數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)主審：楊智主編：陳榮軍原偉中山大學(xué)南方學(xué)院電子通信與軟件工程系序言數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)的課程2 / 36對(duì)口的實(shí)驗(yàn)課，是數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。通過(guò) 本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生進(jìn)一步理解數(shù)字電子線(xiàn)路的工作原理、學(xué)會(huì) 使用常用電子儀器、掌握基本的電子測(cè)量方法、調(diào)整電路的基本實(shí) 驗(yàn)技能，提高理論聯(lián)系實(shí)際、知識(shí)綜合應(yīng)用能力。具體要求：1、能正確、規(guī)范地使用常用電子儀器；2、具有查閱常用電子器件手冊(cè)的能力；3、根據(jù)技術(shù)要求能選用合適的元器件、組成實(shí)驗(yàn)電路， 能進(jìn)行組 裝及調(diào)試；4、具有分析、尋找和排除常見(jiàn)故障的能力；5、具有自行擬定實(shí)驗(yàn)步驟， 分析

2、和綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào) 告的能力。數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) 是在 2009 年院內(nèi)印刷講義的 基礎(chǔ)上進(jìn)行修訂，由電子通信與軟件工程系陳榮軍講師完成全面修訂 工作、楊智教授審定修改， 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)適于 本院電子信息科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)、 通信工程專(zhuān)業(yè)、 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān) 業(yè)的學(xué)生使用，也可供相關(guān)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生參考。電子通信與軟件工程系3 / 36目錄數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱 .4.實(shí)驗(yàn) 2 門(mén)電路邏輯功能及測(cè)試 .7.實(shí)驗(yàn) 3 組合邏輯電路的設(shè)計(jì) .1.1.實(shí)驗(yàn) 4 組合邏輯電路（半加器全加器及邏輯運(yùn)算） .1. 3實(shí)驗(yàn) 5 譯碼器和數(shù)據(jù)選擇器 .1.6實(shí)驗(yàn) 6 競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)

3、 .1.9.實(shí)驗(yàn) 7 觸發(fā)器工作原理與功能測(cè)試 .2.1實(shí)驗(yàn) 8 集成計(jì)數(shù)器及寄存器的應(yīng)用 .2.4實(shí)驗(yàn) 9 時(shí)序電路測(cè)試及研究 .2.7實(shí)驗(yàn) 10 555 時(shí)基電路 .2.9.附圖：實(shí)驗(yàn)常用芯片引腳圖 .3.3.4 / 36數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱課程名稱(chēng): 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)(Digital Circuit and Logic Experiments)課程類(lèi)別: 必修編號(hào).學(xué)時(shí):36主編姓名: 陳榮軍單位:電子通信與軟件工程系職稱(chēng):講師主審姓名:單位:電子通信與軟件工程系職稱(chēng):授課對(duì)象: 本科生專(zhuān)業(yè):電子信息科學(xué)與技術(shù)年級(jí):二年級(jí)上編寫(xiě)日期:2010年8月通信工程計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)

4、一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的和任務(wù)數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)屬于數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)課程理論聯(lián)系實(shí)際的實(shí)驗(yàn)課程。目的是使學(xué)生通過(guò)該實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)進(jìn)一步加深對(duì)理論課程的理解，掌握數(shù)字電路設(shè)計(jì)的基本技能、 熟練掌握數(shù)字信號(hào)的測(cè)量方法；通過(guò)該實(shí)驗(yàn) 課程進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。努力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神 和創(chuàng)新能力。二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本要求本實(shí)驗(yàn)課程主要以常規(guī)的 TTLTTL、CMOSCMOS 中小規(guī)模數(shù)字電路器件為基礎(chǔ)，通過(guò) 本實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生能夠：1 1 通過(guò)實(shí)驗(yàn)學(xué)會(huì)數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)需用的儀器及設(shè)備的使用。2 2了解 TTLTTL、CMOSCMOS 中小規(guī)模集成電路型號(hào)系列，使用注意事項(xiàng)。掌握常 用數(shù)

