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数字电路实验讲义课题：实验一门电路逻辑功能及测试课型：验证性实验教学目标：熟悉门电路逻辑功能，熟悉数字电路实验箱及示波器使用方法重点：熟悉门电路逻辑功能。
难点：用与非门组成其它门电路教学手段、方法：演示及讲授实验仪器：1、示波器；2、实验用元器件74LS00 二输入端四与非门 2 片74LS20 四输入端双与非门 1 片74LS86 二输入端四异或门 1 片74LS04 六反相器 1 片实验内容：1、测试门电路逻辑功能（1）选用双四输入与非门74LS20 一只，插入面包板（注意集成电路应摆正放平），按图1.1接线，输入端接S1～S4(实验箱左下角的逻辑电平开关的输出插口)，输出端接实验箱上方的LED 电平指示二极管输入插口D1～D8 中的任意一个。
（2）将逻辑电平开关按表1.1 状态转换，测出输出逻辑状态值及电压值填表。
2、逻辑电路的逻辑关系（1）用74LS00 双输入四与非门电路，按图1.2、图1.3 接线，将输入输出逻辑关系分别填入表1.2，表1.3 中。
（2）写出两个电路的逻辑表达式。
3、利用与非门控制输出用一片74LS00 按图1.4 接线。
S 分别接高、低电平开关，用示波器观察S 对输出脉冲的控制作用。
4、用与非门组成其它门电路并测试验证。
（1）组成或非门：用一片二输入端四与非门组成或非门B+=，画出电路图，测试并填=AABY∙表1.4。
（2）组成异或门：①将异或门表达式转化为与非门表达式；②画出逻辑电路图；③测试并填表1.5。
5、异或门逻辑功能测试（1）选二输入四异或门电路74LS86，按图1.5 接线，输入端1、2、4、5 接电平开关输出插口，输出端A、B、Y 接电平显示发光二极管。
（2）将电平开关按表1.6 的状态转换，将结果填入表中。
6、逻辑门传输延迟时间的测量用六反相器74LS04 逻辑电路按图1.6 接线，输入200Hz 连续脉冲（实验箱脉冲源），将输入脉冲和输出脉冲分别接入双踪示波器Y1、Y2 轴，观察输入、输出相位差。
实验一 门电路逻辑功能测试及逻辑变换一、实验目的：1．掌握TTL 与非门、或非门和异或门输入与输出之间的逻辑关系。
2．熟悉TTL 中、小规模集成电路的外型、管脚和使用方法。
3. 熟悉逻辑功能的变换。
二、实验仪器及器件：1．数字电路实验箱 1台 2．二输入四与非门74LS00 1片 3. 二输入四或非门74LS28 1片 4. 二输入四异或门74LS86 1片 5．数字万用表 1块三、实验预习：1．复习各种门电路的逻辑符号、逻辑函数式、真值表。
2．查出实验所用集成电路的外引脚线排列图，熟悉其引脚线位置及各引脚线用途。
四、实验原理：1．测试门电路的逻辑功能⑴ 与非门的逻辑功能：有0出1，全1出0。
与非门的逻辑函数式：Y=AB74LS00为二输入四与非门, 即在一块集成块内含有四个互相独立的与非门,每个与非门有2个输入端。
如下图所示。
⑵ 或非门的逻辑功能：有1出0，全0出1。
或非门的逻辑函数式：Y=A+B74LS28为二输入四或非门, 即在一块集成块内含有四个互相独立的或非门,每个或非门有2个输入端。
Vcc 4B 4A 4Y 3B 3A 3Y1A1B1Y2A2B2YGND00 四2输入与非门V DDA4B4Y4Y3B3A3A1B1Y1Y2B2A2V SS4001 四2入或非门⑶异或门的逻辑功能：相同出0，相反出1。
异或门的逻辑函数式：Y=A⊕B=AB+AB74LS86为二输入四异或门，即在一块集成块内含有四个互相独立的异或门,每个异或门有2个输入端。
如图（c）所示。
2．门电路的逻辑变换：就是用与非门等组成其它门电路。
方法：先对其它门电路的函数式用摩根定理等公式变换成与非式，再画出相应逻辑图，然后用与非门实现之。
五、实验内容：实验前先检查实验箱电源是否正常，然后选择实验用的集成电路，按接线图连线。
特别注意V cc及地线不能接错。
线接好后经指导教师检查无误方可通电。
实验中改动接线必须先断开电源，接好线后再通电实验。
数字电子技术实验指导书信息学院2013年2月数字电路实验注意事项1．每次实验前，必须预习，并自行设计实验原始记录表格，提交预习报告。
2．每次实验完毕，须做好实验原始记录；关闭所有仪器的电源，关闭电源插座板上的开关；整理实验台，并在学生实验记录本上签名，并记录仪器使用情况。
该项工作作为部分成绩记入实验总成绩。
最后，经老师同意方可离开实验室。
3．做好实验总结报告，准时在下次实验时提交。
