数字逻辑实验-触发器及其运用和组合逻辑电路的分析教材

数字电子技术实验报告 实验三：触发器及其应用一、实验目的：1、 熟悉基本RS 触发器，D 触发器的功能测试。

2、 了解触发器的两种触发方式（脉冲电平触发和脉冲边沿触发）及触发特点。

3、 熟悉触发器的实际应用。

二、实验设备：1、 数字电路实验箱；2、 数字双综示波器；3、 指示灯；4、 74LS00、74LS74。

三、实验原理：1、触发器是一个具有记忆功能的二进制信息存储器件，是构成多种时序电路的最基本逻辑单元，也是数字逻辑电路中一种重要的单元电路。

在数字系统和计算机中有着广泛的应用。

触发器具有两个稳定状态，即“0”和“1”，在一定的外界信号作用下，可以从一个稳定状态翻转到另一个稳定状态。

触发器有集成触发器和门电路（主要是“与非门”）组成的触发器。

按其功能可分为有RS 触发器、JK 触发器、D 触发器、T 功能等触发器。

触发方式有电平触发和边沿触发两种。

2、基本RS 触发器是最基本的触发器，可由两个与非门交叉耦合构成。

基本RS 触发器具有置“0”、置“1”和“保持”三种功能。

基本RS 触发器也可以用二个“或非门”组成，此时为高电平触发有效。

3、 D 触发器在CP 的前沿发生翻转，触发器的次态取决于CP 脉冲上升沿来到之前D 端的状态，即Q n+1 = D 。

因此，它具有置“0”和“1”两种功能。

由于在CP=1期间电路具有阻塞作用，在CP=1期间，D 端数据结构变化，不会影响触发器的输出状态。

和 分别是置“0”端和置“1”端，不需要强迫置“0”和置“1”时，都应是高电平。

74LS74（CC4013），74LS74（CC4042）均为上升沿触发器。

以下为74LS74的引脚图和逻辑图。

D R D S四、实验原理图和实验结果：设计实验：1、一个水塔液位显示控制示意图，虚线表示水位。

传感器A、B被水浸沿时会有高电平输出。

框I是水泵控制电路。

逻辑函数L是水泵的控制信号，为1时水泵开启。

设计框I的逻辑电路，要求：水位低于A时，开启水泵L；水位高于B时，关闭水泵L。

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。

教案数字电路组合逻辑一、教学目标1. 理解组合逻辑电路的基本概念和特点2. 掌握逻辑门电路的原理和应用3. 学习常见的组合逻辑电路及其功能4. 能够分析和设计简单的组合逻辑电路二、教学内容1. 组合逻辑电路概述组合逻辑电路的定义组合逻辑电路的特点2. 逻辑门电路与门、或门、非门的基本原理和真值表与非门、或非门、异或门的基本原理和真值表逻辑门电路的应用3. 常见的组合逻辑电路加法器编码器译码器数据选择器多路分配器4. 组合逻辑电路的设计方法最小项表达式和卡诺图Karnaugh图的绘制方法和规则逻辑函数的化简方法5. 组合逻辑电路的分析方法真值表的分析方法卡诺图的分析方法Karnaugh图的分析方法三、教学方法1. 讲授法通过讲解组合逻辑电路的基本概念、逻辑门电路的原理和常见的组合逻辑电路的功能，使学生掌握组合逻辑电路的基本知识。

2. 案例分析法通过分析具体的组合逻辑电路案例，使学生了解组合逻辑电路的设计方法和分析方法。

3. 实践操作法通过实验室实践，使学生了解逻辑门电路的物理实现，增强对组合逻辑电路的理解。

四、教学评估1. 课堂问答通过提问的方式检查学生对组合逻辑电路的基本概念和逻辑门电路的理解。

2. 练习题布置相关的练习题，检查学生对组合逻辑电路的设计方法和分析方法的掌握。

3. 实验报告通过实验室实践，评估学生对组合逻辑电路的理解和应用能力。

五、教学资源1. 教材《数字电路》《组合逻辑电路》2. 实验室设备逻辑门电路实验板组合逻辑电路实验板3. 多媒体教学资源PowerPoint课件教学视频六、教学步骤1. 引入组合逻辑电路的概念，解释其特点，让学生了解组合逻辑电路的基本组成和作用。