5、字集成電路的主要參數(shù)及邏輯功能的測(cè)試方法。3 3學(xué)會(huì)分析和設(shè)計(jì)組合邏輯電路，并能用小規(guī)模集成電路和相應(yīng)的中規(guī)模 集成電路實(shí)現(xiàn)。4 4學(xué)會(huì)分析和設(shè)計(jì)時(shí)序邏輯電路，并能用觸發(fā)器或中規(guī)模計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn) 5 5初步具備設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試數(shù)字電路的基本技能。、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及學(xué)時(shí)時(shí)安排實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置及學(xué)時(shí)分配序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 名稱(chēng)內(nèi)容簡(jiǎn)介實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)類(lèi)型實(shí)驗(yàn) 要求每組人數(shù)1Multsim2001仿真軟件練習(xí)1熟悉Multsim2001軟件的元件庫(kù)2練習(xí)仿真電路的繪制3練習(xí)萬(wàn)用表和示波器的應(yīng)用4對(duì)基本門(mén)電路邏輯功能進(jìn)行仿真測(cè)試3驗(yàn)證必修25 / 36序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 名稱(chēng)內(nèi)容簡(jiǎn)介實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)類(lèi)型實(shí)驗(yàn) 要求每組 人數(shù)2門(mén)電路邏

6、 輯功能及 測(cè)試1測(cè)試四輸入與非門(mén)74LS20的邏輯功能2測(cè)試異或門(mén)的邏輯關(guān)系3采用74LS00組成電路的邏輯功能4采用與非門(mén)組成與門(mén)、或門(mén)、或非門(mén)并測(cè)試其邏輯關(guān)系5測(cè)試與非門(mén)對(duì)脈沖的控制作用3驗(yàn)證必修23組合邏輯 電路的設(shè)計(jì)在TPE-D型數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱上用74LS 00二輸入端四與非門(mén)計(jì)出三人表決電路3設(shè)計(jì)選修24組合邏輯 電路（加 法器）1組合邏輯電路功能測(cè)試2測(cè)試半加器邏輯功能3測(cè)試全加器邏輯功能3驗(yàn)證必修25譯碼器和數(shù)據(jù)選擇器1測(cè)試2-4譯碼器74LS139功能2.測(cè)試?yán)?4LS139擴(kuò)展的3-8譯碼器的功能3測(cè)試數(shù)據(jù)選擇器74LS153的邏輯功能3驗(yàn)證必修26雙穩(wěn)態(tài)觸 發(fā)器1測(cè)試基

7、本RS觸發(fā)器的邏輯功能2測(cè)試JK觸發(fā)器的邏輯和計(jì)數(shù)功能3測(cè)試D觸發(fā)器的邏輯功能4測(cè)試用JK觸發(fā)器組成的應(yīng)用電路的邏輯功能3驗(yàn)證必修27集成計(jì)數(shù) 器1集成計(jì)數(shù)器74LS90功能測(cè)試2計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)3.任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)3設(shè)計(jì)必修28計(jì)數(shù)器芯 片的應(yīng)用1測(cè)試集成計(jì)數(shù)器74LS161的功能2利用74LS161設(shè)計(jì)一個(gè)其它進(jìn)制的計(jì)數(shù)器3設(shè)計(jì)選修29計(jì)數(shù)器仿 真實(shí)驗(yàn)1仿真集成計(jì)數(shù)器74LS290的功能2仿真利用74LS290組成的十進(jìn)制和二-五進(jìn)制的邏輯功能3仿真利用74LS290組成的六進(jìn)制的邏輯功能3設(shè)計(jì)選修210555集定時(shí)器實(shí)驗(yàn)用555定時(shí)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器；構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器；設(shè)計(jì)一個(gè)過(guò) 電壓,欠電

