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《数字逻辑》实验指导书

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《数字逻辑》实验指导书计算机科学系硬件教研室二○一三年九月实验一基本逻辑门和逻辑电路一、实验目的1．掌握TTL与非门、或非门和异或门的输入与输出之间的逻辑关系；2．掌握组合逻辑电路的基本分析方法；3．熟悉TTL小规模数字集成电路的外型、引脚和使用方法；4．初步掌握“TDS-4数字系统综合实验平台”和常规实验仪器的使用方法。

二、实验器件和设备1．四2输入与非门74LS00 1片2．四2输入或非门74LS28 1片3．四2输入异或门74LS86 1片4．三态输出的四总线缓冲器74LS125 1片5．TDS-4数字系统综合实验平台1台6．万用表1个三、实验内容1．按图1.1测试与非门、或非门和异或门的输入和输出的逻辑关系；图1.1 基本逻辑门2．测试并分析下图1.2逻辑电路的功能。

图1.2 组合逻辑电路四、实验提示1．将被测器件插入实验台上的14芯插座中，器件的引脚7与实验台的“地(GND)”连接，引脚14与实验台的+5V连接；2．用实验台的电平开关输出作为被测器件的输入，拨动开关，则改变器件的输入电平；3．将被测器件的输出引脚与实验台上的电平指示灯连接，指示灯亮表示输出电平为1，指示灯灭表示输出电平为0；4．用万用表的电压档测量被测器件的输入引脚和输出引脚的电压值。

五、实验报告要求1．分别用真值表和电压值表的形式表示实验内容1的结果；2．用真值表的形式表示实验内容2的结果，写出电路的逻辑函数并分析其功能。

实验二译码器、编码器和数据选择器一、实验目的1．掌握译码器、编码器、数据选择器的逻辑功能和使用方法；2．掌握TTL中规模集成电路的应用方法。

二、实验器件和设备1．3-8线译码器74LSl38 1片2．8-3线优先编码器74LS148 1片3．双4选1数据选择器74LSl53 1片4．TDS-2数字电路实验系统1台5．万用表或逻辑笔1个三、实验内容1．测试3-8线译码器74LSl38的逻辑功能。

使能输入端G1、G2A、G2B和编码输入端C0、C1、C2分别接电平开关，译码输出端Y0～Y7分别接LED指示灯。

改变输入G1、G2A、G2B和C2、C1、C0的电平，观察并记录输出Y0～Y7的状态；2．测试8-3线优先编码器74LSl48的逻辑功能。

使能端EI和信号输入端I0～I7分别接电平开关，编码输出端C2～C0分别接LED指示灯。

改变EI和I0～I7的电平，观察并记录输出C2～C0的状态；3．测试74LSl53中一个4选1数据选择器的逻辑功能。

使能端G、数据选择端S0 S1和数据输入端D0～D3分别接电平开关，输出端Y接LED指示灯。

改变输入G、S0 S1及D0～D3的电平，观察并记录输出Y的状态；a）3-8线译码器b）8-3线优先编码器c）四选一数据选择器图2.1 译码器、编码器、数据选择器4．SN74LS153芯片集成了2个四选一数据选择器，并且2个数据选择器共用相同的数据选择输入端B、A。

图2-2是SN74LS153的扩展应用，测试该电路，分析推导出电路的逻辑函数，并说明其工作原理。

四、实验报告要求1．根据实验作出74LS138、74LS148和74LSl53的功能表；2．分析74LS138输入端G1、G2A、G2B的功能，分析74LS153输入端G的功能；3．写出三人多数表决器的设计过程，画出逻辑电路图，并以真值表的形式表示测试结果。

图2.1 74LS153的应用实验三组合逻辑电路一、实验目的1．掌握组合逻辑分析和设计的方法；2．掌握TTL中规模集成电路的应用方法。

二、实验器件和设备1．双4选1数据选择器74LSl53 1片2．四2输入与非门74LS00 1片3．四2输入异或门74LS86 2片4．TDS-2数字电路实验系统1台5．万用表或逻辑笔1个三、实验内容1．SN74LS153芯片集成了2个四选一数据选择器，并且2个数据选择器共用相同的数据选择输入端B、A。

