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数字逻辑与数字系统实验指导书(10版)

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《数字逻辑与数字系统》 实 验 指 导 书

麦 山 郑建霞 王明安

计算机科学系硬件教研室 二○一○年三月 1

实验一 基本逻辑门实验 一、实验目的 1．掌握TTL与非门、或非门和异或门输入与输出之间的逻辑关系。 2．熟悉TTL中、小规模数字集成电路的外型、管脚和使用方法。 3．掌握“TDS-4数字系统综合实验平台”和常规实验仪器的使用方法。

二、实验器件和设备 1．四2输入与非门74LS00 1片 2．四2输入或非门74LS28 1片 3．四2输入异或门74LS86 1片 4．TDS-4数字系统综合实验平台 1台 5．万用表 1个 6．逻辑笔 1个

三、实验内容 1．测试四2输人与非门74LS00一个与非门的输入和输出之间的逻辑关系。 2．测试四2输入或非门74LS28一个或非门的输入和输出之间的逻辑关系。 3．测试四2输入异或门74LS86一个异或门的输入和输出之间的逻辑关系。

四、实验提示 1．将被测器件插入实验台上的14芯插座中。 2．将器件的引脚7与实验台的“地(GND)”连接，将器件的引脚14与实验台的+5V连接。 3．用实验台的电平开关输出作为被测器件的输入，拨动开关，则改变器件的输入电平。 4．将被测器件的输出引脚与实验台上的电平指示灯连接，指示灯亮表示输出电平为1，指示灯灭表示输出电平为0。 5．用万用表的电压档测量被测器件的输入引脚和输出引脚的电压值。

五、实验报告要求 1．画出三个实验的原理图和接线图。 2．用分别用电压值表和真值表表示出实验结果。 2

实验二 数据选择器和译码器 一、实验目的 1．掌握数据选择器的逻辑功能和使用方法。 2．掌握译码器的逻辑功能和使用方法。

二、实验所用器件和设备 1．双4选1数据选择器74LSl53 1片 2．双2：4线译码器74LSl39 1片 3．TDS-2数字电路实验系统 1台 4．万用表或逻辑笔 1个 5．示波器 1台

三、实验内容 1．测试74LSl53中一个4选1数据选择器的逻辑功能。4个数据输入引脚CO-C3分别接实验台上的10MHz、1 MHz、500kHz、100kHz脉冲源，变化数据选择引脚A、B的电平和使能引脚G的电平，产生8种不同的组合，观测每种组数据选择器的输出波形。 2．测试74LSl39中一个2-4译码器的逻辑功能。4个译码输出引脚YO～Y3接电平指示灯，改变引脚G、B、A的电平，产生8种组合，并记录指示灯的显示状态。

四、实验报告要求 1．画出实验接线图。 2．根据实验结果写出74I_5139和74LSl53的真值表。 3．分析74LS139和74LSl53中引脚G的功能。 3

实验三 全加器构成及测试 一、实验目的 1．了解全加器的实现方法，掌握全加器的功能。 二、实验所用器件和设备 1．四2输入与非门74LS00 1片 2．四2输入异或门74LS86 1片 3．TDS-2数字电路实验系统 1台

三、实验内容 1．用1片74S00和1片74LS86组成如图1所示的逻辑电路。

图1 全加器 2．将A、B、CI接电平开关输出，F、CO接电平指示灯。 3．拨动电平开关，产生A、B、CI的8种组合，观测并记录F和CO的值。

五、实验报告要求 1．写出F和CO的逻辑表达式。 2．用真值表表达逻辑图1。

A B CI

F CO 4

实验四 触发器 一、实验目的 1．掌握RS触发器、D触发器、JK触发器的工作原理和使用方法。

二、实验所用器件和设备 1．四2输人正与非门74LS00 1片 2．双D触发器74LS74 1片 3．双JK触发器74LS73 1片 4．TDS-2数字电路实验系统 1台 5．双踪示波器 1台

