数字逻辑电路分析与设计
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《数字逻辑电路分析与设计》
实
验
指
导
2 / 36 编著：朱承志
湘潭职业技术学院信息工程系电子教研室 3 / 36 实验一 基本逻辑功能测试
一、 实验目的
１、 了解电平、电压、逻辑值之间的关系；
２、 门的定义；
３、 真值表、逻辑函数表达式的初步转换；
４、 初步阅读器件资料。
二、 实验仪器与实验器件
１、 数字实验箱一个；
２、 数字万用表一块；
３、 实验器件
74LS08 一块 74LS32 一块
74LS04一块
三、 实验任务
１、 与门逻辑功能测试 4 / 36
图一 74LS08内部逻辑电路 图二74LS08功能表
图三 74LS08 DIP封装图 5 / 36
图四 与门逻辑测试电路
（1） 按照图四所示与门逻辑电路接好实验电路；
（2） 按表一所示分别设置J1，J2，并按要求填写表一
输入量 输出量
J1 J2 LED1（亮/灭） V4（电压值）
0V 0V 灭 0、1
0V +5V 灭 0、1
+5V 0V 灭 0、1
+5V +5V 亮 3、5
表一 实测结果
注：V4为直流电压值。
（3） 设定表一中的J1用A表示，J2用B表示，1代表+5V，0代表0V；LED1用Y0表示，1代表灯亮，0代表灯灭；V4用Y1表示，1代表高电平，0代表低电平；请填写表二；
INPUT OUTPUT
A B Y0 Y1
0 0 0 0
0 1 0 0
1 0 0 0
1 1 1 1
表二 与门逻辑真值表 6 / 36 （4） 分析表二的结果，回答以下问题：
(a) Y0在什么情况下（A、B为何值）才为1？Y1呢？Y0=AB（逻辑函数表达式）是什么意思？
(b) Y1与Y0有什么关系？
(c) 表二与图二中的功能表有何异同？
(d) 完成以下等式：Y=0·B=? Y=1·B=? Y=B·B*=?
２、 或门逻辑功能测试
图五 74LS32内部逻辑电路 图六 74LS32双列直插外观
图七 逻辑功能表 图八 或门逻辑测试电路
（1）按照图八所示或门逻辑电路接好实验电路；
（2）按表一所示分别设置J1，J2，并按要求填写表一
输入量 输出量
J1 J2 LED1（亮/灭） V4（电压值） 7 / 36 0V 0V 灭 0
0V +5V 亮 5
+5V 0V 亮 5
+5V +5V 亮 5
表三 实测结果
注：V4为直流电压值。
（3）设定表一中的J1用A表示，J2用B表示，1代表+5V，0代表0V；LED1用Y0表示，1代表灯亮，0代表灯灭；V4用Y1表示，1代表高电平，0代表低电平；请填写表四；
INPUTS OUTPUTS
A B Y0 Y1
0 0 0 0
0 1 1 1
1 0 1 1
1 1 1
1
表四 或门逻辑真值表
（5） 分析表四的结果，回答以下问题：
（a） Y0在什么情况下（A、B为何值）才为1？Y1呢？Y0=A+B（逻辑函数表达式）是什么意思？
（b） Y1与Y0有什么关系？
（c） 图八中，用4、5、6脚分别替换1、2、3脚，重复以上（1）、（2）、（3）、（4）步骤，结果有不同吗？为什么？
（d） Y=1+A=? Y=0+A=? Y=A+A*=?
