数字电路实验

数字电路实验

实验⼀：数字实验箱的基本操作

⼀、实验⽬的1、熟悉数字电路实验箱的结构、基本功能和使⽤⽅法。

2、理解数字电路及数字信号的特点。

3、掌握数字电路的基本搭建⽅法

4、熟悉数字电路实验的操作要求和规范。

⼆、实验设备与仪器

数字电路实验箱、数字式万⽤表。

三、实验原理1、七段显⽰译码器——CC4511

引脚图如图1-1⽰。V DD f g a b c d e

图1-1 七段显⽰译码器——CC4511

第8脚为负极，16脚为电源正极，A、B、C、D为BCD码输⼊端，a、b、c、d、e、f、g、h 为译码输出端，输出１有效，⽤于驱动共阴极LED数码管2、七段数码显⽰器（共阴极）结构图如下图所⽰。

四、实验内容及⽅法1、熟悉数字实验箱的组成和各部分的基本作⽤。

2、将实验箱中的四组拨码开关的输出A i、B i、C i、D i分别接⾄CC4511的对应输⼊⼝，接上+5V电源，然后按功能表的要求揿动四个数码的增减键和操作三个开关，观测盘上的四位数与LED数码管显⽰的对应数字是否⼀致，以及译码显⽰是否正常，记⼊表4.10。五、实验思考题1．拨码开关的输出A i、B i、C i、D i的优先级别是怎么排列的，⽽CC4511的对应输⼊⼝A、

B、C、D的优先级别⼜是怎么样的。

六、总结

实验⼆、组合逻辑电路的设计与测试（1）

（利⽤⼩规模集成芯⽚）

⼀、实验⽬的1、掌握组合逻辑电路的分析和设计⽅法。

2、学习并掌握⼩规模芯⽚（SSI）的基本测试⽅法及实现各种组合逻辑电路的⽅法。

3、学习⽤仪器检测故障，排除故障。

⼆、实验设备与仪器

数字电路实验箱、数字式万⽤表、74LS00⼀⽚（四2输⼊与⾮门）、74LS20（⼆4输⼊与⾮门）

两⽚。

三、实验原理1．分析逻辑电路的⽅法：根据逻辑电路图---写出逻辑表达式---化简逻辑表达式（公式法、卡诺图法）---画出逻辑真值表---分析得出逻辑电路解决的实际问题（逻辑功能）。2．设计组合电路的⼀般步骤如图2-1所⽰。

图2-1 组合逻辑电路设计流程图

根据设计任务的要求建⽴输⼊、输出变量，并列出真值表。然后⽤逻辑代数或卡诺图化简法求出简化的逻辑表达式。并按实际选⽤逻辑门的类型修改逻辑表达式。根据简化后的逻辑表达式，画出逻辑图，⽤标准器件构成逻辑电路。最后，⽤实验来验证设计的正确性。

四、实验内容及⽅法1、按下图所⽰的逻辑电路图画出74LS00芯⽚连接图。

2、按图连接74LS00的相关引脚,并填写真值表。

3、⽤“与⾮”门设计⼀个四⼈表决电路。当四个输⼊端中有三个或四个为“1”时，输出端才为“1”。

设计步骤：

（1）根据设计要求列出真值表，并根据真值表写出对应的表达式。

（2

（3）根据逻辑电路图连接芯⽚电路，测试电路功能是否满⾜设计要求。

五、实验思考题1． 74LS20与⾮门中，闲置引脚的处理⽅法有哪些。

六、总结

实验三、组合逻辑电路的设计与测试（2）

（利⽤中规模集成芯⽚）

⼀、实验⽬的1、巩固组合逻辑电路的分析和设计⽅法。

2、．掌握中规模集成译码器的逻辑功能和使⽤⽅法

3、学习并掌握中规模芯⽚（SSI）的基本测试⽅法及实现各种组合逻辑电路的⽅法。

4、学习⽤仪器检测故障，排除故障。

5、掌握中规模集成译码芯⽚功能扩展的⽅法。

⼆、实验设备与仪器

数字电路实验箱、数字式万⽤表、74LS20、74LS138两⽚。

三、实验原理

译码器是⼀个多输⼊、多输出的组合逻辑电路。它的作⽤是把给定的代码进⾏“翻译”，变成相应的状态，使输出通道中相应的⼀路有信号输出。译码器在数字系统中有⼴泛的⽤途，不仅⽤于代码的转换、终端的数字显⽰，还⽤于数据分配，存贮器寻址和组合控制信号等。不同的功能可选⽤不同种类的译码器。1．变量译码器（⼜称⼆进制译码器），⽤以表⽰输⼊变量的状态，如2线－4线、3线－8线和4线－16线译码器。若有n个输⼊变量，则有2n个不同的组合状态，就有2n个输出端供其使⽤。⽽每⼀个输出所代表的函数对应于n个输⼊变量的最⼩项。2、以3线－8线译码器74LS138为例进⾏分析，图3-1(a)、(b)分别为其逻辑图及引脚排列。其中 A2、A1、A0 为地址输⼊端，0Y～7Y为译码输出端，S1、2S、3S为使能端。当S1＝1，2S＋3S＝0时，器件使能，地址码所指定的输出端有信号（为0）输出，其它所有输出端均⽆信号（全为1）输出。当S1＝0，2S＋3S＝X时，或 S1＝X，2S＋3S＝1时，译码器被禁⽌，所有输出同时为1。