8、壓聲光報(bào)警電路，電路正常工作電壓為5V,要求當(dāng)電壓 超過(guò)5.5V（過(guò)電壓） ,和低于4.5V（欠電壓）時(shí)都要報(bào)警.3設(shè)計(jì)選修211時(shí)序邏輯 電路測(cè)試 及研究1異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器測(cè)試及研究2異步二-十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器測(cè)試及研究3環(huán)形計(jì)數(shù)器測(cè)試及研究3驗(yàn)證必修212競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)用74LS86、74LS10、74LS20搭建一個(gè)八位串行奇偶校驗(yàn)電路， 觀(guān)察競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象，分析消除方法。3驗(yàn)證必修2序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 名稱(chēng)內(nèi)容簡(jiǎn)介實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)類(lèi)型實(shí)驗(yàn) 要求每組 人數(shù)6 / 3613綜合實(shí)驗(yàn)使用中、小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)與制作一臺(tái)數(shù)字顯示時(shí)、分、秒的 鬧鐘設(shè)計(jì)要求：(1)能進(jìn)行正常的時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)功能；(2)能進(jìn)行手動(dòng)校時(shí)

9、；(3)能進(jìn)行整點(diǎn)報(bào)時(shí)；(4)能在整點(diǎn)時(shí)刻與電臺(tái)所報(bào)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間校對(duì)；(5)具有定點(diǎn)鬧時(shí)功能；(6)能自動(dòng)按預(yù)定程序順序自動(dòng)報(bào)時(shí)。6綜合設(shè)計(jì)選修3注：必修實(shí)驗(yàn)24學(xué)時(shí)，選修實(shí)驗(yàn)12學(xué)時(shí)，共需修36學(xué)時(shí)。四、使用說(shuō)明1.與其他課程的聯(lián)系本課程的先修課程有電子信息測(cè)量基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、電路與電子學(xué)實(shí)驗(yàn)等, 后繼課程有微機(jī)原理與應(yīng)用、單片機(jī)原理與應(yīng)用等，數(shù)字電路仿真實(shí)驗(yàn) 內(nèi)容與電路仿真實(shí)踐有部分交叉，本門(mén)課重點(diǎn)在數(shù)電實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，詳細(xì)仿真技 術(shù)在電路仿真實(shí)踐中講解。2. 教學(xué)方式課堂講授、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、小組討論、項(xiàng)目設(shè)計(jì)等。3. 考核方式數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)為必修課程，以學(xué)生課前預(yù)習(xí)報(bào)告成績(jī)、課堂實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)和課后實(shí)

10、驗(yàn)報(bào)告成績(jī)按 25%25% 50%50% 25%25%勺比例計(jì)算學(xué)期總成五、主要參考書(shū)目1.1.數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)部講義2.2.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 高等教育出版社閻石主編 第五版 200620063.3.電工及電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)天津科學(xué)技術(shù)出版社魏清海第一版 200120014.4. MultisimMultisim 7&7&電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)浙江大學(xué)出版社黃培根奚慧平第一版 200520057 / 36實(shí)驗(yàn)2門(mén)電路邏輯功能及測(cè)試、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉門(mén)電路邏輯功能.2熟悉數(shù)字電路學(xué)習(xí)機(jī)使用方法。、實(shí)驗(yàn)儀器及材料1 TPE-D型數(shù)字電路學(xué)習(xí)機(jī)2雙蹤示波器3器件74LS00二輸入端四與非門(mén)2片74LS20四輸

11、人端雙與非門(mén)1片74LS86二輸入端四異或門(mén)1片74LS04六反相器1片、預(yù)習(xí)要求1復(fù)習(xí)門(mén)電路工作原理及相應(yīng)邏輯表達(dá)式.2熟悉所用集成電路的引線(xiàn)位置及各引線(xiàn)用途.四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)前按學(xué)習(xí)機(jī)使用說(shuō)明先檢查學(xué)習(xí)機(jī)電源是否正常然后選擇實(shí)驗(yàn)用的集成電路按自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)接線(xiàn)圖接好連線(xiàn)特別注意VCC及地線(xiàn)不能接錯(cuò)線(xiàn)接好后經(jīng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師檢查無(wú)誤方可通電實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)中改動(dòng)接線(xiàn)須先斷開(kāi)電源，接好線(xiàn)后再通電實(shí)驗(yàn)。1測(cè)試門(mén)電路邏輯功能（1）O選用雙四輸入與非門(mén)74LS20只，插入面包板 按圖2O1接線(xiàn)、輸入端接S1S4（電平開(kāi)關(guān)輸出插口）。輸出 端接電平顯示發(fā)光二級(jí)管（D1D8任意一個(gè)）（2）將電平開(kāi)關(guān)按表21置位，

