实验一 逻辑门电路的逻辑功能及测试

实验一 逻辑门电路的逻辑功能及测试 一(实验目的 1(掌握了解TTL系列、CMOS系列外形及逻辑功能。 2(熟悉各种门电路参数的测试方法。 3. 熟悉集成电路的引脚排列，如何在实验箱上接线，接线时应注意什么。 二、实验仪器及 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 a)数电实验箱、双踪示波器、数字万用表。 b)1)CMOS器件: CC4011 二输入端四与非门 1 片 CC4071 二输入端四或门 1片 2)TTL器件: 74LS86 二输入端四异或门 1 片 74LS02 二输入端四或非门 1 片 74LS00 二输入端四与非门 1片 74ls125 三态门 1片 74ls04 反向器材 1片 三(预习要求和思考题: 1(预习要求: 1)复习门电路工作原理及相应逻辑表达式。 2)常用TTL门电路和CMOS门电路的功能、特点。 4)熟悉所用集成电路的引线位置及各引线用途。 (思考题 2 1)TTL门电路和CMOS门电路有什么区别, 2)用与非门实现其他逻辑功能的方法步骤是什么, 四(实验原理 1(本实验所用到的集成电路的引脚功能图见附录。 2(门电路是最基本的逻辑元件，它能实现最基本的逻辑功能，即其输入与输出之间 存在一定的逻辑关系。 TTL集成门电路的工作电压为“5V?10%”。本实验中使用的TTL集成门电路是双列直插型的集成电路，其管脚识别方法:将TTL集成门电路正面(印有集成门电路型号标记)正对自己，有缺口或有圆点的一端置向左方，左下方第一管脚即为管脚“1”，按逆时针方向数，依次为1、2、3、4????????????。如图1—1所示。具体的各个管脚的功能可通过查找相关 手册 华为质量管理手册 下载焊接手册下载团建手册下载团建手册下载ld手册下载 得知，本书实验所使用的器件均已提供其功能。 图1—1 3(图1—2分别为基本门电路各逻辑功能的测试方法。 1 ,3是为了理解TTL逻辑门电路多余端的处理方法。 4.图1 五.实验内容及步骤 选择实验用的集成电路，按自己设计的实验接线图接好连线，特别注意Vcc及GND不能连接错。线连接好后经检查无误方可通电实验。 1. TTL门电路及CMOS门电路的功能测试。 将CMOS或门CC4071,TTL与非门74LS00、和或非门74LS02分别按图1-2连线:输 入端,、,接逻辑开关，输入端,接发光二极管，改变输入状态的高低电平，观察二极 管的亮灭，并将输出状态填入表1-1中: 表1-1 输 入 输 出Y 输 出Y输 出Y12 3 A B CD4071 74LS00 74LS02 0 0 0 1 1 0 2 1 1 逻辑表达式 逻辑功能 2.TTL门电路多余输入端的处理方法: 将74LS00和74LS02按图示1-3连线后，A输入端分别接地、高电平、悬空、与B端并接，观察当B端输入信号分别为高、低电平时，相应输出端的状态，并填表1-2. 表1-2 输 入 输 出 A B 74LS00Y1 74LS02Y2 接地 0 1 高电平 0 1 悬空 0 1 A、B并接 0 1 五(实验报告 1( 按各步骤要求填表。 2. 通过实验 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ，说明TTL门电路和CMOS门电路有什么特点，总结他们多多余端的 处理方法。 3 实验二 组合逻辑电路的设计 一、实验目的 1.掌握组合逻辑电路的设计方法及功能测试方法。 2.熟悉组合电路的特点。 二、实验仪器及材料 a) 数电实验箱、双踪示波器、数字万用表。 b) 参考元件: 74LS00。 三、预习要求及思考题 1(预习要求: 1)所用中规模集成组件的功能、外部引线排列及使用方法。 2) 组合逻辑电路的功能特点和结构特点. 3) 中规模集成组件一般分析及设计方法. 2.思考题 在进行组合逻辑电路设计时，什么是最佳设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 , 四、实验原理 1(本实验所用到的集成电路的引脚功能图见附录 2.用集成电路进行组合逻辑电路设计的一般步骤是: 1)根据设计要求，定义输入逻辑变量和输出逻辑变量，然后列出真值表; 2)利用卡络图或公式法得出最简逻辑表达式，并根据设计要求所指定的门电路或选定 的门电路，将最简逻辑表达式变换为与所指定门电路相应的形式; 3)画出逻辑图; 4)用逻辑门或组件构成实际电路，最后测试验证其逻辑功能。 五、实验内容 1(用四2输入与非门(74LS00)设计一个三人表决器。 1)列出真值表,如下表2-1。 表 2-1 三人表决器真值表 A B C Y 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 2)由表2-1全加器真值表写出函数表达式。 Y=AB+AC+BC 3)将上面两逻辑表达式转换为能用四2输入与非门(74LS00)实现的表达式。 