数字电路与逻辑设计实验指导书 主审：智 主编：荣军原伟 大学南方学院电子通信与软件工程系
序言 《数字电路与逻辑设计实验》是《数字电路与逻辑设计》的课程对口的实验课，是《数字电路与逻辑设计》课程的实验环节。通过本课程的学习，使学生进一步理解数字电子线路的工作原理、学会使用常用电子仪器、掌握基本的电子测量方法、调整电路的基本实验技能，提高理论联系实际、知识综合应用能力。 具体要求： 1、能正确、规地使用常用电子仪器； 2、具有查阅常用电子器件手册的能力； 3、根据技术要求能选用合适的元器件、组成实验电路，能进行组装及调试； 4、具有分析、寻找和排除常见故障的能力； 5、具有自行拟定实验步骤，分析和综合实验结果以及撰写实验报告的能力。 《数字电路与逻辑设计实验指导书》是在2009 年院印刷讲义的基础上进行修订，由电子通信与软件工程系荣军讲师完成全面修订工作、智教授审定修改，《数字电路与逻辑设计实验指导书》适于本院电子信息科学与技术专业、通信工程专业、计算机科学与技术专业的学生使用，也可供相关专业的学生参考。 电子通信与软件工程系
目录 《数字电路与逻辑设计实验》教学大纲 (4) 实验2 门电路逻辑功能及测试 (7) 实验3组合逻辑电路的设计 (11) 实验4 组合逻辑电路（半加器全加器及逻辑运算） (13) 实验5 译码器和数据选择器 (16) 实验6 竞争冒险 (19) 实验7 触发器工作原理与功能测试 (21) 实验8 集成计数器及寄存器的应用 (24) 实验9 时序电路测试及研究 (26) 实验10 555时基电路 (28) 附图：实验常用芯片引脚图 (33)
数字电路与数字逻辑 实验指导书
目录 实验一：Quartus II软件操作 (3) 实验二：数据选择器和译码器功能验证 (14) 实验三：数据选择器和译码器应用 (17) 实验四：触发器的应用 (19) 实验五：计数器的功能验证 (21) 实验六：计数器的应用 (22) 实验七：寄存器的功能验证 (23) 附录： (24)
实验一：Quartus II软件操作 实验目的和要求： 1、了解并掌握QuartusII软件的使用方法。 2、了解并掌握仿真（功能仿真及时序仿真）方法及验证设计正确性。 3、了解并掌握EDA QuartusII中的原理图设计方法。 实验内容： 本实验通过简单的例子介绍FPGA开发软件QuartusII的使用流程，包括图形输入法的设计步骤和仿真验证的使用以及最后的编程下载。 图形编辑输入法也称为原理图输入设计法。用Quartus II的原理图输入设计法进行数字系统设计时，不需要了解任何硬件描述语言知识，只要掌握数字逻辑电路基本知识，就能使用QuartusII提供的EDA平台设计数字电路或系统。 QuartusII的原理图输入设计法可以与传统的数字电路设计法接轨，即把传统方法得到的设计电路的原理图，用EDA平台完成设计电路的输入、仿真验证和综合，最后编程下载到可编程逻辑器件(FPGA/CPLD)或专用集成电路(ASIC)中。实验步骤： 在QuartusII中通过原理图的方法，使用与门和异或门实现半加器。 第1步：打开QuartusII软件。 第2步：新建一个空项目。 选择菜单File->New Project Wizard，进入新建项目向导。如下图所示，填入项目的名称“hadder”，默认项目保存路径在Quartus安装下，也可修改为其他地址，视具体情况而定。
数字逻辑电路 实验报告 指导老师: 班级: 学号: 姓名： 时间： 第一次试验一、实验名称：组合逻辑电路设计
二、试验目的： 1、掌握组合逻辑电路的功能测试。 2、验证半加器和全加器的逻辑功能。 3、、学会二进制数的运算规律。 三、试验所用的器件和组件： 二输入四“与非”门组件3片，型号74LS00 四输入二“与非”门组件1片，型号74LS20 二输入四“异或”门组件1片，型号74LS86 四、实验设计方案及逻辑图： 1、设计一位全加/全减法器，如图所示： 电路做加法还是做减法是由M决定的，当M=0时做加法运算，当M=1时做减法运算。当作为全加法器时输入信号A、B和Cin分别为加数、被加数和低位来的进位，S 为和数，Co为向上的进位；当作为全减法时输入信号A、B和Cin分别为被减数，减数和低位来的借位，S为差，Co为向上位的借位。 （1）输入/输出观察表如下： （2）求逻辑函数的最简表达式 函数S的卡诺图如下：函数Co的卡诺如下： 化简后函数S的最简表达式为： Co的最简表达式为：
（3）逻辑电路图如下所示： 2、舍入与检测电路的设计： 用所给定的集成电路组件设计一个多输出逻辑电路，该电路的输入为8421码，F1为“四舍五入”输出信号，F2为奇偶检测输出信号。当电路检测到输入的代码大于或等于5是，电路的输出F1=1;其他情况F1=0。当输入代码中含1的个数为奇数时，电路的输出F2=1，其他情况F2=0。该电路的框图如图所示： （1）输入/输出观察表如下： B8 B4 B2 B1 F2 F1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1