2. 详细讲解逻辑门电路的原理和真值表，通过示例说明各种逻辑门的应用。

3. 介绍常见的组合逻辑电路，如加法器、编码器、译码器、数据选择器和多路分配器，让学生了解它们的功能和原理。

4. 教授组合逻辑电路的设计方法，如最小项表达式、卡诺图和逻辑函数的化简方法，并通过实例演示设计过程。

教案数字电路组合逻辑一、教学目标1. 理解组合逻辑电路的基本概念和特点2. 掌握逻辑门电路的原理和应用3. 学会使用逻辑门电路设计简单的组合逻辑电路4. 能够分析组合逻辑电路的功能和性能二、教学内容1. 组合逻辑电路的基本概念组合逻辑电路的定义组合逻辑电路的特点2. 逻辑门电路与门（AND gate）或门（OR gate）非门（NOT gate）与非门（NAND gate）或非门（NOR gate）与或门（AND-OR gate）3. 组合逻辑电路的设计设计原则和方法常用组合逻辑电路的设计实例4. 组合逻辑电路的分析分析方法和技术组合逻辑电路的功能和性能评估三、教学方法1. 讲授法：讲解组合逻辑电路的基本概念、逻辑门电路的原理和应用，以及组合逻辑电路的设计和分析方法。

2. 实验法：安排实验室实践环节，让学生亲自搭建和测试逻辑门电路，以及设计简单的组合逻辑电路。

3. 案例分析法：通过分析具体的组合逻辑电路实例，帮助学生理解和掌握组合逻辑电路的设计和分析方法。

四、教学准备1. 教材或教学资源：准备相关的教材或教学资源，包括PPT、讲义、实验指导书等。

2. 实验室设备：准备逻辑门电路实验套件，让学生能够进行实验操作。

3. 教学工具：准备投影仪、白板、粉笔等教学工具，以便进行讲解和演示。

五、教学评估1. 课堂参与度：观察学生在课堂上的参与程度，包括提问、回答问题和讨论等。

2. 实验报告：评估学生在实验环节的动手能力和对组合逻辑电路的理解程度。

3. 课后作业：布置相关的课后作业，评估学生对组合逻辑电路知识的掌握情况。

4. 期末考试：设计期末考试题目，包括选择题、填空题、简答题和计算题等，全面评估学生的学习成果。

六、教学计划1. 课时安排：本课程共计32课时，包括16次理论课和16次实验课。

2. 课程进度安排：理论课：每次课2课时，共计16课时实验课：每次课2课时，共计16课时七、教学活动1. 理论课：讲解组合逻辑电路的基本概念和特点讲解逻辑门电路的原理和应用讲解组合逻辑电路的设计方法分析组合逻辑电路的功能和性能2. 实验课：搭建逻辑门电路测试逻辑门电路的功能设计简单的组合逻辑电路分析组合逻辑电路的功能和性能八、教学资源1. 教材或教学资源：推荐学生阅读《数字电路与逻辑设计》等教材，并提供相关的教学PPT、讲义、实验指导书等资源。

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。

淮北师范大学计算机学院School of Computer Science & Technology,HuaiBei Normal University计算机学院编写实验注意事项1、电源的打开顺序是：先开交流开关（实验箱中的船形开关），再开直流开关，最后打开各个模块的控制开关。

电源关掉的顺序刚好与此相反。

2、切忌在实验中带电连接线路，正确的方法是断电后再连线，进行实验。

3、实验箱主电路板上所有的芯片出厂时已全部经过严格检验，因此在做实验时切忌随意插拔芯片。

4、实验箱中的叠插连接线的使用方法为：连线插入时要垂直，插入后稍做旋转，切忌用力，拔出时用手捏住连线靠近插孔的一端，然后左右旋转几下，连线自然会从插孔中松开、弹出，切忌用力向上拉线，这样很容易造成连线和插孔的损坏。

5、实验中应该严格按照老师的要求和实验指导书来操作，不要随意乱动开关，芯片及其它元器件，以免造成实验箱的损坏。

6、如果在实验中由于操作不当或其它原因而出现异常情况，如数码管显示不稳定、闪烁，芯片发烫等，首先立即断电，然后报告老师，切忌无视现象，继续实验，以免造成严重后果。

7、实验中所用的元件都需要自行配置，元件名称都在实验设备与器件中写出，在实验中不同公司和国家的同种功能的元件可替换，比如CD系列的与CC系的同各功能的集成芯片可替换。

8、注意保持卫生，下课后将桌面附近的垃圾全部带走，并有打扫实验室的义务。

目录实验一数字电路仪器的使用及门电路 (1)实验二加法器实验 (2)实验三数据选择器及其应用 (3)实验四组合电路的设计与测试 (5)实验五触发器及其应用 (7)实验六移位寄存器及其应用 (10)实验七异步时序电路实验 (13)实验八综合设计实验 (14)数字逻辑与数字电路实验项目实验一数字电路仪器的使用及门电路一、实验目的1、数字电路仪器的各功能模块见实验箱使用说明。

