数字电路与系统设计实验报告班级：学号：姓名：地点：批次：时间：一．实验目的通过基本门电路性能测试实验使学生掌握基本门电路的工作原理、门电路的外特性（IC门电路的引脚排列顺序，输入/输出电平要求等）；通过计算机仿真技术使学生掌握组合逻辑电路的设计方法，掌握触发器功能及其波形关系，掌握时序电路的设计方法，培养学生的实践动手能力和实验技能。

二．实验内容●实验一基本逻辑门电路实验一、基本逻辑门电路性能（参数）测试（一）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中、小规模集成电路的外型、管脚和使用方法。

（二）实验所用器件和仪表ｌ.二输入四与非门74LS00 1片２.二输入四或非门74LS02 1片３.二输入四异或门74LS86 1片（三）实验内容１．测试二输入四与非门74LS00一个与非门的输入和输出之间的逻辑关系。

２．测试二输入四或非门74LS02一个或非门的输入和输出之间的逻辑关系。

３．测试二输入四异或门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与实验台的十5Ｖ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(LED)连接。

指示灯亮表示输出低电平（逻辑为０），指示灯灭表示输出高电平（逻辑为1）。

（五）实验接线图及实验结果74LS00中包含４个二输入与非门，7402中包含４个二输入或非门，7486中包含４个二输入异或门，它们的引脚分配图见附录。

下面各画出测试7400第一个逻辑门逻辑关系的接线图及测试结果。

测试其它逻辑门时的接线图与之类似。

测试时各器件的引脚７接地，引脚１４接十５Ｖ。

图中的Ｋ1、Ｋ2接电平开关输出端，LED0是电平指示灯。

1、测试74LS00逻辑关系2、测试74LS28逻辑关系3、测试74LS86逻辑关系输 入输 出引脚1引脚3引脚2LED0LL L L H H HH图1.1 测试74LS00逻辑关系接线图表1.1 74LS00真值表输 入输 出引脚2引脚1引脚3K1K2LL L L H H HH图1.2 测试74LS28逻辑关系接线图表1.2 74LS28真值表二 、 TTL 、HC 和HCT 器件的电压传输特性(一)、实验目的１.掌握TTL 、HCT 和 HC 器件的传输特性。

２.掌握万用表的使用方法。

(二)、实验所用器件和仪表 １.六反相器７４ＬＳ０４片 ２.六反相器７４ＨＣ０４片 ３.六反相器７４ＨＣＴ０４片 ４.万用表 （三）、实验说明与非门的输出电压Ｖo 与输入电压Ｖi 的关系Ｖo=f （Ｖi ）叫做电压传输特性，也称电压转移特性。

它可以用一条曲线表示，叫做电压传输特性曲线。

从传输特性曲线可以求出非门的下列有用参数: .输出高电平（ＶＯＨ） .输出低电平（ＶＯＬ）.输入高电平（ＶＩＨ） .输入低电平（ＶＩＬ） .门槛电压 （ＶＴ）输 入输 出引脚1引脚3引脚2K1K2123LED0LL L L H H HH图1.3 测试74LS86逻辑关系接线图表1.3 74LS86真值表（四）、实验内容１.测试TTL器件７４ＬＳ０４一个非门的传输特性。

２.测试HC器件７４ＨＣ０４一个非门的传输特性。

３.测试HCT器件７４ＨＣＴ０４一个非门的传输特性。

（五）、实验提示１.注意被测器件的引脚７和引脚１４分别接地和十5Ｖ。

２.将实验台上４.７ＫΩ电位器RTL的电压输出端连接到被测非门的输入端，RTL的输出端电压作为被测非门的输入电压。

旋转电位器改变非门的输入电压值。

３.按步长Ｖ调整非门输入电压。

首先用万用表监视非门输入电压，调好输入电压后，用万用表测量非门的输出电压，并记录下来。

（六）、实验接线图及实验结果１.实验接线图由于74LS04、74HC04和74HCT04的逻辑功能相同，因此三个实验的接线图是一样的。

下面以第一个逻辑门为例，画出实验接线图（电压表表示电压测试点）如下+5V图1.4 实验二接图２.输出无负载时74LS04、74HC04、74HCT04电压传输特性测试数据３.按测试结果给出输出无负载时74LS04、74HC04和74HCT04电压传输特性曲线，并与下图比较。

４.比较三条电压传输特性曲线，说明各自的特点。

尽管只对三个芯片在输出无负载情况下进行了电压传输特性测试，但是从图、图和图所示的三条电压传输特性曲线仍可以得出下列观点:（1）74LS 芯片的最大输入低电平V ＩＬ低于74HC 芯片的最大输入低电平V ＩＬ，74LS 芯片的最小输入高电平ＶＩＨ低于74HC 芯片的最小输出高电平ＶＩＨ。

（２）74LS 芯片的最大输入低电平ＶＩＬ、最小输入高电平ＶＩＨ与74HCT 芯片的最大输入低电平ＶＩＬ、 最小输出高电平ＶＩＨ相同。

（３）74LS 芯片的最大输出低电平ＶＯＬ高于74HC 芯片和74HCT 芯片的最大输出低电平ＶＯＬ。

74LS 芯片的最小输出高电平ＶＯＨ低于74HC 芯片和74HCT 芯片的最小输出高电平ＶＯＨ。

（４）74HC 芯片的最大输出低电平 ＶＯＬ、最小输出高电平 ＶＯＨ与 74HCT 芯片的最大输出低电平ＶＯＬ、最小输出高电平ＶＯＨ相同。

5．在暂时不考虑输出负载能力的情况下，从上述观点可以得出下面的推论: （１）74H CT 芯片和74HC 芯片的输出能够作为 74LS 芯片的输入使用。

图1.5 74LS04电压传输特性曲线12345V I(V)12345Vo(V)V I (V)图1.6 74HC04电压传输特性曲线图1.7 74HCT04电压传输特性曲线12345Vo(V)V I (V)（２）74LS 芯片的输出能够作为74HCT 芯片的输入使用。