图3-1为运用SN74LS153进行设计的组合逻辑电路图，测试该电路，分析、推导出电路的逻辑函数，并说明电路的功能。

图3-1 组合逻辑2．按表3-1给出的8421码与循环码的对应表，设计一个实现8421码到循环码的转换电路，并测试验证该电路。

四、实验报告要求1．给出实验内容1的测试结果以及结果分析、推导过程；2．给出实验内容2完整的设计过程以及电路的测试结果。

实验四触发器一、实验目的1．掌握基本SR触发器、门控D触发器、D触发器和JK触发器的工作原理及使用方法。

二、实验器件和设备1．四2输人正与非门74LS00 1片2．六反相器74LS04 1片3．双D触发器74LS74 1片4．双J-K触发器74LS73 1片5．TDS-2数字电路实验系统1台5．万用表或逻辑笔1个三、实验内容1．测试由与非门74LS00构成的基本SR触发器的功能（图4-1a）。

输入R、S接电平开关，输出Q、Q端接LED指示灯，改变R、S的电平，观测并记录Q、Q的值；2．测试由与非门74LS00和反相器74LS04构成的门控D触发器的功能（图4-1b）。

输入D、EN接电平开关，输出Q、Q端接LED电平指示灯，改变D、EN的电平，观测并记录Q、Q的值；a）基本SR锁存器b）门控D锁存器图4-1 基本SR触发器和门控D触发器3．测试双D触发器74LS74中一个D触发器的功能（图4-2a）。

将数据端D、复位端CLR、置位端PR分别接电平开关，时钟端CLK接单脉冲按钮，输出端Q、Q接LED指示灯。

改变D、CLR、PR的电平后，再按单脉冲按钮，观察并记录Q、Q的值。

4．测试双J-K触发器74LS73中一个J-K触发器的功能（图4-2b）。

将输入端J、K和复位端CLR 分别接电平开关，时钟端CLK接单脉冲按钮，输出端Q、Q接LED指示灯。

改变J、K、CLR的电平后，再按单脉冲按钮，观察并记录Q、Q的值。

a）D触发器b）J-K触发器c）D触发器二分频电路图4-2 集成触发器5．图4-2c为由D触发器（74LS74A）构成的二分频电路，使用手动脉冲测试该电路。

四、实验提示1．74LS73引脚11是GND，引脚4是V CC。

2．D触发器74LS74是上升沿触发，JK触发器74LS73是下降沿触发；3．在测试D触发器和J-K触发器时，注意CLK在按下之前和按下之后对输出Q/Q的影响。

五、实验报告要求1．根据实验内容1～4的结果作出各触发器的功能表；2．根据实验内容5的实验结果画出电路的数字波形图，并分析电路的工作原理。

实验五计数器一、实验目的1．掌握异步计数器和同步计数器的工作原理；2．掌握集成同步十进制计数器74LSl62的功能和使用方法。

二、实验器件和设备1．双J-K触发器74LS73 2片2．同步4位BCD计数器74LS162 1片3．四2输人正与门74LS08 1片4．TDS-2数字电路实验系统1台三、实验内容1．图5-1为由J-K触发器构成的3位异步二进制计数器。

输出Q2、Q1、Q0分别接LED指示灯，使用单脉冲做为计数时钟，测试计数器的功能，观测计数状态，并记录。

图5-1 3位异步二进制计数器2．图5-2为由J-K触发器构成的3位同步二进制计数器。

输出Q2、Q1、Q0分别接LED指示灯，使用单脉冲做为计数时钟，测试计数器的功能，观测计数状态，并记录。

图5-2 3位同步二进制计数器3．图5-3为集成4位同步十进制计数器74LSl62的应用图例，R CO、Q D、Q C、Q B、Q A分别LED指示灯，使用单脉冲做为计数时钟，测试计数器的功能，观测计数状态，并记录。

四、实验报告要求1．作出实验内容1和2的功能表，并画出在连续计数脉冲下Q2、Q1、Q0的波形图；2．根据实验3的结果画出在连续计数脉冲下R CO、Q2、Q1、Q0的波形图。

