数字电子技术实验教案(本科)任课教师：张琨英实践教学中心电工电子教研室2014年3月2013-2014学年第二学期课程名称：数字电子技术实验任课班级： 1220311/312/331/332实验项目：一组合逻辑电路的设计（2学时）二译码器和编码器（2学时）三数据选择器和基本RS触发器（2学时）四移位寄存器及其应用（2学时）五计数器连接法（2学时）六 555时基电路的应用（2学时）七多路抢答器的设计(设计性实验4学时)八考试（1学时）共计：17学时实验一 组合逻辑电路的设计一、实验目的1、掌握异或门，半加器逻辑功能及测试。

2、学会组合逻辑电路的设计与测试方法。

二、原理说明1、管脚图见图1-1图1-1 2、用与非门构成异或门向学生介绍清楚异或门公式如何用与非门来表示。

从表达式可见用4个与非门即可实现异或门逻辑关系。

3、用与非门构成半加器因为半加器的本位S=AB+AB 是一个异或逻辑，所以用4个与非门即可实现。

半加器的进位C=AB=AB在前边异或门的表达式中有AB 。

再求非一次即可实现C 逻辑。

可见用5个与非即可实现半加器。

4、用与非门构成全加器：因为全加器的本位S i=A ⊕B ⊕C i--1=S ⊕C i--1可见S i 也是一个异或逻辑。

所再用4个与非门即可实现全加器的进位C i =C i —1(A ⊕B)+AB =C i —1(A ⊕B)〃AB其中AB是与非门可直接利用异或门中第1个与非门输出，而Ci—1(A⊕B)也是一个与非门，且是第2个异或门中第1个与非门输出，可见Ci用一个与非门就可以。

三、实验设备强调接线时注意芯片的正负极，并提醒学生每块芯片都有独立电源，不能只给一片电源供电；指出逻辑电平输入与输出端的区别及作用。

四、实验内容（一）用1片74LS00构成异或门1、用两种不同颜色的线将74LS00的14脚接+5v，7脚接地，然后用第三种颜色的线按图1-2连线，并请老师查看后再开电源：E图1-22、K上拨代表1状态，下拨代表0状态。

拨动K，使分别输入以下状态，用万用表直流电压20V档测量K0 K1E的对地电压，并观察E的亮暗，填入表2-1。

请老师查看数据。

（二）用2片74LS00构成半加器1、关闭电源，用两种不同颜色的线将各片芯片电源脚接+5v，7脚接地。

然后用第三种颜色的线按图2-3连线，第1片74SL00用①表示，第2片74SL00用②表示。

请老师检查电路后再开电源 ：E 01图1-32、K 上拨代表1状态，下拨代表0状态。

拨动K ，使分别输入以下状态，用万用表直流电压20V 档测量K 0 K 1 E 0 E 1 的对地电压，并观察E 0 E 1的亮暗，填入表1-2。

请老师查看数据。

3、根据实验原理，画出全加器的连接图如图1-4。

图1-42 74LS0041A iB iC iS iC i+1五、实验难点及注意事项1、有时芯片被插反，接线时要强调芯片的正负极辨别，以及电源的正负供给。

2、注意提醒学生要给每块芯片供电，有的学生只供给一片芯片电源，导致实验数据出错。

3、测量时应注意电压表档位的选择。

4、改接线路时，要关掉电源。

5、提醒学生注意逻辑电平输入与输出端的区别及作用，逻辑电平输入端是用来检测输入此端口的电平的高低状态，逻辑电平输出端是为数字电路提供高低电平的。

六、预习思考题1、请用二输入与非门构成三输入与非门，并画出逻辑电路图。

2、请用二输入与非门构成非门Y=A，写出设计过程并画出逻辑电路图Y=A= A.A七、实验报告按实验指导书的要求，回答正确，书写工整，要求要有结论。

如有将全加器的电路设计出来，并经实验验证正确的，应将逻辑接线图画于实验报告上。

实验二译码器和编码器一、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〃掌握优先编码器器功能的测试和使用二、原理说明1、双2线——4线译码器74LS139管脚图如图2-1（a）；优先编码器74LS148的管脚图如图2-1(b)：图2-12、向学生介绍清楚以下概念：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。

译码器可分为通用译码器和显示译码器两大类。

通用译码器若有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。

以双2线——4线译码器74LS139为例，就有4个输出端供其使用。

3、74LS148是一个八线-三线优先级编码器。

优先编码器只按优先级高的输入信号编码，优先级低的信号则不起作用。

其中I0—I7为输入信号，A2,A1,A0为三位二进制编码输出信号，是使能输入端，为低电平有效时才允许芯片工作；使能输出端,是输出有效标志，当有有效电平输出时则为低电平有效；为片优先编码输出端,用来级联,扩展电路。

当使能输入=1时，禁止编码、输出(反码)： A2,A1,A0为全1。

(如表5.1.2第一行所示。

)当使能输入=0时，允许编码，在I0～I7输入中，输入I7优先级最高，其余依次为：I6,I5,I4,I3,I2,I0，I0等级排列。

三、实验设备强调接线时注意芯片的正负极，并提醒学生每块芯片都有独立电源，不能只给一片电源供电；指出逻辑电平输入与输出端的区别及作用。

四、实验内容（一） 74SL139 双2线——4线译码器功能表的测试1、按图2-2接线，并请老师查看后再开电源：表2-1：图2-22、电平开关K0、K1、K2上搬为高电平（1），下搬为低电平（0）。