Y,AB,BC,AC 4)画出逻辑电路图如图2-1，并在图中标明芯片引脚号。 4 2.在一个射击游戏中，每人可打三枪，一枪打鸟(A)，一枪打鸡(B)，一枪打兔子(C)。 规则是:打中两枪并且其中有一枪必须是打中鸟者得奖(Z)。试用与非门设计判断 得奖的电路。(请按照设计步骤独立完成之) 五、实验报告要求: 1(画出实验电路连线示意图，整理实验数据，分析实验结果与理论值是否相等。 2(设计判断得奖电路时需写出真值表及得到相应输出表达式以及逻辑电路图。 3(总结中规模集成电路的使用方法及功能。 5 实验三 显示译码器逻辑功能测试及应用 一、实验目的 1.掌握七段译码驱动器74LS47逻辑功能。 2.掌握LED七段数码管的判别方法。 3.熟悉常用字段译码器的典型应用。 二、实验仪器及材料 a) 数电实验箱、双踪示波器、数字万用表。 b) 参考元件:译码器74ls47一片、共阳数码管一个。. 三、实验原理 1、七段发光二极管(LED)数码管 LED数码管是目前最常用的数字显示器，图5-1(a)、(b)为共阴管和共阳管的电路，(c)为两种不同出线形式的引出脚功能图。 一个LED数码管可用来显示一位0,9十进制数和一个小数点。小型数码管(0.5寸和0.36寸)每段发光二极管的正向压降，随显示光(通常为红、绿、黄、橙色)的颜色不同略有差别，通常约为2,2.5V，每个发光二极管的点亮电流在5,10mA。LED数码管要显示BCD码所表示的十进制数字就需要有一个专门的译码器，该译码器不但要完成译码功能，还要有相当的驱动能力。 (a) 共阴连接(“1”电平驱动) (b) 共阳连接(“0”电平驱动) (c) 符号及引脚功能 图 5-1 LED数码管 2、BCD码七段译码驱动器 此类译码器型号有74LS47(共阳)，74LS48(共阴)，CC4511(共阴)等，本实验系采用74LS47,七段译码,驱动器。驱动共阳极LED数码管。 图 5-2为74LS47引脚排列 6 图5-2 74LS47引脚排 其中 A、B、C、D — BCD码输入端。 a、b、c、d、e、f、g — 译码输出端，输出“0”有效，用来驱动共阳极LED数码管。 : 消隐输入端，,“0”时，译码输出全为“1”; BIBI : 测试输入端，,“1”,,“0”时，译码输出全为“0”; LTBILT :当 =0时，输入DCBA为0000，译码输出全为“1”。而DCBA为其它各BILT ==1, 种组合时，正常显示。它主要用来熄灭无效的前零和后零。 表5-1 输 入 输 出 D C B A a b c d e f g 字形 LT × × 0 × × × × 1 1 1 1 1 1 1 消隐 × 0 1× × × × 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 × 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 × 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 × 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 × 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 × 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 × 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 × 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 × 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 × 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 × 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 × 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 × 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 × 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 × 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 × 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 消隐 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 灭零 :当本位的“0”熄灭时，=0,在多位显示系统中，它与下一位的相连，通知下 位如果是零也可熄灭。 四、实验内容 1.