数字逻辑实验指导书(1)..

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》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。

-------------数字逻辑与数字系统实验指导书青岛大学信息工程学院实验中心巨春民2015年3月-------------实验报告要求本课程实验报告要求用电子版。

每位同学用自己的学号+班级+姓名建一个文件夹（如2014xxxxxxx计算机X班张三），再在其中以“实验x”作为子文件夹，子文件夹中包括WORD 文档实验报告（名称为“实验x实验报告”，格式为实验名称、实验目的、实验内容，实验内容中的电路图用Multisim中电路图复制粘贴）和实验中完成的各Multisim文件、VerilogHDL源文件、电路图和波形图（以其实验内容命名）。

实验一电子电路仿真方法与门电路实验一、实验目的1．熟悉电路仿真软件Multisim的安装与使用方法。

2．验证常用集成逻辑门电路的逻辑功能。

3．掌握各种门电路的逻辑符号。

4．了解集成电路的外引线排列及其使用方法。

5. 学会用Multisim设计子电路。

二、实验内容1．用逻辑门电路库中的集成逻辑门电路分别验证二输入与门、或非门、异或门和反相器的逻辑功能，将验证结果填入表1.1中。

注：与门型号7408，或门7432，与非门7400，或非门7402，异或门7486，反相器7404.2．用L=ABCDEFGH，写出逻辑表达式，给出逻辑电路图，并验证逻辑功能填入表1.2中。

()'三、实验总结四、心得与体会实验二门电路基础一、实验目的1. 掌握CMOS反相器、与非门、或非门的构成与工作原理。

2. 熟悉CMOS传输门的使用方法。

3. 了解漏极开路的门电路使用方法。

二、实验内容1. 用一个NMOS和一个PMOS构成一个CMOS反相器，实现Y=A’。

给出电路图，分析其工作原理，测试其逻辑功能填入表2-1。

表2-1 CMOS反相器逻辑功能表2. 用2个NMOS和2个PMOS构成一个CMOS与非门，实现Y=(AB)’。

给出电路图，分析其工作原理，测试其逻辑功能填入表2-2。

3. 用2个NMOS和2个PMOS构成一个CMOS或非门，实现Y=(A+B)’。

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，…依次排列到最后一般排在左上端，接地一脚（在左上角）。

在标准形TTL集成电路中，电源端VCC，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VCC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）或接至某一固定(2)直接接电源电压VCC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≥4.7KΩ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，一般取R＝3～5.1K 级电路获得较高的输出电平，允许输出端通过电阻R接至VccΩ。

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。

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—70C，电源电压工作范围为05V±5%V，而54 系列工作环境温度规定为-55—±125C，电源电压工作范围为5V±10%V。

054H 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。

1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。

实验一 逻辑门电路的功能及测试一．实验目的1．掌握了解TTL 系列门电路的外形及逻辑功能。

2. 熟悉集成电路的引脚排列，在实验箱上接线的方法及接线时的注意事项。

二、实验仪器及材料1.NJS-II 实验箱2.TTL 器件：74LS20 1 片、74LS86 1 片 、74LS02 1 片、74LS00 1片、74LS04 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．常用TTL 门电路功能和特点。

3．熟悉所用集成电路的引线位置及各引线用途。

4. 画出各实验的电路图。

四．实验原理1． TTL 门电路基本结构门电路是最基本的逻辑元件，它能实现最基本的逻辑功能，即其输入与输出之间存在一定的逻辑关系。

TTL 集成门电路的工作电压为“5V ±10%”。

本实验中使用的TTL 集成门电路是双列直插型的集成电路，其管脚识别方法：将TTL 集成门电路正面（印有集成门电路型号标记）正对自己，有缺口或有圆点的一端置向左方，如图1-1，左下方第一管脚即为管脚“1”，按逆时针方向数，依次为1、2、3、4……。

注意不同的门电路管脚个数不一定相同。

2．图1—2为基本门电路各逻辑功能的测试方法。

图1-1图1-2五.实验内容及步骤选择实验用的集成电路，按自己设计的实验接线图接好连线，线连接好后经检查无误方可通电。

1.TTL门电路的功能测试。

将TTL74LS20、74LS86、74LS02、74LS00、74LS04分别按图1-2连线：输入端接逻辑开关，输出端Ｙ接发光二极管，改变输入状态的高低电平，观察二极管的亮灭，并将相应状态变化列出真值表。