实验1 组合逻辑电路的设计 预习内容 阅读《电工电子实验教程》第6.3节中组合逻辑电路的内容。 预习实验的内容，自拟实验步骤和数据表格，选择所用元件名称、数量，熟悉元件引脚，画出集成电路引脚图及真值表，完成理论设计，画出原理电路，手写预习报告。 一、实验目的 1．掌握组合逻辑电路设计的一般概念和方法。 2．掌握集成组合逻辑电路的使用和设计方法。 3．学习EDA软件Quartus II的基本使用方法。 二、知识要点 使用中规模的集成电路设计组合逻辑电路的一般方法为： 第一步：从题目中完成逻辑抽象。把实际问题转换为可行的逻辑设计要求。 第二步：根据逻辑设计的要求建立输入、输出变量，并列出真值表。 第三步：用逻辑代数或卡诺图化简法求出简化的逻辑表达式。并按实际选用逻辑门的类型修改逻辑表达式。不一定要最简形式，应以所要使用的中规模集成芯片的逻辑功能为依据，把要产生的逻辑函数变换为与器件的逻辑函数式类似的形式。对于变换后的逻辑函数式与所选器件的逻辑函数式差别非常大的应考虑更换元器件类型。 第四步：根据简化后的逻辑表达式，画出逻辑图，用标准器件构成逻辑电路。 第五步：用实验来验证设计的正确性。 设计组合逻辑电路的一般步骤如图1-1所示。 图1-1 组合逻辑电路设计流程图 三、实验内容 题目A：4人表决电路 设计一个4人表决电路，多数通过（当四个输入端中有三个或四个为“1”时，输出端才能为“1”），用发光二极管显示表决结果，通过点亮，否决不亮。（要求选用与非门电路实现，74LS10和/或74LS20） 题目B：大月指示器电路 设计一个大月指示器，四个二进制输入变量表示月份，发光二极管表示输出，若该月份天数为31，则发光二极管亮，其它情况发光二极管不亮（注意任意项的处理，要求使用74LS00和74LS151）。
数字电子技术第三章(组合逻辑电路)作业及答案 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
第三章（组合逻辑电路）作业及答案 1、写出图3-1所示组合逻辑电路中输入输出的逻辑关系式和真值表。 图3-1：组合逻辑电路逻辑图 解：（1）C A A AC B A Y +=++=1 （2）D B C B A CD B A CD B A D BD CD A B A Y ++=++=+=++=）（ 2 2、试分析图3-2所示组合逻辑电路，写出其逻辑函数表达式。若设S 1﹑S 0为功能控制信号，A ﹑B 为输入信号，L 为输出，说明当S 1﹑S 0取不同信号值时，电路所实现的逻辑功能。 图3-2：组合逻辑电路逻辑图 3、试用与门、或门和非门，或者与门、或门和非门的组合来实现如下各逻辑函数关系，画出相应的逻辑电路图。 （1）1 Y AB BC =+ A B S 1 S 0 =1 =1 & =1
（2）2Y A C B =+（） （3）3Y ABC B EF G =++（） & & 1 ≥Y1. 1 A B C . & 1 ≥Y2 . 1 A B C & 1 ≥1 ≥& & 1 A B C . E F G .Y3 . . . 4、试用门电路设计4线-2线优先编码器，输入、输出信号都是高电平有效，要求任一按键按下时，G S 为1，否则G S =0；还要求没有按键按下时，E O 信号为1，否则为0。
5、试用逻辑门电路设计一个2选1数据选择器，输入信号为A、B，选择信号为S，输出信号为Y，要求写出真值表、逻辑函数表达式和画出逻辑电路图。 6、某公司3条装配线各需要100kW电力，采用两台发电动机供电，一台100kW，另外一台是200kW，3条装配线不同时开工，试设计一个发电动机控制电路，可以按照需求启动发电动机以达到节电的目的。
实验指导 第1章数字逻辑电路实验常识 1.1、数字逻辑电路实验的一般要求 实验是数字逻辑电路课程重要的数学环节，通过实验不仅能巩固和加深理解所学的数字电子技术知识，更重要的是在建立科学实证思维方面，在掌握基本的测试手段和方法上，在电平检测，波形测绘、数据处理方面，为学生毕业后的岗位工作起到打基础的作用。尽管各个实验的目的和内容不同，但为了培养良好的学风，充分发挥学生的主观能动作用，促使其独立思考、独立完成实验并有所创新，我们对实验前、实验中和实验后分别提出如下基本要求： 1.1.1、实验前的要求 （1）认真阅读实验指导书，明确实验目的要求，理解实验原理，熟悉实验电路及集成芯片，拟出实验方法和步骤，设计实验表格。 （2）完成实验指导书中有关预习的相关内容。 (3) 初步估算(或分析)实验结果(包括各项参数和波形)，写出预习 报告。 1.1.2、实验中的要求 (1) 参加实验者要自觉遵守实验室规则。 （2）严禁带电接线、拆线或改接线路。 （3）根据实验内容合理分置实验现场。准备好实验所需的仪器设备和装置并安放适当。按实验方案，选择合适的集成芯片，连接 实验电路和测试电路。
