肇 庆 学 院
学院 课实验报告 年级 班 组 实验日期 姓名: 老师评定 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
实验题 实验五 集成逻辑门电路的基本应用
一、实验目的
（一） 熟悉用标准与非门实现逻辑变换的方法。
（二） 学习与非门电路的应用。
（三） 掌握半加器电路结构和逻辑功能。
二、实验仪器和设备
通用微机接口实验系统 微机电源 万用表 74LS00 74LS86
三、实验步骤及内容
（一）利用摩根定理可以对逻辑函数化简或进行逻辑变换。 摩根定律：)( +++C B A = ???C B A
)( ???C B A = +++C B A
1、利用与非门组成一个与门的电路设计。与非门的布尔代数表达式为：
B A Y ?=，而与门的布尔代数表达式为：B A Z ?=，只要把与非门的输出Y 反
相一次，即可得到与非门的功能：
Z B A =?=Y =B A ?
因此只要用二个与非门即可实现与门的功能。
将测试电路图画在下面空白处，并将测试结果记录
于表2-1。
2、利用与非门组成一个或门的电路设计。或
门的布尔代数表达式为：Z=A+B ，根据摩根定律可
知： Z=A+B =B A ?
因此可以用三个与非门连接起来，即可实现或
门的功能。将测试电路图画在下面空白处，并将测
试结果记录于表2-2。
（二）1、利用与非门完成一个电平“0”的控
制器。电路的输入端接一个1MHZ 的脉冲信号，其输出端只能输出电平为“1”的信号。
2、用奇数个与非门构成环形振荡器，如图2-1所示。振荡频率为：pd
nt f 21=
，用示波器观察波形，测量振荡频率，计算与非门的
图2-1 与非门构成环形振荡器 平均延迟时间pd t 。其中，n 是与非门的个数。
V 0
（三）半加器逻辑功能的测试。用一个与门及一异或门（74LS86）组成一位半加器，测试其逻辑功能。如图2-1所示
A
表2-1 图2-1
四、实验报告要求
（一）整理实验数据、图表并对实验结果进行分析。
（二）请讨论下述两个问题：
1、门电路芯片74LS00中不用的门应如何处理？
2、一个与非门中不用的输入端应如何处理？
基本逻辑门电路符号1、与逻辑(AND Logic)与逻辑又叫做逻辑乘，下面通过开关的工作状况 加以说明与逻辑的运算。 从上图可以看出，当开关有一个断开时，灯泡处于灭的状况，仅当两个开关同时合上时，灯泡才会亮。于是我们可以将与逻辑的关系速记为：“有0出0,全1出1”。 图(b)列出了两个开关的所有组合，以及与灯泡状况的情况，我们用0表示开关处于断开状况，1表示开关处于合上的状况；同时灯泡的状况用0表示灭，用1表示亮。 图(c)给出了与逻辑门电路符号,该符号表示了两个输入的逻辑关系，&在英文中是AND的速写，如果开关有三个则符号的左边再加上一道线就行了。 逻辑与的关系还可以用表达式的形式表示为:F=A·B 上式在不造成误解的情况下可简写为：F=AB。 2、或逻辑(OR Logic) 上图(a)为一并联直流电路，当两只开关都处于断开时，其灯泡不会亮；当A,B两个开关中有一个或两个一起合上时，其灯泡就会亮。如开关合上的状况用1表示，开关断开的状况用0表示；灯泡的状况亮时用1表示，不亮时用0表示，则可列出图(b)所示的真值表。这种逻辑关系就是通常讲的“或逻辑”，从表中可看出，只要输入A,B两个中有一个为1，则输出为1，否则为0。所以或逻辑可速记为：“有1出1，全0出0”。 上图(c)为或逻辑门电路符号，后面通常用该符号来表示或逻辑，其方块中的“≥1”表示输入中有一个及一个以上的1，输出就为1。逻辑或的表示式为：F=A+B 3、非逻辑(NOT Logic) 非逻辑又常称为反相运算(Inverters)。下图(a)所示的电路实现的逻辑功能就是非运算的功能，从图上可以看出当开关A合上时，灯泡反而灭；当开关断开时，灯泡才会亮，故其输出F的状况与输入A的状相 反。非运算的逻辑表达式为
集成逻辑门电路及应用(与门,非门,与非门) 集成逻辑门电路的种类繁多，有反相器、与门和与非门、或门和或非门、异或门等，以下简单介绍几种常用的门电路及应 用电路。 1．集成逻辑门电路: （1）常用逻辑门电路图形符号 常用逻辑门电路图形符号见表1。 表1 常用逻辑门电路图形符号 （2）反相器与缓冲器 反相器是非门电路，74LS04是通用型六反相器，与该器件的逻辑功能且引脚排列兼容的器件有74HC04，CD4069等。74LS05也是六反相器，该器件的逻辑功能和引脚排列与74LS04相同，不同的是74LS05是集电极开路输出（0C门），在实际使用时，必须在输出端至电源正端接上拉电阻。 缓冲器的输出与输人信号同相位，它用于改变输人输出电平及提高电路的驱动能力，74LS07是集电极开路输出同相输出驱动器，该器件的输出高电压达30V，灌电流达40mA，与之兼容的器件有74HC07，74HCT07 等。 74LS04，CD4069引脚排列图如图1所示。
图1 74LS04，CD4069引脚排列图 （3）与门和门与非 与门和与非门种类繁多，常见的与门有2输入、3输入、4输入与门等；与非门有2输入、3输入、4输入、8输入等，常见的74LS系列（74HC系列）与门和与非门引脚排列图如图2所示。 图2 常见的74LS系列（74HC系列）与门和与非门引脚排列图 74LS08是四2输人与门，74LS00和CD4011是四2输入与非门，74LS20是双4输人与非门。 2．集成门电路的应用 （1）定时灯光提醒器 电路如图3所示，由六非门CD4069（仅用到其中两个非门，分别用IC－1和IC－2表示）和电阻、电容、电源等组成，此电路可以在1～25分钟内预定提醒时间，使用时，利用时间标尺预定时间，打开电源开关，定时器绿灯亮，表示开始计时，到了预定的时间，绿灯灭，红灯亮。
