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1、湖湖南南工工学学院院教教案案用用纸纸1P实验一实验一 基本门电路的逻辑功能测试基本门电路的逻辑功能测试一一. . 实验目的实验目的(1) 熟悉各种基本逻辑门电路的逻辑符号和逻辑功能。(2) 掌握集成门电路器件的使用及逻辑功能测试方法。(3) 熟悉数字电路实验台的结构、基本功能和使用方法。二二 实验设备与器材实验设备与器材实验所用设备与器材见表 1.1。表 1.1 实验 1.1 的设备与器材序号名称型号与规格数量备注1通用电学实验台JD-20001 台内含 0-30V 可调直流稳压电源2示波器CA8120A/COS50203数字万用表1 个4双列直插式集成电路插座1 组5逻辑电平开关1 组6LE
2、D 发光二极管显示器1 组7四 2 输入与非门74LS002 个8 双四输入与非门74LS201 个9四 2 输入异或门74LS861 个10连接导线若干三三. . 实实验电路与说明验电路与说明集成逻辑门电路是最简单和最基本的数字集成元件。任何复杂的组合电路和时序电路都可用逻辑门通过适当的组合连接而成。基本逻辑运算有与、或、非运算，相应的基本逻辑门有与、或、非门。目前已有门类齐全的集成门电路，如与非门、或非门、异或门等。虽然大、中规模集成电路相继问世，但要组成某一个系统时，仍少不了各种门电路。TTL 集成电路由于工作速度快、输出幅度大、种类多、不易损坏等特点而使用较广。如图 6.1 所示为 T
3、TL 基本逻辑门电路的逻辑符号图。CMOS 集成电路功耗低，输出幅度大，扇出能力强，电源范围较宽，应用也很广泛。四四. . 实验内容与步骤实验内容与步骤（1）芯片管脚的识别74LS00、74LS20、74LS86 芯片管脚排列如图 1.1 所示，其电源和地一般在芯片的两端，对于14 管脚的集成芯片，7 脚为电源地，14 脚为电源正，其余管脚为输入和输出。湖湖南南工工学学院院教教案案用用纸纸2P. （a）74LS00 与非门 (b) 74LS20 与非门(c) 74LS86 异或门图 1.1 74LS00、74LS20、74LS86 芯片管脚排列管脚识别方法是：将集成块正面（有字的一面）对准使用
4、者，以左边凹口或小标志点“ ”为起始脚，从下往上按逆时针方向向前数 1、2、3、n脚。使用时，查找 IC 手册即可知各管脚的功能。（2）74LS00 与非门逻辑功能的测试将 74LS00 集成芯片插入 IC 空插座中，管脚排列见图 1.1（a），输入端接逻辑电平开关，输出端接 LED 发光二极管显示器，管脚 14 接+5V 电源，管脚 7 接地，按表 1.2 输入要求测试,将实验结果填入表 1.2 输出列中。表 1.2 74LS00 与非门逻辑功能的测试结果输入输出A BQ(电平)Q(电压)0 00 11 01 1（3）74LS20 与非门逻辑功能的测试湖湖南南工工学学院院教教案案用用纸纸3P
5、按表 1.3 输入要求测试并将实验结果填入表 1.3 输出列中。表 1.3 74LS20 与非门逻辑功能的测试结果输入输出A B C DQ(电平)Q(电压)1 1 1 10 1 1 11 0 1 11 1 0 11 1 1 0 （4）74LS86 异或门逻辑功能的测试按表 1.4 要求测试将实验结果填入表 1.4 中。表 1.4 74LS86 异或门逻辑功能的测试结果输入输出A BQ(电平)Q(电压)0 00 11 01 1（5）分析、测试用与非门 74LS00 组成的半加器的逻辑功能 逻辑表达式： SABABABCAB 实验电路如图 1.3 所示，用逻辑功能正常的与非门组成半加器电路。图 1
6、.3 与非门组成的半加器电路图 图 1.4 异或门、与非门组成的半加器电路湖湖南南工工学学院院教教案案用用纸纸4P 实测半加器真值表半加器逻辑功能的测试结果填入表 1.5 中。 表 1.5 半加器逻辑功能的测试结果输 入输出 S输出 CAB电平电压电平电压00011011（6）分析、测试用异或门 74LS86 和与非门 74LS00 组成的半加器逻辑功能实验电路如图 1.4 所示，实测真值表同表 1.5。五五 实验总结与分析实验总结与分析1、完成实验内容,记录实验数据。2、对实验结果进行分析,判断是否符合要求。3、总结归纳本次实验用到的知识点。4、按要求写出验证性实验报告。六六 实验思考题实验
7、思考题l、与非门什么情况下输出高电平?什么情况下输出低电平?与非门不用的输入端应如何处理? 2、如果与非门的一个输入端接连续时钟脉冲，那么：(1)其余输入端是什么状态时，允许脉冲通过?脉冲通过时，输出端波形与输入端波形有何差别?(2)其余输入端是什么状态时，不允许脉冲通过?这种情况下与非门输出是什么状态?3、 心得体会与其他。注意事项注意事项l、接拆线都要在断开电源(5V)的情况下进行。2、TTL 电路电源电压 Vcc = +5V；检查电源是否为 5V(不要超过+5V)。湖湖南南工工学学院院教教案案用用纸纸5P实验二实验二 MSIMSI 组合逻辑电路的设计与调试组合逻辑电路的设计与调试( (设