（4）要认真记录实验条件和所得各项数据，波形。发生小故障时，应独立思考，耐心排除，并记下排除故障过程和方法。实验过 程中不顺利，并不是坏事，常常可以从分析故障中增强独立工 作的能力。相反，实验“一帆风顺”不一定收获大，能独立解 决实验中所遇到的问题，把实验做成功，收获才是最大的。 （5）发生焦味、冒烟故障，应立即切断电源，保护现场，并报告指导老师和实验室工作人员，等待处理。 (6) 实验结束时，可将记录结果送有关指导老师审阅签字。经老师 同意后方可拆除线路，清理现场。 （7）室内仪器设备不准随意搬动调换，非本次实验所用的仪器设备，未经老师允许不得动用。没有弄懂仪器设备的方法前，不得贸 然使用。若损坏仪器设备，必须立即报告老师，作书面检查， 责任事故要酌情赔偿。 （8）实验要严肃认真，要保持安静，整洁的实验环境。 1.1.3、实验后的要求 实验后要求学生认真写好实验报告 1、实验报告的内容 (1)实验目的 (2)列出实验的环境条件，使用的主要仪器设备的名称编号，集成芯片 的型号、规格、功能。 (3)扼要记录实验操作步骤，认真整理和处理测试的数据，绘制实验原 理电路图和测试的波形，并列出表格或用坐标纸画出曲线。
1.1 数电实验仪器的使用及门电路逻辑功能的测试 1.1.1 实验目的 （1）掌握数字电路实验仪器的使用方法。 （2）掌握门电路逻辑功能的测试方法。 1.1.2 实验设备 双踪示波器一台 数字电路实验箱一台 万用表一块 集成芯片：74LS00、74LS20 1.1.3 实验原理 图1.1是TTL系列74LS00（四2输入端与非门）的引脚排列图。 Y A B 其逻辑表达式为：=? 图1.2是TTL系列74LS20（双4输入端与非门）的引脚排列图。 Y A B C D 其逻辑表达式为：=??? 与非门的输入中任一个为低电平“0”时，输出便为高电平“1”。只有当所有输入都为高电平“1”时，输出才为低电平“0”。对于TTL逻辑电路，输入端如果悬空可看作逻辑“1”，但为防止干扰信号引入，一般不悬空。对于MOS逻辑电路，输入端绝对不允许悬空，因为MOS电路输入阻抗很高，受外界电磁场干扰的影响大，悬空会破坏正常的逻辑功能，因此使用时一定要注意。一般把多余的输入端接高电平或者和一个有用输入端连在一起。 1.1.4 实验内容及步骤 （1）测量逻辑开关及电平指示功能 用导线把一个数据开关的输出端与一个电平指示的输入端相连接，将数据开关置“0”位，电平指示灯应该不亮。将数据开关置“1”位，电平指示灯应该亮。以此类推，检测所有的数据开关及电平指示功能是否正常。
（2）检测脉冲信号源 给示波器输入脉冲信号，调节频率旋钮，可观察到脉冲信号的波形。改变脉冲信号的频率，示波器上的波形也应随之发生变化。 （3）检测译码显示器 用导线将四个数据开关分别与一位译码显示器的四个输入端相连接，按8421码进位规律拨动数据开关，可观察到译码显示器上显示0～9十个数字。 （4）与非门逻辑功能测试 ①逻辑功能测试 将芯片74LS20中一个4输入与非门的四个输入端A、B、C、D分别与四个数据开关相连接，输出端Y与一个电平指示相连接。电平指示的灯亮为1，灯不亮为0。根据表1.1中输入的不同状态组合，分别测出输出端的相应状态，并将结果填入表中。 表1.2 ②与非门对脉冲信号的反相传输及控制功能的测试 将芯片74LS00中一个2输入与非门的A输入端接频率为1kHz脉冲信号，B输入端接数据开关，输出端Y接示波器。用双踪示波器同时观察A输入端的脉冲波形和输出端Y的波形，并注意两者之间的关系。按表1.2中的不同输入方式测试，将结果填入表中。 1.1.5 预习要求与思考题 （1）阅读实验原理、内容及步骤。 （2）了解集成芯片引脚的排列规律。 （3）TTL集成电路使用的电源电压是多少？ （4）TTL与非门输入端悬空相当于输入什么电平？为什么？ （5）如何处理各种门电路的多余输入端。 1.1.6 实验报告及要求 （1）画出规范的测试电路图及各个表格。
实验二基本逻辑门功能测试 一、实验目的 1．进一步熟悉数字电路实验仿真软件multisim的使用方法； 2．掌握TTL与非门、或非门、异或门输入与输出之间的逻辑关系； 3．熟悉TTL中、小规模集成电路的外型、管脚和使用方法。 二、实验所用器件和仪表 1.二输入四与非门74LS00 1片 2.二四输入或非门口LS74LS02 1片 3.二输入四异或门74LS86 1片 4.万用表1台 5.逻辑电平指示灯若干个 6.数字电路实验平台或仿真软件multisim 1套 三、实验内容 1.测试四二输入与非门74LS00中一个与非门的输入和输出之间的逻辑关系。 2.测试四二输入异或门74LS02中一个或非门的输入和输出之间的逻辑关系 3.测试四二输入异或门74LS86中一个异或门的输入和输出之间的逻辑关系。 4.