數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)

1、 可修改 歡送下載 精品 Word 可修改 歡送下載 精品 Word 可修改 歡送下載 精品 Word實(shí)驗(yàn)(shyn)二 組合邏輯電路分析(fnx)與測試一、實(shí)驗(yàn)(shyn)目的 1掌握(zhngw)組合邏輯電路的分析方法。2驗(yàn)證(ynzhng)半加器和全加器電路的邏輯功能。3了解兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)求和運(yùn)算的規(guī)律。4學(xué)會數(shù)字電子線路故障檢測的一般方法。二、實(shí)驗(yàn)原理 1分析邏輯電路的方法：根據(jù)邏輯電路圖-寫出邏輯表達(dá)式-化簡邏輯表達(dá)式公式法、卡諾圖法-畫出邏輯真值表-分析得出邏輯電路解決的實(shí)際問題邏輯功能。2實(shí)驗(yàn)線路 1用與非門組成的半加器，如圖4-4-1所示。圖4-4-1 與非門組成的半加器2用異或

2、門組成的半加器，如圖4-4-2所示。 圖4-4-2 異或門組成的半加器 3用與非門、與或非門和異或門組成的全加器，如圖4-4-所示：3集成塊管腳排列圖見附錄三、實(shí)驗(yàn)儀器及器材 數(shù)字實(shí)驗(yàn)箱 集成塊74LS00 集成塊74LS54 集成塊74LS86 萬用表 65V直流電源 圖4-4-3 與非門、與或非門和異或門組成(z chn)的全加器四、實(shí)驗(yàn)(shyn)內(nèi)容及步驟 檢查(jinch)所用集成塊的好壞。 測試(csh)用與非門組成的半加器的邏輯功能。1按圖4-4-1接線，先寫出其邏輯表達(dá)式，然后(rnhu)將輸入端A、B接在實(shí)驗(yàn)箱邏輯控制開關(guān)插孔，X1、X2、X3、Sn、Cn分別接在電平顯示插孔

3、接好線后，進(jìn)行測試。 2改變輸入端A、B的邏輯狀態(tài)，觀察各點(diǎn)相應(yīng)的邏輯狀態(tài)，將結(jié)果填入表4-4-1中，測試完畢，切斷電源，分析輸出端邏輯狀態(tài)是否正確。表4-4-1輸入端輸 出 端ABX1X2X3SnCn00011011測試用異或門和與非門組成的半加器的邏輯功能 1按圖4-4-2接線，將輸入端A、B分別接在邏輯控制開關(guān)插孔，Cn、Sn分別接在電平顯示插孔，接好線后進(jìn)行測試。 2改變輸入端An、Bn的邏輯狀態(tài)，觀察Sn和Cn的顯示狀態(tài)，并將測試結(jié)果填入表4-4-2中，并分析結(jié)果正確與否。假設(shè)輸出有誤，分析其原因并查找故障點(diǎn)。 測試用與非門、與或非門組成的全加器的邏輯功能。1按圖4-4-3接線(ji

4、 xin)，輸入端An、Bn、Cn-1分別接邏輯控制開關(guān)(kigun)插孔, Sn、Cn分別接電平顯示插孔，接好線后進(jìn)行(jnxng)測試。表4-4-2輸入端被加數(shù)A0011加 數(shù)B0101輸出端半加和Sn進(jìn) 位Cn2改變(gibin)An、Bn、Cn-1的輸入狀態(tài)(zhungti)，觀察輸出Sn和Cn相應(yīng)的邏輯狀態(tài)，將觀察結(jié)果填入表4-4-3中。切斷電源后，分析結(jié)果正確與否，假設(shè)輸出有誤，分析其原因并查找故障點(diǎn)。 表4-4-3輸入端被加數(shù)An01010101加數(shù)Bn00110011低位進(jìn)位Cn-100001111輸出全加和Sn進(jìn)位Cn五、實(shí)驗(yàn)考前須知1實(shí)驗(yàn)接線前首先驗(yàn)證用到的與或非、異或、與

