《数字逻辑电路》实验指导书

《数字逻辑电路》实验指导书徐州师范大学计算机科学与技术学院2012 年 9 月前言《数字逻辑电路》是高等院校理工科计算机、电子类专业各个方向的重要的专业基础课程。

以《大学物理-电磁学》和《电路分析》等作为主要先修课程的数字逻辑电路课程，在学生的培养过程中起着重要作用，它不仅要为今后学习诸如《电路设计与仿真》、《计算机组织与体系结构》、《微机原理及其应用》等有关的后续课程打下必要的基础，而且，数字逻辑电路课程本身涉及的一些基本概念、基本原理和基本分析方法，对于培养学生分析问题和解决问题的能力也十分重要。

通过实验过程的进行，使学生掌握专用的数字电路实验设备的使用方法，掌握诸如示波器、电压表、电流表和信号发生器等基本的电子技术实验设备的工作原理和使用方法，通过完成由若干典型题目构成的总体实验计划，使学生掌握诸如拟定实验方案、选择与置配实验设备、组建实验系统、查明并排除故障以及分析实验结果等基本实验技能，从而巩固、加深和拓宽学生对课程理论内容的理解和掌握。

目录实验一示波器的使用及实验仪的认识 (1)一、实验目的 (1)二、实验仪器 (1)三、示波器使用及实验仪使用注意事项 (1)四、实验内容 (1)实验二门电路逻辑功能及测试 (3)一、实验目的 (3)二、实验仪器及材料 (3)三、预习要求 (3)四、实验内容 (3)五、实验报告 (5)实验三组合逻辑电路分析与设计-半加器及全加器 (6)一、实验目的 (6)二、实验仪器及材料 (6)三、预习要求 (6)四、实验内容 (6)五、实验报告 (8)实验四编码器、译码器 (9)一、实验目的 (9)二、实验仪器及材料 (9)三、预习要求 (9)四、实验内容 (9)五、实验报告 (10)实验五数值比较器、数据选择器 (11)一、实验目的 (11)二、实验仪器及材料 (11)三、预习要求 (11)四、实验内容 (11)五、实验报告 (13)实验六奇偶发生/校验器 (14)一、实验目的 (14)二、实验仪器及材料 (14)三、预习要求 (14)四、实验内容 (14)实验七触发器 (15)一、实验目的 (15)二、实验仪器及材料 (15)三、预习要求 (15)四、实验内容 (15)五、实验报告 (17)实验八时序逻辑电路的应用 (18)一、实验目的 (18)二、实验仪器及材料 (18)三、预习要求 (18)四、实验内容 (18)五、实验报告 (19)实验九时序逻辑电路设计、测试 (20)一、实验目的 (20)二、实验仪器及材料 (20)三、预习要求 (20)四、实验内容 (20)五、实验报告 (21)实验十信号的产生与变换电路 (22)一、实验目的 (22)二、实验仪器及材料 (22)三、预习要求 (22)四、实验内容 (22)参考文献 (24)实验一示波器的使用及实验仪的认识（2课时）一、实验目的1. 熟悉硬件实验注意事项。

2. 掌握示波器的使用方法。

3. 掌握数字实验仪的使用方法。

二、实验仪器1. 示波器2.数字电路实验仪三、示波器使用及实验仪使用注意事项1. 示波器亮度不要调的太大2. 示波器不要加入过大电压（一班低于30V）3. 实验仪不要短路四、实验内容1、实验仪的熟悉交流电压源、正弦波信号源、单脉冲、可调连续脉冲、固定连续脉冲、电平指示、连续开关、面包板。

2、示波器使用说明⑴POWER：电源开关。

⑵INTENSTY：辉度控制。

⑶FOCUS：聚焦控制。

⑷CH1 CH2：信号输入端。

⑸AC-GND-DC：输入耦合开关，其中AC输入信号有交流通过；GND输入端接地；DC输入信号直接通过。

⑹VOLTS/DIV：伏/度选择开关，用于垂直幅度因数，用*10探头连于示波器输入端时，读数乘十。

⑺DOSITION：调节输入信号垂直方向位移。

⑻MODE：工作方式选择开关。

CH1，CH2：显示相应的通道信号ALT：CH1，CH2通道信号交替显示CHOP：CH1，CH2通道信号同时显示ADD CH1，CH2通道信号代数和显示⑼TIME/DIV：扫描时间选择开关⑽SWPV AR：扫描微调开关⑾SOURCE：触发信号源选择INT：内触发LINE：取电源频率为触发源EXT：外触发3、用示波器测量基本波形练习⑴测量实验板仪上的直流电压(5V,12V)基本步骤：耦合开关置于GND，确定零电平，置开关于DC，调节VOLTS/DIV开关使波形清晰，大小适中，测量垂直格数。

⑵测量实验板仪上的交流电压频率(1000HZ)基本步骤：耦合开关置于GND，确定零电平，置开关于AC，调节VOLTS/DIV 开关及TIME/DIV开关使波形清晰，大小适中，测量水平格数。

4、实验报告上画出直流及交流的波形图及格数。

实验二门电路逻辑功能及测试（2课时）一、实验目的1.熟悉门电路逻辑功能。

2. 熟悉数字电路学习机及示波器使用方法。

二、实验仪器及材料1. 双踪示波器2. 数字电路实验仪3. 器件74LS00 集成二输入端四与非门2片74LS20 集成四输入端双与非门1片74LS86 集成二输入端四异或门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。