4．拨插芯片请使用专用工具，在把芯片插入插座之前，请用镊子将芯片管脚修理整齐，拨芯片须使用起拨器。
5．将芯片插入插座时，一定注意芯片的方向。
6．每次接线完毕，须检查正确后，方可接上电源。
实验二组合逻辑电路（逻辑运算及全加器）一、实验目的1．掌握组合逻辑电路的功能调试。
2．验证半加器和全加器的逻辑功能。
3．学会M进制数的运算规律。
二、实验仪器及材料逻辑箱74LS00 74LS86 74LS54三、预习要求1．预习组合逻辑电路的分析方法．2．预习用与非门和异或门构成的半加器、全加器的工作原理。
3．预习二进制数的运算。
四、实验内容1．组合逻辑电路功能测试（1）用2片74LS00组成图2.1所示逻辑电路。
为便于接线和检查，在图中要注明芯片编号及各引脚对应的编号。
图2.1（2）先按图2.1写出Y2的逻辑表达式并化简。
表2.1输入输出A B C Y1 Y20 0 0 1 1 1 1 0 011111111（3）图中A、B、C接逻辑开关，Y1，Y2接发光管电平显示。
（4）按表2.1要求，改变A、B、C输入的状态，填表写出Y1，Y2的输出状态。
（5）将运算结果与实验结果进行比较。
2．用门电路组成半加器电路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，即半加器可用一个异或门和二个与非门组成一个电路。
如图2.2。
图2.2（1）在数字电路实验箱上插入异或门和与非门芯片。
输入端A、B接逻辑开关k，Y，Z接发光管电平显示。
预备实验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.熟悉示波器使用方法。
二、实验仪器及材料双踪示波器74LS00 四2输入与非门 2片74LS20 二4输入与非门 1片74LS86 四2输入异或门 1片三、预习要求1.复习门电路工作原理及相应逻辑表达式。
2.熟悉所用集成电路的引线位置及各引线用途。
3.了解双踪示波器使用方法。
实验前先检查电源是否正常，然后选择实验用的集成电路，按自己的实验接线图接好连线，特别注意Vcc及地线不能接错。
先接好后经实验指导教师检查无误后可通电实验。
实验中改动接线须先断开电源，接好线后再通电实验。
1.测试门电路逻辑功能1)选用74LS20按图0-1接线输入端接S1-S4（电平开关输出插口），输出端接电平显示发光二极管（D1-D8任意一个）。
2)将电平开关按表0-1置位，分别测出电压及逻辑状态。
表0-12. 异或门逻辑功能测试1) 选74LS86按图0-2接线输入端1、2、4、5接电平开关，输出端A 、B 、Y 接电平显示发光二极管。
2) 将电平开关按表0-2置位，将结果填入表中。
表0-23.逻辑电路的逻辑关系1) 用74LS00按图 0-3，0-4接线，将输入输出逻辑关系分别填入表0-3，0-4中。
2) 写出上面两个电路逻辑表达式。
表0-3表0-4图0-2图 0-3图 0-44. 利用与非门控制输出用74LS00按图0-5接线，S 接任一电平开关用示波器观察S 对输出脉冲的控制作用。
5.用与非门组成其它门电路并测试验证1) 组成或非门：用一片四2输入与非门组成或非门，画出电路图，测试并填表0-5。
2) 组成异或门：将异或门表达式转化为与非门表达式后，画出逻辑电路图，测试并填表0-6。
表0-5五、 实验报告1. 按各步骤要求填表并画出逻辑图。
2.思考题1) 怎样判断门电路逻辑功能是否正常？2) 与非门的一个输入接连续脉冲，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？ 3) 异或门又称可控反相门，为什么？表0-6图 0-5实验一TTL与非门主要参数测试一、实验目的掌握TTL与非门电路主要参数的意义及测试方法。
数字电路实验讲义目录1 数字电路实验箱简介2 实验一基本门电路和触发器的逻辑功能测试3 实验二常用集成组合逻辑电路（MSI）的功能测试及应用4 实验三常用中规模集成时序逻辑电路的功能及应用5 实验四组合逻辑电路的设计6 实验五时序逻辑电路的设计7 实验六综合设计实验8 附录功能常用芯片引脚图数字电路实验箱简介TPE系列数字电路实验箱是清华大学科教仪器厂的产品，该实验箱提供了数字电路实验所必需的基本条件。
如电源，集成电路接线板，逻辑电平产生电路，单脉冲产生电路和逻辑电平测量显示电路，实验箱还为复杂实验提供了一些其他功能。
下面以JK触发器测试为例说明最典型的测试电路，图1为74LS112双JK触发器的测试电路。
