数字逻辑实验指导书实验者须知一、明确实验目的实验是为了验证理论,巩固所学理论知识,同时学习工程技术中许多书本上学不到的东西,学生在实验过程中可以运用已学过的理论去分析解决问题。
再者为了训练学生的科学作风及不断提高实验技能等。
二、实验前的准备实验前学生必须仔细阅读本次实验的内容,弄清楚实验的目的、任务、及进行实验的步骤,复习有关的理论,以便提高实验效率。
三、实验要求1、遵守实验室规则,养成良好的实验作风;2、实验时学生根据书中要求,在指定的仪器上进行连线,连线后应自己首先认真地检查一遍无误后,经指导老师检查,方可通电进行实验,否则,造成仪器及元件的损坏由本人负责;3、在连线后出现一些故障这是难免的,学生此时要头脑冷静地检查原因,认真思考、判断,尽量独立地解决。
因为排除故障是学生综合运用所学理论,训练自己分析问题,解决问题的能力的好机会。
总之,不但要会分析正常线路的各点电位或波形,而且还要学会根据不正确的现象估计故障的可能性,通过对比进行观察,必要时可另行设置实验条件,判断问题所在,排除故障,以达到设计要求,提高实验能力;4、实验中如果发生异常现象,应立即断电,保留现场,请指导教师检查原因。
待教师允许继续进行实验时方可继续,不可私自处理;5、实验完毕整理好仪器、导线、芯片。
四、实验报告内容1、实验题目、任务、要求。
2、实验前进行理论分析、计算。
3、实验步骤,实验线路、实验记录。
4、电平及波形的分析、讨论。
5、结论(出现了故障如何排除的,通过实验有何体会与收获)写实验报告是一个综合运用所学理论解决实际问题的过程,它不仅可以对所学的理论加深理解,还可以培养学生分析问题,解决问题的能力,实验报告应当写的简明扼要,有事实,有分析,有结论。
成为一份科学实践的总结,不要写成实验指导书的复制品,更不要抄袭和伪造实验内容。
目录实验一门电路实验 ...................................................................... - 1 - 实验二全加器............................................................................... - 3 - 实验三组合逻辑电路的设计与测试 ........................................ - 6 - 实验四译码器及其应用.............................................................. - 8 - 实验五触发器及其应用............................................................ - 11 - 实验六计数器及其应用............................................................ - 17 - 实验七移位寄存器及其应用 ................................................... - 23 - 实验八时序逻辑电路的设计及其应用 .................................. - 28 - 实验九脉冲信号产生电路的研究........................................... - 31 - 实验十555时基电路及其应用 ................................................ - 34 - 实验十一数一模、模一数转换............................................... - 41 - 附录 .............................................................................................. - 46 -实验一门电路实验一、实验目的1、熟悉数字逻辑实验台的使用方法及注意事项。
2、验证各种器件的逻辑功能,并用实验的方法验证摩根定理的正确性。
二、实验设备:1、RTDZ─5型电子技术实验台2、74LS系列00、02、04、08、32各1片。
三、实验电路图图1─1图1─2图1─3图1─4注:A、B表示电平开关输入;P表示门电路的输出;K表示实验台从1K─1K中任n意一个开关,开关向上扳为高电平;L表示实验台从1L─12L中任意一个灯,灯亮为n高电平。
表1─1 真值表四、实验步骤1、按照电路图1、2、3、4的顺序一次做一个电路;2、将芯片缺口向左边插入实验台的芯片座上,芯片的脚7接地,脚14接正极;3、A、B接开关K─1K中任意两个。
(按A左B右的顺序);14、P接灯L─12L中任意一个;15、接完线后经指导教师检查后方可通电;6、扳动开关给A、B不同的值,记录P的状态,填写真值表,并验证与手算一致否;7、同理同法,完成其它三种线路的测试。
五、问题1、比较图a和图b的真值表,说明了什么?2、比较图c和图d的真值表,说明了什么?3、用你手中的器件,自己证明一个布尔代数公式,写出线路及真值表。
实验二全加器一、实验目的:测试全加器电路,掌握组合逻辑电路的分析方法。
二、实验器件:1、RTDZ─5型电子技术实验台2、芯片,74LS00 x 3 74LS83三、逻辑图:1、用74LS00组成全加器:图2─1 74LS00组成的全加器表2─1:真值表:注:A、i B为加数和被加数;1i J-为低位进位;i H为全加和;i J为高位进位;i hi为半加和。
