实验一KHD-2型数字电路实验装置的使用和集成门电路逻辑功能的测试一、实验目的1．熟悉和掌握KHD-2型数字电路实验装置的使用。
2．熟悉74LS20和74LS00集成门电路的外形和管脚引线。
3．掌握与门、或门、非门、与非门、或非门和异或门逻辑功能的测试。
二、实验器材及设备1．KHD-2数字电路实验台2．4输入2与非门74LS20（1块）3．2输入4与非门74LS00或CC4011（1块）三、实验原理（一）KHD-2型数字电路实验台KHD-2型数字电路实验台由实验控制屏与实验桌组成。
实验控制屏主要由两块单面敷铜印刷线路板与相应电源、仪器仪表等组成。
控制屏由两块相同的数电实验功能板组成，其控制屏两侧均装有交流电压220V的单相三芯电源插座。
每块实验功能板上均包含以下各部分内容：1．实验板上装有一只电源总开关及一只熔断器（额定电流为1A）作为短路保护用。
2．实验板上共装有600多个高可靠的自锁紧式、防转、叠插式插座。
它们与集成电路插座、镀银针管座以及其他固定器件、线路的连线已设计在印刷线路板上。
板正面印有黑线条连接的器件，表示反面已装上器件并接通。
3．实验板上共装有200多根镀银长15mm的紫铜针管插座，供实验时接插小型电位器、电阻、电容、三极管及其他电子器件使用。
4．实验板上装有四路直流稳压电源（±5V、1A及两路0～18V、0.75A可调的直流稳压电源）。
实验板上标有处，是指实验时需用导线将直流电源+5V引入该处，是+5V 电源的输入插口。
5．高性能双列直插式圆集成电路插座18只（其中40P 1只、28P 1只、24P 1只、20P 1只、16P 5只、14P 6只、8P 2只、40P锁紧座1只）。
6．6位十六进制七段译码器与LED数码显示器：每一位译码器均采用可编程器件GAL 设计而成，具有十六进制全译码功能。
显示器采用LED共阴极红色数码管（与译码器在反面已连接好），可显示四位BCD十六进制的全译码代号：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E和F。
使用时，只要用锁紧线将+5V在没有BCD码输入时六位译码器均显示“F”。
7．四位BCD码十进制拔码开关组：每一位的显示窗指示出0~9中的任一个十进制数字，在A、B、C、D四个输出插口处输出相对应的BCD码。
每按动一次“+”或“ ”键，将顺序地进行加1计数或减1计数。
若将某位拔码开关的输出口A、B、C、D连接在“2”的一位译码显示的输入端口A、B、C、D处，当接通+5V电源时，数码管将点亮显示出与拔码开关所指示一致的数字。
8．十六位逻辑电平输入：在接通+5V电源后，当输入口接入高电平时，所对应的LED 发光二极管点亮；输入口接入低电平时，则熄灭。
9．十六位开关电平输出：提供16只小型单刀双掷开关及与之对应的开关电平输出插口，并由LED发光二极管予以显示。
当开关向上拔时，与之相对应的输出插口输出高电平，且其对应的LED发光二极管点亮；当开关向下拔时，相对应的输出口为低电平，则其对应的LED发光二极管熄灭。
使用时，只要开启+5V稳压电源处的分开关，便能正常工作。
10．脉冲信号源：提供两路正、负单次脉冲源；频率1Hz、1kHz、20kHz附近连续可调的脉冲信号源；频率0.5Hz～300kHz连续可调的脉冲信号源。
使用时，只要开启+5V直流稳压电源开关，各个输出插口即可输出相应的脉冲信号。
11．五功能逻辑笔：这是一支新型的逻辑笔，它是用可编程逻辑器件GAL设计而成，具有显示五种功能的特点。
只要开启+5V直流稳压电源开关，用锁紧线从“输入”口接出，锁紧线的另一端可视为逻辑笔的笔尖，当笔尖点在电路中的某个测试点，面板上的四个指示灯即可显示出该点的逻辑状态：高电平（“高”）、低电平（“低”）、中间电平（“中”）或高阻态（“高阻”）；若该点有脉冲信号输出，则四个指示灯将同时点亮，故有五功能逻辑笔之称。
12．该实验板上还设有报警指示两路，按钮两只，一只10k 多精密电位器，两只碳膜电位器，两只晶振，电容两只及音乐片、扬声器、继电器等。
13．板上还设有可装卸的固定线路实验小板的蓝色固定插座四只。
14．为了接线方便，在数电实验板上还设置了一处与+5V直流稳压电源相连的电源输出插口，同时实验装置还附有充足的长短不一的实验专用连接导线两套。
使用注意事项：1．使用前应先检查各电源是否正常。
2．接线前务必熟悉实验大块板上各单元、元器件的功能及其接线位置，特别要熟知各集成块插脚引线的排列方式及接线位置。
3．实验接线前必须先断开总电源，严禁带电接线。
4．接线完毕，检查无误后，再插入相应的集成电路芯片后方可通电；只有在断电后方可拔下集成芯片，严禁带电插拔集成芯片。
5．在实验过程中，板上要保持整洁，不可随意放置杂物，特别是导电的工具和导线等，以免发生短路等故障。
6．实验完毕，及时关闭电源开关，并及时清理实验板面，整理好连接导线并放置在规定的位置。
7．实验中需了解集成电路芯片的引脚功能及其排列方式时，可查阅教材及相关资料。
（二）与门、非门、与非门、或门、或非门、异或门逻辑功能的测试1．与门的逻辑表达式为Y=ABCD，其逻辑功能为：输入A、B、C、D皆为“1”时，输出为“1”；输入中有一个是“0”时，输出一定为“0”。
2．非门的逻辑表达式为Y=A，其逻辑功能为：输入A为“1”时，输出Y为“0”；输入A为“0”时，输出为“1”。