其中Sd、Rd 、J、K为电平有效的较入信号，由实验箱的逻辑电平产生电路提供。
CP为边沿有效的触发信号，由单脉冲产生电路提供。
Q和为电路的输出，接至逻辑电平测量显示电路，改变不同输入的组合和触发条件，记录对应的输出，即可测试该触发器的功能。
逻辑电平测量显示图1. JK触发器测试电路实验一 基本门电路和触发器的逻辑功能测试一、 实验目的1、掌握集成芯片管脚识别方法。
2、掌握门电路逻辑功能的测试方法。
3、掌握RS 触发器、JK 触发器的工作原理和功能测试方法。
二、实验设备与器件 1、数字电路实验箱 2、万用表 3、双列直插式组件 74LS00：四—2输入与非门 74LS86：四—2输入异或门 74LS112：双J-K 触发器三、实验原理与内容 1、测试与非门的逻辑功能74LS00为四—2输入与非门，在一个双列直插14引脚的芯片里封装了四个2输入与非门，引脚图见附录。
14脚为电源端，工作时接5V,7脚为接地端，1A ，113和1Y 组成一个与非门，B A Y 111⋅=。
剩余三个与非门类似。
按图1—1连接实验电路。
改变输信号，测量对应输出，填入表1—1中，验证其逻辑功能。
测 量 显示逻 辑 电平图1—1 74LS00测试电路2、测试基本RS 触发器功能两个与非门相接可构成基本RS 触发器，R 、S 为触发器的清0和置1输入端。
实验十一LSTTL与非门的参数测量一．实验目的了解TTL与非门参数的物理意义和测试方法二．电路介绍与非门是逻辑电路中应用最广的一种门电路，其输入输出之间满足逻A 。
A、B代表输入变量，Y代表输出变量。
了解与非门的辑关系Y=B参数和测量方法是十分必要的，在数字实验电路中，大都采用低功耗肖特基TTL电路（即LSTTL电路），与非门采用74LS00的二输入端四与非门，逻辑图及外引线排列见下图所示。
典型参数：t pd =9.5ns P D=2mw/每门三．实验内容与方法数字集成电路的性能，可以由它的参数来表示。
各种参数可以从产品手册中查到，也可以通过专门的仪器测得。
下面主要测量与非门的几个主要参数。
1．空载导通功耗P ON——静态工作、输出为低电平时的功耗，即电源电压V CC和导通电源电流I CCL的乘积。
测试电路见图11-1。
图11-1 P ON 测试图P ON=V CCL ╳I CCL = 5 I CCL2．输入短路电流I IS——任何一个输入端接地时，流经这个输入端的电流（其余输入端悬空或接高电平）。
测试电路见图11-2。
I IS = mA。
图11-2 I I S 测试图图11-3 I I H 测试图3．输入漏电流I IH——任何一个输入端接高电平时（其余端接地）的输入电流。
测试电路见图11-3。
I IH = μA。
4．输入关门电平V OFF及输出高电平V OH——当输出电压为额定输出高电平V OH的90% 时，相应的输入电平，称为输入关门电平V OFF 。
当输入端之中任何一个接低电平时的输出电平为输出高电平V OH。
测量电路见图11-4，方法是将电路在一输入端与地之间，接入0.8V 电压,其余输入端开路,输出接规定负载R L,测出V OH (R L= V OH/NI IH=3.2/(8╳50)=8KΩ)。
由0逐渐增大输入电压,当V0H下降至V OH的90%时,测得输入电压为V OFF 。
V OFF= （V）。
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； 4．掌握三态门的特点及应用。
二． 实验仪器与器件：1．实验仪器：稳压电源、万用表、数字逻辑实验测试台。
2．元器件：74LS20、74LS00（TTL 门电路）、4011（CMOS 门电路）、74LS125、74LS04；它们的管脚排列如下： （1）74LS20（4输入端双与非门）：Y= ABCDV2A 2B N 2C 2D 2Y1A 1B N C 1C 1D 1Y GNDV 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 V 4A 4B 4Y 3A 3B 3Y1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND（3） 4011（2输入端4与非门）： Y= ABV4A 4B 4Y 3Y 3B 3A1A 1B 1Y 2Y 2B 2A GND（4）74LS125（三态缓冲器）：Y=A （C=0）、Y 为高阻（C=1）V CC 4C 4A 4Y 3C 3A 3Y（5）74LS04（非门）： Y= A1A 1Y 2A 2Y 3A 3Y 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。