5、非門的邏輯功能(gngnng)，檢查集成塊是否完好。2與或非、異或、與非門中，當(dāng)某一組輸入端不用(byng)時(shí)，應(yīng)按規(guī)定處理。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求(yoqi) 1分析(fnx)邏輯電路圖，說明邏輯電路的功能。2對邏輯電路(lu j din l)的功能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試，并記錄測試結(jié)果。3分析組合電路實(shí)驗(yàn)的體會。實(shí)驗(yàn)(shyn)三 組合(zh)邏輯電路的設(shè)計(jì)與測試 一、實(shí)驗(yàn)(shyn)目的1掌握組合邏輯電路(lu j din l)的設(shè)計(jì)與測試方法。2進(jìn)一步提高歸納(gun)邏輯問題的能力。 二、實(shí)驗(yàn)原理1使用中、小規(guī)模集成電路來設(shè)計(jì)組合電路是最常見的邏輯電路設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)組合電路的一般步驟如圖4-5-1所

6、示。圖4-5-1 組合邏輯電路設(shè)計(jì)流程圖 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求建立輸入、輸出變量，并列出真值表。然后用邏輯代數(shù)或卡諾圖化簡法求出簡化的邏輯表達(dá)式。并按實(shí)際選用邏輯門的類型修改邏輯表達(dá)式。 根據(jù)簡化后的邏輯表達(dá)式，畫出邏輯圖，用標(biāo)準(zhǔn)器件構(gòu)成邏輯電路。最后，用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性。2組合邏輯電路設(shè)計(jì)舉例 用“與非門設(shè)計(jì)一個(gè)表決電路。當(dāng)四個(gè)輸入端中有三個(gè)或四個(gè)為“1”時(shí)，輸出端才為“1”。設(shè)計(jì)步驟：根據(jù)題意列出真值表如表4-5-1所示，再填入卡諾圖表4-5-2中。 表4-5-1 D0000000011111111A0000111100001111B0011001100110011C010101010

7、1010101Z0000000100010111 表4-5-2 DABC000111100001111111101 由卡諾圖得出(d ch)邏輯表達(dá)式，并演化成“與非的形式(xngsh)。 ZABCBCDACDABD根據(jù)(gnj)邏輯表達(dá)式畫出用“與非門構(gòu)成(guchng)的邏輯電路如圖4-5-2所示。圖4-5-2 表決(bioju)電路邏輯圖用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證邏輯功能在實(shí)驗(yàn)裝置適當(dāng)位置選定三個(gè)14P插座，按照集成塊定位標(biāo)記插好集成塊CC4012。按圖4-5-2接線，輸入端A、B、C、D接至邏輯開關(guān)輸出插口，輸出端Z接邏輯電平顯示輸入插口，按真值表自擬要求，逐次改變輸入變量，測量相應(yīng)的輸出值，驗(yàn)證邏輯

8、功能，與表4-5-1進(jìn)行比擬，驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的邏輯電路是否符合要求。 三、實(shí)驗(yàn)儀器(yq)與器件15V直流電源 2邏輯電平(din pn)開關(guān)3邏輯(lu j)電平顯示器 4直流數(shù)字(shz)電壓表5CC4011274LS00 CC4012374LS20 CC403074LS86CC408174LS08 74LS542(CC4085) CC4001 (74LS02) 四、實(shí)驗(yàn)(shyn)內(nèi)容及步驟1按圖4-5-1接線驗(yàn)證四人表決器邏輯功能。2設(shè)計(jì)一個(gè)三人表決器，設(shè)計(jì)要求A具有否決權(quán)，用與非門完成電路，要求按本文所述的設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行，直到測試電路邏輯功能符合設(shè)計(jì)要求為止。3三人表決器列出真值表如表4-

9、5-1表4-5-1輸 入輸 出ABCY0000010100111001011101114根據(jù)三人表決器真值表，畫出三變量邏輯卡諾圖5三人表決器設(shè)計(jì)參考電路圖4-5-3 圖4-5-3 三人表決(bioju)A具有(jyu)否決權(quán)電路邏輯圖*6以下(yxi)設(shè)計(jì)題目(tm)供同學(xué)們根據(jù)自己的學(xué)習(xí)興趣選做1數(shù)據(jù)范圍(fnwi)指示器的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)： 設(shè)A、B、C、D是4位二進(jìn)制數(shù)碼，可用來表示16個(gè)十進(jìn)制數(shù)。設(shè)計(jì)一個(gè)組合邏輯電路，使之能區(qū)分以下三種情況0X4；5X9；10X15：要求用與非門及八選一數(shù)據(jù)選擇器兩種方法實(shí)現(xiàn)。2數(shù)碼轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)： 有一測試系統(tǒng)的測試結(jié)果是以二進(jìn)制數(shù)碼表示，數(shù)的范圍