图5-3 4位同步十进制计数器实验六集成计数器的应用一、实验目的1．掌握计数器74LSl62的功能和级连方法；2．掌握任意模计数器的构成方法。

二、实验说明1．计数器器件是应用较广的器件之一。

它有很多型号，各自完成不同的功能，供不同的需要选用。

本实验选用十进制BCD同步计数器74LSl62作为实验用器件，其引脚图见附录A。

Clock是时钟输入端，上升沿触发计数触发器翻转。

使能端P和T均为高电平时允许计数，使能端T为低电平时禁止进位Carry产生。

同步预置端Load加低电平时，在下一个时钟的上升沿将计数器置为预置数据端的值。

清除端Clear为同步清除，低电平有效，在下一个时钟的上升沿将计数器复位为0。

在计数值等于9时，进位位Carry为高，脉宽是1个时钟周期，可用于级联。

2．实验前应充分了解74LSl62的特性，并按实验内容的要求设计出实验电路。

三、实验所用器件和设备1．同步4位BCD计数器74LS162 2片2．二输入四与非门74LS00 1片3．TDS-2数字电路实验系统1台四、实验内容1．用1片74LSl62和1片74LS00并采用复位法构成一个模7计数器。

输出Q D、Q C、Q B、Q A 分别接LED指示灯，使用单脉冲做为计数时钟，观测计数状态，并记录。

2．用1片74LSl62和1片74LS00并采用置位法构成一个模7计数器。

输出Q D、Q C、Q B、Q A 分别接LED指示灯，使用单脉冲做为计数时钟，观测计数状态，并记录。

3．用2片74LSl62和1片74LS00构成一个模60计数器。

2片74LSl62的Q D、Q C、Q B、Q A分别接两个数码管的D、B、C、A，使用单脉冲做为计数时钟，观测数码管数字的变化，并记录。

五、实验前要求1．实验前应认真准备，仔细设计出实验方案，画出完整的实验电路图和实验接线图。

六、实验报告要求1．画出复位法构成的模7计数器的电路图，写出单脉冲做计数脉冲时，Q D、Q C、Q B、Q A的状态转移表。

画出连续计数脉冲下Q D、Q C、Q B、Q A波形图。

2．画出置位法构成的模7计数器的电路图，写出单脉冲做计数脉冲时，Q D、Q C、Q B、Q A的状态转移表。

画出连续计数脉冲下Q D、Q C、Q B、Q A波形图。

3．画出模60计数器电路图。

实验七时序逻辑电路一、实验目的1．掌握时序逻辑电路的分析和设计方法。

二、实验所用器件和设备1．双J-K触发器74LS73 2片2．双D触发器74LS74 2片3．四2输人正与非门74LS00 1片4．TDS-2数字电路实验系统1台三、实验内容1．图7-1为由J-K触发器构成的同步计数器，请用实验的方法做出电路完整的状态转移表、状态转移图和波形图（Clock采用手动脉冲）。

图7-1 同步计数器2．用D触发器（74LS74）和与非门（74LS00）设计一个按循环码规律工作的计数器，其编码为：000→001→011→111→101→100→000，并通过实验的方法验证设计的准确性。

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数字逻辑实验指导书(multisim)(精)

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实验一集成电路的逻辑功能测试一、实验目的1、掌握Multisim软件的使用方法。

2、掌握集成逻辑门的逻辑功能。

3、掌握集成与非门的测试方法。

二、实验原理TTL集成电路的输入端和输出端均为三极管结构,所以称作三极管、三极管逻辑电路(Transistor -Transistor Logic 简称TTL电路。

54 系列的TTL电路和74 系列的TTL电路具有完全相同的电路结构和电气性能参数。

所不同的是54 系列比74 系列的工作温度范围更宽,电源允许的范围也更大。

74 系列的工作环境温度规定为0—700C,电源电压工作范围为5V±5%V,而54 系列工作环境温度规定为-55—±1250C,电源电压工作范围为5V±10%V。