2、测试TTL集成芯片中的与门、或门、非门、与非门、或非门与异或门的逻辑功能。

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CC，7脚为端，接地端GND一般排在右下端。

如74LS20为14脚芯片，14脚为VCCGND。

若集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VCC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，一般取R 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Vcc＝3～5.1 KΩ。

组合逻辑电路的分析说课稿各位老师，大家好！我今天我说课的题目是《组合逻辑电路的分析》，它选自中等职业教育电类专业系列教材—《电子技术基本》第二版中的数字电路部分第十章的第一节。

下面我将从说教材分析、说教法分析、说学法分析、说教学设计和说板书设计五个方面来对本课进行说明。

一、教材分析：（一）教学作用和地位：作用：1.对前面所学的逻辑电路图、真值表、逻辑函数表达式以及逻辑代数等知识的综合应用。

2.为后续编码器、译码器等中规模组合逻辑电路的学习奠定基础。

地位：3.明确电路设计方法，体会知识点内在联系及在实际中的应用。

（二）教学目标及确立依据：知识目标：1.熟记组合逻辑电路的定义。

2.掌握组合逻辑电路的分析方法与设计方法。

3.学会分析一般的组合逻辑电路的逻辑功能和能设计一些简单的逻辑电路。

依据：本节内容的知识点能力目标：1.通过教学，培养学生总结和归纳能力。

2. 培养学生的解决问题的逻辑思维能力。

3. 培养学生观察能力，实际动手能力。

依据：从简单到复杂，从具体到抽象，从知识到技能的培养原则。

情感目标：1.培养学生善于动脑的习惯。

2.培养合作精神，增强专业学习自信心和求知欲。

依据：列举生活的常见的组合逻辑电路应用的例子，如表决器、交通灯故障报警电路等，通过对专业知识实用性和生动形象的教学达成情感目标。

（三）教材重点难点分析：教材处理：依据：根据职业院校学生实际情况。

处理方式：讲解分析组合逻辑电路的一般步骤，逐步来实现对组合逻辑电路进行分析。

教学重点：组合逻辑电路的设计思路和步骤。

教学难点：1.用逻辑变量之间的关系来分析实际问题。

2.如何获得最简的函数逻辑表达式。

依据：电路实用性特点和教学大纲。

二、教法分析：（一）学情分析：1.具备逻辑代数基础知识的能力，对逻辑门电路有一定的认识。

2.自学能力较差，学习兴趣不浓。

3.思维活跃，分析问题能力不强。

（二）教学方法：讲授法、情境法、启发式教学、法讨论法。

效果：调动积极主动性，体现主体地位，突破重点，掌握难点。

组合逻辑电路实验一一、实验目的1、熟悉半加器、全加器的实验原理，学习电路的连接；2、了解基本74LS系列器件（74LS04、00、32）的性能；3、对实验结果进行分析，得到更为优化的实验方案。

二、实验内容1、按照实验原理图连接电路。

2、实验仪器：74LS系列的芯片、导线。

实验箱内的左侧提供了插放芯片的地方，右侧有控制运行方式的开关KC0、KC1及KC2。

其中KC1用来选择实验序号。

序号为0时，手动进行。

自动运行时按加、减选择所做实验的序号。

试验箱内有分别用于手动和自动实验的输入的控制开关K n和S n。

3、三、实验原理实验原理图如下：四、实验结果及分析1、将实验结果填入表1-1表1-1 2、实验结果分析 由实验结果可得半加和： Hi=Ai ⊕Bi 进位： Ci=AiBi则直接可以用异或门和与门来实现半加器，减少门的个数和级数，提高实验效率。

实验二 全加器一、实验目的1、掌握全加器的实验原理，用简单的与、或非门来实现全加器的功能。

2、分析实验结果，得到全加器的全加和和进位的逻辑表达式，根据表达式用78LS138和与、或、非门来实现全加器。

二、实验内容同半加器的实验，先采用手动方式，再用自动方式。

用自动方式时选实验序号2。

三、实验原理四、实验结果及其分析表1-22、实验结果分析从表1-2中的实验结果可以得到：Si=Ai Bi 1-Ci +Ai Bi 1-Ci +A i B i C i-1=Ai ⊕Bi ⊕Ci-1 Ci=AiBi+AiCi-1+BiCi-1故Si=∑)7,4,2,1(m Ci=∑)7,6,5,3(m因此可用三—八译码器74LS138和与非门实现全加器，逻辑电路图如下：实验三 三—八译码器与八—三编码器一、实验目的1、进一步了解译码器与编码器的工作原理，理解译码和编码是相反的过程。

2、在连接电路时，注意译码器74LS138和编码器74LS148使能端的有效级，知道两者的区别。

3、通过实验理解74LS148是优先权编码器。