三、实验内容 1．用74LS00构成一个RS触发器。R、 S端接电平开关输出，Q、Q端接电平指示灯。改变R、 S的电平，观测并记录Q、Q的值。 2．测试双D触发器74LS74中一个触发器的功能。 (1) 将CLR（复位）、PR（置位）引脚接实验台电平开关输出，Q、Q引脚接电平指示灯。改变CLR、PR的电平，观察并记录Q、Q的值。 (2) 在(1)的基础上，置CLR、PR引脚为高电平，D（数据）引脚接电平开关输出，CLK（时钟）引脚接单脉冲。在D分别为高电平和低电平的情况，按单脉冲按钮，观察Q、Q的值，并记录。 (3) 在(1)的基础上，将D引脚接1 MHz脉冲源，CLK引脚接1OMHz脉冲源。用双踪示波器同时观测D端和CP端，记录波形；同时观测D端、Q端，记录波形，分析原因。 3．制定对双JK触发器74LS73一个JK触发器的测试方案，并进行测试。

四、实验提示 1．74LS73引脚11是GND，引脚4是VCC。 2．D触发器74LS74是上升沿触发，JK触发器74LS73是下降沿触发。

五、实验报告要求 1．画出实验内容1的原理图，写出其真值表； 2．写出实验内容2、3各步的现象，按如下形式写出实验内容2的真值表。

表1 真值表 输 入 输 出 PR CLR CLK D Q、Q 5

实验五 计数器 一、实验目的 1．掌握计数器74LSl62的功能和级连方法。 2．掌握任意模计数器的构成方法。 4．熟悉数码管的使用。

二、实验说明 计数器器件是应用较广的器件之一。它有很多型号，各自完成不同的功能，供使用中根据不同的需要选用。本实验选用十进制BCD同步计数器74LSl62作为实验用器件，其引脚图见附录A。Clock是时钟输入端，上升沿触发计数触发器翻转。允许端P和T均为高电平时允许计数，允许端T为低电平时禁止进位Carry产生。同步预置端load加低电平时，在下一个时钟的上升沿将计数器置为预置数据端的值。清除端Clear为同步清除，低电平有效，在下一个时钟的上升沿将计数器复位为0。在计数值等于9时，进位位Carry为高，脉宽是1个时钟周期，可用于级联。

三、实验所用器件和设备 1．同步4位BCD计数器74LS162 2片 2．二输入四与非门74LS00 1片 3．示波器 1台 4．TDS-2数字电路实验系统 1台

四、实验内容 1．用1片74LSl62和1片74LS00采用复位法构一个模7计数器。用单脉冲做计数时钟，观测计数状态，并记录。用连续脉冲做计数时钟，观测并记录QD、QC、QB、QA的波形。 2．用1片74LSl62和1片74LS00采用置位法构一个模7计数器。用单脉冲做计数时钟，观测计数状态，并记录。用连续脉冲做计数时钟，观测并记录QD、QC、QB、QA的波形。 3．用2片74LSl62和1片74LS00构成一个模60计数器。2片74LSl62和QD、QC、QB、QA分别接两个数码管的D、B、C、A。用单脉冲做计数时钟，观测数码管数字的变化，检验设计和接线是否正确。

五、实验报告要求 1．画出复位法构成的模7计数器的电路图，写出单脉冲做计数脉冲时，QD、QC、QB、QA的状态转移表。画出连续计数脉冲下QD、QC、QB、QA波形图。 2．画出置位法构成的模7计数器的电路图，写出单脉冲做计数脉冲时，QD、QC、QB、QA的状态转移表。画出连续计数脉冲下QD、QC、QB、QA波形图。 3．画出模60计数器电路图

6

实验六 通用逻辑阵列（GAL） 一、实验目的 1．以GAL16V8为例，了解GAL的工作原理、特点、引脚和使用方法。 2．初步掌握使用ABEL语言编程方法，使用ABEL语言编程实现较复杂的逻辑功能。