３、 简单组合逻辑电路功能测试
已知有一种逻辑门叫做非门（74LS04），其逻辑图及逻辑功能图九、图十所示：
U2A74LS04D
图九 非门 图十 功能表 图十一 引脚图
即输出是对输入的取反，如输入为1（0），则输出为0（1）；Y=A*。 8 / 36
图十二 简单组合逻辑测试电路
注：此图中和数字标号不代表器件的引脚号，只是仿真中的连线标号，即代表这根连接线。以后不经特别申明，引线标号都按此处理。
（１） 按照图十二接好测试电路；
（２） 设表五中A代表J1，B代表J2，输入高平用1表示，输入低电平用0表示；Y代表LED1，C代表LED2，灯亮用1表示，灯灭用0表示；根据实验与观察结果完成表五的填写；
INPUTS OUTPUTS
A B Y C
0 0 灭 灭
0 1 灭 灭
1 0 灭 灭
1 1 灭 亮
表五 逻辑真值表
（３） 根据逻辑真值表，分别写出Ｙ与Ａ、Ｂ（Ｙ＝Ｆ（Ａ,Ｂ）），Ｃ与Ａ、Ｂ（Ｙ＝Ｆ（Ａ,Ｂ））的逻辑函数表达式。
（４） 推测该逻辑电路实现了什么样的逻辑功能。
四、 实验报告要求 U1A
74LS04D
U2A
74LS04D U3A
74LS08D
U4A
74LS08D U5A
74LS32D
U6A
74LS08D 1
2 J1
Key = A
J2
Key = B 5
6 LED1
LED2 R1 210?
R2
210? 7
8
9 3
4
10 VCC
5V
0 0 VCC
0 9 / 36 1、 列出实验任务及实验步骤；
2、 详细、完整、清晰记录实验过程中输入、输出、测试原始数据、图表等；
3、 进行实验总结；
4、 开出你认为没有理解、掌握的内容；
5、 及时上交实验报告。
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实验二 集成逻辑门功能测试
一、 实验目的
1、 与非门的逻辑功能；
2、 TTL门构成其它复合门电路的分析方法；
3、 熟悉复合门的逻辑功能。
二、 实验仪器及器件
1、 数字实验箱一个
2、 数字万用表一个
3、 实验器件
74LS00 一片 74LS02 一片
74LS08一片 74LS04 一片
三、 实验任务
１、 按照图一接好电路，并测试其逻辑功能。
U2A74LS08DU3A74LS04D1234
图一 待测逻辑电路
（1）画逻辑真值表；
（2）写出逻辑函数表达式。
２、 74LS00由四个两输入的与非门构成，74LS00引脚位置如图二所示，完成以下任务：
图二 74LS00引脚图
（1）按图三接好电路，并测试其逻辑功能，画出逻辑真值表及逻辑函数表达式。 11 / 36
图三
（2）比较图一逻辑电路与图二电路中逻辑功能有什么异同？为什么？
（3）按表一所示设置输入值，根据观测到的实验情况完成表一。
INPUTS OUTPUT
VA VB VY
0 0
0 悬空
悬空 0
悬空 1
1 悬空
1 1
悬空 悬空
表一
（５） TTL电路输入端引脚悬空，相当于输入什么电平？
3、按照图四所示接好电路，完成以下任务 12 / 36
图四
（１） 图四所示电路与图二、图三所示电路有何区别？
（２） 根据实验观测，完成表二的填写。
INPUTS OUTPUT
S R Q Q’
0 0 0
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1 0 0
1 0 1
1 1 0
1 1 1
表二
注：Q表示R或S未发生变化前Q输出端的值，称为现态；而Q’表示R或S发生变化后Q输出端的值，称为次态。
4、按图四所示接好电路，对于不同的输入组合测量输出电平值，并列出电路的真值表，分析电路功能，写出其逻辑函数表达式。 13 / 36
图四
（１） 根据图四所示逻辑电路，分别写出M，N，E，F，G，Y的逻辑函数表达式；
（２）
根据实验数据填写表三：
INPUTS OUTPUT
VA VB VY
表三 电压测量表
（３） 对表三中的各个物理量进行逻辑定义，并把表三转换成真值表如表四所示：
INPUTS OUTPUT
A B Y
表四
（４） 把真值表转换为Y=F（A，B）的逻辑函数表达式。 14 / 36 5、请考虑如何把一个与非门（或非门）接成一个非门，请画出电路图，并验证。
图三 非门功能表
6、 设计一个三人表决器，三个人表决一件事情，结果按“少数服从多数”的原则决定，试建立该逻辑函数。
（１） 列出表决器的真值表；
（２） 写出最简逻辑函数表达式；
（３） 画出逻辑电路图。
四、 实验报告要求
1、 列出实验任务及实验步骤；
2、 详细、完整、清晰记录实验过程中输入、输出、测试原始数据、图表等；
3、 进行实验总结；
4、 开出你认为没有理解、掌握的内容；
5、 及时上交实验报告。