8、计性设计性) )一、实验目的一、实验目的1、了解编码器、译码器、数据选择器等中规模数字集成电路(MSI)的性能及使用方法；2、用集成译码器和数据选择器设计简单的逻辑函数产生器。3、掌握组合逻辑电路的设计与测试方法。二、实验设计要求与主要技术指标二、实验设计要求与主要技术指标1、查出 74LSl51、74LS04、74LS138 及 74LS283 等外引线排列图和功能表.并记录.2、试用数据选择器 74LSl51(或译码器 74LSl38 和与非门)设计一个监测信号灯工作状态的逻辑电路。其条件是，信号灯由红(用 R 表示)、黄(用 Y 代表)和绿(用 G 表示)三种颜色灯组成，正常工作时，任何
9、时刻只能是红、绿或黄当中的一种灯亮。而当出现其它五种灯亮状态时，电路发生故障，要求逻辑电路发出故障信号。设用数据开关的 1、O 分别表示 R、Y、G 灯的亮和灭状态，故障信号由试验器中的灯亮表示，试将设计的逻辑电路用实验验证，并列表记下实验结果。3、用一片 4 位加法器 74LS283 组成一个代码转换电路，将 BCD 代码的 8421 码转成余 3 码。4、根据实验内容及要求确实施方案，画出设计电路，连线测试。三、实验设备与器材三、实验设备与器材实验所用设备与器材见表 2-1。表 2-1 实验设备与器材序号名称型号与规格数量备注1通用电学实验台JD-20001 台内含 0-30V 可调直流稳
10、压电源2数字多用表DT930FD 或 UT521 台实验测试线路检查用3示波器CA8120A 或 COS50201 台4双列直插式集成电路插座1 组5逻辑电平开关1 组6 数据选择器74LSl511 片7译码器74LSl381 片84 位加法器74LS2831 片湖湖南南工工学学院院教教案案用用纸纸6P9反相器74LS041 片四、实验原理与说明四、实验原理与说明(1) 使用中、小规模集成电路来设计组合电路是最常见的逻辑电路。设计组合电路的一般步骤如图 2-1 所示。图 5-1 组合逻辑电路设计流程图图 5-1 组合逻辑电路设计流程图图 2.1 组合逻辑电路设计流程图根据设计任务的要求建立输入
11、、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式画出逻辑图，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。表 2-2 74LSl51 的功能表 图 2-2 74LSl51 外引线排列图(3) 八选一数据选择器 74LSl51八选一数据选择器 74LSl51 的外引线排列图和功能表分别如图 5-2 和表 5-2 所示。输 入 输 出选 择 选通 数据 反码数据A2 Al A0STyW 1O1 O O 0OD00D0 O lODl1D 0 1 O0D22D0 l lOD33D 1 O O0D44D
12、1 O 10D55D l 1 O0D66D 1 1 10D77D湖湖南南工工学学院院教教案案用用纸纸7P由表 5-2 可以看出，当选通输入端 = O 时，y 是 A2、Al、Ao 和输入数据 D0D7 的与或函ST数，它的表达式见式(5-1) 。式中 mi 是 A2、A1、A0 构成的最小项，显然当 Di=l 时，其对应的最小项 mi 在与或表达式中出现。当 Di=O 时，对应的最小项就不出现。利用这一点，可以实现组合逻辑函数。式 (2-1)70ii iYm D将数据选择器数据输入 DD7 作为函数的输入变量，地址选择输入信号 A2、A1、A0 作为控制信号，控制各最小项在输出逻辑函数中是否出
13、现，选通输入端始终保持低电平，ST表 2-3 74LS138 逻辑功能表 输 入输 出 选 通 译码地址译 码STA+BSTCSTA2 Al A00Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y1 l 1 l 1 l l l 10 l l l l l 1 l llO0 O O0 l 1 l l l 1 l1O0 O ll O 1 l l l l 11OO l O l l O l 1 l l l lO0 l 1 l l 1 O l l l l l01 0 O 1 l 1 l 0 1 l 1 l01 O 1 l 1 l l 1 0 l 1 101 l 0 l 1 l l 1 l O 1 1Ol 1 l l 1 l
14、 l 1 l l 0(4) 3 线一 8 线译码器3 线一 8 线译码器 74LSl38 的外引线排列图和逻辑功能表分别如图 2-3 和表 2-3 所示。由表 5-3 和图 5-3 可以看出，该译码器有三个选通端：STA、和，只有当 STA=1， = 0、 = O 同时满BSTCSTBSTCST足时，才允许译码，否则就禁止译码。设置多个选通端，使得该译码器能被灵活地组成各种电路。五、实验电路设计与测试五、实验电路设计与测试 按组合逻辑电路设计顺序写出完整的实验步骤,包括设计真值表,表达式,电路图,测试结果,A 信号灯监测电路设计与测试信号灯监测电路设计与测试、根据信号灯监测电路要求,列出真值表如表 2-4 所示,图 2-3 74LSl38 外引线排列图A0A1 A2BSTCST STA7Y GN DVCC0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y湖湖南南工工学学院院教教案案用用纸纸8P、根据真值表 2-4 写出表达式如式(2-2)所示Y=ABC+ABC+ABC+ABC+ABC.式(2-2)用 74LS151 设计电路,根据 74LS151 逻辑功能表,可以将式(2-2)转换成式(2-3)所示.Y=m0D0+m3D3+m5D5+m6D6+m7D7令 D0=D