E、E1、E2、E3是电平显示输入端，分别对应发光二极LE0、LE1、LE2、LE3，当输入高电平1时发亮，并分别对应Y0、Y1、Y2、Y3。

当输入低电平0时暗.3、搬动K0，K1，K2选择G、A、B高低电平，并把发光二极管的亮暗结果对应的1或0填入译码器功能表3-1中（二）将双2——4线译码器转换为3——8线译码器 1、按图2-3接线，并请老师查看后再开电源，图2-3表2-22、 搬动K 0、K 1、K 2选择以下状态，并把发光二极管的亮暗结果对应的1或0填入表2-2中（三）优先编码器器功能的测试根据74LS148芯片的管脚图，进行其功能表的测试，根据实验任务，画出所需的实验线路及记录表格。

IN 6 7 97IN 6IN 5IN 4IN 3IN 2IN 1IN 04 3 2 1 13 12 11 10Y 2 Y 1 Y 0 Y S Y EX ST74LS148V C CGND16815 14 5逻辑电平输入端逻辑电平输出端五、实验难点及注意事项1、有时芯片被插反，接线时要强调芯片的正负极辨别，以及电源的正负供给。

2、注意提醒学生要给每块芯片供电，有的学生只供给一片芯片电源，忘记给74ls00供电，导致实验数据出错。

3、改接线路时，要关掉电源。

4、提醒学生注意逻辑电平输入与输出端的区别及作用，逻辑电平输入端是用来检测输入此端口的电平的高低状态，逻辑电平输出端是为数字电路提供高低电平的。

5、提醒学生注意使能端的设置。

六、预习思考题1、74LS139芯片满足什么条件才能正常工作？A正确供给电源；B使能输入端G为低电平有效.2、请问译码器的输入端有N个，则输出端有几个？2N3、编码器如果有4输入端，则有几个输出端？2个4、74LS148芯片中，、ST管脚的功能是什么？是使能输入端，使芯片工作在工作状态或禁止状态，为低电平有效时才允许芯片工作；使能输出端,是输出有效标志，当有有效电平输出时则为低电平有效；，七、实验报告1、写出设计过程并进行逻辑功能测试。

2、归纳、总结实验结果。

3. 心得体会及其他。

实验三 数据选择器和基本RS 触发器一、实验目的1〃熟悉数据选择器和基本RS 触发器的逻辑功能； 2〃掌握用数据选择器构成组合逻辑电路的方法。

二、原理说明1、脚排列如图3-1：图3-12、向学生介绍清楚以下概念：所谓双4选1数据选择器就是在一块集成芯片上有两个4选1数据选择器。

引S 1、S 2为两个独立的使能端；A 1、A 0为公用的地址输入端；1D 0～1D 3和2D 0～2D 3分别为两个4选1数据选择器的数据输入端；Q 1、Q 2为两个输出端，74LS153的表达式为：1）当使能端S 1（S 2）＝1时，多路开关被禁止，无输出，Q ＝0。

2）当使能端S 1（S 2）＝0时，多路开关正常工作，根据地址码A 1、A 0的状态，将相应的数据D 0～D 3送到输出端Q 。

3．基本RS 触发器具有两个稳定状态，用以表示逻辑状态“1”和“0”，在一定的外界信号作用下，可以从一个稳态状态翻转到另一稳态状态，它是一个具有记忆功能的二进制信息存贮器件，是构成各种时序电路的最基本逻辑单元。

下图为由两个与非门交叉耦合构成的基本RS 触发器，它是无时钟控制低电平直接触发的触发器。

基本RS 触发器具有置“0”、置“1”和“保持”三种功能。

通常称S 为置“1”端，因为S=0（R=1）时触发器被置“1”；R 为置“0”端，因为R=0（S=1）时触发器被置“0”，当S=R=1时状态保持；S=R=0时，触发器状态不定，应避免此情况发生。

图3-2三、实验设备强调接线时注意芯片的正负极，并提醒学生每块芯片都有独立电源，不能只给一片电源供电；指出逻辑电平输入与输出端的区别及作用。

四、实验内容（一）数据选择器功能的测试1、 按图3-3接线，并请老师查看后再开电源，图3-32、设定使能端1 S 用K 7，地址 选择输入端A 1 和A 0用K 6和 K 5。

3、搬动K ，选择以下状态，把实验结果填入表3-1：输出控制 选择端 数据输入端 输出1S A 1 A 0 1D 3 1D 2 1D 1 1D 0 1Q K7 K6 K5 K3 K2 K1 K0 E0 1 X X X X X X 暗 0 0 0 X X X 1 亮0 0 1 X X 1 X 亮 0 1 0 X 1 X X 亮 0 1 1 1 X X 亮（二）用数据选择器实现函数ABC C AB C B A BC A F +++= 函数F 有三个输入变量A 、B 、C ，而数据选择器有两个地址端A 1、A 0少于函数输入变量个数，在设计时可任选A 接A 1，B 接A 0。

74LS153的表达式为：ABC C AB C B A BC A F +++=，两式对比可知，当A1=A0=0时，C=D0=0，当A1=A0=1时，C=D3=1，当A1A0=01时， C=D1，A1A0=10时，C=D2 接线图如图4-4所示，测试并记录结果在表3-2中。

表3-2如图3-4三) 基本RS 触发器功能的测试1、 按图4-5接线，并请老师查看后再开电源。

表3-3图3-52、搬动K ，，，选择以上状态，把实验结果填入表3-3中 五、实验难点及注意事项1、有时芯片被插反，接线时要强调芯片的正负极辨别，以及电源的正负供给。