与非逻辑门电路功能测试与组合电子教案

实验报告门电路功能测试及组合逻辑电路设计实验题目：门电路功能测试及组合逻辑电路设计实验目的：（1）掌握常用门电路的逻辑功能及测试方法；（2）掌握用小规模集成电路设计组合逻辑电路的方法。

实验仪器及器材：数字电路实验箱一个；双踪示波器一台；稳压电源一台；数字万用表一个。

74LS00一片；74LS10一片；74LS20一片。

实验内容：实验一：对74LS00进行功能测试○1.静态测试A B F0 0 10 1 11 0 11 1 0（1）A、B都为低电平，输出结果为高电平（2）A为低电平，B为高电平或A为高电平，B为低电平时，输出结果为高电平（3）A、B均为高电平，输出结果为低电平实验结论：测试结果与74LS00逻辑功能功能表相同。

○2动态测试电路的逻辑表达式：F=ˉVK分析：当K为0时，示波器的A通道是V的波形，为方波信号，B通道是F的波形，为高电平（一条直线）；当开关闭合后，K=1，B通道应该是与V波形刚好相反的波形；小灯泡也是一闪一闪的状态。

实验的电路图实验现象：开关断开：示波器的显示：开关闭合后，小灯泡开始一闪一闪，示波器波形如下图：现象分析：实验所得现象与预先分析的实验结果一样。

比较输入与输出的波形，发现输出F的波形与V的波形刚好相反，但是F波形的最大值较V的最大值偏小，究其原因，这属于正常现象，因为输出会有损失。

实验结论：所得到的波形符合功能要求。

实验2实验目的：分析一个电路的逻辑功能实验器材：74LS00、74LS10各一片实验原理分析：F=AB*BC*AC，所以F的结果应为以下表格：A B C F0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1实验结论：实验结果与预期的一样，符合该电路的逻辑功能表达式实验三实验目的：设计一个控制楼梯电灯的开关控制器，逻辑功能为课本表2-1-5的真值表。

实验原理分析：根据电路所实现的真值表，可以得出输出Y的逻辑表达式：Y=AB*AB实验电路及现象：1.A=1，B=0；A=0，B=1，时灯泡发光；2.A=B=0或1时，灯泡不发光实验结论：该电路可以实现题目要求的功能，即课本表2-1-5的真值表。

实验3.2与非门逻辑功能测试及组成其它门电路一、实验目的：1.熟悉THD-1型(或Dais-2B型)数电实验箱的使用方法。

2.了解基本门电路逻辑功能测试方法。

3.学会用与非门组成其它逻辑门的方法。

二、实验准备：1.集成逻辑门有许多种，如：与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门、OC门、TS门等等。

但其中与非门用途最广，用与非门可以组成其它许多逻辑门。

要实现其它逻辑门的功能，只要将该门的逻辑函数表达式化成与非-与非表达式，然后用多个与非门连接起来就可以达到目的。

例如，要实现或门Y=A+B, 根据摩根定律，或门的逻辑函数表达式可以写成：Y= A歹，可用三个与非门连接实现。

集成逻辑门还可以组成许多应用电路，比如利用与非门组成时钟脉冲源电路就是其中一例，它电路简单、频率范围宽、频率稳定。

2.集成电路与非门简介：74LS00是“TTL系列”中的与非门，CD4011是“CMOS系列”中的与非门。

它们都是四-2输入与非门电路，即在一块集成电路内含有四个独立的与非门。

每个与非门有2个输入端。

74LS00芯片逻辑框图、符号及引脚排列如图3.2.1(a)、(b)、(c)所示。

CD4011芯片引脚排列如图3.2.2所示。

(a) (c)图1-1 74LS00芯片逻辑图3、2.［辑符号、及引脚排列与非门的逻辑功能是：当输入端中有一个或一个以上是低电平时，输出端为高电平；只有当输入端全部为高电平时，输出才是低电平(即有“0”得“1”，全“1”得“0”)。

其逻辑函数表达式为：r = A^B。

TTL电路对电源电压要求比较严，电源电压Vcc只允许在+5V±10%的范围内工作，超过5.5V将损坏器件；低于4.5V器件的逻辑功能将不正常。

CMOS集成电路是将N沟道MOS晶体管和P沟道MOS晶体管同时用于一个集成电路中，成为组合两种沟道MOS管性能的更优良的集成电路。

CMOS电路的主要优点是：(1).功耗低，其静态工作电流在10-9A数量级，是目前所有数字集成电路中最低的，而TTL器件的功耗则大得多。

实验(shíyàn)一逻辑(luó jí)门电路与组合(zǔhé)逻辑电路功能测试一、实验(shíyàn)目的1．熟悉(shúxī)电子实验箱的功能及使用方法。

2．学习集成电路型号及引脚排列识别，使用电子实验箱完成逻辑门电路逻辑功能测试。

3．复习利用摩根定律实现五种逻辑函数表达式的转换。

4．学习如何写简单逻辑电路图的逻辑关系表达式及最简式。

二、实验用元器件1．四2输入“与非”门7400×22．二4输入“与非”门7420×13．四“异或”门7486×1实验中使用7400四2输入“与非”门和7420二4输入“与非”门。

