數字電子技術實驗報告冊DOC

1、數字電子技術實驗報告冊北京信息科技大學數字電子技術實驗報告冊電工電子實驗教學中心 數字電子技術課程組11實驗一 實驗二 實驗三 實驗四 實驗五門電路功能測試組合邏輯電路的設計 觸發(fā)器應用設計實驗 計數、譯碼、顯示電路的設計555定時器設計電路附錄 常用數字集成電路管腳圖.3.711141922實驗門電路功能測試(1)(1)數字實驗箱。數字萬用表。實驗目的掌握與門、或門、與非門、異或門等門電路的邏輯功能。 掌握0C門、三態(tài)門的應用和特點。實驗器材與儀器(1)四、實驗內容與要求預習與思考題復習與門、或門、與非門、異或門、三態(tài)門的邏輯功能。要使一個異或門實現非邏輯，電路將如何連接，為什么說異或門是可

2、控反相器? 對于TTL門電路為什么說輸入端懸空相當于接高電平？說明多個三態(tài)門“線與”時應注意的那些問題。驗證與門、或門、與非門、異或門及反向器的邏輯將集成電路與門74LS08插入集成塊的空插座上。注意必須再接上電源正、負極，輸入端 接邏輯開關，輸出端接發(fā)光二極管LED，即可進行驗證。觀察輸出結果，并記錄在表2-1中。用同樣的方法驗證或門 74LS32、與非門74LS00、異或門74LS86、反向器74LS04的邏輯 功能。(各集成電路的芯片管腳如圖2-2所示)表2-1測量記錄表輸入輸出與門或門與非門異或門反向器B(K2)A(K1)Q=ABQ=A+BQ = (AB'Q=Q BQ"

3、;0001101174LS125三態(tài)門應用測試利用74LS125三態(tài)門“線與”連接，實驗電路如圖2-1所示。三個三態(tài)門的輸入分別接高電平、地、連續(xù)脈沖。根據三個不同狀態(tài)，觀察指示燈的變化，體會三態(tài)門的功能。將結 果記錄在表2-2中。圖2-1 74LS125三態(tài)門應用測試表2-2三態(tài)門測量記錄表邏輯開關輸出S1S2S3Y011101110VCC 4B 4A 4Y 3B 3A 3Y)74LS08)74LS32177613118VCC 4B 4A 4Y 3B 3A 3Y 冋冋冋冋冋冋冋41A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND冋13河m仃0mVcc1h74

4、LS00&kGND冋nr冋"網刁8)74LS867VCC 4B 4A 4Y 3B 3A 3Y1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND五、實驗注意事項(1)VCC 6A 6Y 5A 5Y 4A 4YVccIn9一L T hr廠1M GND圖 2-2 74LS125所有集成電路芯片均需接電源。三態(tài)輸出四總線緩沖器的邏輯符號及引腳排列八、實驗報告要求(請在下面的空白頁中完成，上面已有的表格除外)(1) 畫出實驗用邏輯門電路的邏輯符號，并寫出邏輯表達式。(2) 整理并記錄實驗表格和實驗結果。(3) 總結三態(tài)門的功能及正確的使用方法。(4) 回答預習思考題思考題實驗報告得分指導教師實

5、驗室地點實驗室日期實驗二組合邏輯電路的設計實驗目的(1)掌握用小規(guī)模集成邏輯門設計組合邏輯電路的方法。 掌握用中規(guī)模集成邏輯門設計組合邏輯電路的方法。 學習檢查、分析電路簡單故障的能力。實驗設備(1)數字實驗箱。數字萬用表。實驗原理與說明組合邏輯電路的設計方法：根據給出的實際邏輯問題，求出實現這一邏輯功能的最簡單邏輯電路，這就是設計組合邏輯電 路時要完成的工作。3-1所示:圖3-1組合電路設計步驟組合邏輯電路的設計工作通?？砂匆韵虏襟E進行，如圖(1)把實際邏輯問題進行邏輯抽象在許多情況下，提出的設計要求是用文字描述的一個具有一定因果關系的事件。這時就需要通 過邏輯抽象的方法，用一個邏輯函數來描