学会使用万用表测试逻辑电平的高低，或通过逻辑指示灯指示。 四、实验提示 1.在multisim中找到被测器件并拖置放到设计面板的合适位置； 2.在器件库中找到VCC和GND两个器件，并拖入到置到合适位置； 3.将器件的引脚7与GND“地”连接，将器件的引脚14与VCC（+5V）连接；（集 成器件），如果使用独立元件，此步可省略； 4.在器件库中找到siwcth(双掷开关)作为被测器件的输入。通过双掷开关的两个集输 入高低电平（VCC 和GND,另一端接门电路输入， 5.在器件库中找到PROBE(指示灯)，拖取一个作为输出指示，与被测门电路的输出 端相连。 6.拨动开关，则改变器件的输入电平，指示灯亮表示输出电平为1（高电平），指示 灯灭表示输出电平为0（低电平）。 五、实验接线图及实验结果 74LS00中包含4个二与非门，74LS86中包含4个二异或门，下面各画出测试一个逻辑门逻辑关系的接线图及测试结果。测试时各器件的引脚7接地，引脚14接+5V。图中的S1、S2是电平开关，LED0是电平指示灯 1．测试74LS00逻辑关系接线图及测试结果
数字电子技术实验指导书 （韶关学院自动化专业用） 自动化系 2014年1月10日 实验室：信工405
数字电子技术实验必读本实验指导书是根据本科教学大纲安排的，共计14学时。第一个实验为基础性实验，第二和第七个实验为设计性实验，其余为综合性实验。本实验采取一人一组，实验以班级为单位统一安排。 1．学生在每次实验前应认真预习，用自己的语言简要的写明实验目的、实验原理，编写预习报告，了解实验内容、仪器性能、使用方法以及注意事项等，同时画好必要的记录表格，以备实验时作原始记录。教师要检查学生的预习情况，未预习者不得进行实验。 2．学生上实验课不得迟到，对迟到者，教师可酌情停止其实验。 3．非本次实验用的仪器设备，未经老师许可不得任意动用。 4．实验时应听从教师指导。实验线路应简洁合理，线路接好后应反复检查，确认无误时才接通电源。 5．数据记录 记录实验的原始数据，实验期间当场提交。拒绝抄袭。 6．实验结束时，不要立即拆线，应先对实验记录进行仔细查阅，看看有无遗漏和错误，再提请指导教师查阅同意，然后才能拆线。 7．实验结束后，须将导线、仪器设备等整理好，恢复原位，并将原始数据填入正式表格中，经指导教师签名后，才能离开实验室。
目录实验1 TTL基本逻辑门功能测试 实验2 组合逻辑电路的设计 实验3 译码器及其应用 实验4 数码管显示电路及应用 实验5 数据选择器及其应用 实验6 同步时序逻辑电路分析 实验7 计数器及其应用
实验1 TTL基本逻辑门功能测试 一、实验目的 1、熟悉数字电路试验箱各部分电路的基本功能和使用方法 2、熟悉TTL集成逻辑门电路实验芯片的外形和引脚排列 3、掌握实验芯片门电路的逻辑功能 二、实验设备及材料 数字逻辑电路实验箱，集成芯片74LS00（四2输入与非门）、74LS04（六反相器）、74LS08(四2输入与门)、74LS10（三3输入与非门）、74LS20（二4输入与非门）和导线若干。 三、实验原理 1、数字电路基本逻辑单元的工作原理 数字电路工作过程是数字信号，而数字信号是一种在时间和数量上不连续的信号。 （1）反映事物逻辑关系的变量称为逻辑变量，通常用“0”和“1”两个基本符号表示两个对立的离散状态，反映电路上的高电平和低电平，称为二值信息。（2）数字电路中的二极管有导通和截止两种对立工作状态。三极管有饱和、截止两种对立的工作状态。它们都工作在开、关状态，分别用“1”和“0”来表示导通和断开的情况。 （3）在数字电路中，以逻辑代数作为数学工具，采用逻辑分析和设计的方法来研究电路输入状态和输出状态之间的逻辑关系，而不必关心具体的大小。 2、TTL集成与非门电路的逻辑功能的测试 TTL集成与非门是数字电路中广泛使用的一种逻辑门。实验采用二4输入与非门74LS20芯片，其内部有2个互相独立的与非门，每个与非门有4个输入端和1个输出端。74LS20芯片引脚排列和逻辑符号如图2-1所示。
实验一组合逻辑电路设计 一、实验目的 1.掌握组合逻辑电路的功能测试 2.验证半加器与全加器的逻辑功能 3.学会二进制数的运算规律 二、实验器材 二输入四与非门74LS00 四输入二与非门74LS20 二输入四异或门74LS86 三、实验内容 内容A 一位全加/全减器的实现 电路做加法还是做减法由M控制。当M=0时做加法运算，M=1时做减法运算，当作为全加器输入信号A、B和Cin分别作为加数、被加数和低位来的进位，S为和数，C0向上位的进位。当作为全减器输入信号A、B和Cin分别作为减数、被减数和低位来的借位，S为差数，C0向上位的借位。 内容C 舍入与检测电路的设计 用所给定的集成电路组件设计一个多输出逻辑电路，输入为8421码.F1为四舍五入输入信号，F2为奇偶检测输出信号。当输入的信号大于或等于（5）10时，电路输出F1=1，其他情况为0；当输入代码中含1的个数为奇数是，输出F2=1，其他情况为0.框图如图所示：