54H 与74H,54S 与74S 以及54LS 与74LS 系列的区别也仅在于工作环境温度与电源电压工作范围不同,就像54 系列和74 系列的区别那样。

在不同系列的TTL 器件中,只要器件型号的后几位数码一样,则它们的逻辑功能、外形尺寸、引脚排列就完全相同。

TTL 集成电路由于工作速度高、输出幅度较大、种类多、不易损坏而使用较广,特别对我们进行实验论证,选用TTL 电路比较合适。

因此,本实训教材大多采用74LS(或74系列TTL 集成电路,它的电源电压工作范围为5V±5%V,逻辑高电平为“1”时≥2.4V,低电平为“0”时≤0.4V。

它们的逻辑表达式分别为:图1.1 分别是本次实验所用基本逻辑门电路的逻辑符号图。

图1.1 TTL 基本逻辑门电路与门的逻辑功能为“有0 则0,全1 则1”;或门的逻辑功能为“有1则1,全0 则0”;非门的逻辑功能为输出与输入相反;与非门的逻辑功能为“有0 则1,全1 则0”;或非门的逻辑功能为“有1 则0,全0 则1”;异或门的逻辑功能为“不同则1,相同则0”。

三、实验设备1、硬件:计算机2、软件:Multisim四、实验内容及实验步骤1、基本集成门逻辑电路测试 (1测试与门逻辑功能74LS08是四个2输入端与门集成电路(见附录1,请按下图搭建电路,再检测与门的逻辑功能,结果填入下表中。

《数字逻辑》实验指导书

《数字逻辑》实验指导书

《数字逻辑》实验指导书四、实验提示1．74LS73引脚11是GND，引脚4是VCC。

2．D触发器74LS74是上升沿触发，JK触发器74LS73是下降沿触发；3．在测试D触发器和J-K触发器时，注意CLK在按下之前和按下之后对输出Q/Q的影响。

五、实验报告要求1．根据实验内容1～4的结果作出各触发器的功能表；2．根据实验内容5的实验结果画出电路的数字波形图，并分析电路的工作原理。

5实验五计数器一、实验目的1．掌握异步计数器和同步计数器的工作原理；2．掌握集成同步十进制计数器74LSl62的功能和使用方法。

二、实验器件和设备1．双J-K触发器74LS73 2．同步4位BCD计数器74LS162 3．四2输人正与门74LS08 4．TDS-2数字电路实验系统三、实验内容1．图5-1为J-K触发器构成的3位异步二进制计数器。

输出Q2、Q1、Q0分别接LED指示灯，使用单脉冲做为计数时钟，测试计数器的功能，观测计数状态，并记录。

2片 1片 1片 1台图5-1 3位异步二进制计数器2．图5-2为J-K触发器构成的3位同步二进制计数器。

输出Q2、Q1、Q0分别接LED指示灯，使用单脉冲做为计数时钟，测试计数器的功能，观测计数状态，并记录。

图5-2 3位同步二进制计数器3．图5-3为集成4位同步十进制计数器74LSl62的应用图例，RCO、QD、QC、QB、QA分别LED指示灯，使用单脉冲做为计数时钟，测试计数器的功能，观测计数状态，并记录。

四、实验报告要求1．作出实验内容1和2的功能表，并画出在连续计数脉冲下Q2、Q1、Q0的波形图；2．根据实验3的结果画出在连续计数脉冲下RCO、Q2、Q1、Q0的波形图。

图5-3 4位同步十进制计数器6实验六集成计数器的应用一、实验目的1．掌握计数器74LSl62的功能和级连方法； 2．掌握任意模计数器的构成方法。

二、实验说明1．计数器器件是应用较广的器件之一。

它有很多型号，各自完成不同的功能，供不同的需要选用。

[工学]数字逻辑实验指导书

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《数字逻辑实验指导书》实验一组合逻辑电路分析与设计一、实验目的：1、掌握PLD实验箱的结构和使用；2、学习QuartusⅡ软件的基本操作；3、掌握数字电路逻辑功能测试方法；4、掌握实验的基本过程和实验报告的编写。