第2章 基本逻辑关系和常用逻辑门电路 通常，把反映“条件”和“结果”之间的关系称为逻辑关系。如果以电路的输入信号反映“条件”，以输出信号反映“结果”，此时电路输入、输出之间也就存在确定的逻辑关系。数字电路就是实现特定逻辑关系的电路，因此，又称为逻辑电路。逻辑电路的基本单元是逻辑门，它们反映了基本的逻辑关系。 2.1 基本逻辑关系和逻辑门 2.1.1 基本逻辑关系和逻辑门 逻辑电路中用到的基本逻辑关系有与逻辑、或逻辑和非逻辑，相应的逻辑门为与门、或门及非门。 一、与逻辑及与门 与逻辑指的是：只有当决定某一事件的全部条件都具备之后，该事件才发生，否则就不发生的一种因果关系。 如图2.1.1所示电路，只有当开关A 与B 全部闭合时，灯泡Y 才亮；若开关A 或B 其中有一个不闭合，灯泡Ｙ就不亮。 这种因果关系就是与逻辑关系，可表示为Y ＝A ?B ，读作“A 与B”。在逻辑运算中，与逻辑称为逻辑乘。 与门是指能够实现与逻辑关系的门电路。与门具有两个或多个输入端，一个输出端。其逻辑符号如图2.1.2所示，为简便计，输入端只用A 和B 两个变量来表示。 与门的输出和输入之间的逻辑关系用逻辑表达式表示为： Y ＝A ?B ＝AB 两输入端与门的真值表如表2.1.1所示。波形图如图2.1.3所示。 表2.1.1 与门真值表 （a ）常用符号 （b ）国标符号
由此可见，与门的逻辑功能是，输入全部为高电平时，输出才是高电平，否则为低电平。 二、或逻辑及或门 或逻辑指的是：在决定某事件的诸条件中，只要有一个或一个以上的条件具备，该事件就会发生；当所有条件都不具备时，该事件才不发生的一种因果关系。 如图2.1.4所示电路，只要开关A 或B 其中任一个闭合，灯泡Y 就亮；A 、B 都不闭合，灯泡Y 才不亮。这种因果关系就是或逻辑关系。可表示为： Y ＝A ＋B 读作“A 或B”。在逻辑运算中或逻辑称为逻辑加。 或门是指能够实现或逻辑关系的门电路。或门具有两个或多个输入端，一个输出端。其逻辑符号如图 2.1.5所示。 或门的输出与输入之间的逻辑关系用逻辑表达式表示为： Y ＝A ＋B 两输入端或门电路的真值表和波形图分别如表2.1.2和图2.1.6所示。 图2.1.3 与门的波形图 表2.1.2 图2.1.4 或逻辑举例
思考题与习题 1-1 填空题 1）三极管截止的条件是U BE ≤0V。三极管饱和导通的条件是I B≥ I BS。三极管饱和导通的I BS是I BS≥（V CC－U CES）/βRc。 2）门电路输出为高电平时的负载为拉电流负载，输出为低 电平时的负载为灌电流负载。 3）晶体三极管作为电子开关时，其工作状态必须为饱和状态或截止 状态。 4） 74LSTTL电路的电源电压值和输出电压的高、低电平值依次约为 5V、2.7V、 0.5V 。74TTL电路的电源电压值和输出电压的高、低电平值依次约为 5V、2.4V、 0.4V 。 5）OC门称为集电极开路门门，多个OC门输出端并联到一起可实现线与功能。 6） CMOS 门电路的输入电流始终为零。 7） CMOS 门电路的闲置输入端不能悬空，对于与门应当接到高电平，对于 或门应当接到低电平。 1-2 选择题 1）以下电路中常用于总线应用的有 abc 。 A.TSL门 B.OC门 C.漏极开路门 D.CMOS与非门 2）TTL与非门带同类门的个数为N，其低电平输入电流为1.5mA，高电平输入电流为10uA，最大灌电流为15mA，最大拉电流为400uA，选择正确答案N最大为 B 。 A.N=5 B.N=10 C.N=20 D.N=40 3）CMOS数字集成电路与TTL数字集成电路相比突出的优点是 ACD 。 A.微功耗 B.高速度 C.高抗干扰能力 D.电源范围宽 4）三极管作为开关使用时，要提高开关速度，可 D 。 A.降低饱和深度 B.增加饱和深度 C.采用有源泄放回路 D.采用抗饱和三极管 5）对于TTL与非门闲置输入端的处理，可以 ABD 。 A.接电源 B.通过电阻3kΩ接电源 C.接地 D.与有用输入端并联 6）以下电路中可以实现“线与”功能的有 CD 。 A.与非门 B.三态输出门
如何看懂电路图6－－数字逻辑电路 2009-01-22 10:35 数字电子电路中的后起之秀是数字逻辑电路。把它叫做数字电路是因为电路中传递的虽然也是脉冲，但这些脉冲是用来表示二进制数码的，例如用高电平表示“ 1 ”，低电平表示“ 0 ”。声音图像文字等信息经过数字化处理后变成了一串串电脉冲，它们被称为数字信号。能处理数字信号的电路就称为数字电路。 这种电路同时又被叫做逻辑电路，那是因为电路中的“ 1 ”和“ 0 ”还具有逻辑意义，例如逻辑“ 1 ”和逻辑“ 0 ”可以分别表示电路的接通和断开、事件的是和否、逻辑推理的真和假等等。电路的输出和输入之间是一种逻辑关系。这种电路除了能进行二进制算术运算外还能完成逻辑运算和具有逻辑推理能力，所以才把它叫做逻辑电路。 由于数字逻辑电路有易于集成、传输质量高、有运算和逻辑推理能力等优点，因此被广泛用于计算机、自动控制、通信、测量等领域。一般家电产品中，如定时器、告警器、控制器、电子钟表、电子玩具等都要用数字逻辑电路。 数字逻辑电路的第一个特点是为了突出“逻辑”两个字，使用的是独特的图形符号。数字逻辑电路中有门电路和触发器两种基本单元电路，它们都是以晶体管和电阻等元件组成的，但在逻辑电路中我们只用几个简化了的图形符号去表示它们，而不画出它们的具体电路，也不管它们使用多高电压，是 TTL 电路还是 CMOS 电路等等。按逻辑功能要求把这些图形符号组合起来画成的图就是逻辑电路图，它完全不同于一般的放大振荡或脉冲电路图。 