四、实验步骤 内容A 一位全加/全减器的实现、 由要求得如下得： 真值表
化简得： S A B C =⊕⊕ ()()o C BC B S A C S A =?⊕?⊕ 由S 与C o 表达式画出电路图: 根据电路图，连接电路。接线后拨动开关，结果如图： 内容C 舍入与检测电路的设计 由题意得：
化简得： F A BC BD =?? 1 F A B C D =⊕⊕⊕ 2 由F1和F2表达式画出电路图 按照所示的电路图连接电路，将电路的输出端接实验台的开关，通过拨动开关输入8421代码，电路输出接实验台显示灯。每输出一个代码后观察显示灯，并记录结果如下表：
『数字电子技术基础实验指导书』 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V I 在0~+3V间变化， 记录相应的输入电压V 1和输入电压V 的值。至少记录五组数据，画出电压传输特性。 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V I 和V O 随R I 变化的值填入表1—1中,画出曲线。 表1－1 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 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 300V O
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。
课程名称：数字逻辑电路实验 指导书 课时：8学时
集成电路芯片 一、简介 数字电路实验中所用到的集成芯片都是双列直插式的，其引脚排列规则如图1－1所示。识别方法是：正对集成电路型号（如74LS20）或看标记（左边的缺口或小圆点标记），从左下角开始按逆时针方向以1，2，3，…依次排列到最后一脚（在左上角）。在标准形TTL集成电路中，电源端V 一般排在左上端，接地 CC ，7脚为GND。若集端GND一般排在右下端。如74LS20为14脚芯片，14脚为V CC 成芯片引脚上的功能标号为NC，则表示该引脚为空脚，与内部电路不连接。 二、TTL集成电路使用规则 1、接插集成块时，要认清定位标记，不得插反。 2、电源电压使用范围为＋4.5V～＋5.5V之间，实验中要求使用Vcc＝＋5V。电源极性绝对不允许接错。 3、闲置输入端处理方法 (1) 悬空，相当于正逻辑“1”，对于一般小规模集成电路的数据输入端，实验时允许悬空处理。但易受外界干扰，导致电路的逻辑功能不正常。因此，对于接有长线的输入端，中规模以上的集成电路和使用集成电路较多的复杂电路，所有控制输入端必须按逻辑要求接入电路，不允许悬空。 （也可以串入一只1～10KΩ的固定电阻）或接至某一 (2) 直接接电源电压V CC 固定电压(＋2.4≤V≤4.5V)的电源上，或与输入端为接地的多余与非门的输出端相接。 (3) 若前级驱动能力允许，可以与使用的输入端并联。 4、输入端通过电阻接地，电阻值的大小将直接影响电路所处的状态。当R ≤680Ω时，输入端相当于逻辑“0”；当R≥4.7 KΩ时，输入端相当于逻辑“1”。对于不同系列的器件，要求的阻值不同。 5、输出端不允许并联使用（集电极开路门(OC)和三态输出门电路(3S)除外）。否则不仅会使电路逻辑功能混乱，并会导致器件损坏。 6、输出端不允许直接接地或直接接＋5V电源，否则将损坏器件，有时为了使后级电路获得较高的输出电平，允许输出端通过电阻R接至V ，一般取R＝3～ cc 5.1 KΩ。
数电逻辑门电路实验报告 篇一：组合逻辑电路实验报告 课程名称：数字电子技术基础实验指导老师：樊伟敏 实验名称：组合逻辑电路实验实验类型：设计类同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）五、实验数据记录和处理七、讨论、心得 一．实验目的 1.加深理解全加器和奇偶位判断电路等典型组合逻辑电路的工作原理。 2.熟悉74LS00、74LS11、74LS55等基本门电路的功能及其引脚。 3.掌握组合集成电路元件的功能检查方法。 4.掌握组合逻辑电路的功能测试方法及组合逻辑电路的设计方法。 二、主要仪器设备 74LS00（与非门） 74LS55（与或非门） 74LS11（与门）导线电源数电综合实验箱 三、实验内容和原理及结果 四、操作方法和实验步骤 六、实验结果与分析（必填）