2、利用全加器可把8421码转换到余3码。
如图2所示,用四个全加器来实现,1∑─4∑的一个输入端接112K k 任选四个,1∑2∑的另一输入端接高电平5V+,3∑4∑的另一输入端接低电平(接地),即可实现将8421码转换到余3码图2─2 用 74LS 83把8421码转换成余3码表2─2四、实验内容和步骤:1、先推算填好真值表。
2、将74LS00 三片插入面包板,不要插的距离太近。
每个芯片均要接电源的正负极;3、i A 、i B 、1i J -接开关(按真值表从左到右的顺序);4、i H 、i J 、i h 接灯(按真值表从左到右的顺序);5、给出不同的i A 、i B 、1i J -值,验证其与你推算的真值表一致否,如不同则查找错误;6、写出i H 、i J 、i h 的逻辑表达式;7、测量74LS 83全加器的功能并填写真值表。
按图2所示,将A B C D 、、、,0J 接开关,模拟给出8421码,1234H H H H 、、、接灯,0J 为低位进位,4J 为向高位进位,并将所转换结果填入表2中。
(如1∑设为个位,则0J 为0。
,否则0J 自定)。
实验三组合逻辑电路的设计与测试一、实验目的掌握组合逻辑电路的设计与测试方法二、实验原理1、使用中、小规模集成电路来设计组合电路的一般步骤是:(1)、根据设计任务的要求,列出真值表;(2)、用卡诺图或代数化简法求出简化的逻辑表达式;(3)、根据逻辑表达式,用标准器件构成逻辑电路;(4)、最后,用实验来验证设计的正确性。
2、组合逻辑电路设计举例用“与非”门设计一个表决电路。
当四个输入端中有三个或四个为“1”时,输出端才为1。
三、设计步骤:根据题意列出真值表如表3─1所示,再填入卡诺图表3─2中。
表3─1表3─2由卡诺图得出逻辑表达式,并演化成“与非”的形式=+++=***Z ABC BCD ACD ABD ABC BCD ACD ABD 最后画出用“与非门”构成的逻辑电路如图7─1所示。
图3─1表决电路逻辑图四、实验设备与器件1、+5V直流电源2、十六位开关电平输出3、十六位逻辑电平输入及高电平显示4、直流数字电压表5、74 LS 10、74LS20五、实验内容1、设计一个四人无弃权表决电路(多数赞成则提案通过),本设计要求采用四2输入与非门实现。
要求按本文所述的设计步骤进行,直到测试电路逻辑功能符合设计要求为止。
2、设计一个保险箱的数字代码锁,该锁有规定的4位代码A、B、C、D的输入端和一个开箱钥匙孔信号E的输入端,锁的代码由实验者自编(例如1100)。
当用钥匙开箱时(1E=),如果输人代码符合该锁设定的代码,保险箱被打开(11Z=)。
如果不符,电路将发出报警信号(21Z=)。
要求使用最少的与非门来实现,检测并记录实验结果。
(提示:实验时锁被打开,用实验台上的LED发光二极管点亮表示;在未按规定按下开关键时,防盗蜂鸣器响)。
3、设计一个对两个两位无符号的二进制数进行比较的电路;根据第一个数是否大于、等于、小于第二个数,使相应的三个输出端中的一个输出为“1”。
4、用异或门、或非门和非门设计一全加器逻辑电路,对其进行测试,并记录测试结果。
六、实验预习要求根据实验任务要求设计组合电路,并根据所给的标准器件画出逻辑图。
七、实验报告1、列写实验任务的设计过程,画出设计的电路图;2、对所设计的电路进行实验测试,记录测试结果;3、组合电路设计体会。
实验四译码器及其应用一、实验目的1、掌握中规模集成译码器的逻辑功能和使用方法2、了解半导体数码管的使用方法二、实验原理1、译码是将每个代码的特定含义“翻译”出来的过程。
能完成译码功能的逻辑电路称为译码器。
2、74LS138 3线─8线译码器图4─1 74LS138译码器的逻辑图及引脚排列74LS138译码器的逻辑图及引脚排列如图4─1(a)、(b)所示。
,其中A、1A和0A为2地址输入端,Y─7Y为译码输出端,1S、2S和3S是使能端。
表4─1为74LS138功能表,当S=1,2S+3S=0时,译码器工作,地址码所指定1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)当S=0,2S+3S=X1时,译码器被禁止,所有输出同时为1。
带控制输入端的译码器又是一个完整的数据分配器。
若利用使能端中的一个输入端输入数据信息,器件就成为一个数据分配器(又称多路分配器),如图4─2所示。
若在S输入端输入数据信息,2S=3S=0,地址码所对应的输出是1S,数据信息的反1码;若从S端输入数据信息,令1S=1、2S=0,地址码所对应的输出就是2S端数据信2息的原码。
若数据信息是时钟脉冲,则数据分配器便成为时钟脉冲分配器。
表4─1二进制译码器还能方便地实现逻辑函数,如图8─3所示。
实现的逻辑函数是=+++Z ABC ABC ABC ABC图4─2作数据分配器图图4─3 实现逻辑函数三、实验设备与器件1、+ 5V直流电源2、双踪示波器(另配)3、连续脉冲源4、十六位开关电平输出5、十六位逻辑电平输入及高电平显示6、拨码开关组7、74LS 138四、实验内容1、74LS138译码器逻辑功能测试将译码器使能端S、2S和3S及地址端2A、1A和0A分别接至逻辑电平开关输出口,1八个输出端Y─7Y连接在逻辑电平显示器的八个输入口上,拨动逻辑电平开关,按表4─1逐项测试74LS138的逻辑功能。