引脚图如图1—1和图1—2，7400内部有四个独立的2输入“与非”门，7420内有二个4输入“与非”门。

图1—1 7400集成电路图1—2 7420集成电路实验中提供的集成电路有74LS系列的低功耗肖特基TTL电路和74HC系列的高速CMOS电路。

它们在逻辑上兼容，但具体物理参数不同。

CMOS电路输出高电平≈Vcc，输出低电平≈0V（规定输入高电平电压≥0.7Vcc，输入低电平电压≤0.3 Vcc），在我们的实验中Vcc＝＋5V。

TTL电路的输出高电平为2.4～3.6V，输入开门电平1.4～1.8V。

输出低电平为0～0.5V，输入关门电平0.8～1V。

在实验(shíyàn)中采用同一电源，经实际测定可以直接联接，但有些条件下须要(xūyào)通过接口转接，用74LS门电路驱动(qū dònɡ)74HC门电路时，输出(shūchū)高电平电压应大于3.5V。

而74HC门电路驱动(qū dònɡ)74LS门电路时要加下拉电阻，扇出系数应小于10。

三、实验前准备工作及注意事项1.检查实验用具是否齐全：电源一个、电子实验箱一个、万用表一个（表笔两只）、实验线若干。

实验五 CMOS 电路的逻辑功能与测试一、【实验目的】1、 掌握常用CMOS 集成电路的逻辑功能，熟悉其外形和引脚排列。

2、 了解CMOS 电路实验中的注意事项。

3、 进一步了解组合逻辑电路的测试方法。

CD40XX4、 进一步了解数字电路实验台的使用办法。

5、 理解CMOS 集成电路及TTL 集成电路的异同。

二、【实验器材】 数字电路实验台、CD4001集成电路1块、CD4011集成电路1块 三、【实验内容】（一） CMOS 与非门逻辑电路的功能测试实验步骤：１、 了解CMOS 与非门电路CD4011的内部结构和引脚功能。

如下图所示。

２、 将CD4011集成电路固定到数字电路实验台实验板相应的插槽里，选4个门当中的一个进行测试，接好连线，特别是不用的其他三个门的所有输入引脚都必须接到V DD 。

３、 检查无误后，按下图真值表中的数值进行相应引脚的连接，接通电源，根据相应引脚的电平读出测试结果，并填好真值表。

内部结构 真值表（二） CMOS 或非门逻辑电路的功能测试 实验步骤：１、 了解CMOS 或非门电路CD4001的内部结构和引脚功能。

如下图所示。

２、 将CD4001集成电路固定到数字电路实验台实验板相应的插槽里，选4个门当中的一个进行测试，接好连线，特别是不用的其他三个门的所有输入引脚都必须接到V SS 。

