ZHONGLAN数字逻辑电子技术试验指导与设计.doc
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发布时间：2022-04-20 06:37
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时间：2022-05-23 15:26
实验一 实验设备认识及门电路
一、目的：
1、掌握门电路逻辑功能测试方法；
2、熟悉示波器及数字电路学习机的使用方法；
3、了解TTL器件和CMOS器件的使用特点。
二、实验原理
门电路的静态特性。
三、实验设备与器件
设备
1、电路学习机 一台
2、万用表 两快
器件
1、74LS00 一片（四2输入与非门）
2、74LS04 一片（六反向器）
3、CD4001 一片（四2输入 或非门）
四、实验内容和步骤
1、测试74LS04的电压传输特性。按图1—1连好线路。调节电位器，使VI在0~+3V间变化，记录相应的输入电压V1和输入电压V0的值。至少记录五组数据，画出电压传输特性。
VI(V)00.50.911.21.5
VO(V)
2、测试四二输入与非门74LS00的输入负载特性。测试电路如图1—2所示。请用万用表测试，将VI和VO 随RI变化的值填入表1—1中,画出曲线。
表1－1
RI100
300
1K4.7K5.1K6.1K10K
VI
VO
3、测试与非门的逻辑功能。
测量74LS00二输入与非门的真值表：将测量结果填入表1—2中。
表1—2
74LS00 CD4001
输入 输出 输入 输出
AB Y 电压（V） AB Y电压（V）
L L
L H
H L
H HL L
L H
H L
H H
4、测量CD4001二输入或非门的真值表，将测量结果填入表1-2中。
注意CMOS电路的使用特点：应先加入电源电压，再接入输入信号；断电时则相反，应先测输入信号，再断电源电压。另外，CMOS电路的多余输入端不得悬空。
五、预习要求
1、阅读实验指导书，了解学习机的结构；
2、了解所有器件（74LS00，74LS04，CD4001）的引脚结构；
3、TTL电路和CMOS电路的使用注意事项。
图1－1 图1－2
实验二 组合电路试验一
一、实验目的
1、学习并掌握小规模芯片（SSI）实现各种组合逻辑电路的方法；
2、学习用仪器检测故障，排除故障。
二、实验原理
用门电路设计组合逻辑电路的方法。
三、实验内容及要求
1、用TTL与非门和反向器实现“用三个开关控制一个灯的电路。”要求改变任一开关状态都能控制灯由亮到灭或由灭到亮。试用双四输入与非门74LS20和六反向器74LS04和开关实现。测试其功能。
2、用CMOS与非门实现“判断输入者与受血者的血型符合规定的电路”，测试其功能。
要求如下：
人类由四种基本血型— A、B、AB、O型。输血者与受血者的血型必须符合下述原则；O型血可以输给任意血型的人，但O型血的人只能接受O型血；AB型血只能输给AB型血的人，但AB血型的人能够接受所有血型的血；A型血能给A型与AB型血的人；而A型血的人能够接受A型与O型血；B型血能给B型与AB型血的人，而B型血的人能够接受B型与O型血。试设计一个检验输血者与受血者血型是否符合上述规定的逻辑电路，如果输血者的血型符合规定电路，输出高电平（提示：电路只需要四个输入端，它们组成一组二进制数码，每组数码代表一对输血与受血的血型对）。
约定“00”代表“O”型
“01”代表“A”型
“10”代表“B”型
“11”代表“AB”型
3、TTL与非门和反向器实现一组逻辑电路，其功能自行选定。
四、实验设备及器件
1、数字电路学习机 一台
2、74LS20 三片（双四输入与非门）
3、74LS04 一片（六反向器）
4、CD4011 两片（四二输入与非门）