数字电路中有关信息是包含在 0 和 1 的数字组合内的，所以只要电路能明显地区分开 0 和 1 ， 0 和 1 的组合关系没有破坏就行，脉冲波形的好坏我们是不大理会的。所以数字逻辑电路的第二个特点是我们主要关心它能完成什么样的逻辑功能，较少考虑它的电气参数性能等问题。也因为这个原因，数字逻辑电路中使用了一些特殊的表达方法如真值表、特征方程等，还使用一些特殊的分析工具如逻辑代数、卡诺图等等，这些也都与放大振荡电路不同。 门电路和触发器 （ 1 ）门电路 门电路可以看成是数字逻辑电路中最简单的元件。目前有大量集成化产品可供选用。 最基本的门电路有 3 种：非门、与门和或门。非门就是反相器，它把输入的 0 信号变成 1 ，1 变成 0 。这种逻辑功能叫“非”，如果输入是 A ，输出写成 P=A 。与门有 2 个以上输入，它的功能是当输入都是 1 时，输出才是 1 。这种功能也叫逻辑乘，如果输入是 A 、 B ，输出写成P=A·B 。或门也有 2 个以上输入，它的功能是输入有一个 1 时，输出就是 1 。这种功能也叫逻辑加，输出就写成 P=A ＋ B 。 把这三种基本门电路组合起来可以得到各种复合门电路，如与门加非门成与非门，或门加非门成或非门。图 1 是它们的图形符号和真值表。此外还有与或非门、异或门等等。
第2章 基本逻辑关系和常用逻辑门电路 通常，把反映条件”和结果”之间的关系称为逻辑关系。如果以电路的输入信号反映 条 件”以输出信号反映 结果”此时电路输入、输出之间也就存在确定的逻辑关系。数字电 路就是实现特定逻辑关系的电路， 因此，又称为逻辑电路。逻辑电路的基本单元是逻辑门， 它们反映了基本的逻辑关系。 2.1 基本逻辑关系和逻辑门 2.1.1 基本逻辑关系和逻辑门 逻辑电路中用到的基本逻辑关系有与逻辑、 或逻辑和非逻辑，相应的逻辑门为与门、 或 门及非门。 一、与逻辑及与门 与逻辑指的是：只有当决定某一事件的全部条件都具备之后， 该事件才发生，否则就不 发生的一种因果关系。 如图2.1.1所示电路，只有当开关 A 与B 全部闭合时，灯泡 Y 才亮；若开关 A 或B 其 中有一个不闭合，灯泡Y 就不亮。 这种因果关系就是与逻辑关系， 可表示为Y = A.B,读作A 与B ”在逻辑运算中，与逻 辑称为逻辑乘。 A — & —Y B ― ____ (b )国标符号 图2.1.1与逻辑举例 图2.1.2与逻辑符号 与门是指能够实现与逻辑关系的门电路。 与门具有两个或多个输入端， 一个输出端。其 逻辑符号如图2.1.2所示，为简便计，输入端只用 A 和 B 两个变量来表示。 与门的输出和输入之间的逻辑关系用逻辑表达式表示为： Y = A ?B = AB 两输入端与门的真值表如表 2.1.1所示。波形图如图2.1.3所示。 表2.1.1 与门真值表 A B Y 0 0 亠 1 0 亠 (a )常用符号 母—
图2.1.3与门的波形图由此可见，与 门的逻辑功能是，输入全部为高电平时，输出才是高电平，否则为低电平。 二、或逻辑及或门 或逻辑指的是：在决定某事件的诸条件中，只要有一个或一个以上的条件具备，该事件就会发生；当所有条件都不具备时，该事件才不发生的一种因果关系。 如图2.1.4所示电路，只要开关A或B其中任一个闭合，灯泡Y就亮；A、B都不闭合，灯泡Y才不亮。这种因果关系就是或逻辑关系。可表示为： Y= A+ B 读作A或B”在逻辑运算中或逻辑称为逻辑加。 崖禺＞■:甘， 图2.1.4 或逻辑举例（a）常用符号（b）国标符号 图2.1.5或逻辑符号 或门是指能够实现或逻辑关系的门电路。或门具有两个或多个输入端，一个输出端。其 逻辑符号如图2.1.5所示。 或门的输出与输入之间的逻辑关系用逻辑表达式表示为： =A+ B 表2.1.2 两输入端或门电路的真值表和波形图分别如表 2.1.2和图2.1.6所示。
第1 章数字逻辑基础 1.3 将下列十进制数转换成等值的二进制数、八进制数、十六进制数。要求二进制数保留小数点后4位有效数字。 （1）（19）D ；（2）（37.656）D ；（3）（0.3569）D 解： （19）D＝（10011）B＝（23）O＝（13）H （37.656）D＝（.1010）B＝（45.5176）O＝（25.A7E）H （0.3569）D＝（0.01011）B＝（0.266）O＝（0.5B）H 1.4 将下列八进制数转换成等值的二进制数。 （1）（137）O ；（2）（36.452）O ；（3）（0.1436）O 解： （137）O＝（1 011 111）B （36.452）O＝（11110. ）B （0.1436）O＝（0.001 100 011 11）B 1.5 将下列十六进制数转换成等值的二进制数。 （1）（1E7.2C）H ；（2）（36A.45D）H ；（3）（0.B4F6）H 解： （1E7.2C）H＝（1 1110 0111.0010 11）B （36A.45D）H＝（11 0110 1010. 0100 0101 1101）B （0.B4F6）H＝（0.1011 0100 1111 011）B 1.6 求下列BCD码代表的十进制数。 （1）（10101.）8421BCD ； （2）（00101.）余3 BCD ； （3）（00011.）2421BCD； （4）（01011.）5421BCD ； 解： （1000 0110 0011 0101.1001 0111）8421BCD＝（8635.97）D （1011 0110 1100 0101.1001 0111）余3 BCD ＝（839.24）D （1110 1101 0100 0011.1101 1011）2421BCD＝（8743.75）D （1010 1011 1000 1011.1001 0011）5421BCD＝（7858.63）D 1.7 试完成下列代码转换。 （1）（00011.）2421BCD = （？）余3 BCD （2）（01011.）5421BCD= （？）8421BCD 解： （1110 1101 0100 0011.1101 1011）2421BCD = （1011 1010 0111 0110.1010 1000 ）余3 BCD