图3-1 3－8线译码器74LS138逻辑图及引脚排列

四、实验内容及⽅法1、按下图所⽰的逻辑电路图连接芯⽚74LS138、74LS20的相关引脚,并填写真值表。2、⽤74LS138、74LS20

设计步骤：

（1

（2）根据表达式，画出接芯⽚电路图，连接电路并测试电路功能是否满⾜设计要求。

五、实验思考题1、⽤两⽚74LS138和与⾮门电路设计⼀个4线－16线译码器

六、总结

实验四、触发器及应⽤

⼀、实验⽬的1掌握边沿D触发器的功能、动作特点；

2掌握⽤边沿D触发器设计时序电路的⽅法；

⼆、实验设备与仪器

数字电路实验箱、数字式万⽤表、74LS74 两⽚。

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。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。2、D触发器

D触发器的状态⽅程为：Q n+1=D。其状态的更新发⽣在CP脉冲的边沿，74LS74为上升沿触发，故⼜称之为上升沿触发器的边沿触发器，触发器的状态只取决于时针到来前D端的状态。D 触发器应⽤很⼴，可⽤做数字信号的寄存，移位寄存，分频和波形发⽣器等，其引线图与逻辑符号如图4-1、4-2所⽰。

四、实验内容及⽅法1、测试D触发器的逻辑功能

按表1内容要求进⾏测试，并观察触发器状态更新是否发⽣在CP脉冲的上升沿（即0→1），记录在表格1中。

2、按下图所⽰的逻辑电路图连接芯⽚74LS74的相关引脚,并填写下表。

3、将上图中的Q3- Q0连接到数字实验箱中的数码显⽰模块，观察输⼊CP后，数码管的数值变化

五、实验思考题1．将上图改造成⼀个16进制的减法计数器。

六、总结

实验五、计数器及应⽤

⼀、实验⽬的1、掌握中规模集成计数器的使⽤⽅法及功能测试⽅法；

2、中规模集成计数器的应⽤。

⼆、实验设备与仪器

数字电路实验箱、数字式万⽤表、74LS00⼀⽚（四2输⼊与⾮门）、74LS20（⼆4输⼊与⾮门）

两⽚。

三、实验原理1、集成计数器74LS161

2、集成计数器74LS161它是4位⼆进制同步计数器，其功能表如下表

⽤74LS

四、实验内容及⽅法1、集成计数器74LS161功能测试与应⽤

由集成74LS161的引出端的排列图、功能⽰意图可知各引脚的功能是：⑴脚为直接清零端，⑵脚为CP端，⑺、⑽是两个⼯作状态控制端，⑼脚为置数控制端，⒂脚为进位输出端，⑶、⑷、⑸、⑹是并⾏输⼊数据端，⑾、⑿、⒀、⒁是计数器输出端。

接通电路，按要求测试：

（1）令C r =0，则Q3Q2Q1Q0= ，与CP（有关或⽆关）；（2）设初始状态都为0，LD =1，D0=0、D1=0、D2=1、D3=1，令LD =0，则Q3Q2Q1Q0= ；令LD =0，CP上升沿，则Q3Q2Q1Q0= 。

2、加计数

接单次脉冲，清零后加⼊16个单次脉冲，观察输出变化并记录在下表中。

3、⽤74LS161、74LS00设计⼀个六进制加计数器

3.1按上述设计多进制⽅法设计电路；

3.2写出设计过程，并画出相应的逻辑图；

3.3连接设计电路；

3.4验证电路设计是否正确。

五、实验思考题1．⽤多⽚74LS161和相关的门电路构成60进制计数器。

六、总结

实验六、555时基电路及其应⽤

⼀、实验⽬的1．熟悉555型集成时基电路的电路结构、⼯作原理及其特点；

2．掌握555型集成时基电路的基本应⽤。

⼆、实验设备与器件

数字电路实验箱、双踪⽰波器、秒表、555集成、电阻10K、100K、电容0.01uF、10uF、100 uF、

三、实验原理1．555定时器的⼯作原理

555定时器原理图及引线排列如图4.36、图4.37所⽰。

555定时器是⼀种数字与模拟混合型的中规模集成电路，应⽤⼴泛。外加电阻、电容等元件可以构成多谐振荡器，单稳电路，施密特触发器等

四、实验内容1．⽤555时基电路构成多谐振荡器，观测振荡电容电压波形和输出电压波形。五、实验思考题1、设计⼀个占空⽐和频率可调的多谐振荡器

六、总结

）输出端R 复位（4）图6-1 555定时器原理

图TH DIS

+V CC

OUT

R D

TR GND CO

8 7 6 5 555

1 2 3 4

（b ）

图6-2 555定时器引线图