五、预习要求
1、自行设计电路，画出接线图（用指定器件设计）。
2、制定测试逻辑功能方案，画出必要的表格。
实验三 组合电路实验二
一、实验目的
1、学习掌握用中规模芯片（MSI）实现各种组合逻辑电路的方法；
2、学习芯片使能端的功能、用法。
二、实验原理
用集成译码器和数据选择器设计组合逻辑电路的方法。
三、实验内容及要求
1、用3-8线译码器74LS138和与非门实现两个二位二进制数乘法运算电路，测试其功能。
2、用四选一数据选择74LS153和与非门实现全减器的电路，测试其功能。
3、自己选择一组合电路。可用译码器、数据选择器或四位加法器及必要电路实现。
四、实验设备及器件
1、数字电路学习机 一台
2、74LS138 两片（3-8线译码器）
3、74LS00 一片（四二输入与非门）
4、74LS153 一片（双四选一数据选择器）
5、74LS04 一片（六反向器）
6、74LS283 一片（四位二进制全加器）
7、74LS20 三片（双4输入与非门）
五、预习要求
1、提前预习实验内容及相关知识；
2、自行设计电路。列写必要的真值表、表达式，画出接线图。
实验四 时序电路实验
一、实验目的
1、掌握边沿JKFF的功能、动作特点；
2、掌握用边沿JKFF设计同步时序电路的方法；
3、熟悉集成计数器的逻辑功能和各控制端的作用，弄清同步清零和异步清零的区别；
4、熟悉集成计数器的级联扩展；
4、掌握用中规模集成电路计数器设计和实现任意进制计数器的方法。
二、实验原理
同步时序逻辑电路的设计方法。
三、实验内容及要求
1、用双J-K负边沿触发器74LS112实现同步时序电路。其逻辑功能为：同步十进制减去计数器，能自启动，有进位输出，测试其功能（采用8421码）
2、用同步十进制计数器74160实现36进制计数器，要求分别使用异步清除 端，同步置位 端和进位C端，测试其功能。
3、自选一个时序电路，自行设计。
四、实验设备及器件
1、数字电路实验逻辑箱 一台
2、74LS112 两片（双JK负边沿触发器）
3、74LS20 两片（双四输入与非门）
4、74LS04 一片（六反向器）
5、74LS00 一片（四二输入与非门）
6、74160 二片（同步十进制计数器芯片）
五、预习要求
1、提前预习实验内容及相关知识；
2、课前按实验内容完成题目设计：画出实验电路图。（主要设计过程要填写在实验报告中）
3、制定验证方案。
实验五 综合实验
一、实验目的
数字电子技术综合实验是针对《数字电子技术基础》课程要求，通过独立完成一个较复杂的设计题目训练学生综合运用数字电路基本知识设计、调试电路的能力。
二、实验原理
组合逻辑电路时序逻辑电路的设计方法。
三、实验内容及要求
设计题目：
（一）、设计一个4人抢答逻辑电路。具体要求如下：
1．每个参赛者控制一个按钮，按动按钮发出抢答信号。
2．竞赛主持人另有一个按钮，用于将电路复位。
3．竞赛开始后，先按动按钮者将对应的一个发光二极管点亮，此时其他3人按动按钮对电路不起作用。
4．有人抢答时蜂鸣器发出2秒钟、100HZ的音响（蜂鸣器可由100HZ的矩形脉冲直接驱动）
（二）、设计一个1~5号的呼叫系统。具体要求如下：
1．1号优先级最高，优先级依次递减，5号最低
2．用数码管显示呼叫信号的号码，没有信号呼叫时显示“0”；有多个信号呼叫时显示优先级最高的呼叫号。
3．凡有呼叫就发出间歇2秒的呼叫声，直至有应答信号为止。
（三）、设计一个三位数字显示可控制计时器。要求如下：
1．计时范围为0~9分59秒，精确到秒；
2．能实现开机自动清零和手动清零；
3．用三位数码管显示计时时间；
4．可随时启动和停止计时，显示当时的计时值。
四、预习要求
从上述三个题目中任选一个，设计电路；列出所用元件清单；制定实验方案；记录实验结果。