实验报告 (一) 一位全加器 1.1 实验原理：全加器实现一位二进制数的加法，输入有被加数、加数和来自相邻低位的进位；输出有全加和与向高位的进位。 1.2 实验内容：用 74LS00与非门和 74LS55 与或非门设计一个一位全加器电路，并进行功能测试。 1.3 设计过程：首先列出真值表，画卡诺图，然后写出全加器的逻辑函数，函数如下： Si = Ai ?Bi?Ci-1 ；Ci = Ai Bi +(Ai?Bi)C i-1 异或门可通过Ai ?Bi?AB?AB,即一个与非门； （74LS00），一个与或非门（74LS55）来实现。Ci = Ai Bi +(Ai?Bi)C 再取非，即一个非门（ i-1 ?Ai Bi +(Ai?Bi)C i-1 ，通过一个与或非门Ai Bi +(Ai?Bi)C i-1 ，
. .. 数字逻辑电路设计 --多功能数字钟 学院：计算机科学与通信工程 专业： ： 学号： 指导老师：
多功能数字钟 一、设计任务及要求 （1）拥有正常的时、分、秒计时功能。 （2）能利用实验板上的按键实现校时、校分及清零功能。 （3）能利用实验板上的扬声器做整点报时。 （4）闹钟功能 （5）在MAXPLUS II 中采用层次化设计方法进行设计。 （6）在完成全部电路设计后在实验板上下载，验证设计课题的正确性。 二、多功能数字钟的总体设计和顶层原理图 作为根据总体设计框图，可以将整个系统分为六个模块来实现，分别是计时模块、校时模块、整点报时模块、分频模块、动态显示模块及闹钟模块。
（1）计时模块 该模块使用74LS160构成的一个二十四进制和两个六十进制计数器级联，构成数字钟的基本框架。二十四进制计数器用于计时，六十进制计数器用于计分和秒。只要给秒计数器一个1HZ的时钟脉冲，则可以进行正常计时。分计数器以秒计数器的进位作为计数脉冲。 用两个74160连成24进制的计数器，原图及生成的器件如下： 生成的二十四进制计数器注： 利用使能端，时钟信号，清零以及预置数功能连成24进制。
用两个74160连成的60进制计数器，原图及生成的器件如下： 生成的六十进制计数器 （2）校时模块 校时模块设计要求实现校时，校分以及清零功能。 *按下校时键，小时计数器迅速递增以调至所需要的小时位。 *按下校分键，分计数器迅速递增以调至所需要的分位。 *按下清零键，将秒计数器清零。 注意事项：①在校分时，分计数器的计数不应对小时位产生影响，因而需要屏蔽此时分计数器的进位信号以防止小时计数器计数。 ②利用D触发器进行按键抖动的消除，因为D触发器是边沿触发，在除去时钟边沿到来前一瞬间之外的绝大部分时间都不接受输入，
数字电路组合逻辑电路设 计实验报告 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
实验三组合逻辑电路设计（含门电路功能测试）
一、实验目的 1.掌握常用门电路的逻辑功能 2.掌握小规模集成电路设计组合逻辑电路的方法 3.掌握组合逻辑电路的功能测试方法 二、实验设备与器材 Multisim 、74LS00 四输入2与非门、示波器、导线 三、实验原理 TTL集成逻辑电路种类繁多，使用时应对选用的器件做简单逻辑功能检查，保证实验的顺利进行。 测试门电路逻辑功能有静态测试和动态测试两种方法。静态测试时，门电路输入端加固定的高（H）、低电平，用示波器、万用表、或发光二极管（LED）测
出门电路的输出响应。动态测试时，门电路的输入端加脉冲信号，用示波器观测输入波形与输出波形的同步关系。 下面以74LS00为例，简述集成逻辑门功能测试的方法。74LS00为四输入2与非门，电路图如3-1所示。74LS00是将四个二输入与非门封装在一个集成电路芯片中，共有14条外引线。使用时必须保证在第14脚上加+5V电压，第7脚与底线接好。 整个测试过程包括静态、动态和主要参数测试三部分。 表3-1 74LS00与非门真值表 1.门电路的静态逻辑功能测试 静态逻辑功能测试用来检查门电路的真值表，确认门电路的逻辑功能正确与否。实验时，可将74LS00中的一个与非门的输入端A、B分别作为输入逻辑变量，加高、低电平，观测输出电平是否符合74LS00的真值表（表3-1）描述功能。
目录 ●实验室安全操作守则 ●实验一：直流继电器逻辑电路实验●实验二：单相变压器实验 ●实验三：三相感应电动机实验 ●实验四：自整角机实验
实验室安全操作守则 1．首次进入实验室参加实验的学生应认真听取实验指导教师对于安全内容的介绍。 2．实验室总电源由指导教师负责，学生不得擅自接触。 3．为确保人身安全，电机实验时应注意衣服、围巾、发辫及实验用线，防止卷入电动机旋转部件。实验过程中需妥善保管好水 杯、饮料瓶等容器，不许放置在实验操作台上。 4．学生进行实验时，独立完成的实验线路连接或改接，须经指导教师检查无误并提醒注意事项后，方可接通电源。 5．严禁带电接线、拆线、接触带电裸露部位及电机旋转部件。6．各种仪表、设备在使用前应先确认其所在电路的额定工作状态，选择合理的量程。若认为仪表、设备存在问题或发生故障，应 报告指导教师，不得自行排除故障。 7．实验中发生故障时，必须立即切断电源并保护现场，同时报告指导教师。待查明原因并排除故障后，才可继续进行实验。8．实验室内禁止打闹、大声喧哗、乱扔废物以及其它不文明行为。9．实验开始后，学生不得远离实验装置或做与实验无关的事。10．实验完毕后应首先切断电源，再经指导教师检查实验数据后方可拆除实验线路，并将实验仪表、用线摆放整齐。