6、述這一因果關系。邏輯抽象的工作通常是這樣進行的：1) 分析事件的因果關系，確定輸入變量和輸出變量。輸入變量一般被定義為引起事件的 原因，輸出變量一般被定義為事件的結果。2) 定義邏輯狀態(tài)的含意，進行邏輯狀態(tài)賦值。以二值邏輯的0、 1兩種狀態(tài)分別代表輸入變量和輸出變量的兩種不同狀態(tài)。這里具體含意完全是由設計者人為選定的。3) 根據給定的因果關系列出邏輯真值表。(2)寫出邏輯函數式為便于對邏輯函數進行化簡和變換，需要把真值表轉換為對應的邏輯函數式。(3) 選定器件的類型為了實現最終的邏輯函數，既可以用小規(guī)模集成門電路組成相應的邏輯電路，也可以用中規(guī)模 集成的常用組合邏輯器件或可編程邏輯器件等構成相

7、應的邏輯電路。應該根據對電路的具體要求和 器件的資源情況決定采用哪一種類型的器件。(4) 可能根據需要，將邏輯函數化簡或變換成適當的形式在使用小規(guī)模集成的門電路進行設計時，為獲得最簡單的設計結果，應將函數式化成最簡形式,即函數式中相加的乘積項最少，而且每個乘積項中的因子也最少。如果對所用器件的種類有附加的 限制(例如只允許用單一類型的或非門)，則還應將函數式變換成與器件種類相適應的形式。在使用中規(guī)模集成的常用組合邏輯電路設計電路時，需要將函數式變換為適當的形式，以便能用最少的器件和最簡單的連線接成所要求的邏輯電路。在使用這些器件設計組合邏輯電路時，應該 將待產生的邏輯函數變換成與所用器件的邏輯

8、函數式相同或類似的形式。根據化簡或變換后的邏輯函數式，畫出邏輯電路圖。四、實驗內容任選以下題目中的一個進行設計并實現。輸出為A1A0 X B1B0的乘積，通過數碼管顯示出來。 和B1B0為11和10時，顯示“ 6”。B: 4人表決電路4人表決電路，多數通過，用發(fā)光二極管表示。C :奇偶校驗電路題目A: 2位二進制乘法器設計輸入A1A0和B1B0兩路二進制信號,（2）題目設計一個如 A1A0題目設計一個6位奇偶校驗器，當6個輸入中有偶數個1時，發(fā)光二極管 A亮；否則發(fā)光二極 管B亮。題目D :大月指示器電路31,則發(fā)光二極管亮，其它情設計一個大月指示器，電路輸入表示月份，若該月份天數為 況發(fā)光二

9、極管不亮（注意任意項的處理）。備選芯片：74LS151、74LS10、74LS20、74LS00、74LS04、74LS08、74LS32 等常用集成電路。五、實驗報告要求（請在下面的空白頁中完成，上面已有的表格除外）從實驗內容所列的題目中選擇一個題目進行設計，設計方法和方案不限。 在實驗報告中寫出設計思路和設計過程，畫出電路圖，列出元器件清單。 自行設計測試表格，完成實際電路的測試。實驗報告得分指導教師實驗室地點實驗室日期實驗三觸發(fā)器應用設計實驗實驗目的掌握由與非門組成的基本 SR鎖存器的邏輯功能。掌握JK觸發(fā)器的電路結構及動作特點。掌握JK觸發(fā)器的邏輯功能及測試方法。了解分頻的概念并掌握使

10、用觸發(fā)器設計分頻器的方法。實驗設備雙蹤示波器。數字實驗箱。預習與思考題復習JK觸發(fā)器的電路結構和動作特點。熟悉芯片的管腳排列及使用方法。對主從JK觸發(fā)器的輸入信號 J、K、CP應作何限制?4分頻電路及輸出波形，觸發(fā)器類如何用觸發(fā)器實現分頻電路？請畫出使用觸發(fā)器實現的 型不限。四、實驗內容用74LS00其中兩組與非門按圖 4-1接成S-R鎖存器，將結果填入表4-1中。SdRdGiG2圖4-1 SR鎖存器SdR：QQ邏輯功 能00011011表4-1測量記錄表JK觸發(fā)器邏輯功能測試用數字實驗裝置所提供的發(fā)光二極管、CLK單拍脈沖、電平開關、電源等對74LS112(雙JK4-2 中。4-3 中。觸發(fā)

11、器)進行靜態(tài)測試，驗證其邏輯功能，將結果填入表 (3) JK觸發(fā)器Rd、Sd端邏輯功能的測試，將結果填入表數字電子技術實驗報告冊28JKCLK*QQ = 0Q = 1000T 11T 0010T 11T 0100T 11T 0110T 11T 0表4-2 JK觸發(fā)器的邏輯功能（R； = Sd = 1）SdRdQ*Q11t 010t 11t 010t 1100表4-3 測量記錄表使用JK觸發(fā)器設計一個8進制加法計數器, 輸出的波形，將其畫在坐標紙上。CLK端輸入連續(xù)脈沖，用示波器觀察輸入與五、實驗注意事項(1)改接線路時，要關掉電源。調節(jié)電子儀器各旋鈕時，動作不要過猛。實驗前，觀察雙蹤時，要特別