二、原理说明：组合电路的特点是任何时刻的输出信号仅取决于该时刻的输入信号，而与信号作用前电路的状态无关。

(一)组合电路的分析步骤：（二）组合逻辑电路的设计步骤首先根据给定的实际问题进行逻辑抽象，确定输入、输出变量，并进行状态赋值，再根据给定的因果关系，列出逻辑真值表。

然后用公式法或卡诺图法化简逻辑函数式，以得到最简表达式。

最后根据给定的器件画出逻辑图。

三、实验内容(一)组合逻辑电路分析：1.写出函数式，画出真值表；2.在QuartusⅡ环境下用原理图输入方式画出原理图，并完成波形仿真；3.将电路设计下载到实验箱并进行功能验证，说明其逻辑功能。

（必做）(二)1. 设计一个路灯的控制电路，要求在四个不同的路口都能独立地控制路灯的亮灭。

(用异或门实现)画出真值表，写出函数式，画出实验逻辑电路图。

在Quartus Ⅱ环境下实现设计，完成对波形的仿真，并将设计下载到实验箱并进行功能验证。

（必做）要求：用四个按键开关作为四个输入变量；用一个LED 彩灯（发光二极管）来显示输出的状态，“灯亮”表示输出为“高电平”，“灯灭”表示输出为“低电平”。

2. 设计一个保密锁电路，保密锁上有三个键钮A 、B 、C 。

要求当三个键钮同时按下时，或A 、B 两个同时按下时，或按下A 、B 中的任一键钮时，锁就能被打开；而当不符合上列组合状态时，将使电铃发出报警响声。

试设计此电路，列出真值表，写出函数式，画出最简的实验电路。

(用最少的与非门实现)。

在Quartus Ⅱ环境下实现设计，完成对波形的仿真，并将设计下载到实验箱并进行功能验证。

（选做）(注：取A 、B 、C 三个键钮状态为输入变量，开锁信号和报警信号为输出变量，分别用F 1用F 2表示。

数字逻辑实验指导书(1)

数字逻辑实验指导书(1)

实验一 实验箱及小规模集成电路的使用一 实验目的1 掌握实验箱的功能及使用方法2 学会测试芯片的逻辑功能二 实验仪器及芯片1 实验箱2 芯片：74LS00 二输入端四与非门 1片74LS86 二输入端四异或门 1片 74LS04 六非门 1片三 实验内容1 测试芯片74LS00和74LS86的逻辑功能并完成下列表格。

（1） 74LS00的14脚接＋5V 电源，7脚接地；1、2、4、5、9、10、12、13脚接逻辑开关，3、6、8、11接发光二极管。

（可以将1、4、9、12接到一个逻辑开关上，2、5、10、13接到一个逻辑开关上。

）改变输入的状态，观察发光二极管。

74LS86的接法74LS00基本一样。

表 74LS00的功能测试表 74LS86的功能测试（2）分析74LS00和74LS86的四个门是否都是完好的。

2 用74LS00和74LS04组成异或门，要求画出逻辑图，列出异或关系的真值表。

（3）利用74LS00和74LS04设计一个异或门。

画出设计电路图。

实验二译码器和数据选择器一实验目的1继续熟悉实验箱的功能及使用方法2掌握译码器和数据选择器的逻辑功能二实验仪器及芯片1 实验箱2 芯片：74LS138 3线－8线译码器 1片74LS151 八选一数据选择器 1片74LS20 四输入与非门 1片三实验内容1 译码器功能测试（74LS138）芯片管脚图如图所示，按照表连接电路，并完成表格。

其中16脚接＋5V，8脚接地，1～6脚都接逻辑开关，7、9、10、11、12、13、14、15接发光二极管。

表2 数据选择器的测试（74LS151）按照表连接电路，并完成表格。

其中16脚接＋5V，8脚接地；9、10、11，为地址输入端，接逻辑开关；4、3、2、1、12、13、14、15为8个数据输入端，接逻辑开关；G为选通输入端，Y为输出端，接发光二极管。

表选通端地址输入端 数据输入端 输出 GA 2 A 1 A 0 D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7 Y 1 × × × × × × × × × × × 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 11111113 分别用74LS138（配合74LS20）和74LS151实现逻辑函数),,,(7421m m m m F ∑=,要求画出逻辑图。