3．与非门的逻辑表达式为Y=ABCD，其逻辑功能为：只有输入全为“1”时，输出为“0”；输入有“0”，输出就为“1”。
4．或门的逻辑表达式Y=A+B，其逻辑功能为：输入皆为“0”时，输出为“0”，输入有“1”时，输出为“1”。
5．或非门的逻辑表达式为Y=A+B，其逻辑功能为：只有输入全为“0”时，输出为“1”；只要输入有“1”输出就为“0”。
6．异或门的逻辑表达式为Y=AB AB，其逻辑功能为：当两个输入端相异，即一个为“0”，另一个为“1”，输出为“1”；当两个输入端均为“0”或均为“1”时，输出为“0”。
四、实验预习要求1．阅读实验讲义，熟悉KHD-2型数字电路实验装置。
2．复习与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门的逻辑功能特点。
3．阅读实验教程附录，了解74LS00、74LS20和CC4011的管脚引线。
五、实验内容及步骤1．用74LS20分别测试与非门和与门的逻辑功能。
首先用74LS20分别做出实现与非门和与门的逻辑电路，连接电路并测试其逻辑功能，并将实验结果分别填入表2-1-1和2-1-2中。
2．用74LS00分别测试非门、或门、或非门的逻辑功能。
首先用74LS00分别做出实现与非门、或门和或非门的逻辑电路，连接电路并测试其逻辑功能，并将实验结果分别填入表2-1-3、2-1-4和2-1-5中。
3．用74LS20和74LS00测试异或门的逻辑功能。
用74LS00和74LS20做出实现异或门的逻辑电路，连接电路并测试其逻辑功能，并将实验结果填入表2-1-6中。
六、实验报告1．将实验结果填入表中，并验证理论值与实验值是否相符合。
2．总结与门、与非门、非门、或门、或非门、异或门的逻辑功能。
3．考虑如何用与非门来实现Y=AB+CD与或逻辑关系，并画出逻辑图。
表2-1-1 与非门逻辑功能测试记录表2-1-2 与门逻辑功能测试记录表2-1-3 非门逻辑功能测试表2-1-4 或门逻辑功能测试表2-1-5 或非门逻辑功能测试表2-1-6 异或门逻辑功能测试实验二用与非门构成逻辑电路一、实验目的1．熟练掌握逻辑电路的连接并学会逻辑电路的分析方法。
2．熟练掌握逻辑门电路间的功能变换和测试电路的逻辑功能。
二、实验设备及器材1．KHD-2实验台2．集成4输入2与非门74LS20（3块）3．集成2输入4与非门74LS00或CC4011（1块）三、实验原理本实验测试用的逻辑图，如图2-2-1所示。
（a）（b）（c）（d）图2-2-1 逻辑图四、实验预习要求1．进一步熟悉74LS00、74LS20和CC4011的管脚引线。
2．分析图2-2-1（a）、2-2-1（b）、2-2-1（c）、2-2-1（d）的逻辑功能，写出逻辑函数表达式，并作出真值表。
五、实验内容及步骤1．用1块2输入4与非门74LS00按照图2-2-1（a）接线，测试其逻辑功能，并将结果填入表2-2-1中，并说明该电路的逻辑功能。
2．用1块2输入4与非门74LS00和1块4输入2与非门74LS20按图2-2-1（b）接线，测试其逻辑功能，并将结果填入表2-2-2中，并说明该电路的逻辑功能。
表2-2-1 实验数据表2-2-2 实验数据3．用1块2输入4与非门74LS00和1块4输入2与非门74LS20按图2-2-1（c）接线，测试其逻辑功能，并将结果填入表2-2-3中，并说明该电路的逻辑功能。
表2-2-3 实验数据表2-2-4 实验数据4．用1块2输入4与非门74LS00和3块4输入2与非门74LS20按图2-2-1（d）接线，测试其逻辑功能，并将结果填入表2-2-4中，并说明该电路的逻辑功能。
六、实验报告1．将实验数据整理后填入相关的表格中。
2．分别说明各逻辑电路图所实现的逻辑功能。
实验三组合逻辑电路的设计与测试一、实验目的1．掌握组合逻辑电路的设计与测试方法。
2．进一步熟悉常用集成门电路的逻辑功能及使用。
二、实验设备及器材1．KHD-2实验台2．4输入2与非门74LS20 （若干）3．2输入4与非门74LS00或CC4011（若干）三、实验原理使用中、小规模集成电路来设计组合电路是最常见的Array逻辑电路的设计方式。
设计组合电路的一般步骤如图2-3-1所示。
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，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、实验预习要求1．复习有关组合逻辑电路设计的一般方法及步骤。
2．复习二进制代码、循环码、数值比较器的概念和其逻辑功能特点。
3．按照实验内容的要求完成设计方案的选择，并画出逻辑图的设计。
五、实验内容及步骤1．用与非门设计一个数码转换电路，将一个三位二进制码转换成3位格雷码。
即当输入信号为三位二进制代码时其输出为相应的3位格雷码。
要求：（1）分析逻辑功能，作出真值表，写出逻辑表达式。
（2）简化逻辑表达式，画出逻辑图。
（3）按逻辑图连接逻辑电路并测试其逻辑功能。
2．用与非门设计一个一位的数值比较器，即比较两个一位的二进制数A、B的大小，假定当A>B时，1号灯亮；A<B时，2号灯亮；A=B时，3号灯亮。
自行设计并检验结果。
要求：（1）分析逻辑功能，作出真值表，写出逻辑表达式。