2. 利用“与非”门组成其它逻辑门电路，并验证。

（1）用2输入“与非”门组成“或”门(Y=A+B)。

（2）用2输入“与非”门组成“与”门（Y=A∙B）。

（3）用2输入“与非”门组成“同或”门（Y=A⊙B）。

（4）用2输入“与非”门组成“异或”门(Y=A⊕B)。

3. 选做：设计一个4位二进制数为密码的数字密码锁，功能框图见图1-3，如果A1、B1、C1、D1输入的密码与事先设置的密码A0、B0、C0、D0一样时，锁打开时开锁灯亮。

实验一基本逻辑门实验一、实验目的1.熟悉TTL中、小规模集成电路的外型、管脚和使用方法。

2.熟悉数字电路实验箱的使用。

二、实验器材1.数字万用表1块2.数字电路实验箱1台3.二输入四与非门74LS001片4.二输入四或非门74LS02 1片5.二输入四异或门74LS86 1片6.六反相器74LS04 1片三、实验说明本实验采用的集成块引脚排列见图1-1所示：1.将被测器件插入实验箱上的14芯插座中。

2.将器件的引脚7与实验箱的“地（GND）”连接，引脚14与实验箱的“+5V”直流电源连接。

3.用实验箱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。

4.将被测器件的输出引脚与实验箱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。

四、实验内容及步骤1.与非门逻辑功能测试按图1-2连接电路，输出结果记入表1-1中。

表1-12.异或门逻辑功能测试按图1-3连接电路，输出结果记入表1-2中。

表1-2按图1-4连接电路，输出结果记入表1-34.门电路输出控制分别按图1-5连接电路，S 为电平开关，一个输入端接连续脉冲，用示波器观察输出端波形，记入表1-4中。

74LS00D&R 300LEDA BA BY表1-4五、实验总结1.由表1-2和1-3写出逻辑表达式，指出电路逻辑功能。

2.说明与非门在什么情况下封锁信号，在什么情况下允许信号通过？3.若用异或门作为控制门，一端接电平开关S ，另一端接连续脉冲，情形会怎样？74LS00D&SY74LS02D>=1SY实验二数据选择器和译码器一、实验目的1.掌握译码器的逻辑功能及应用。

2.掌握数据选择器的逻辑功能及应用。

二、实验器材1.数字万用表1块2.数字电路实验箱1台3.数字存储示波器1台4.3线-8线译码器74LS138 1片5.八选一数据选择器74LS151 1片6.四输入二与非门74LS20 1片7.4线－七段译码器/驱动器4511 1片8.共阴极七段显示器1片三、实验说明1.74LS138、74LS151、74LS20和4511的引脚图如图2-1所示。

实验一基本逻辑门电路实验类型：验证性实验按照实验要求，由学生操作，对基本逻辑门电路进行相应测试，验证课堂所学的理论，加深对门电路的理解，掌握基本的实验知识、实验方法和实验技能，并能对实验数据进行处理，撰写规范的实验报告。

一、实验目的1、了解（TTL）与非门各参数的意义；2、掌握（TTL）与非门主要参数的测试方法。

3、加深对（TTL）与非门的逻辑功能的认识；4、学习查阅集成电路器件手册，熟悉与非门的外形和引脚。

二、实验仪器数字电路实验箱三、实验内容及步骤1、测试与门的逻辑功能在实验系统（箱）上找到相应的与门。

按图1.1（a）连接实验线路，把输入端接实验箱的逻辑开关，输出端接LED显示器。

按表1.2.2 输入A、B的信号0或1（逻辑开关高电平时为1，逻辑开关低电平时为0），观察输出结果（看LED显示器，如果灯亮为1，灯灭为0）填入表1.1 中。

图1.1 与门、或门实验接线图2、测试或门的逻辑功能在实验系统（箱）上找到相应的或门。

按图1.2.4 (b) 连接实验线路，把输入端接实验箱的逻辑开关，输出端接LED显示器。

按表1.2.2 输入A、B的信号0或1（逻辑开关高电平时为1，逻辑开关低电平时为0），观察输出结果（看LED 显示器，如果灯亮为1，灯灭为0）填入表1.1 中。

3、测非门的逻辑功能在实验系统（箱）上找到相应的非门。

按图1.2（a）连接实验线路，把输入端接实验箱的逻辑开关，输出端接LED显示器。

按表1.2 输入A的信号0或1（逻辑开关高电平时为1，逻辑开关低电平时为0），观察输出结果（看LED显示器，如果灯亮为1，灯灭为0）填入表1.2.3中。

4、测二输入与非门的逻辑功能在实验系统（箱）上找到相应的二输入与非门。

按图1.2.5（b）连接实验线路，把输入端接实验箱的逻辑开关，输出端接LED显示器。

按表1.2.3 输入A、B的信号0或1（逻辑开关高电平时为1，逻辑开关低电平时为0），观察输出结果（看LED显示器，如果灯亮为1，灯灭为0）填入表1.2.3 中。