也可自选一个题目，经教师允许后进行设计。
五、报告要求
有详细设计步骤，逻辑图，实验结果分析。
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时间：2022-05-23 15:26
实验一 实验设备认识及门电路
一、目的：
1、掌握门电路逻辑功能测试方法；
2、熟悉示波器及数字电路学习机的使用方法；
3、了解TTL器件和CMOS器件的使用特点。
二、实验原理
门电路的静态特性。
三、实验设备与器件
设备
1、电路学习机 一台
2、万用表 两快
器件
1、74LS00 一片（四2输入与非门）
2、74LS04 一片（六反向器）
3、CD4001 一片（四2输入 或非门）
四、实验内容和步骤
1、测试74LS04的电压传输特性。按图1—1连好线路。调节电位器，使VI在0~+3V间变化，记录相应的输入电压V1和输入电压V0的值。至少记录五组数据，画出电压传输特性。
VI(V)00.50.911.21.5
VO(V)
2、测试四二输入与非门74LS00的输入负载特性。测试电路如图1—2所示。请用万用表测试，将VI和VO 随RI变化的值填入表1—1中,画出曲线。
表1－1
RI100
300
1K4.7K5.1K6.1K10K
VI
VO
3、测试与非门的逻辑功能。
测量74LS00二输入与非门的真值表：将测量结果填入表1—2中。
表1—2
74LS00 CD4001
输入 输出 输入 输出
AB Y 电压（V） AB Y电压（V）
L L
L H
H L
H HL L
L H
H L
H H
4、测量CD4001二输入或非门的真值表，将测量结果填入表1-2中。
注意CMOS电路的使用特点：应先加入电源电压，再接入输入信号；断电时则相反，应先测输入信号，再断电源电压。另外，CMOS电路的多余输入端不得悬空。
五、预习要求
1、阅读实验指导书，了解学习机的结构；
2、了解所有器件（74LS00，74LS04，CD4001）的引脚结构；
3、TTL电路和CMOS电路的使用注意事项。
图1－1 图1－2
实验二 组合电路试验一
一、实验目的
1、学习并掌握小规模芯片（SSI）实现各种组合逻辑电路的方法；
2、学习用仪器检测故障，排除故障。
二、实验原理
用门电路设计组合逻辑电路的方法。
三、实验内容及要求
1、用TTL与非门和反向器实现“用三个开关控制一个灯的电路。”要求改变任一开关状态都能控制灯由亮到灭或由灭到亮。试用双四输入与非门74LS20和六反向器74LS04和开关实现。测试其功能。
2、用CMOS与非门实现“判断输入者与受血者的血型符合规定的电路”，测试其功能。
要求如下：
人类由四种基本血型— A、B、AB、O型。输血者与受血者的血型必须符合下述原则；O型血可以输给任意血型的人，但O型血的人只能接受O型血；AB型血只能输给AB型血的人，但AB血型的人能够接受所有血型的血；A型血能给A型与AB型血的人；而A型血的人能够接受A型与O型血；B型血能给B型与AB型血的人，而B型血的人能够接受B型与O型血。试设计一个检验输血者与受血者血型是否符合上述规定的逻辑电路，如果输血者的血型符合规定电路，输出高电平（提示：电路只需要四个输入端，它们组成一组二进制数码，每组数码代表一对输血与受血的血型对）。
约定“00”代表“O”型
“01”代表“A”型
“10”代表“B”型
“11”代表“AB”型
3、TTL与非门和反向器实现一组逻辑电路，其功能自行选定。
四、实验设备及器件
1、数字电路学习机 一台
2、74LS20 三片（双四输入与非门）
3、74LS04 一片（六反向器）
4、CD4011 两片（四二输入与非门）
五、预习要求
1、自行设计电路，画出接线图（用指定器件设计）。
2、制定测试逻辑功能方案，画出必要的表格。
