计数器。

逻辑简图为图5－1所示。

图5－174LS290逻辑图

74LS290具有下述功能：

⑴直接置0（R0⑴·R0⑵=1），

直接置9（R9⑴·R9⑵=1）

⑵二进制计数（CP1输入QA输出）

⑶五进制计数（CP2输入QDQAQB输出）

⑷十进制计数（两种接法如图5－2A、B所示）。

图5－2十进制计数器

（5）实验图：

2．计数器连接

分别用2片74LS290计数器连接成二位数五进制、十进制计数器。

⑴画出连线电路图。

⑵按图接线，并将输出端接到数码显示器的相应输入端，用单脉冲作为输入脉冲验证设计是否正确。

⑶画出四位计数器连接图并总结多级计数器连接规律。

表5－1功能表

R0⑴

R0⑵

R9⑴

R⑵

输出

H

H

L

X

0000

H

H

X

L

0000

X

X

H

H

1001

X

L

X

L

计数

L

X

L

X

计数

L

X

X

L

计数

X

L

L

X

计数

表5－2十进制

0

0

0

0

0

1

0

0

0

1

2

0

0

1

0

3

0

0

1

1

4

0

1

0

0

5

0

1

0

1

6

0

1

1

0

7

0

1

1

1

8

1

0

0

0

9

1

0

0

1

表5－3双五进制

计数

输出

QD

QC

QB

QA

0

0

0

0

0

1

0

0

0

1

2

0

0

1

0

3

0

0

1

1

4

0

1

0

0

5

0

0

0

0

6

7

8

9

（4）实验过程及实验图：

双五进制

十进制：

3．任意进制计数器设计方法。

采用脉冲反馈法（称复位法或置位法），可用74LS290组成任意模（M）计数器。

图5－3是用74LS290实现模7计数器的两种方案，图（A）采用复位法，即计数计到M异步清0，图（B）采用置位法，即计数计到M-1异步置0。

图5－374LS290实现七进制数方法

当实现十以上时制的计数器时可将多片连接使用。

图5－4是45进制计数一种方案，输出为8421BCD码。

图5－4

⑴按图5－4接线，并将输出接到显示器上验证。

⑵设计一个六十进制计数器并接线验证。

⑶记录上述实验各级同步波形。

（4）实验过程及实验图：

45进制：

60进制：

四、实验报告

1．整理实验内容和各实验数据。

2．画出实验内容1、2所要求的电路图及波形图。

3．总结计数器使用特点。

（1）首先必须了解计数器的逻辑功能及功能表和引脚图。

计数器逻辑功能一般都用功能表或者时序图再附加文字说明，对于带有附加控制端的计数器，除了需要了解正常工作状态下电路的逻辑功能以外，还必须了解附加控制端的作用和用法。

（2）了解集成计数器的功能扩展方法，以及用反馈复位发和预置等方法改变计数器的模值。

根据给定的功能表和电路具体的连接情况，确定每个计数器的工作方式，进而找出电路状态的转换顺序和相应的输出（必要时可以画出状态转换图）。

（3）在多芯片组成的逻辑电路中，还要分析各芯片输出与输人之间的关系，最后得到整个电路的输出与输入间的逻辑关系。