实验一直流继电器逻辑电路实验 一、实验目的 1．掌握直流继电器主要特征 2．掌握继电器逻辑电路设计方法 3．根据给定的逻辑要求能实现继电器逻辑控制电路的设计与连接。 二、预习思考题 1．继电器逻辑控制电路的作用是什么? 2．如何实现继电器逻辑控制电路? 三、实验主要设备介绍 继电器逻辑电路实验设备实物图 1．继电器逻辑电路实验设备 直流继电器：动作线圈额定电压直流12V，触点二常开、二常闭，共8只。 ★注意本实验中的直流继电器，常开与常闭触点间有一个公共端，设计电路时要考虑这个结构的影响。
实验一 门电路逻辑功能及测试 一．实验目的 1．熟悉门电路逻辑功能 2．熟悉数字电路学习机使用方法 二．实验仪器及材料 １．DVCC-D2JH 通用数字电路实验箱 2．器件 74LS00 二输入端四与非门 1片 74LS08 二输入端四与门 1片 74LS86 二输入端四异或门 1片 74LS32 二输入端四或门 1片 2、按附录中引脚图接线，分别验证或门74LS32、与门74LS08、异或门74LS86的逻辑功能 3、信号对门的控制作用 利用与非门控制输出．
用一片74LS00按图接线， Ｓ接任一电平开关，用发光二极管观察 Ｓ对输出脉冲的控制作用． 四．实验报告 1．按各步聚要求填表。 ２．回答问题： （１）怎样判断门电路逻辑功能是否正常？ （２）与非门一端输入接连续脉冲，其余端什么状态时允许脉冲通过？什么状态时禁止脉冲通过？ 实验二组合逻辑电路(半加器、全加器及逻辑运算) 一、实验目的 1、掌握组合逻辑电路的功能测试 2、验证半加器和全加器的逻辑功能 二、实验器件 74LS00 二输入端四与非门1片 74LS86 二输入端四异或门1片 74LS32 二输入端四或门1片 74LS08 二输入端四与门1片 三、实验内容 １、测试用异或门(74LS86)和与非门组成的半加器的逻辑功能。 根据半加器的逻辑表达式可知，半加器Y是A、B的异或， 而进位Z是A、B相与。故半加器可用一个 集成异或门和二个与非门组成如右图 （1）在学习机上用异或门和与门接成以上电路。 A、B接电平开关Y、Z接电平显示。 （2）按下表要求改变A、B状态，填表
２、测试全加器的逻辑功能。 （1）按右图接线，A 、B 、C 接电平开关， SO 、C 接发光二极管 （2）按下表要求改变A 、B 、C 状态，填表 四、实验报告 （１）按要求填表 （２）分析如何使用适当的门电路实现半加器与全加器的功能 实验三 译码器、数据选择器和总线驱动器
第四章组合逻辑电路 4.1概述 1、数字电路种类：逻辑电路根据输岀信号对输入信号响应的不同分为两类：一类是组合逻辑电路，简称组合电路;另一类是时序逻辑电路，简称时序电路。 2、组合逻辑电路定义：某一时刻电路的输出状态仅由该时刻电路的输入信号决定，而与该电路在此输入信号之前所具有的状态无关。从电路结构上来看，组合逻辑电路的输出端和输入端之间没有反馈回路。 3、电路结构框图 组合电路的一般电路结构如右图所示。可用如下表达式裏示： X n-P X n） 点. | i 1）电路由逻辑门构成，不含记忆元件. 2）输出卷反馈到输入的回路（不含反馈元 件）所以输出与电路原来状态无关时序电路（以 后祥细讨论）某一时刻电路的输岀状态不仅取决 于该时刻电路的输入信号,还与该电路在此输入 信号之前所具有的状态有关。组逻电合辑路 X千― n-1 X n 组合电路有两类问题：7?给定电路，分析其功能。
4.2组合逻辑电路的分析方法与设计方法 421组合电路的分析方法 一、分析步骤： 1、由已知的逻辑图，写出相应的逻辑函数式； 2、对函数式进行化简； 3、根据化简后的函数式列真值表； 4、找出其逻辑功能； 5、评价与改进。（评价给定的逻辑电路是否经济、合理。）设计步骤用框图表示如下:
A?B (A^)C i+AB C (A^B)C f +AB = (A^B)C i +AB 一位二进制加法器。 A 为被加数， B 为加数, C,为低位的进位数。 S 为本位之和， C 。是本位向高位的进 位数。 ? 真值表 A^B 0 0 7 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 s (A?B)C Z 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 A?B?C. AB T" 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 Co P 0 0
