数字逻辑电路实验教案
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1 / 16 绪论
数字逻辑电路是高等学校计算机科学技术专业中的一门主要的技术基础课程，它是为培养计算机科学技术专业人才的需要而设置的，它为计算机组成原理、微型机与其应用等后续课程打下牢固的硬件基础。
数字逻辑电路是一门理论性和实践性均较强的专业基础课，实验是数字逻辑电路课程中极其重要的实践环节。通过数字逻辑电路实验可以使学生真正掌握本课程的基本知识和基本理论，加强对课本知识的理解，有利于培养各方面的能力；有利于实践技能的提高；有利于严谨的科学作风的形成。
一、常用电子仪器的使用
1、示波器
2、THD—4型数字电路实验箱
3、万用表
二、实验课的程序
1． 实验预习
由于实验课的时间有限，因此，每次实验前要作好预习，写好预习报告。
预习的要求：
a． 理解实验原理，包括所用元器件的功能。
b． 粗略了解实验具体过程。
c． 根据实验要求，画好实验线路与数据表格。
2． 实验操作
2 / 16 每次测量后，应立即将数据记录下来，并由实验老师签字。
实验操作一般步骤：
（1） 在连接实验线路之前，必须保证“数字电路实验箱”所有电源关闭；
（2） 按所画的实验线路图连接实验线路，所用短路线必须事先用万用表检查，以减少故障点；
（3） 实验线路连接完成后，必须仔细检查实验线路，以保证实验线路连接无误；
（4） 实验线路连接正确后，接通电源，进行具体实验。
（5） 如变动实验线路，必须从（1）重新进行。
故障检查方法与处理：
（1） 检查元器件的接入电源是否正确；
（2） 使实验线路处于静态，用万用表“直流电压挡”，从输入级向输出级逐级检查逻辑电平，确定故障点；
（3） 关闭“数字电路实验箱”电源，用万用表“欧姆挡”，检查实验线路连接是否正确，确定故障点；
（4） 关闭“数字电路实验箱”电源，按实验操作一般步骤（2）（3）（4）将故障排除。
3．实验报告
写实验报告应有如下项目：
（1） 实验目的
（2） 实验内容
3 / 16 （3） 实验设备与元器件
（4） 实验元器件引脚图
（5） 实验步骤、实验线路与实验记录等
（6） 实验结果与故障处理分析、讨论和体会等
（7） “思考题”要求同学在完成基本实验内容的前提下去做，并将实验内容、实验所用器件、线路、结果与分析等做副页附在实验报告最后，其副页由实验老师签字确认。（该内容满分1分）
（1）~（4）与（5）（7）的部分内容应在写预习报告时完成。
注意：鼓励同学对原线路与思考题在一定范围内做合理的改动。
附：实验所用器件引脚图
&&&&12345678910111213141A1B1Y2A2B2YGND3Y3B3A4Y4B4AVcc74LS00 ( Y = A·B )
74LS00 2输入四与非门 74LS01 集电极开路输出2输入四与非门
&&&&12345678910111213141A1B1Y2A2B2YGND3Y3B3A4Y4B4AVcc ( Y = A·B )
4 / 16 1234567891011121314GNDVccA1B1NCC1D1Y1D2C2NCB2A2Y2＆＆4输入端双与非门Y = A·B·C·D
74LS20 4输入双与非门
1234567891011121314GNDVccRDCPSQQRDCPSQQRSC11DSRC22D11112222D1D1D2双D触发器（带置位、复位、正触D2
74LS74
74LS138 3线—8线译码器
74LS192 可预置BCD可逆计数器（双时钟）
5 / 16
( EN = 0 , Y = X ; EN = 1 ,Y = Z )
74LS244 八同相三态缓冲器/线驱动器
12345678910111213141516ABCBILEDLTVssQVddBCD-7段锁存/译码/驱动器fgebcdaQQQQQQ
CD4511
实验一 TTL与非门逻辑功能测试
一、实验目的
1． 掌握TTL门电路逻辑功能测试方法。
2． 掌握用示波器观察波形与测量波形幅度和周期的方法。
二、实验所用设备与元器件：
数字电路实验箱，双踪示波器，万用表，74LS00
三、实验内容：
采用典型的TTL与非门74LS00完成下列实验内容
1、 测试与非门输入输出的逻辑关系
6 / 16 2、 测试与非门开关作用，用示波器观察与非门输入输出波形。
四、实验步骤、实验线路与实验记录：
1． 测试与非门74LS00的输入输出逻辑关系，测试输出电平