集成七段显示译码器的功能测试。 7 按照图5-3连线，输出端接数码管，对照功能表逐项进行测试，并将实验结果与功能表进行比较。 2.LED七段数码管的判别方法 1)共阳共阴的判别及好坏判别 先确定显示器的两个公共端，两者是相通的。这两端可能是两个地端(共阴极)， 也可能是两个,c端(共阳极)，然后用万用表象判别普通二极管正、负极那样判断， 即可确定出是共阳还是共阴，好坏也随之确定。 2)字段引脚判别 将共阴显示器接地端和万用表的的黑表笔相接触，万用表的红表笔接触七段引脚之 一，则根据发光情况可以判别出a、b、c等七段。对于共阳显示器，先将它的,cc和万 用表的红表笔相接触，万用表的的黑表笔分别接显示器各字段引脚，则七段之一分别发 光，从而判断之。 五、实验报告要求 1.总结出74LS74各功能端的作用。 2.画出共阴共阳七段数码管的原理图。 3.总结共共阳共阴的判别及好坏判别方法。 8 实验四 触发器 一、实验目的 1(熟悉基本RS触发器、D触发器、JK触发器、门控制锁存器的逻辑功能与特点。 2(掌握各功能端的作用。 3(学会使用双踪示波器波形和比较相位。 二(实验仪器及材料 a) TDS-4数电实验箱、双踪示波器、数字万用表。 b) 参考元件:与非门74LS00、D触发器74LS74、JK触发器74LS112。 三、预习要求和思考题: 1(预习要求: 1)触发器逻辑功能及其表示方法及触发方式。 2)JK触发器若，J=K=1，问此时时钟信号频率与输出端Q的输出频率之间存 在什么关系, 3)用multisim软件对实验进行仿真并分析实验是否成功。 2(思考题 RS触发器为什么不允许出现两个输入同时为零的情况, 四、实验原理 1(74LS00、74LS74、74LS112各引脚功能图见附录。 2(在输入信号为单端的情况下，D触发器用来最为方便，其状态方程为，其输 出状态的更新发生在CP脉冲的上升沿，故又称为上升沿触发的边沿触发器，触发器 的状态只取决于时钟到来前D端的状态，D触发器的应用很广，可用作数信号的寄存， 位移寄存，分频和波形发生等。使用时，查清所用集成块的型号、外型及引线排列。 3(在输入信号为双端的情况下，JK触发器是功能完善.使用灵活和通用性较强的一种触 发器。本实验采用74LS76双JK触发器，是下降边沿除法的边沿触发器。J-K触发器 使用时要查清引线排列，其特征方程为 4(在集成触发器的产品中，每一种触发器都有自己固定的逻辑功能。但可以利用转 换的方法获得其它功能的触发器。 五、实验内容及步骤 1(基本RS触发器 按图6-1连线接成基本RS触发器,、为输入信号，输出和分别接发光二极 管，改变输入，观察输出和端状态，并填表6-1 表6-1 0 0 0 1 1 0 1 1 图6-1 2.触发器: 1)验证D触发器逻辑功能。 9 将双D触发器74LS74中的一个触发器的，和D输入端分别接逻辑开关，CP端接 单次脉冲，输出端和分别接发光二极管，根据输出端状态，填表6-2: 表6-2 输 入 输 出 CP D 0 1 × × 1 0 × × ? 1 1 1 ? 1 1 0 2)观察D触发器的计数状态 将D触发器的，端接高电平, 端与D端相连,这时D触发器处于计数状态,在 CP端加入1KHZ连续脉冲,用示波器双踪观察并 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 CP、Q端的波形,注意Q及CP端的频率关系和触发器翻转时间。 3(JK触发器: 1)验证JK触发器的逻辑功能。 将双JK触发器74LS112中的一个触发器的、 、J、K输入端分别接实验箱的逻辑开关，CP端接单次脉冲，、端接发光二极管，观察输出并填表6-3。 2)观察JK触发器的计数状态 将JK触发器的、和J、K输入端都接高电平这时触发器工作于计数状态，CP端加入频率为1KHZ的连续脉冲，用示波器双踪观察输出CP和输出Q端的波形并记录。观察Q与CP之间频率关系和触发器的状态和翻转的时间。 4(J—K触发器的应用。(选作) 将J--K 触发器转换成T触发器并测试其功能。 1) 分析J--K 触发器、T触发器各输入变量和输出变量之间的关系，再将两触发器分析 对比看有何联系。 表6-3 输 入 输 出 CP J K 0 1 × × × 1 0 × × × 1 1 ? 0 0 1 1 ? 1 0 1 1 ? 0 1 1 1 ? 1 1 1 1 1 × × J--K 触发器的特征方程为: 10 T触发器的特征方程为: 2)由上可得将J--K触发器的J和K两输入变量做为一个输入变量就可成为T触发器。原 理如下图6-4。 3)通过实验列出真值表来验证所设计的电路是否将J--K触发器转换成T触发器。 六、实验报告要求: 1(实验目的、实验电路。 2(K触发器和D触发器逻辑功能的验证结果，列出它们的功能表。 3(触发器计数状态的连接方式，输入与输出的波形，并画出波形图。 11 实验五 计数器及其应用 一、实验目的 1.熟悉中规模集成电路计数器的功能及应用。 2.掌握利用中规模集成电路计数器构成任意进制计数器的方法. 