12、分別測(cè)輸出電壓及邏輯狀態(tài).表2.1輸入輸出1234Y電壓（V）HHHH_L7卜 牛14按6Y Y3_*圖2.108 / 36LHHHLLHHLLLHLLLL圖2.2(1) 選二輸入四異或門(mén)電路74LS86，按圖22接線(xiàn)，輸人端1、2、4、5接電平開(kāi)關(guān)，輸出端A、B、Y接電子顯示發(fā)光二極管。(2)將電平開(kāi)關(guān)按表2.2位，將結(jié)果填人表中。表2.2輸入輸出ABYY電壓(V)LLLLHLLLHHLLHHHLHHHHLHLH3邏輯電路的邏輯關(guān)系(1) 用74LS00按圖2。3,2.4接線(xiàn)，將輸人輸出邏輯關(guān)系分別用人表2.3、表24中,8 / 362異或門(mén)邏輯功能測(cè)試003A表2.3輸入輸出ABLLLHH

13、LHH10 / 364.用與非門(mén)組成其它門(mén)電路并測(cè)試驗(yàn)證.(1).組成或非門(mén).用一片二輸入端四與非門(mén)組成或非門(mén)Y=AB=AB畫(huà)出電路圖，測(cè)試并填表2.5表2.5輸入輸出ABY00011011表2.6ABY00011011輸入輸出ABYZLLHHL HLH圖2.4(2).表2. 411 / 36(2)組成異或門(mén)(a) 將異或門(mén)表達(dá)式轉(zhuǎn)化為與非門(mén)表達(dá)式。(b) 畫(huà)出邏輯電路圖。(c) 測(cè)試并填表2.6。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1 1 整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，填入相應(yīng)表格中，并寫(xiě)出邏輯表達(dá)式2 2 小結(jié)實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)。12 / 36實(shí)驗(yàn)3組合邏輯電路的設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)目的1掌握用門(mén)電路設(shè)計(jì)組合邏輯電路的方法。2、掌握用中規(guī)

14、模集成組合邏輯芯片設(shè)計(jì)組合邏輯電路的方法。3、要求同學(xué)們能夠根據(jù)給定的題目，用多種方法設(shè)計(jì)電路。二、設(shè)計(jì)要求1、用兩種方法設(shè)計(jì)三人多數(shù)表決電路。2、分析各種方法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。3、思考四人多數(shù)表決電路的設(shè)計(jì)方法。要求用兩種方法設(shè)計(jì)一個(gè)三人多數(shù)表決電路。要求自擬實(shí)驗(yàn)步驟，用所給芯片實(shí)現(xiàn)電路。三、參考電路設(shè)按鍵同意燈亮為輸入高電平(邏輯為1)，否則，不按鍵同意 為輸入低電平(邏輯為0)。輸出邏輯為1表示贊成；輸出邏輯為0表示表示反對(duì)。根據(jù)題意和以上設(shè)定，列邏輯狀態(tài)表如表3-1。表3-1ABCF00000010010001111000101111011111由邏輯狀態(tài)表可知，能使輸出邏輯為1的只有四項(xiàng)：第4、6、7、8項(xiàng)。故，表決器的輯邏表達(dá)式應(yīng)是：FABC+ABCFABC+ABC +ABC+ABC + + AECAEC?= CAB+AB)c c十AB(c + c)(AB(AB+ + AB)AB) C C +AB+AB從化簡(jiǎn)后的邏輯表達(dá)式可知，前一項(xiàng)括號(hào)中表達(dá)的是一個(gè)異或門(mén)關(guān)系。因此，作邏輯13 / 36圖如下。圖31三人表決電路經(jīng)常用來(lái)設(shè)計(jì)組合邏輯電路的MSI芯片主要是：譯