３、 检查无误后，按下图真值表中的数值进行相应引脚的连接，接通电源，根据相应引脚的电平读出测试结果，并填好真值表。

内部结构 真值表（三） 或非门电路作控制门的测试 实验步骤：１、 在二或非门中，一个输入引脚作输入端、另一输入引脚作控制端。

如图所示，引脚B 作控制端、引脚A 作输入端，按要求连接好线路，特别是不用的其他三个门的所有输入引脚都必须接到V SS 。

２、 将数字信号发生器输出信号连接到A 引脚，B 引脚分别接上高电平和低电平。

接通电源，用示波器观察Y 引脚的输出波形，并绘出相应波形。

门电路及组合逻辑电路电子教案第一章：数字电路基础1.1 数字电路概述数字电路的定义数字电路的特点数字电路的应用领域1.2 数字电路的基本概念逻辑值和逻辑运算逻辑门和逻辑函数逻辑函数的表示方法1.3 数字电路的分类组合逻辑电路时序逻辑电路混合逻辑电路第二章：门电路2.1 基本门电路与门（AND gate）或门（OR gate）非门（NOT gate）2.2 复合门电路与非门（AND-NOR gate）或非门（OR-NAND gate）与或门（AND-OR gate）或与门（OR-AND gate）2.3 门电路的应用逻辑门电路的设计方法门电路在数字系统中的应用实例第三章：组合逻辑电路3.1 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组合逻辑电路的应用领域3.2 组合逻辑电路的分析和设计方法组合逻辑电路的分析方法组合逻辑电路的设计方法3.3 常见的组合逻辑电路加法器（Adder）减法器（Subtractor）多路选择器（Multiplexer）编码器（Enr）译码器（Der）第四章：逻辑函数和逻辑门的关系4.1 逻辑函数的定义和表示方法逻辑函数的定义逻辑函数的表示方法4.2 逻辑函数的性质和运算规则逻辑函数的性质逻辑函数的运算规则4.3 逻辑函数的化简方法逻辑函数化简的意义常用的逻辑函数化简方法第五章：组合逻辑电路的设计实例5.1 组合逻辑电路设计实例一：4位加法器设计要求电路原理图逻辑表达式5.2 组合逻辑电路设计实例二：2位乘法器设计要求电路原理图逻辑表达式5.3 组合逻辑电路设计实例三：数字信号处理器设计要求电路原理图逻辑表达式第六章：时序逻辑电路6.1 时序逻辑电路概述时序逻辑电路的定义时序逻辑电路的特点时序逻辑电路的应用领域6.2 触发器（Flip-Flop）基本触发器类型触发器的真值表和时序图触发器的功能描述6.3 计数器（Counter）计数器的定义和分类同步计数器和异步计数器计数器的应用实例第七章：数字电路仿真软件的使用7.1 数字电路仿真软件概述数字电路仿真软件的定义数字电路仿真软件的作用常见数字电路仿真软件介绍7.2 Proteus软件的使用Proteus软件的安装与启动Proteus软件的基本操作Proteus软件在数字电路设计中的应用实例7.3 Multisim软件的使用Multisim软件的安装与启动Multisim软件的基本操作Multisim软件在数字电路设计中的应用实例第八章：数字电路的测试与维护8.1 数字电路测试的目的和意义数字电路测试的定义数字电路测试的目的和意义数字电路测试的分类8.2 数字电路测试方法静态测试方法动态测试方法测试序列的设计方法8.3 数字电路的维护数字电路维护的基本原则数字电路维护的方法和技巧数字电路维护中常见问题及解决方法第九章：数字电路在实际应用中的案例分析9.1 数字电路在通信系统中的应用通信系统的基本原理数字电路在通信系统中的应用实例9.2 数字电路在计算机系统中的应用计算机系统的基本组成数字电路在计算机系统中的应用实例9.3 数字电路在工业控制系统中的应用工业控制系统的基本原理数字电路在工业控制系统中的应用实例第十章：课程总结与拓展学习10.1 课程总结门电路及组合逻辑电路的基本概念数字电路的设计方法与步骤数字电路在实际应用中的案例分析10.2 拓展学习建议数字电路领域的最新研究动态推荐的学习资料和参考书籍实践项目与课程设计的建议重点和难点解析重点环节1：逻辑值和逻辑运算逻辑值是数字电路中的基础，包括逻辑0和逻辑1。