实验一原理图输入方式设计数字逻辑电路 一、实验目的： 1、了解基本组合逻辑电路的原理及利用Quartus II 软件进行设计的一般方法。 2、熟悉Quartus II 原理图输入法的设计流程，掌握编辑、编译和仿真的方法。 3、掌握原理图的层次化设计方法。 4、了解Quartus II 软件的编程下载及引脚锁定的方法。 5、了解Quartus II宏功能模块的使用方法。 二、实验的硬件要求： 1、EDA/SOPC实验箱。 2、计算机。 三、实验原理 见附件《Quartus设计的一般步骤》、《元件例化和调用的操作步骤》、《QuartusII基于宏功能模块的设计》 四、实验内容： 1、用原理图方式设计1位二进制半加器半加器。 新建一个工程“HalfAdder”，选择芯片“Cyclone III EP3C16Q240C8”，建立原理图如图1-1，保存为“HalfAdder.BDF”。 图1-1 半加器电路图 编译工程。 建立波形文件，对半加器电路分别进行时序仿真和功能仿真，其波形如下： 图1-2半加器时序仿真波形，注意观察输出延时，以及毛刺的产生原因 图1-3半加器功能仿真波形 2、原理图层次化设计。 新建一工程，取名“FullAdder”；将上面设计的半加器“HalfAdder.BDF”复制到当前工程目录，并生成“符号元件”HalfAdder.BSF。 建立一个原理图文件，取名“FullAdder.BDF”，利用“符号元件”HalfAdder.BSF及其它元件设计全加器电路如下图：
用功能仿真测试全加器的逻辑功能。 图1-5 全加器功能仿真波形 图1-6是输入输出信号与FPGA连接示意图，图中用到了“拨档开关”作为输入，“LED 显示模块”显示输出值。表1-1是本实验连接的FPGA管脚编号。
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) TDS-4数电实验箱、双踪示波器、数字万用表。 b) 参考元件：74LS86、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. 4）用multisim软件对实验进行仿真并分析实验是否成功。 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？ 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输入异或门（74LS86）和四2输入与非门（74LS00）设计一个一位全加器。 1）列出真值表,如下表2-1。其中A i、B i、C i分别为一个加数、另一个加数、低位向本位的进位；S i、C i+1分别为本位和、本位向高位的进位。 2）由表2-1全加器真值表写出函数表达式。
3）将上面两逻辑表达式转换为能用四2输入异或门（74LS86）和四2输入与非门（74LS00）实现的表达式。 4）画出逻辑电路图如图2-1，并在图中标明芯片引脚号。按图选择需要的集成块及门电路连线，将A i、B i、C i接逻辑开关，输出Si、Ci+1接发光二极管。改变输入信 号的状态验证真值表。 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。
数字电路实验指导书 上海大学精密机械工程系2010年10月
目录 一、概述 二、实验一基本电路逻辑功能实验 三、实验二编码器实验 四、实验三寄存器实验 五、实验四译码器实验 六、实验五比较器实验 七、实验六加法器实验 八、实验七计数器实验 九、附录一数字电路实验基本知识 十、附录二常用实验器件引脚图 十一、附录三实验参考电路 十二、附录四信号定义方法与规则十三、附录五 DS2018实验平台介绍
前言 《数字电路A》课程是机电工程及自动化学院机械工程自动化专业和测控技术与仪器专业的学科基础必修课。课程介绍数字电路及控制系统的基本概念、基本原理和应用技术，使学生在数字电路方面具有一定的理论知识和实践应用能力。该课程是上海大学和上海市教委的重点课程建设项目和上海大学精品课程，课程教学内容和方式主要考虑了机械类专业对电类知识的需求特点，改变了电子专业类（如信息通信、电气自动化专业）这门课比较注重教授理论性和内部电路构成知识的方式，加强应用设计性实验，主要目的是让学生能在理论教学和实验中学会解决简单工程控制问题的基本方法和技巧，能够设计基本的实用逻辑电路。 本书是《数字电路A》的配套实验指导书，使用自行开发的控制系统设计实验箱，所有实验与课堂理论教学相结合，各实验之间相互关联，通过在实验箱上设计构建不同的数字电路功能模块，以验证理论教学中学到的各模块作用以及模块的实际设计方法。在所有功能模块设计结束后，可以将各模块连接在一起，配上输入输出装置，构成一个完整的工程控制系统。 为本课程配套的输入输出装置是颗粒糖果自动灌装控制和一维直线运动控制，颗粒糖果自动灌装系统的框图如下图所示： 颗粒糖果灌装系统框图 本套实验需要设计的功能模块包括：编码器、寄存器、译码器、比较器、加法器、计数器、光电编码器辩向处理电路、步进电机旋转控制环形分配电路等。