课题：基本逻辑门电路 学校：莱州市高级职业学校姓名：贾春兰 二○○七年九月
讲授新课一、与逻辑和与门电路 1、与逻辑 实验： 结论：当决定某一事件的所有条 件都满足时，结果才会发生，这种条 件和结果之间的关系称为与逻辑关 系。 屏幕显示实验 电路，教师启 发、引导学生观 察：观察开关S1 和S2在不同工 作状态时，照明 灯HL的亮暗， 从而引导学生 归纳出与逻辑 关系 学生观察电 路，发现规 律：只有当 S1、S2都闭合 时，照明灯才 会亮，若有一 个开关不闭 合，照明灯就 不会亮 集中学生注 意力，活跃学 生思维，激发 学生学习兴 趣，培养学生 观察问题、分 析问题的能 力 教学过程 教学环节简明教学内容教师活动学生活动活动目的 课堂练习（一）与逻辑关系在生活中的应用举例。屏幕显示密 码保险柜的 开启，教师引 导学生思考， 并提出问题 学生观察电 路，回答问题 巩固新知 识，及时反 馈
讲授新课2、与门电路 1）逻辑符号 2）二极管与门电路 V A V B VD1 VD2 V L 0V 0V 3V 3V 0V 3V 0V 3V 导通 优先导通 截止 导通 导通 截止 优先导通 导通 0V 0V 0V 3V 3）真值表 A B L 0 0 0 1 1 0 1 1 1 4）逻辑功能 有０出０，全１出１ 5）逻辑表达式 L=A·B或L=AB 教师直接绘 制与门电路 的逻辑符号， 并分析其特 点 屏幕显示二 极管与门电 路，介绍电路 的特点 教师引导学 生分析电路， 总结输出电 位V L和输入 电位V A和V B 的关系。 教师引导学 生绘制与门 电路的真值 表。 教师引导学 生观察真值 表，总结出逻 辑功能，写出 逻辑表达式。 学生观察逻 辑符号 学生观察电 路 学生在教师 的引导下，总 结输出电位 V L和输入电 位V A和V B的 关系。 学生总结规 律 学生总结规 律 增强学生的 直观性 理论联系实 际，激发学 生学习兴趣 培养学生分 析问题的能 力 提高学生归 纳总结能力 有利于学生 掌握规律， 便于应用 教学过程 教学环节简明教学内容教师活动学生活动活动目的
辑表达式为 Y A B 第二部分 集成逻辑门电路 课 题： 分立元件门电路 教学目的： 理解二极管的含义与作用；掌握二极管与门、或门和三极管非门电路的逻辑符号及真值表。 教学重点： 二极管与门、或门和非门的逻辑符号及真值表 教学难点： 二极管与门、或门和非门电路的工作原理 教学方法： 讲授法和讨论交流法 教 具： 无 课 时： 2 教 学 内 容 门电路是构成数字电路的基本逻辑单元。在理论 分析与设计中，每一个逻辑单元都是用逻辑符 号来表示，而在工程中每一个逻辑符号都对应着一种电路，并通过集成工艺制作成一种集成器件， 称为集成逻辑门电路。 2.1 分立元件门电路 用以实现各种基本逻辑关系 的电子电路称为门电路。它们是组成其它逻辑功能电路的基础。由 于分立元件门电路的结构简单，便于阐述有关工作原理，所以是学习集成门电路的入门。 2.1.1二极管与门 1. 电路组成及逻辑符号 图 2-1（a ）是一个由二极管组成的与门，图 2-1（ b ）是它的逻辑符号。图中 A 和 B 是输入信号 Y 是输出信号，输入高、低电平分别为 3V 和 0V ，二极管正向导通时压降为 0.7V 。 2. 工作原理 （1）A=B= 0V 时，二极管 VD 1和 VD 2都导通，输出 （2）A=0V ，B=3V 时，二极管 VD 1优先导通，输出 （3）A=3V ，B=0V 时，二极管 VD 2优先导通，输出 （4）A=B=3V 时，二极管 VD 1和 VD 2都导通，输出 3. 输入与输出电压关系及真值表 把上述分析结果归纳起来很容易得出表 2-1 的输入与输出电压之间的关系。如果采用正 Y=0.7V ，为低电平。 Y=0.7V ，为低电平。此时 Y=0.7V ，为低电平。 VD 2 截止。 a ）电路图 （b ）逻辑符号
第2章 逻辑门电路 2.1解题指导 【例2-1】 试用74LS 系列逻辑门，驱动一只V D =1.5V ，I D =6mA 的发光二极管。 解：74LS 系列与之对应的是T4000系列。与非门74LS00的I OL 为4mA ，不能驱动I D =6mA 的发光二极管。集电极开路与非门74LS01的I OL 为6mA ，故可选用74LS01来驱动发光二极管，其电路如图所示。限流电阻R 为 Ω =--=--=k V V V R OL D CC 5.065.05.156 【例2-2】 试分析图2-2所示电路的逻辑功能。 解：由模拟开关的功能知：当A =1时，开关接通。传输门导通时，其导通电阻小于1k Ω，1k Ω与200k Ω电阻分压，输出电平近似为0V 。 而A =0时，开关断开，呈高阻态。109Ω以上的电阻与200k Ω电阻分压，输出电平近似为V DD 。 故电路实现了非逻辑功能。 【例2-3】 试写出由TTL 门构成的逻辑图如图2-3所示的输出F 。 & ≥1 F ≥1 A B 图2-3 例2-3门电路 解：由TTL 门输入端悬空逻辑上认为是1可写出 【例2-4】 试分别写出由TTL 门和CMOS 门构成的如图2-4所示逻辑图的表达式或逻 辑值。 