实际上，在考虑输出负载能力的情况下，上述的推论也是正确的。

应当指出，虽然在教科书中和各种器件资料中，74LS 芯片的输出作为74HC 芯片的输入使用时，推荐的方法是在74LS 芯片的输出和十5Ｖ电源之间接一个几千欧的上拉电阻，但是由于对74LS 芯片而言，一个74HC 输入只是一个很小的负载，74LS 芯片的输出高电平一般在３.5V ～之间，因此在大多数的应用中，74LS 芯片的输出也可以直接作为74HC 芯片的输入。

三、逻辑门控制电路1） 用与非门和异或门安装如图（a ）所示的电路。

检验它的真值表。

2)用３个三输入端与非门IC 芯片74LS10安装如图１.9所示的电路。

从实验台上的时钟脉冲输出端口选择两个不同频率（约 7khz 和 14khz ）的脉冲信号分别加到Ｘ0和Ｘ1端。

对应 Ｂ和 Ｓ 端数字信号的所有可能组合，观察并画出输出端的波形，并由此得出Ｓ和Ｂ（及/Ｂ）的功能。

AB C Y控制输入端（a)（b）图1.8 （a）多重控制门，（b）真值表BBS选通选择线X 0实验二组合逻辑电路部件实验实验目的：掌握逻辑电路设计的基本方法掌握EDA工具MAX-PlusII的原理图输入方法掌握MAX-PlusII的逻辑电路编译、波形仿真的方法（一）逻辑单元电路的波形仿真利用EDA工具MAX-PlusII的原理图输入法，分别输入74138、7483图元符号；建立74138、7483的仿真波形文件，并进行波形仿真，记录波形；分析74138、7483逻辑关系。

1．3-8译码器74138的波形仿真2．4位二进制加法器7483的波形仿真４位二进制加法器集成电路74LS83中，Ａ和Ｂ是两个４位二进制数的输入端，C out，S3,S2,S1,S0是５位输出端。

C in是进位输入端，而C out是进位输出端。

（二）简单逻辑电路设计利用EDA工具MAX-PlusII的原理图输入法，输入设计的电路图；建立相应仿真波形文件，并进行波形仿真，记录波形和输入与输出的时延差；分析设计电路的正确性。

1.设计一个2-4译码器输入输出E A1A2Q0Q1Q2Q31ΦΦ11110000111 011011 101101 111110E为允许使能输入线，A1、A2为译码器输入，Q0、Q1、Q2、Q3分别为输出。

2.设计并实现一个4位二进制全加器（1）二进制全加器原理：对两个ｎ位二进制改作加法运算的数字电路是由一个半加器和（ｎ－1）个全加器组成。

它把两个ｎ位二进制数作为输入信号。

产生一个（ｎ＋1）位二进制数作它的和。

一个ｎ位二进制加法器的方框图如图所示。

图中Ａ和Ｂ是用来相加的两n位输入信号，Ｃn-1，Ｓn-1，Ｓn-2，······Ｓ2,Ｓ1,Ｓ0是它们的和。

在该电路中方对Ａ0和Ｂ0相加是用一个半加器，对其它位都用全加器。

如果需要串接这些电路以增加相加的位数，那么它的第一级也必须是一个全加器。

图４.４表示都用全加器实现的加法器电路。

（2）实验步骤：①设计1位二进制全加器，逻辑表达式如下：S n=A n⊕B n⊕C n-1C n= A n·B n＋C n-1(A n⊕B n)A n是被加数，B n是加数，S n是和数，C n是向高位的进位，C n-1是低位的进位。

②利用1位二进制全加器构成一个4位二进制全加器3.交叉口通行灯逻辑问题的实现图表示一条主干公路（东一面）与一条二级道路的交叉点。

车辆探测器沿着A、B、C和D线放置。

当没有发现车辆时，这些敏感组件的输出为低电平‘0”。

当发现有车辆时，输出为高电平“1”。

交叉口通行灯根据下列逻辑关系控制:（a）东一西灯任何时候都是绿的条件（l）C和D线均被占用；东（2）没有发现车辆；（3）当A、B线没同的占用时，C或D任一条线被占用；南（b）南一北灯任问时候都是绿的条件（1）A和B线均被占用，而C和D线均未占用或只占用一条线；（2）当C和D均未被占用时，A或B任一条线被占用。

有两个输出端，南北和东西，输出高电平对应绿灯亮，输出低电平对应红灯亮。

用敏感组件的输出作为逻辑电路输入信号，对所给的逻辑状态建立一个真值表，化简后得最简逻辑表达式，用与非门实现该电路、并用波形仿真设计电路的功能，分析其正确性之。

4.设计一个7位奇/偶校验器奇/偶校验代码是在计算机中常用的一种可靠性代码。

它由信息码和一位附加位——奇/偶校验位组成。

这位校验位的取值(0或1)将使整个代码串中的1的个数为奇数（奇校验代码）或为偶数（偶校验代码）。

(1) 奇/偶校验位发生器（a ）奇/偶校验位发生器就是根据输入信息码产生相应的校验位。

奇校验位定义是指当输入信息码中1的数目为奇数个时，奇校验位为0；当输入信息码中“1”的数目为偶数个时，奇校验位为1；使得信息码与奇校验位中“1”的总数目为奇数个，偶校验位的定义则相反。