二、实验所用器件和设备 1．GALl6V8 1片 2．GAL编程器 1套 3．示波器 1台 4．TDS－2数字电路实验系统 1台

三、实验内容 1．用ABEL编程语言设计一个4位格雷码计数器。格雷码的编码规则规定，任何相邻的代码只有1个二进制位状态不同，其余3位二进制位必须状态相同。用4个二进制位的格雷码表示十进制数的十个状态的方案很多，表2给出两组最常用的编码值，本实验只要求实现一种格雷码方案，从上面两个方案中任选其一。 表2 格雷码 十进制数 格雷码(1) 格雷码(2) 0 0000 0000 1 0001 0100 2 0011 0110 3 0010 0010 4 0110 1010 5 1110 1011 6 1010 0011 7 1000 0001 8 1100 1001 9 0100 1000

2．设计格雷码计数器的逻辑电路，用FM软件实现。首先用文本编辑生成一个扩展名为PLD的设计文件，该设计文件应符合FM规定的语法。然后用FM软件编译，生成JEDEC类型的文件。 3．将JEDEC文件通过GAL编程器写入GALl6V8。 5．将GALl6V8插入TDS实验台上的20芯插座，接好电源和地。使用单脉冲做计数时钟。格雷码计数器的4个输出接电平指示灯。观察并记录单脉冲多次作用下，格雷码输出的状态变化。

四、实验报告要求 1．画出格雷码计数器的逻辑电路图。 2．写出实现格雷码计数器的ABEL程序。 3．根据自己的设计，简述使用可编程逻辑器件GAL实现数字逻辑功能有哪些特点。

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数字电路课程设计指导书_2010级

数字电路课程设计指导书_2010级

数字逻辑电路课程设计2012.2.13~2012.2.17南京师范大学计算机学院2011．12《数字逻辑电路》课程设计指导书一、课程设计目的课程设计作为数字逻辑电路课程体系的重要组成部分，目的是使学生进一步理解课程内容，基本掌握数字系统设计和调试的方法，增加集成电路应用知识，培养学生实际动手能力以及分析、解决问题的能力。

按照本学科教学培养计划要求，在学完专业基础课电路与电子技术和数字逻辑电路课程后，应进行课程设计，其目的是使学生更好地巩固和加深对基础知识的理解，学会设计中小型数字系统的方法，独立完成调试过程，增强学生理论联系实际的能力，提高学生电路分析和设计能力。

通过实践教学引导学生在理论指导下有所创新，为专业课的学习和日后工程实践奠定基础。

二、课程设计内容与要求1．教学基本要求要求学生独立完成选题设计，掌握数字系统设计方法；完成系统的组装配及调试工作；在课程设计中要注重培养工程质量意识，并写出课程设计报告。

教师应事先准备好课程设计任务书、指导学生查阅有关资料，安排适当的时间进行答疑，帮助学生解决课程设计过程中的问题。

2．能力培养要求2.1．通过查阅手册和有关文献资料培养学生独立分析和解决实际问题的能力。

2.2．通过实际电路方案的分析比较、设计计算、元件选取、组装调试等环节，掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。

2.3．掌握常用仪器设备的使用方法，学会简单的实验调试，提高动手能力。

2.4. 综合应用课程中学到的理论知识去独立完成一个设计任务（可自拟创新课题）。

2.5 培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。

三、课程设计报告的基本格式课程设计报告要给出结构框图，对总体设计思想进行阐述，井给出每个单元逻辑电路且论述其工作原理，文字说明部分要求内容完整，言简意赅，书写工整。

电路图规范、逻辑关系正确，表达完整清楚。

其基本内容与要求如下：1．总体设计思想。

根据功能要求确定整个电路的组成以及各单元电路完成的功能。

数字逻辑实验指导书(multisim)(精)

数字逻辑实验指导书(multisim)(精)

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。

数字逻辑与计算机组成原理实验指导书

数字逻辑与计算机组成原理实验指导书

数字逻辑与计算机组成原理实验指导书实验项目名称：1. 基本逻辑电路测试2. 计算机运算部件设计3. 计算机存储部件设计4. 总线传送技术计算机实验中心实验基本逻辑电路测试实验目的1 .掌握TTL与非门，与或非门和异或门输入与输出之间的逻辑关系2•熟悉TTL集成电路的外型，管脚和使用方法。