一片74LS00有四个双输入与非门，将其中一个与非门的二个输入分别接逻辑开关，可按要求分别输入高、低电平，然后用万用表测输出电平（见图1-1），并填写下表1-1：
&VK1K2+5V+5V图1 -1V1V2V3
2． 熟悉示波器的使用方法
并用示波器测试数字电路实验箱上输出的20KHz连续脉冲的周期与幅值，并填写下表1-2。（连接方式见图1-2）
示波器CH1CH2连续脉冲源数字电路实验箱图1 - 2
3． 测试74LS00与非门开关作用 表1-1
输入 输出
V1 V2 V3
0V 0V
0V 5V
5V 0V
5V 5V
表1-2
频率（KHZ） 周期（μS） 幅值（V）
20
7 / 16 将74LS00的其中一个与非门的一个输入端接逻辑开关，另一输入端接数字电路实验箱上的连续脉冲源，逻辑开关K1分别接1和0时，用示波器观察输入脉冲和输出信号的相对波形关系并加以记录在表1-3，连接方式见图1-3。
&K1+5VV1V2V3示波器CH1CH2连续脉冲源图1 - 3
五、思考题
·进行74LS00其中一个与非门的平均传输延迟时间tpd的测试。
实验中易出现的问题：
1． 示波器使用不熟。
2． 线路连接不熟炼。
实验二 三态门和OC门
一、实验目的
熟悉计算机中常用的两种特殊门电路：三态门和OC门（集电极开路门）。
二、实验所用设备与元器件：
数字电路实验箱，双踪示波器，万用表，74LS01，IC74LS244
三、实验内容：
1、 采用74LS01典型的集电极开路与非门芯片，完成OC 门逻辑功能的 表1-3
输入 输出
V 1 （K1） V2 V3
0V （ 0 ）
5V （ 1 ）
8 / 16 测试
2、 采用74LS01芯片构成逻辑电平转换电路
3、 采用74LS244典型的三态缓冲器，进行三态门逻辑功能的测试
四、实验步骤、实验线路与实验记录：
1． 测试OC 门逻辑功能并记录
一片74LS01有四个双输入OC门，将其中一个OC门的二个输入分别接逻辑开关，可按要求分别输入高、低电平，输出端通过电阻10KΩ接电源5V，见图2-1，然后用万用表测在不同输入条件下的输出电平，并填写下表2-1：
&VK1K2+5V+5V图2-1V1V2V3+5V10kΩ
２．用７４ＬＳ０１构成逻辑电平转换电路并测试
将一片74LS01其中一个OC门的二个输入同时接一个逻辑开关，可按要求分别输入高、低电平，输出端通过电阻10KΩ接电源15V，见图2-2，然后用万用表分别测量输入在为0V、5V时的输出电平，并填写下表2-2： 表2－１
输入 输出
V1(V) V2(V) V3(V)
０Ｖ ０Ｖ
０Ｖ ５Ｖ
５Ｖ ０Ｖ
５Ｖ ５Ｖ
9 / 16 &VK1+5V图2-2V3+5V10kΩ15VV1V2
３．测试三态门逻辑功能
一片74LS244有八个三态门，分成二组分别有二个使能端控制，在其中一个三态门上验证其逻辑功能：在它的输入端接逻辑开关，分别接输入高、低电平；其对应的使能端也接逻辑开关，可作不同的控制，见图2-3，然后用万用表测在不同使能端控制下的输入和输出电平，并填写下表2-3：
1VK1K2+5V+5V图2- 3V1V2ENV3
五、思考题
采用74LS01修改图2-3，使其电路在使能端控制信号为“高电平”时，将进行数据传输。
实验中易出现的问题：
1． 对三态门的概念理解不深。 表２－2
输入（V1、V2） 输出（V3）
０Ｖ
5V
表２－3
输入 输出（V3）
使能输入（V2） 数据输入（V1）
０Ｖ ０Ｖ
５Ｖ
５Ｖ ０Ｖ
５Ｖ
10 / 16 2． 对OC门的概念理解不深
实验三 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。
2． 用实验验证设计结果。
3． 掌握组合逻辑电路调试方法。
二、实验所用设备与元器件：
数字电路实验箱，双踪示波器，万用表， 74LS00， 74LS20， 74LS138。
三、实验内容：
1． 设A、B、C、D为四位二进制数码，X=8A+4B+2C+D，用74LS20与 274LS00设计一个组合逻辑电路，当4
2．用74LS138和74LS20构成函数发生器，实现如下逻辑函数：P=A·B·C
+A (B+C)
四、实验步骤、实验线路与实验记录：
自己设计和拟定
实验中易出现的问题：
1． 对设计过程不很理解。
2． 对译码器的理解不深。
3． 集成电路接线时总忘接电源。
实验四 触发器与简单时序电路设计
一、实验目的
1． 掌握触发器的性质