12、注意開關，旋鈕的操作與調節(jié)，示波器探頭的地線同時接地。要熟讀雙蹤示波器的使用說明，特別是八、實驗報告要求（請在下面的空白頁中完成，上面已有的表格除外）(1)回答思考題；在表格中填寫實驗結果；寫出實驗（4 ）的設計思路和設計過程，畫出電路圖，畫出輸入與輸出的波形圖。實驗報告得分指導教師實驗室地點實驗室日期實驗四 計數、譯碼、顯示電路的設計實驗目的 掌握中規(guī)模集成計數器的功能特點及使用方法;掌握使用集成計數器構成任意模值進制計數器、分頻器的方法;掌握譯碼器的原理及使用方法。掌握數碼顯示電路的設計方法掌握電子設計軟件Multisim的使用方法。實驗設備 計算機;數字實驗箱;數字萬用表。預習與思考題計

13、數器芯片簡介:74LS160、74LS161芯片引腳圖如圖 5-1所示。clr213 vccCLK匚2ISi RCOAC314Z|Qa&C4133 QecCS13jQc。匸611odENP匚710J ENTGND'CR93 LOAD圖 5-1 74LS160、74LS161 的引腳圖請查找資料填寫下表:引腳號引腳功能說明1CLR2CLK36AD7ENP9LOAD10ENT1114QAQD15RCOA1 一116A2 215LT-314-g01/ftBO-413 a麗一512一tA3 611cAO 710GND-89譯碼器74LS47圖5-2 74LS47的引腳圖74LS47是B

14、CD-七段數碼管譯碼器/驅動器，弓I腳圖如圖5-2所示。請查找相關引腳資料，填寫F表。引腳號引腳功能說明1、2、6、7A0A33LT4Bl / RBO5RBI915a b(3)七段顯示器七段顯示器又稱數碼管，分為共陽極數碼管和共陰極數碼管2類。請參考共陽極數碼管結構圖(圖 5-3),畫出共陰極數碼管的結構圖。com共陰極數碼管結構圖圖5-3共陽極數碼管結構圖請查閱相關資料，回答以下思考題。數碼管在實際使用當中是否需要接限流電阻？為什么?1)2)最常用的共陽極數碼管驅動芯片和共陰極數碼管驅動芯片各是哪種型號？并說明這兩類數碼管的各自顯示原理以及在使用數碼管時應注意的事項。四、3)請簡要說明74L

15、S160和74LS161功能上的差異，若要實現實驗內容（1） （ N進制計數器）選擇那一種計數器更方便一些?原理說明假定已有M進制計數器，需要的是 N進制計數器。這時有 M > N和M < N兩種情況。（1） M > N的情況M進制計數器有 M個狀態(tài)，在計數過程中，若設法跳過M- N個狀態(tài)，即可得到 N進制計數器。通常可用兩種方法實現，即反饋置零法（或稱復位法）和反饋置數法（或稱置位法）74LS160、反饋置零法適用于有清零輸入端的集成計數器。對于有異步清零輸入端的計數器（如74LS161）來講，其工作原理為：當中規(guī)模M計數器從S0狀態(tài)開始計數，當計數脈沖輸入N個脈沖后，M進

16、制計數器處于 SN狀態(tài)。如果利用 SN狀態(tài)譯碼產生一個置零信號反饋到計數器的異步清零 輸入端，則計數器立刻返回到S0狀態(tài)，這樣就跳過了 M- N個狀態(tài)，從而實現模值為 N的計數器。由于電路在一進入 SN狀態(tài)后立即被置成 S0狀態(tài)，所以SN狀態(tài)僅在瞬間出現， 在穩(wěn)定的狀態(tài)循 環(huán)中不包括SN狀態(tài)。反饋置數法適用于具有預置數功能的集成計數器。對于具有同步預置數功能的計數器（如D0D3N進制74LS160、74LS161）而言，在其計數過程中，可以將它輸出的任何一個狀態(tài)通過譯碼，產生一個預置數控制信號反饋至預置數控制端，在下一個計數信號作用后，計數器就會把預置數輸入端 的狀態(tài)置入輸出端。預置數控制信號