3.学会综合测试的方法。 二、实验仪器及材料 a) TDS-4数电实验箱、双踪示波器、数字万用表。 b) 参考元件:与非门74LS00、74LS161、74LS47各一片，7段数码一个。 三、预习要求和思考题: 1.预习要求: 1)根据指定的任务和要求设计电路,画出逻辑图及理论分析的工作波形,以便与实验比 较。 2)拟定实验方法、步骤用multisim软件对实验进行仿真并分析实验是否成功。 2.思考题: 1)同步计数器与异步计数器有何不同? 2)用两片74LS161及门电路怎样连接可组成M=256异步计数器? 四、实验原理 计数器对输入的时钟脉冲进行计数，来一个CP脉冲计数器状态变化一次。根据计数器计数循环长度M，称之为模M计数器(M进制计数器)。通常，计数器状态编码按二进制数的递增或递减规律来编码，对应地称之为加法计数器或减法计数器。 一个计数型触发器就是一位二进制计数器。N个计数型触发器可以构成同步或异步N位二进制加法或减法计数器。当然，计数器状态编码並非必须按二进制数的规律编码，可以给M进制计数器任意地编排M个二进制码。 在数字集成产品中，通用的计数器是二进制和十进制计数器。按计数长度、有效时钟、控制信号、置位和复位信号的不同有不同的型号。74LS161是集成TTL四位二进制加法计数器，其符号和管脚分布分别如下图所示: 表 7-1为74LS161的功能表: 表7-1 12 A B C D 0 × × × × ×××× 0 0 0 0 1 0 × × ? A B C D A B C D 1 1 0 × × ×××× 保持 1 1 × 0 × ×××× 保持 1 1 1 1 ? ×××× 计数 从表7-1可以知道74LS161在为低电平时实现异步复位(清零)功能，即复位CR不需要时钟信号。在复位端高电平条件下，预置端为低电平时实现同步预置功能，即需LD 等于并行输入预置数A B C D。在复位和预要有效时钟信号才能使输出状态 置端都为无效电平时，两计数使能端输入使能信号，74LS161实现模16加法计数功能，;两计数使能端输入禁止信号， ，集成计数器实现状态保持功能，。在 时，进位输出端OC=1。 在数字集成电路中有许多型号的计数器产品，可以用这些数字集成电路来实现所需要的计数功能和时序逻辑功能。在设计时序逻辑电路时有两种方法，一种为反馈清零法，另一种为反馈置数法。 (1)反馈清零法 反馈清零法是利用反馈电路产生一个给集成计数器的复位信号，使计数器各输出端为零(清零)。反馈电路一般是组合逻辑电路，计数器输出部分或全部作为其输入，在计数器一定的输出状态下即时产生复位信号，使计数电路同步或异步地复位。反馈清零法的逻辑框图见图 6-2。 „ „ „ Q Q Qn-110 计数器 CP CP Z 7-1 反馈清零法框图 (2)反馈置数法 反馈置数法将反馈逻辑电路产生的信号送到计数电路的置位端，在滿足条件时，计数电路输出状态为给定的二进制码。反馈置数法的逻辑框图如图 6-3所示。 „ „ Q „ Q Q n-110 组合电路 计数器 CP D „ D n-10CP Z d „ d n-10 图 7-2 反馈清零法框图 13 在时序电路设计中，以上两种方法有时可以并用。 五、实验内容及步骤 1(用74LS161四位二进制同步加法计数器组成一个同步十二进制计数器，cp端送入单次脉冲，输出Q依次与发光二极管相连，送入脉冲的同时观察二极管的亮灭并记录分析其计数状态(利用反馈清零法设计)。 分析提示:74LS161从QQQQ=0000开始计数，经M-1个时钟脉冲(M为模，本例为3210 12)状态对应二进制数最大，下一个CP后计数器应复位，开始新一轮模M计数。因为是异步清零，所以复位信号不应在M-1个CP时产生，而应在M个CP时产生。所以复位信号在QQQQ=1100时，使计数器复位QQQQ=0000。状态从1100?0000是异步变化的，不受32103210 时钟CP控制，所示状态1100持续的时间很短暂，仅几级门的传输延迟而已。由状态1100产生低电平复位信号可用与非门实现。 1)画出电路连接图。 2)画出状态转移图。 3)按照电路图连线，通过发光二极管观察所设计电路的计数状态是否为十二进制。 2(用74LS161组成十进制计数器，cp端送入100KHz的脉 冲，用示波器双踪观察并记录计数的时序波形图(利用反馈置数法设计)。 分析提示:反馈置数法是通过反馈产生置数信号，將预置数ABCD预置到输出端。LD 74LS161是同步置数的，需CP和都有效才能置数，因此应先于CP出现。所以M-1LDLD 个CP后就应产生有效信号。若用四位二进制数前10个数作为计数状态，预置数LD QAQBQCQD=0000，应在QAQBQCQD=1001时预置端变为低电平。 1)画出用74LS161所设计的十进制计数器的电路连接图。 2)画出状态转移图。 3)按照电路图连线，通过示波器观察所设计电路的输出波形是否为如下图: 六、实验报告要求: 1按照实验内容及步骤中的要求详细填写实验报告。 2总结利用计数器实现任意进制计数器的方法。 14