10、為013，要求用兩個(gè)七段數(shù)碼管顯示十進(jìn)制數(shù)，試設(shè)計(jì)將二進(jìn)制數(shù)碼轉(zhuǎn)換成2位8421BCD碼的電路。3奇偶校驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)： 用一個(gè)3線8線譯碼器和最少的門電路設(shè)計(jì)一個(gè)奇偶校驗(yàn)電路，要求當(dāng)輸入的四個(gè)變量中有偶數(shù)個(gè)1時(shí)輸出為1，否那么為0。43位二進(jìn)制加減器的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)有進(jìn)位輸出的3位二進(jìn)制全加器的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)： 全加器的輸入變量是被加數(shù)Bi、加數(shù)Ai以及低位送來的進(jìn)位Ci，輸出函數(shù)為和數(shù)Si及向高位發(fā)出來的進(jìn)位Ci+1，下標(biāo)i為二進(jìn)制數(shù)的第i位。要求設(shè)計(jì)一個(gè)3位二進(jìn)制全加器。3位二進(jìn)制全減器的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)： 全減器輸入變量為被減數(shù)Xi、減數(shù)Yi以及低位送來的借位Bi，全減器的輸出為差數(shù)Di，以及向

11、高位發(fā)出的借位Bi+1，下標(biāo)i為二進(jìn)制數(shù)的第i位。(4)要求設(shè)計(jì)一個(gè)3位二進(jìn)制全減器。3位二進(jìn)制加減器的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)： 在控制變量控制下，既能做加法運(yùn)算又能做減法運(yùn)算的電路稱為加減器。其輸入變量為加數(shù)Ai(被減數(shù)Xi)、被加數(shù)Bi(減數(shù)Yi)、低位來的進(jìn)位Ci(借位Bi)，以及控制加減運(yùn)算的控制變量M。當(dāng)M為高電平時(shí)做加法運(yùn)算，當(dāng)M為低電平時(shí)做減法運(yùn)算。其輸出端有兩個(gè)：一是和(差)數(shù)SiDi，另一個(gè)是向高位發(fā)出的進(jìn)位Ci1：(借位Bi+1)。設(shè)計(jì)一個(gè)3位二進(jìn)制加減器。5編碼器、譯碼器的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn) 8421BCD編碼器的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)： 此電路具有10個(gè)數(shù)碼輸入端09，當(dāng)某一輸入端為高電平而其余輸入端

12、全為低電平時(shí)，表示有某一個(gè)十進(jìn)制數(shù)碼輸入，輸出仍為相應(yīng)的4位二進(jìn)制數(shù)碼，這個(gè)數(shù)碼稱做BCD碼。試設(shè)計(jì)一個(gè)BCD碼編碼器。 8421BCD譯碼器的設(shè)計(jì)(shj)與實(shí)驗(yàn)(shyn)： 此電路(dinl)有輸入端四個(gè)，輸入8421BCD碼；有十個(gè)輸出端，分別(fnbi)表示十進(jìn)制數(shù)碼09。當(dāng)某一輸出(shch)為高電平時(shí)，表示相應(yīng)的8421BCD碼被譯出，此電路與上述編碼器連起來，可以互相校驗(yàn)設(shè)計(jì)的正確性。試設(shè)計(jì)一個(gè)8421BCD碼譯碼器。6顯示電路的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)： 設(shè)計(jì)一個(gè)顯示電路，用七段譯碼器顯示A、B、C、D、E、F、G和H 8個(gè)英語字母。要求先用3位二進(jìn)制數(shù)對這些字母進(jìn)行編碼，然后進(jìn)行譯碼顯示

13、。(7)血型關(guān)系檢測電路的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)： 人類有四種血型：A、AB、B和O型。輸血時(shí)。輸血者和受血者必須符合圖4-5-4的規(guī)定，即O型血可以輸給任何血型的人，但是O型血的人只能接收O型血；AB型血的人只能輸給AB型血的人；但AB型血的人能接受所有血型的血；A型可以輸給A型及AB型血的人，而A型血的人能接受A型血及O型血；B型血輸給B型及AB型血的人，而B型血的人能接受B型血及O型血。試用與非門設(shè)計(jì)一電路，判斷輸血和受血者是否符合規(guī)定。如符合，輸出為1，否那么輸為0。圖4-5-4 血型關(guān)系示意圖 五、實(shí)驗(yàn)考前須知1根據(jù)所給的標(biāo)準(zhǔn)器件完成設(shè)計(jì)組合電路的任務(wù)，并畫出邏輯電路圖。2實(shí)驗(yàn)接線前應(yīng)先驗(yàn)證用到