B F 图2-4 例2-4门电路 解：由TTL 门组成上面逻辑门由于10k Ω大于开门电阻R ON ，所以，无论 A 、B 为何值 。 由CMOS 门组成上面逻辑门由于CMOS 无开门电阻和关门电阻之说，所以， 。 2.2 例题补充 2-1 一个电路如图2-5所示，其三极管为硅管，β=20，试求：ν1小于何值时，三极管T 截止，ν1大于何值时，三极管T 饱和。 解：设v BE =0V 时，三极管T 截止。T 截止时，I B =0。此时 10) 10(020I --= -v v I =2V T 临界饱和时，v CE =0.7V 。此时 V CC v I v O +10V -V BB V V V 0200 11 DD F ≈+=DD DD 44 DD 599F 210101021010V V V V ≈+≈?+=A B A F =++?=110≡F AB F =
实验一集成逻辑门电路 一、实验目的 1、了解门电路的电气性能和特点。 2、掌握TTL集成门电路的逻辑功能。 3、进一步熟悉数字电路实验装置的结构，基本功能和使用方法。 4、掌握常用TTL门电路的故障诊断方法。 二、实验原理 集成逻辑门电路是数字电路的基础，常用的有两大类：一类是以晶体三极管为核心组成的TTL电路。另一类是以场效应管为核心组成互补型MOS集成电路即CMOS电路。两者的应用都很广泛。为了较好地使用它们，对它们的主要电气特性必须清楚。 1、TTL与非门的主要参数 （1）电压传输特性 与非门的输出电压U0随输入电压Ui的变化用曲线描绘出来，这曲线就是与非门的电压传输特性。通过此曲线可知道与非门电路的一些重要参数，如输出高电平V OH、输出低电平V OL、阀值电平V TH。 （2）输入特性，输出特性 输入特性曲线：就是输入电流随输入电压变化的曲线。一般情况下，输入电压限止在5.5V以下，当输入电压在1.5V-5.5V之间变化时，输入电流Ii基本保持不变， μ左右，当输入电压0V和1.5V之间变化称为输入高电平电流I iH，其最大值为40A 时，电流开始从输入端流出，且随输入电压的增大而迅速减小（绝对值），称为输入低电平电流I iL，约为-1mA；当输入电压为0时，称为输入短路电流I iS；I iS的数值要比I iL的数值略大一点，在作近似分析计算时，经常用手册上给出的I iS近似代替I iL使用。输出特性曲线：就是输出电压和负载电流的关系曲线。分为高电平输出特性和低电平输出特性。当逻辑门输出高电平时，这时输出电压和负载电流的关系称为高电平输出特性，74系列门电路的运用条件规定，输出高电平时，最大负载电流不能超过0.4mA。当逻辑门输出低电平时，这时输出电压和负载电流的关系称为低
第三章集成逻辑门 一、选择题 1. 三态门输出高阻状态时，是正确的说法。 A.用电压表测量指针不动 B.相当于悬空 C.电压不高不低 D.测量电阻指针不动 2. 以下电路中可以实现“线与”功能的有。 A.与非门 B.三态输出门 C.集电极开路门 D.漏极开路门 3．以下电路中常用于总线应用的有。 A.T S L门 B.O C门 C.漏极开路门 D.C M O S与非门 4．逻辑表达式Y=A B可以用实现。 A.正或门 B.正非门 C.正与门 D.负或门 5．T T L电路在正逻辑系统中，以下各种输入中相当于输入逻辑“1”。 A.悬空 B.通过电阻 2.7kΩ接电源 C.通过电阻 2.7kΩ接地 D.通过电阻510Ω接地 6．对于T T L与非门闲置输入端的处理，可以。 A.接电源 B.通过电阻3kΩ接电源 C.接地 D.与有用输入端并联7．要使T T L与非门工作在转折区，可使输入端对地外接电阻R I。 A.＞R O N B.＜R O F F C.R O F F＜R I＜R O N D.＞R O F F 8．三极管作为开关使用时，要提高开关速度，可。 A.降低饱和深度 B.增加饱和深度 C.采用有源泄放回路 D.采用抗饱和三极管 9．C M O S数字集成电路与T T L数字集成电路相比突出的优点是。 A.微功耗 B.高速度 C.高抗干扰能力 D.电源范围宽 10．与C T4000系列相对应的国际通用标准型号为。 A.C T74S肖特基系列 B.C T74L S低功耗肖特基系列 C.C T74L低功耗系列 D.C T74H高速系列 二、判断题（正确打√，错误的打×） 1．TTL与非门的多余输入端可以接固定高电平。（） 2．当TTL与非门的输入端悬空时相当于输入为逻辑1。（） 3．普通的逻辑门电路的输出端不可以并联在一起，否则可能会损坏器件。（） 4．两输入端四与非门器件74LS00与7400的逻辑功能完全相同。（） 5．CMOS或非门与TTL或非门的逻辑功能完全相同。（） 6．三态门的三种状态分别为：高电平、低电平、不高不低的电压。（） 7．TTL集电极开路门输出为１时由外接电源和电阻提供输出电流。（） 8．一般TTL门电路的输出端可以直接相连，实现线与。（）
实验一：集成逻辑门电路的测试与使用 一．实验目的： 1．学会检测常用集成门电路的好坏的简易方法； 2．掌握TTL与非门逻辑功能和主要参数的测试方法； 3．掌握TTL门电路与CMOS门电路的主要区别。 二．实验仪器与器件： 1．元器件：74LS20、74LS00(TTL门电路)，4011(CMOS门电路)； 2．实验仪器：稳压电源、万用表、数字逻辑实验测试台。 三．实验原理： 1．集成逻辑门电路的管脚排列： （1）74LS20（4输入端双与非门）：Y= ABCD V CC2A 2B N C2C 2D 2Y 1A 1B N C1C 1D 1Y GND V CC ：表示电源正极、GND：表示电源负极、N C ：表示空脚。 （2）74LS00（2输入端4与非门）：Y= AB V4A 4B 4Y 3A 3B 3Y 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND
（3）4011（2输入端4与非门）：Y= AB V CC4A 4B 4Y 3Y 3B 3A 1A 1B 1Y 2Y 2B 2A GND 集成门电路管脚的识别方法：将集成门电路的文字标注正对着自己，左下角为1，然后逆时针方向数管脚。 2．TTL与非门的主要参数有： 导通电源电流I CCL、低电平输入电流I IL、高电平输入电流I IH、输出高电平V OH、输出低电平V OL、阈值电压V TH等。 注意：不同型号的集成门电路其测试条件及规范值是不同的。 3．检测集成门电路的好坏的简易方法： （1）在未加电源时，利用万用表的电阻档检查各管脚之间是否有短路现象； （2）加电源：利用万用表的电压档首先检查集成电路上是否有电，然后再利用门电路的逻辑功能检查电路。 例如：“与非”门逻辑功能是：“见低出高，同高出低”。 对于TTL与非门：若将全部输入端悬空测得输出电压小于0.4V，将任一输入端接地测得输出电压大于3.5V，则说明该门是好的。 思考：COMS与非门如何测试。 四．实验内容和步骤： 1．将74LS20加上+5V电压，检查集成门电路的好坏。 2．TTL与非门的主要参数测试： （1）导通电源电流I CCL= 。 测试条件：V CC=5V，输入端悬空，输出空载，如图（1）。 图（1）图（2） 14 13 12 11 10 9 8 1 2 3 4 5 6 7
题目：模块六数字电路的基本知识 第二节基本逻辑门 教学目的： 1、掌握与门、或门、非门的逻辑功能及逻辑符号； 2、掌握基本逻辑运算、逻辑函数的表示方法； 3、掌握三种基本的逻辑电路。 重点与难点：重点：基本逻辑关系：“与”关系、“或”关系、“非”关系 难点：基本逻辑门电路的工作原理及其逻辑功能 教学方法： 1、讲授法 2、演示法 组织教学： 1、检查出勤 2、纪律教育 课时安排： 2课时 教学过程(教学步骤、内容等) 模块六数字电路的基本知识 复习回顾： 1、什么叫模拟电路？什么叫数字电路？ 2、常用的数制有哪几种？（要会换算） 导入新课： 数字电路为什么又叫逻辑电路？因为数字电路不仅能进行数字运算，而且还能进行逻辑推理运算，所以又叫数字逻辑电路，简称逻辑电路。 定义：所谓逻辑电路是指在该电路中，其输出状态（高、低电平）由一个或多个输入状态（高、低电平）来决定。 数字电路的基本单元是基本逻辑电路，它们反映的是事物的基本逻辑关系。 什么是门？ 新课讲解： 基本逻辑门 三种基本逻辑关系 一、“与”逻辑 1、定义：如果决定某事物成立（或发生）的诸原因（或条件）都具备，事件才发生，而只要其中一个条件不具备，事物就不能发生，这种关系称为“与”关系。
2、示例：两个串联的开关控制一盏电灯。 A B 3、“与”逻辑关系真值表 0---开关断开/灯不亮 1---开关闭合/灯亮 4、逻辑规律：有“0”出“0”，全“1”出“1” 5、逻辑符号：二、“或”逻辑 1 、定义：A 、B 等多个条件中，只要具备一个条件，事件就会发生，只有所有条件均不具备的时候，事件才不发生，这种因果关系称为“或”逻辑。 2、示例：两个并联的开关控制一盏电灯。 A 3、“或”逻辑关系真值表 0---开关断开/灯不亮 1---开关闭合/灯亮 4、逻辑规律：有“1”出“1”，全“0”出“0” 5、逻辑符号：三、“非”逻辑 1、定义：决定事件结果的条件只有一个A ，A 存在，事件Y 不发生，A 不存在，事件Y 发生，这种因果关系叫做“非”逻辑。 R
第一章 数字逻辑电路基础 一、填空题 1、模拟信号的特点是在 和 上都是 变化的。（幅度、时间、连续) 2、数字信号的特点是在 和 上都是 变化的。（幅度、时间、不连续) 3、数字电路主要研究 与 信号之间的对应 关系。(输出、输入、逻辑） 4、用二进制数表示文字、符号等信息的过程称为_＿_____＿_____。(编码) ５、()11011(2= 10),()1110110(2= 8),()21(10= 2)。（２７、１6６、10101) 6、()101010(2= 10),()74(8= 2),()7(16=D 2)。（42、1１11００、１10101１1） 7、最基本的三种逻辑运算是 、 、 。（与、或、非) ８、逻辑等式三个规则分别是 、 、 。（代入、对偶、反演） 9、逻辑函数化简的方法主要有 化简法和 化简法。(公式、卡诺图) 10、逻辑函数常用的表示方法有 、 和 。（真值表、表达式、卡诺图、逻辑图、波形图五种方法任选三种即可) 1１、任何一个逻辑函数的 是唯一的,但是它的 可有不同的形式,逻辑函数的各种表示方法在本质上是 的，可以互换。（真值表、表达式、一致或相同) 12、写出下面逻辑图所表示的逻辑函数Y= 。（C B A Y )(+=) 13、写出下面逻辑图所表示的逻辑函数Y= 。())((C A B A Y ++=) １４、半导体二极管具有 性，可作为开关元件。（单向导电)