三． 实验原理：1．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。
2．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。
实验一 门电路逻辑功能测试及简单设计一、实验目的1．熟悉数字万用表、示波器和数字电路基础实验箱的使用；2．掌握TTL 和CMOS 与门主要参数的测试方法；3．了解门电路的电压传输特性的测试方法；4．掌握74LS00与非门、74LS02或非门、74LS86异或门、74LS125三态门和CC4011门电路的逻辑功能；5．掌握三态门的逻辑功能。
6．掌握利用门电路设计数字电路的方法。
二、预习要求1．了解TTL 和CMOS 与非门主要参数的定义和意义。
2．熟悉各测试电路，了解测试原理及测试方法。
3．熟悉74LS00、74LS02、74LS86、74LS125和CC4011的外引线排列。
4．画实验电路和实验数据表格。
三、实验原理与参考电路1、TTL 与非门的主要参数TTL 与非门具有较高的工作速度、较强的抗干扰能力、较大的输出幅度和负载能力等优点烟而得到了广泛的应用。
（1）输出高电平OH V ：输出高电平是指与非门有一个以上输入端接地或接低电平时的输出电平值。
空载时，OH V 必须大于标准高电平（V V SH 4.2=），接有拉电流负载时，OH V 将下降。
测试OH V 的电路如图1.1所示。
（2）输出低电平OL V ： 输出低电平是指与非门的所有输入端都接高电平时的输出电平值。
空载时，OL V 必须低于标准电平（V V SL 4.0=），接有灌电流负载时，OL V 将上升。
测试OL V 的电路如图1.2所示。
图1.1 V OH 的测试电路 图1.2 V OL 的测试电路（3）输入短路电流IS I ：输入短路电流IS I 是指被测输入端接地，其余输入端悬空时，由被测输入端流出的电流。
前级输出低电平时，后级门的IS I 就是前级的灌电流负载。
一般IS I ＜1.6mA 。
测试IS I 的电路见图1.3。
（4）扇出系数N ：扇出系数N 是指能驱动同类门电路的数目，用以衡量带负载的能力。
图1.4所示电路能测试输出为低电平时，最大允许负载电流OL I ，然后求得ISOL I I N 。
实验二:TTL集成逻辑门的逻辑功能与参数测试一、实验目的1、掌握TTL集成与非门的逻辑功能。
2、掌握TTL器件的使用规则。
3、熟悉数字电路实验装置的结构，基本功能和使用方法。
二、实验原理本实验采用四输入双与非门74LS20和二输入四与非门74LS00，四输入双与非门是在一块集成块内含有两个互相独立的与非门，每个与非门有四个输入端。
其逻辑框图、符号及引脚排列如图2-1(a)、(b)、(c)所示。
(b)（a） (c)图2-1 74LS20逻辑框图、逻辑符号及引脚排列与非门的逻辑功能是：当输入端中有一个或一个以上是低电平时，输出端为高电平；只有当输入端全部为高电平时，输出端才是低电平（即有“0”得“1”，全“1”得“0”。
）其逻辑表达式为 Y＝三、实验设备与器件1、+5V直流电源。
2、逻辑电平开关。
3、逻辑电平显示器。
4、直流数字电压表。
5、74LS20、74LS006、1KΩ电阻器(0.5W)四、实验内容、步骤及数据记录在合适的位置选取一个14P插座，按定位标记插好74LS20集成块。
1、验证TTL集成与非门74LS20的逻辑功能按图2-2接线，门的四个输入端接逻辑开关输出插口，以提供“0”与“1”电平信号，开关向上，输出逻辑“1”，向下为逻辑“0”。
门的输出端接由 LED发光二极管组成的逻辑电平显示器（又称0－1指示器）的显示插口，LED亮为逻辑“1”，不亮为逻辑“0”。
按表2-2的真值表逐个测试集成块中两个与非门的逻辑功能。
74LS20有4个输入端，有16个最小项，在实际测试时，只要通过对输入1111、0111、1011、1101、1110五项进行检测就可判断其逻辑功能是否正常。
图2-2 与非门逻辑功能测试电路表2-22、利用与非门组成其他门电路并测试其逻辑功能 （1）组成与门电路用与非门74LS00组成与门Z=A ﹒B ，画出测试电路（并注明芯片的引线端口），并完成表2-3。
表2-3（2）组成或门电路用与非门74LS00组成或门Z=A+B ，画出测试电路，并完成表2-4。