实验三 组合电路实验二
一、实验目的
1、学习掌握用中规模芯片（MSI）实现各种组合逻辑电路的方法；
2、学习芯片使能端的功能、用法。
二、实验原理
用集成译码器和数据选择器设计组合逻辑电路的方法。
三、实验内容及要求
1、用3-8线译码器74LS138和与非门实现两个二位二进制数乘法运算电路，测试其功能。
2、用四选一数据选择74LS153和与非门实现全减器的电路，测试其功能。
3、自己选择一组合电路。可用译码器、数据选择器或四位加法器及必要电路实现。
四、实验设备及器件
1、数字电路学习机 一台
2、74LS138 两片（3-8线译码器）
3、74LS00 一片（四二输入与非门）
4、74LS153 一片（双四选一数据选择器）
5、74LS04 一片（六反向器）
6、74LS283 一片（四位二进制全加器）
7、74LS20 三片（双4输入与非门）
五、预习要求
1、提前预习实验内容及相关知识；
2、自行设计电路。列写必要的真值表、表达式，画出接线图。
实验四 时序电路实验
一、实验目的
1、掌握边沿JKFF的功能、动作特点；
2、掌握用边沿JKFF设计同步时序电路的方法；
3、熟悉集成计数器的逻辑功能和各控制端的作用，弄清同步清零和异步清零的区别；
4、熟悉集成计数器的级联扩展；
4、掌握用中规模集成电路计数器设计和实现任意进制计数器的方法。
二、实验原理
同步时序逻辑电路的设计方法。
三、实验内容及要求
1、用双J-K负边沿触发器74LS112实现同步时序电路。其逻辑功能为：同步十进制减去计数器，能自启动，有进位输出，测试其功能（采用8421码）
2、用同步十进制计数器74160实现36进制计数器，要求分别使用异步清除 端，同步置位 端和进位C端，测试其功能。
3、自选一个时序电路，自行设计。
四、实验设备及器件
1、数字电路实验逻辑箱 一台
2、74LS112 两片（双JK负边沿触发器）
3、74LS20 两片（双四输入与非门）
4、74LS04 一片（六反向器）
5、74LS00 一片（四二输入与非门）
6、74160 二片（同步十进制计数器芯片）
五、预习要求
1、提前预习实验内容及相关知识；
2、课前按实验内容完成题目设计：画出实验电路图。（主要设计过程要填写在实验报告中）
3、制定验证方案。
实验五 综合实验
一、实验目的
数字电子技术综合实验是针对《数字电子技术基础》课程要求，通过独立完成一个较复杂的设计题目训练学生综合运用数字电路基本知识设计、调试电路的能力。
二、实验原理
组合逻辑电路时序逻辑电路的设计方法。
三、实验内容及要求
设计题目：
（一）、设计一个4人抢答逻辑电路。具体要求如下：
1．每个参赛者控制一个按钮，按动按钮发出抢答信号。
2．竞赛主持人另有一个按钮，用于将电路复位。
3．竞赛开始后，先按动按钮者将对应的一个发光二极管点亮，此时其他3人按动按钮对电路不起作用。
4．有人抢答时蜂鸣器发出2秒钟、100HZ的音响（蜂鸣器可由100HZ的矩形脉冲直接驱动）
（二）、设计一个1~5号的呼叫系统。具体要求如下：
1．1号优先级最高，优先级依次递减，5号最低
2．用数码管显示呼叫信号的号码，没有信号呼叫时显示“0”；有多个信号呼叫时显示优先级最高的呼叫号。
3．凡有呼叫就发出间歇2秒的呼叫声，直至有应答信号为止。
（三）、设计一个三位数字显示可控制计时器。要求如下：
1．计时范围为0~9分59秒，精确到秒；
2．能实现开机自动清零和手动清零；
3．用三位数码管显示计时时间；
4．可随时启动和停止计时，显示当时的计时值。
四、预习要求
从上述三个题目中任选一个，设计电路；列出所用元件清单；制定实验方案；记录实验结果。
也可自选一个题目，经教师允许后进行设计。
五、报告要求
有详细设计步骤，逻辑图，实验结果分析。