17、消失后，計數器就從被置入的狀態(tài)開始重新計數。（2） M < N的情況由于M進制計數器只有 M個狀態(tài)，所以必須用多片M進制計數器組合起來，才能構成計數器。構成方法有兩種。一種是以并行進位的方式連接構成，一種是以串行進位方式連接構成。五、實驗內容用計數器芯片設計實現自己學號的計數器，并譯碼、顯示出來。畫出電路原理圖，寫出設計過程。用Multisim軟件仿真上述電路，打印出仿真結果，附在實驗報告中。在實驗裝置上實現六十進制計數器，并譯碼、顯示出來。畫出電路原理圖，寫出設計過程。八、實驗報告要求（請在下面的空白頁中完成，上面已有的表格除外）回答預習思考題；在實驗報告中寫出電路設計思路和設計過程。

18、畫出仿真原理圖和仿真結果。列出元器件清 單。寫出實驗結果及實驗總結。:實驗報告得分指導教師實驗室地點實驗室日期實驗五555定時器設計電路實驗目的熟悉集成定時器555的工作原理及應用。掌握使用定時器555設計多諧振蕩器的方法。實驗設備 數字實驗箱;雙蹤示波器;數字萬用表。預習與思考題 復習555定時器的電路結構與工作原理。思考如果希望得到高電平電壓為10V的多諧信號，電路應如何處理?對于不標準的時鐘信號，一般應進行怎樣的處理?四、原理說明555定時器是一種模擬和數字功能相結合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為555，用CMOS工藝制作的稱為 7555。555定時器的電源電壓范圍寬，可在

19、4.5V16V工作，7555可在318V工作，輸出驅動電流約為 200mA，因而其輸出可與 TTL、CMOS或者模擬電路電平兼容。555定時器的引腳分布圖和結構圖如圖6-1所示。555定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā) 器及施密特觸發(fā)器等脈沖產生與變換電路。14知r 7卜Wj；2151%VolUVfrf0圖6-1555定時器的結構圖和引腳分布圖圖6-2占空比與頻率均可調的多諧振蕩器6-2所示。對C充電時，充電 Ri= R2、Rw2調至中心點，因充 占空比不變。女0Rw2 調至偏離RW1不變，調節(jié) Rw2，僅改變占Rw2，以獲五、實驗內容及步驟由5

20、55定時器構成的占空比與頻率均可調的多諧振蕩器電路如圖 電流通過 Ri、Di、Rw2和Rwi ；放電時通過 Rwi、Rw2、D2' R2。當 放電時間基本相同，其占空比約為50%，此時調節(jié)Rwi僅改變頻率，中心點，再調節(jié) Rwi,不僅振蕩頻率改變，而且對占空比也有影響?？毡?，對頻率無影響。因此，當接通電源后，應首先調節(jié)Rwi使頻率至規(guī)定值，再調節(jié)C的值。得需要的占空比。若頻率調節(jié)的范圍比較大，還可以用波段開關改變按照圖6-2連接電路，實現一個占空比連續(xù)可調并能調節(jié)振蕩頻率的多諧振蕩器，用示波器觀察其輸出波形。八、實驗注意事項調節(jié)電位器的旋鈕時，動作不要過猛。示波器探頭的接地端一定要接地

21、，以防外界干擾而影響測量的準確性七、實驗報告要求（請在下面的空白頁中完成，上面已有的表格除外）回答預習思考題；根據圖6-2所示電路，計算此多諧振蕩器的占空比和振蕩頻率的范圍。實驗報告得分指導教師實驗室地點實驗室日期常用數字集成電路管腳圖附錄1413la11 w74027404四一2輸入或非門六非門14131£11to2ElAVCCIB4BlY4ft2A4Y2B3E2 丫3AGNC3Y7400四一2輸入與非£3457A Y A A Y0 6 6 1/15 4 4VDE3A5£ZlAVCCIBIC2Aly3C2C3B2Y3ACNID3 丫24

22、5I14 a15IL JOI£1413la1110旦CCYCBAYa 1 1 3 3 古 3VD 伯注劉kJ Si 3741474117410三一3輸入與門三一3輸入與非門六非門（施密特）742074087455四一2輸入與門二一4輸入與或非門131311c B ft Y B 4 Yc 4 4 4 3 3>D fS S3 3£3£5.4H1lA VCCGND 3 丫14】3an1231311411r?99£87Q二一4輸入與非門7427三一3輸入或非門c D c B A YO £已M 2臼2 >E A B代匚D 丫訥 1- JI 11 11 113i4Z743a7421四一2輸入或門二一4輸入與門214至421V ¥ Y Y Y Y 岸氏 D 2 2 1 7 NA B c G G Y Q151113圮Ji.JQD4567艇NW16151413圧UJQ9aJL4SJ