14、的與非門的邏輯功能，檢查其好壞。3當(dāng)與非門中某一端不用時(shí)應(yīng)作處理。4實(shí)驗(yàn)課前同學(xué)們利用課余時(shí)間設(shè)計(jì)好邏輯電路圖。5帶*的實(shí)驗(yàn)工程為選做內(nèi)容。 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1寫出所選題目的實(shí)驗(yàn)步驟和測試方法。2根據(jù)所選用的器件畫出邏輯電路圖，并安裝調(diào)試電路。3分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，排除實(shí)驗(yàn)過程(guchng)中出現(xiàn)的故障。4組合(zh)電路設(shè)計(jì)體會。實(shí)驗(yàn)(shyn)四 譯碼器及其應(yīng)用(yngyng)一、實(shí)驗(yàn)(shyn)目的1掌握中規(guī)模集成譯碼器的邏輯功能和使用方法。2熟悉數(shù)碼管的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)原理譯碼器是一個(gè)多輸入、多輸出的組合邏輯電路。它的作用是把給定的代碼進(jìn)行“翻譯，變成相應(yīng)的狀態(tài)，使輸出通道中相應(yīng)的一路有

15、信號輸出。譯碼器在數(shù)字系統(tǒng)中有廣泛的用途，不僅用于代碼的轉(zhuǎn)換、終端的數(shù)字顯示，還用于數(shù)據(jù)分配，存貯器尋址和組合控制信號等。不同的功能可選用不同種類的譯碼器。譯碼器可分為通用譯碼器和顯示譯碼器兩大類。前者又分為變量譯碼器和代碼變換譯碼器。1變量(binling)譯碼器又稱二進(jìn)制譯碼器，用以表示(biosh)輸入變量的狀態(tài)，如2線4線、3線8線和4線16線譯碼器。假設(shè)(jish)有n個(gè)輸入(shr)變量，那么(n me)有2n個(gè)不同的組合狀態(tài)，就有2n 個(gè)輸出端供其使用。而每一個(gè)輸出所代表的函數(shù)對應(yīng)于n個(gè)輸入變量的最小項(xiàng)。以3線8線譯碼器74LS138為例進(jìn)行分析，圖4-6-1(a)、(b)分別為

16、其邏輯圖及引腳排列。其中 A2 、A1 、A0 為地址輸入端，為譯碼輸出端，S1、為使能端。當(dāng)S11，0時(shí)，器件使能，地址碼所指定的輸出端有信號為0輸出，其它所有輸出端均無信號全為1輸出。當(dāng)S10， X時(shí)，或 S1X，1時(shí)，譯碼器被禁止，所有輸出同時(shí)為1。 (a) (b)圖4-6-1 38線譯碼器74LS138邏輯圖及引腳排列二進(jìn)制譯碼器實(shí)際上也是負(fù)脈沖輸出的脈沖分配器。假設(shè)利用使能端中的一個(gè)輸入端輸入數(shù)據(jù)信息，器件就成為一個(gè)數(shù)據(jù)分配器(又稱多路分配器)，如圖4-6-2所示。假設(shè)在S1輸入端輸入數(shù)據(jù)信息，0，地址碼所對應(yīng)的輸出是S1數(shù)據(jù)信息的反碼；假設(shè)從端輸入數(shù)據(jù)信息，令S11、0，地址碼所對

17、應(yīng)的輸出就是端數(shù)據(jù)信息的原碼。假設(shè)數(shù)據(jù)信息是時(shí)鐘脈沖，那么數(shù)據(jù)分配器便成為時(shí)鐘脈沖分配器。根據(jù)輸入地址的不同組合譯出唯一(wi y)地址，故可用作地址譯碼器。接成多路分配器，可將一個(gè)信號源的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)讲煌牡攸c(diǎn)。二進(jìn)制譯碼器還能方便地實(shí)現(xiàn)邏輯(lu j)函數(shù)，如圖4-6-3所示，實(shí)現(xiàn)的邏輯(lu j)函數(shù)是 ZABC 圖4-6-2 作數(shù)據(jù)(shj)分配器 圖4-6-3 實(shí)現(xiàn)(shxin)邏輯函數(shù) 利用使能端能方便地將兩個(gè) 3/8譯碼器組合成一個(gè)4/16譯碼器，如圖4-6-4所示。 圖4-6-4 用兩片74LS138組合成4/16譯碼器 2數(shù)碼顯示譯碼器 (1)七段發(fā)光二極管(LED)數(shù)碼管