3. 熟悉JK 触发器的逻辑功能。

4. 掌握简单时序电路的分析测试方法。

. 实验所用器材1 .二输入四与非门74LS002. 二输入四或非门74LS02 (74LS28)3. 二输入四异或门74LS864. 双JK 触发器74LS735. 数字万用表6. 示波器三.实验内容1. 熟悉实验系统的功能和使用方法2. 测试记录逻辑门的输入和输出之间的逻辑关系3. 用数字万用表测量各输入输出电压值。

4. 按给定芯片，设计出异步十进制计数器，画出逻辑图。

5. 设计实验线路图、实验步骤6. 使用示波器测量脉冲波形。

四.实验报告要求1 .写出实验设计步骤2. 画出实验工程布线图，记录实验数据。

作出分析，并写出结论3. 画出异步十进制计数器波形图4. 分析实验中所出现的问题，说明故障排除方法。

实验二计算机运算部件设计一．实验目的1．熟悉运算器部件的基本组成。

2•了解74LS181ALU器件的功能及使用方法。

3．学会正确使用寄存器和多路开关。

4．培养调试硬件电路的实际动手能力。

二．实验所用器材1．74LS181 四位算术逻辑运算单元2．74LS194 四位双向通用移位寄存器3．74LS157 四2 选1 多路开关4. 其他自选器件(提前来实验室选定)三．实验内容设计一个四位运算器电路，采用单累加器结构，寄存器数据可用开关从试验台上输入，运算结果通过实验台上的发光二极管显示，控制信号由实验台开关给出，时序信号由实验台时序部分产生。

主要设计工作有：1 ．选择寄存器器件，设计输入，输出和控制端连线。

2. 设计多路选择器连线方式，使ALU可连接寄存器的输入，也可选择输出结果。

[整理]15数字逻辑实验指导书1

[整理]15数字逻辑实验指导书1

-------------数字逻辑与数字系统实验指导书青岛大学信息工程学院实验中心巨春民2015年3月-------------实验报告要求本课程实验报告要求用电子版。

每位同学用自己的学号+班级+姓名建一个文件夹（如2014xxxxxxx计算机X班张三），再在其中以“实验x”作为子文件夹，子文件夹中包括WORD 文档实验报告（名称为“实验x实验报告”，格式为实验名称、实验目的、实验内容，实验内容中的电路图用Multisim中电路图复制粘贴）和实验中完成的各Multisim文件、VerilogHDL源文件、电路图和波形图（以其实验内容命名）。

实验一电子电路仿真方法与门电路实验一、实验目的1．熟悉电路仿真软件Multisim的安装与使用方法。

2．验证常用集成逻辑门电路的逻辑功能。

3．掌握各种门电路的逻辑符号。

4．了解集成电路的外引线排列及其使用方法。

5. 学会用Multisim设计子电路。

二、实验内容1．用逻辑门电路库中的集成逻辑门电路分别验证二输入与门、或非门、异或门和反相器的逻辑功能，将验证结果填入表1.1中。

注：与门型号7408，或门7432，与非门7400，或非门7402，异或门7486，反相器7404.2．用L=ABCDEFGH，写出逻辑表达式，给出逻辑电路图，并验证逻辑功能填入表1.2中。

()'三、实验总结四、心得与体会实验二门电路基础一、实验目的1. 掌握CMOS反相器、与非门、或非门的构成与工作原理。

2. 熟悉CMOS传输门的使用方法。

3. 了解漏极开路的门电路使用方法。

二、实验内容1. 用一个NMOS和一个PMOS构成一个CMOS反相器，实现Y=A’。

给出电路图，分析其工作原理，测试其逻辑功能填入表2-1。

表2-1 CMOS反相器逻辑功能表2. 用2个NMOS和2个PMOS构成一个CMOS与非门，实现Y=(AB)’。

给出电路图，分析其工作原理，测试其逻辑功能填入表2-2。

3. 用2个NMOS和2个PMOS构成一个CMOS或非门，实现Y=(A+B)’。