实验一逻辑门电路逻辑功能的测试实验室实验箱编号时间一、实验目的１. 熟悉数字逻辑实验箱的结构、基本功能和使用方法。

２．掌握常用非门、与非门、或非门、与或非门、异或门的逻辑功能及其测试方法．二、实验器材1。

数字逻辑实验箱1台２。

万用表1只３。

元器件:ｃc401１两块，ｃｃ4030一块,导线若干三、实验说明1．数字逻辑实验箱提供5 V 0．２Ｖ的直流电源供用户使用2。

连接导线时，为了便于区别，最好用不同颜色导线区分电源和地线,一般用红色导线接电源，用黑色导线接地．３．注意用电安全,实验中连线时断电操作。

四、实验内容和步骤1。

测试与非门电路逻辑功能将cc4０11正确接入面包板，注意识别１脚位置，按表１-1要求输入高、低电平信号,测出相应的输出逻辑电平。

将ｃｃ4030正确接入面板,注意识别１脚位置，按表1-2要求输入信号，测出相应的输出逻辑电平表１。

2cc４01ｌ逻辑功能测试表用cc40１1将图1。

1，图１。

2自己设计接线,将输入输出逻辑关系分别填入表１。

3、表1。

4中图1。

1图１．２表写出上面两个电路逻辑表达式。

五、实验报告要求１。

整理实验结果,填入相应表格中,并写出逻辑表达式。

2.小结实验心得体会．实验二组合逻辑电路的设计与测试实验室实验箱编号时间 一、实验目的1．掌握组合逻辑电路的功能测试。

２。

验证半加器和全加器的逻辑功能. 二、实验器材1。

数字逻辑实验箱１台 2． 万用表 1只3.元器件：cc4011三块，cｃ4030一块,导线 若干 三、实验说明1. 注意用电安全，实验中连线时断电操作。

2 注意按图接线，千万不要将两个门电路的输出端误接在一起。

四、实验内容和步骤１．组合逻辑电路功能测试。

图2。

１（１）用2片c ｃ4０11组成半加器图２。

1所示电路上连线.为便于接线和检查，在图中要注明芯片编号及各引脚对应的编号。

（２）图中Ａ、B 、C 接电平开关，Y ｌ,Ｙ2接发光管电平显示。

(3)按表要求,改变Ａ、B 、Ｃ的状态填表并写出Y ｌ，Y2逻辑表达式. （４）将运算结果与实验比较，得出判断结论。

实验二 集成逻辑门电路功能测试及其连接和驱动[实验目的]1、熟悉数字电路实验箱中各种装置，如逻辑开关、发光二极管信号灯、集成电路插座、专用迭插导线。

2、测试与非门、或非门、非门、与或非门电路的逻辑功能。

3、掌握集成逻辑门电路相互连接时应遵守的规则和实际连接方法。

[实验原理]1、集成逻辑门电路本实验中所用集成门电路有与非门(集成块型号为74LS00，内含4个二输入端与非门)、或非门(集成块型号为74LS02，内含4个二输入端或非门)、非门(集成块型号为74LS04，内含6个非门)、与或非门(集成块型号为74LS54，内含1个十输入端的与或非门)。

(a)与非门 (b)或非门 (c)非门 (d)与或非门图4-2-1 逻辑功能符号图2、门电路的逻辑函数式： 与非门：Y=AB ———(二输入端) 或非门：Y=A+B ————(二输入端) 非门：Y=A ——与或非门：Y=AB+CD ———————(四输入端) 3、TTL 门电路输入输出电路性质当输入端为高电平时，输入电流是反向二极管的漏电流，电流极小。

其方向是从外部流入输入端。

当输入端处于低电平时，电流由电源V CC 经内部电路流出输入端，电流较大，当与上一级电路衔接时，将决定上级电路应具的负载能力。

高电平输出电压在负载不大时为3.5V 左右。

低电平输出时，允许后级电路灌入电流，随着灌入电流的增加，输出低电平将升高，一般LS 系列TTL 电路允许灌入8mA 电流，即可吸收后级20个LS 系列标准门的灌入电流。

最大允许低电平输出电压为0.4V 。

4、CMOS 电路输入输出电路性质一般CC 系列的输入阻抗可高达1010Ω，输入电容在5pF 以下，输入高电平通常要求在3.5V 以上，输入低电平通常为1.5V 以下。

因CMOS 电路的输出结构具有对称性，故对高低电平具有相同的输出能力，负载能力较小，仅可驱动少量的CMOS 电路。

当输出端负载很轻时，输出高电平将十分接近电源电压；输出低电平时将十分接近地电位。

实验七 集合与非门与组合逻辑电路一、 实验目的1.了解与非门引脚排列。

2.学习与非门逻辑功能测试。

3.掌握用与非门设计组合逻辑电路的方法与测试方法。

二、 实验属性验证性实验三、 实验仪器设备及器材1.数字实验箱+5V 电源，单脉冲源，连续脉冲源，逻辑电平开关，LED 显示； 2.集成电路器件集成2输入与非门74L S 0（CC40集成 4 输入与非门 74LS20（CC4012，T063） 集成非门 74LS04（4069） 四、 实验要求 1. 实验预习 1） 熟悉基本逻辑关系，了解与非门输入端空脚的处理方法。

2） 预习组合逻辑电路的分析与设计步骤。

3） 填写原始记录表中的预测值。

2.实验要求 1）了解试验台数字电路部分结构。

2）实验前完成预习及预习报告。

3）按实验步骤完成实验内容，记录实验数据并填表，对实验结果进行分析。

4）实验中要注意，集成电路工作时，将+5V 电源及地线引入相应管脚。

五、 实验原理六、 实验步骤一）、与非门逻辑功能的测试 1.基本逻辑功能测试 利用数字电路实验箱上的电源、逻辑开关、电平指示灯对 74LS00 芯片的与非门进行检测。

按图 9-4 接线，即 A 、B 输入端各接到一个逻辑开关的插孔实现高、低电平的输入，Y 输出端接到电平指示灯插孔显示输出端是高电平还是低电平，按与非门真值表检测功能。

完成表 9-1，若符合 逻辑，则证明该门逻辑功能正常。

表9-1图9-4仿真参考电路2）与非门的的“封锁”控制作用将与非门的任一输入端接“电位模拟信号”，其余输入端中任取一个接单脉冲，剩余输入端空。

a.接通电源，将模拟信号为“1”时，不断输入单脉冲，观察输出端Y 的电平。

b.将模拟信号为“0”时，重复上述步骤。

c.画出图9-5 中两种不同状态的波形，并总结出与非门作“封锁”的控制作用。

图9-5答：波形如图：总结：与非门作“封锁”的控制作用答：正逻辑与非门是“全高为低，见低为高”。