1５、半导体二极管 时，相当于短路; 时，相当于开路。（导通、截止） 1６、半导体三极管作为开关元件时工作在 状态和 状态。（饱和、截止) 二、判断题 1、十进制数74转换为842１BCD 码应当是BCD 8421)01110100(。（√) 2、二进制只可以用来表示数字，不可以用来表示文字和符号等。(╳） 3、十进制转换为二进制的时候，整数部分和小数部分都要采用除２取余法。（╳） ４、若两个函数相等,则它们的真值表一定相同；反之,若两个函数的真值表完全相同，则这两个函数未必相等。(╳) 5、证明两个函数是否相等,只要比较它们的真值表是否相同即可。（√） 6、在逻辑函数表达式中,如果一个乘积项包含的输入变量最少,那么该乘积项叫做最小项。(╳） 7、当决定一件事情的所有条件全部具备时,这件事情才发生，这样的逻辑关系称为非。（╳） 8、在全部输入是“0”的情况下，函数B A Y +=运算的结果是逻辑“０”。( ╳) 9、逻辑变量取值的0和１表示事物相互独立而又联系的两个方面。（√) 10、在变量A 、Ｂ取值相异时,其逻辑函数值为1,相同时为0，称为异或运算。（√) 11、逻辑函数的卡诺图中,相邻最小项可以合并。(√) 12、对任意一个最小项,只有一组变量取值使得它的值为1.（√） １3、任意的两个最小项之积恒为0。(√) 14、半导体二极管因为其有导通、截止两种工作状态，所以可以作为开关元件使用；半导体三极管因为其有饱和、截止、放大三种工作状态,所以其不可以作为开关元件使用。(╳) １５、半导体二极管、三极管、MOS 管在数字电路中均可以作为开关元件来使用。（√） 三、选择题 1、下列哪些信号属于数字信号(B ）。 A 、正弦波信号 B 、时钟脉冲信号 C 、音频信号 Ｄ、视频图像信号 2、数字电路中的三极管工作在(C ）。 A 、饱和区 Ｂ、截止区 C 、饱和区或截止区 Ｄ、放大区 ３、十进制整数转换为二进制数一般采用（A) A 、除2取余法 B 、除２取整法 C 、除10取余法 D 、除１0取整法 4、将十进制小数转换为二进制数一般采用（B) A 、乘2取余法 B 、乘２取整法 C 、乘１0取余法 D 、乘10取整法 5、在(Ａ）的情况下,函数B A Y +=运算的结果是逻辑“0”
集成逻辑门电路逻辑功能的测试 一、实验目的 1．熟悉数字逻辑实验箱的结构、基本功能和使用方法。 2．掌握常用非门、与非门、或非门、与或非门、异或门的逻辑功能及其测试方法。 二、实验器材 1．数字逻辑实验箱DSB-3 1台 2. 万用表 1只 3．元器件： 74LS00（T065） 74LS04 74LS55 74LS86 各一块 导线若干 三、实验说明 1．数字逻辑实验箱提供5 V + 0.2 V的直流电源供用户使用。 2．连接导线时，为了便于区别，最好用不同颜色导线区分电源和地线，一般用红色导线接电源，用黑色导线接地。 3．实验箱操作板部分K0~K7提供8位逻辑电平开关，由8个钮子开关组成，开关往上拨时，对应的输出插孔输出高电平“1”，开关往下拨时，输出低电平“0”。 4．实验箱操作板部分L0~L7提供8位逻辑电平LED显示器，可用于测试门电路逻辑电平的高低，LED亮表示“1”，灭表示“0”。 四、实验内容和步骤 1．测试74LS04六非门的逻辑功能 将74LS04正确接入面包板，注意识别1脚位置，按表1-1要求输入高、低电平信号，测出相应的输出逻辑电平。 表1-1 74LS04逻辑功能测试表 2．测试74LS00四2输入端与非门逻辑功能 将74LS00正确接入面包板，注意识别1脚位置，按表1-2要求输入高、低电平信号，测出相应的输出逻辑电平。
3．测试74LS55 二路四输入与或非门逻辑功能 将74LS55正确接入面包板，注意识别1脚位置，按表1-3要求输入信号，测出相应的输出逻辑电平，填入表中。（表中仅列出供抽验逻辑功能用的部分数据） 4．测试74LS86四异或门逻辑功能 将74LS86正确接入面包板，注意识别1脚位置，按表1-4要求输入信号，测出相应的输出逻辑电平。 五、实验报告要求 1．整理实验结果，填入相应表格中，并写出逻辑表达式。 2．小结实验心得体会。 3．回答思考题 若测试74LS55的全部数据，所列测试表应有多少种输入取值组合？
实验一常用数字逻辑门电路的研究 1.实验目的 a.熟悉数字电路实验箱的正确使用方法； b.熟悉常用门电路的逻辑符号及逻辑功能； c.测量逻辑门电路的时延参数 2.实验原理 a.CMOS常用门电路 CD4001（四2输入或非门）引脚图 CD4069（六反相器）引脚图
CD4070（四异或门）引脚图 CD4011（四2输入与非门）引脚图
CURSOR为光标测量功能按键。 光标类型：电压、时间 电压／时间测量方式 光标a或光标b将同时出现，由 SELECT键选择调整哪一个光标。 由多功能旋钮控制器来调整光标在屏幕上的位置。 显示的读数即代表的物理量。 Va:a光标对被测通道地的电压。 Vb:b光标对被测通道地的电压。 Detail V：为被测通道两个光标之间的电压值。 Ta:a标对水平参考点的时间。 Tb:b光标对水平参考点的时间 Detail T：为两个光标之间的时间值。 3.实验内容 a.用逻辑箱观测4070的逻辑功能并完成下表
b.测量六反相器CD4069的时延参数 将CD4069中的六个非门依次串联连接，在输入端输入250KHz的TTL信 号，用双踪示波器观测输入、输出的波形。并将波形展开测试传输延迟 时间Td的值。 4.实验要求 若出现故障，可利用仪器进行以下检测 1.用示波器或万用表检测器件电源及地引脚电压是否正确。 2.用示波器或万用表检测各集成块输入输出引脚是否正常。（一级一级检 查到集成块引脚，注意不要造成引脚短路。） 1.按要求完成原始数据记录 2.回答实验课后思考题 3.总结实验结论 4.完成实验报告 5.实验数据
实验二集成逻辑门电路的基本应用 班级：姓名：学号： 日期：2015年11月11日地点：实验大楼210室 课程名称：数字电子技术基础指导老师：同组学生姓名： 成绩： 一、实验目的 （一）熟悉用标准与非门实现逻辑变换的方法。 （二）学习与非门电路的应用。 （三）掌握半加器电路结构和逻辑功能。 二、实验仪器和设备 通用微机接口实验系统、微机电源、VC9808+型万用表、集成电路74LS00、集成电路74LS86。 三、实验步骤及内容 （一）利用摩根定理可以对逻辑函数化简或进行逻辑变换。 摩根定律： = ???C B A )( ???C B A = +++C B A 1、 利用与非门组成一个与门的电路设计。 与非门的布尔代数表达式为：B A Y ?=，而与门的布尔代数表达式为： B A Z ?=，只要把与非门的输出Y 反相一次，即可得到与非门的功能： Z B A =?=Y =B A ? 因此只要用二个与非门即可实现与门的功能。测试电路原理图如图2-1，实验电路图如图2-2，并将测试结果记录于表2-1。