18、 LED數(shù)碼管是目前最常用的數(shù)字顯示器，圖4-6-5(a)、(b)為共陰管和共陽管的電路，(c)為兩種不同出線形式的引出腳功能圖。一個(gè)LED數(shù)碼管可用來顯示一位09十進(jìn)制數(shù)和一個(gè)小數(shù)點(diǎn)。小型數(shù)碼管0.5寸和0.36寸每段發(fā)光二極管的正向壓降，隨顯示光通常為紅、綠、黃、橙色的顏色不同略有差異，通常約為22.5V，每個(gè)發(fā)光二極管的點(diǎn)亮電流在510mA。LED數(shù)碼管要顯示BCD碼所表示的十進(jìn)制數(shù)字就需要有一個(gè)專門的譯碼器，該譯碼器不但要完成譯碼功能，還要有相當(dāng)?shù)尿?qū)動能力。 (a) 共陰連接(linji)“1”電平(din pn)驅(qū)動 (b) 共陽連接(linji)“0”電平(din pn)驅(qū)動(c)

19、 符號(fho)及引腳功能圖 4-6-5 LED數(shù)碼管 (2)BCD碼七段譯碼驅(qū)動器 此類譯碼器型號有74LS47共陽，74LS48共陰，CC4511共陰等，本實(shí)驗(yàn)系采用CC4511 BCD碼鎖存七段譯碼驅(qū)動器。驅(qū)動共陰極LED數(shù)碼管。圖4-6-6為CC4511引腳排列。圖4-6-6 CC4511引腳排列其中 A、B、C、D BCD碼輸入端, a、b、c、d、e、f、g 譯碼輸出端，輸出“1有效，用來驅(qū)動共陰極LED數(shù)碼管。 測試輸入端，“0”時(shí)，譯碼輸出全為“1” 消隱輸入端，“0”時(shí)，譯碼輸出全為“0” LE 鎖定(su dn)端，LE“1”時(shí)譯碼器處于(chy)鎖定保持(boch)狀態(tài)(

20、zhungti)，譯碼輸出保持在LE0時(shí)的數(shù)值(shz)，LE0為正常譯碼。CC4511內(nèi)接有上拉電阻，故只需在輸出端與數(shù)碼管筆段之間串入限流電阻即可工作。譯碼器還有拒偽碼功能，當(dāng)輸入碼超過1001時(shí)，輸出全為“0”，數(shù)碼管熄滅。 在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)裝置上已完成了譯碼器CC4511和數(shù)碼管BS202之間的連接。實(shí)驗(yàn)時(shí)，只要接通+5V電源和將十進(jìn)制數(shù)的BCD碼接至譯碼器的相應(yīng)輸入端A、B、C、D即可顯示09的數(shù)字。四位數(shù)碼管可接受四組BCD碼輸入。CC4511與LED數(shù)碼管的連接如圖4-6-7所示。圖4-6-7 CC4511驅(qū)動一位LED數(shù)碼管表4-6-1輸 入輸 出S1+A2A1A01000010

21、00110010100111010010101101101011101三、實(shí)驗(yàn)(shyn)儀器與器件 1、5V直流電源 2、雙蹤示波器 3、連續(xù)(linx)脈沖源 4、邏輯(lu j)電平開關(guān) 5、邏輯(lu j)電平顯示器 6、撥碼開關(guān)(kigun)組 7、譯碼顯示器 8、 74LS1382 CC4511四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟 174LS138譯碼器邏輯功能測試。將譯碼器使能端S1、及地址端A2、A1、A0 分別接至邏輯電平開關(guān)輸出口，八個(gè)輸出端依次連接在邏輯電平顯示器的八個(gè)輸入口上，撥動邏輯電平開關(guān)，按表4-6-1逐項(xiàng)測試74LS138的邏輯功能。表4-6-2輸 入輸 出LEDCBAabcdefg顯示字形00101100000110001011001001100110110100011010101101100110111011100001110010111010011101101111000111101011111001111111112數(shù)據(jù)