四、实验内容实验前先检查学习机电源是否正常，然后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，特别注意Vcc及地线不能接错，线接好后经实验指导教师检查无误后方可通电实验，实验中改动接线须先断开电源，接好后再通电实验。

1．测试门电路逻辑功能（1）选四输入端双与非门74LS20一只，插入面包板，按图1.1接线，输入端接S1~S4（电平开关输入插口），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1.1置位，分别测试输出电压及逻辑状态，将结果填入表中。

2．异或门逻辑功能测试（1）选二输入四异或门电路74LS86，按图1.2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1.2置位，将测得结果填入表中。

表1.23．逻辑电路的逻辑关系（1）用74LS00按图1.3接线，将输入输出逻辑关系分别填入表1.3中；（24．利用与非门控制输出用一片74LS00按图1.4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，加以说明。

五、实验报告1．按步骤要求测试并填表。

2．回答问题：（1）怎样判断门电路逻辑功能是否正常？（2）与非门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？实验三 组合逻辑电路分析与设计-半加器及全加器（2课时）一、实验目的1. 掌握组合逻辑电路的功能测试、分析方法。

2. 设计实现半加器、全加器电路并验证其功能。

二、实验仪器及材料1. 数字电路实验仪；2. 示波器；3. 器件：（1）74LS00 二输入端四与非门 2片（2）74LS86 二输入端四异或门 1片。

三、预习要求1. 预习组合逻辑电路的分析、设计方法；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：（1）半加器： i i i ii i B A C B A S ∙=⊕=（2）全加器：ii i i i i i i i i i i i i i B A C B A B A C B A C C B A S ∙∙∙⊕=∙+∙⊕=⊕⊕=---111)()(四、实验内容1. 组合逻辑电路功能测试、分析（1）用2片集成与非门74LS00 （1）和（2）组成图2.1所示逻辑电路；（2）图中A 、B 、C 接电平开关，Y1，Y2接发光管电平显示；（3）按表2.1要求，改变A 、B 、C 的状态，填表并写出Y1、Y2的逻辑表达式；（4）将运算结果与实验结果比较。

2. 半加器设计及其逻辑功能验证（1）用异或门和与非门构造实现半加器的逻辑电路，所用的74LS00和74LS86芯片的引脚图如下，请画出逻辑电路图；（2）在实验仪上实现半加器，其中Ai、Bi接电平开关，Si、Ci接发光管电平显示；（3）按表2.2要求改变Ai、Bi状态，填表。

3. 全加器设计及其逻辑功能验证（4）用异或门和与非门构造实现全加器的逻辑电路，所用的74LS00和74LS86芯片的引脚图同上，请画出逻辑电路图；（5）在学习机上实现全加器，其中Ai、Bi、C i-1接电平开关，Si、Ci接发光管电平显示；（6）按表2.3要求改变Ai、Bi、C i-1状态，填表。

五、实验报告1．整理实验数据、图、表并对实验结果进行分析讨论；2．总结组合逻辑电路的分析与设计方法。

实验四 编码器、译码器（2课时）一、实验目的1. 掌握编码器、译码器的功能。

2. 掌握编码器的设计方法。

3. 掌握集成译码器的使用方法。

二、实验仪器及材料1. 数字电路实验仪；2. 示波器；3. 器件：（1）74LS04 六倒相器 2片 （2）74LS20 四输入二与非门 2片 （3）74LS139 双2－4译码器 1片 三、预习要求1. 编码器、译码器的一般工作原理。

2. 译码器的一般扩展方法。

四、实验内容1. 8线－3线二进制编码器的设计、测试、分析(1) 结构框图及真值表；(2) 根据真值表写出输入、输出逻辑表达式；(3)变换逻辑表达式，试用非门和与非门实现逻辑电路图； 所用的74LS20和74LS04芯片的引脚图如下：(4)按照所设计的逻辑图构造电路，分析其8线－3线编码器功能，在实验仪上实现。

2. 译码器功能测试、功能扩展(1) 将2—4线集成译码器74LS139按下图接线，按下表设置各个输入电平，填写表中各个输出状态。

(2) 将双2－4线译码器扩展成3—8线译码器要求：画出转换电路图；在实验仪上接线实现并验证设计是否正确。

五、实验报告1．整理实验数据、图、表并对实验结果进行分析讨论；2．总结编码器、译码器的分析设计方法。

实验五 数值比较器、数据选择器（2课时）一、实验目的1. 掌握数据选择器、数据比较器的功能。

2. 掌握1位数据比较器的设计方法。

3. 掌握集成数据选择器的使用方法。

二、实验仪器及材料1. 数字电路实验仪；2. 示波器；3. 器件：（1）74LS04 六倒相器 1片 （2）74LS00 二输入四与非门 2片 （3）74LS153 双4选1集成数据选择器 1片 三、预习要求1. 数值比较器、数据选择器的一般工作原理。

2. 双4选1集成数据选择器74LS153的功能及应用。

四、实验内容1. 1位二进制比较器的设计、测试、分析 (1) 结构框图及真值表；(2)根据真值表写出输入、输出逻辑表达式；(3) 变换逻辑表达式，用非门和与非门实现逻辑电路图； 所用的74LS04和74LS00芯片的引脚图如下：(4)按所设计的逻辑图在实验仪上实现电路并分析1位数值比较逻辑功能。