说明：将与非门两个输入端接在一起即可将与非门当作反相器使用。 图2-1与非门组成与门原理图 图2-2 与非门组成与门实验电路图 ①数据分析： 由实验结果表2-1可得：当 A 与B 两个输入端有一端输入 为0时，输出端Z 即为0，符 与门电路的特性。 ②结论： 有数据分析可得出实验中与非门电路构成一个与门电路，即摩根定律：)( +++C B A = ???C B A 得到验证。 2、利用与非门组成一个或门的电路设计。 或门的布尔代数表达式为：Z=A+B ，根据摩根定律可知：Z=A+B =B A ? 因此可以用三个与非门连接起来，即可实现或门的功能。测试电路原理图如图2-3，实验电路图如图2-4，并将测试结果记录于表2-2。 表2-1 组合与门功能测试表
数字逻辑电路学习总结@ 学号：、 姓名： 学院： 专业： ）
数字逻辑电路学习总结 经过一学期的学习，我对数字逻辑电路这门课程总结如下： 一：数字逻辑电路绪论及基础 1．数字信号与模拟信号的区别（数值和时间的连续性与不连续性） 2．数字电路特点:电路结构简单，便于集成化；工作可靠，抗干扰能力强；信息便于长期保存和加密；产品系列全，通用性强，成本低；可进行数字运算和逻辑运算。 : 3．数制转换（二进制、八进制、十六进制、8421BCD码） 十～二：右→左，每三位构成一位八进制，不够补0 二～八：右←左，每一位构成三位二进制 八～二：右→左，每四位构成一位十六进制，不够补0 十六～二：右→左，每一位构成一位二进制 十～8421BCD：每一位组成8421BCD码 4．二进制运算（0+0=0，0+1=1，1+1=10） 5．基本逻辑门（与门、或门、非门、与非门、或非门、异或、同或） % 与门：F=ABC或门：F=A+B+C非门：F|与非门：（AB）| 或非门：F=（A+B）|异或门：F=A|B+AB|=A（+）B 同或门：F=AB+A|B|=A（*）B 6．逻辑代数基本公式及定理
7．最大项与最小项（为互补关系） | 8．逻辑函数化简（代数法和卡诺图法） 卡诺图包围圈尽量大，个数尽量小，要全部包围，包含2^n个方格二：组合逻辑电路 1.组合逻辑电路的分析与设计 任一时刻的输出只取决于同一时刻输入状态的组合，而与电路原有的状态无关的电路 分析：写出表达式，列出真值表，根据化简函数式说明逻辑功能 设计：列出真值表，写出逻辑函数，化简，画逻辑图 2.半加器与全加器的区别（考虑是否进位） ? 3.编码器（二～十进制编码器P120、优先编码器P134） 8-3优先编码器10-4优先译码器 4.译码器（二进制编码器P140、二至十进制译码器P143） 3-8译码器 5.数据选择器
第2章基本逻辑关系和常用逻辑门电路 通常，把反映“条件”和“结果”之间的关系称为逻辑关系。如果以电路的输入信号反映“条件”，以输出信号反映“结果”，此时电路输入、输出之间也就存在确定的逻辑关系。数字电路就是实现特定逻辑关系的电路，因此，又称为逻辑电路。逻辑电路的基本单元是逻辑门，它们反映了基本的逻辑关系。 2.1 基本逻辑关系和逻辑门 2.1.1 基本逻辑关系和逻辑门 逻辑电路中用到的基本逻辑关系有与逻辑、或逻辑和非逻辑，相应的逻辑门为与门、或门及非门。 一、与逻辑及与门 与逻辑指的是：只有当决定某一事件的全部条件都具备之后，该事件才发生，否则就不发生的一种因果关系。 如图2.1.1所示电路，只有当开关A与B全部闭合时，灯泡Y才亮；若开关A或B其中有一个不闭合，灯泡Ｙ就不亮。 这种因果关系就是与逻辑关系，可表示为Y＝A?B，读作“A与B”。在逻辑运算中，与逻辑称为逻辑乘。 与门是指能够实现与逻辑关系的门电路。与门具有两个或多个输入端，一个输出端。其逻辑符号如图2.1.2所示，为简便计，输入端只用A和B两个变量来表示。 与门的输出和输入之间的逻辑关系用逻辑表达式表示为： Y＝A?B＝AB 两输入端与门的真值表如表2.1.1所示。波形图如图2.1.3所示。 A B Y 0 0 0 0 1 0 1 0 0 表2.1.1 与门真值表 图2.1.1 与逻辑举例 （a）常用符号（b）国标符号 图2.1.2 与逻辑符号
1 1 1 由此可见，与门的逻辑功能是，输入全部为高电平时，输出才是高电平，否则为低电平。 二、或逻辑及或门 或逻辑指的是：在决定某事件的诸条件中，只要有一个或一个以上的条件具备，该事件就会发生；当所有条件都不具备时，该事件才不发生的一种因果关系。 如图2.1.4所示电路，只要开关A或B其中任一个闭合，灯泡Y就亮；A、B都不闭合，灯泡Y才不亮。这种因果关系就是或逻辑关系。可表示为： Y＝A＋B 读作“A或B”。在逻辑运算中或逻辑称为逻辑加。 或门是指能够实现或逻辑关系的门电路。或门具有两个或多个输入端，一个输出端。其逻辑符号如图2.1.5所示。 或门的输出与输入之间的逻辑关系用逻辑表达式表示为： Y＝A＋B 两输入端或门电路的真值表和波形图分别如表2.1.2和图2.1.6所示。 A B Y 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 图2.1.3 与门的波形图 表2.1.2 图2.1.4 或逻辑举例（a）常用符号（b）国标符号 图2.1.5 或逻辑符号