数字逻辑试验指导书

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1、实验 指 导书信息学院编2第一章数字逻辑实验简介1.1 唐都仪器数字逻辑实验环境介绍数字逻辑实验台由输入控制实验电路模块(面包板 ) 输出显示等三个部分组成。结构参见实验箱。1.2 实验的一般步骤数字逻辑实验的一般程序可分为准备阶段、布线与验证阶段、 调试阶段以及实验完成后书写实验报告等。1。实验准备阶段实验前的准备工作做得越充分，实验成功的可能性就越大。因此， 不可忽视实验前的准备，实验前应做好如下工作。（ 1）认真阅读实验目的、要求及内容，并复习有关的理论知识；（ 2）根据实验内容所提出的要求，给出问题的逻辑描述并写出相应逻辑函数表达式。（ 3）根据实验所提供的集成电路组件，将输出函数表达

2、式转换成适当的形式，并绘制逻辑电路图。2布线与方案验证完成理论设计后，即可在实验台上进行布线与方案验证。（1）器件安装，即在实验台上插入实验提供的组件。（2）布线，即建立芯片引脚之间的真确连接。连线时最好选用不同颜色，以便区别不同用途。（3）方案验证。确认连接无误后，即可打开实验台电源并拨动相应开关等，同时观察输出显示灯或七段显示译码器的状态变化。操作时记录输入输出结果，并将记录结果与理论值进行比较。如果实验结果正确，则实验成功；如果实验结果不正确则必须进行调试。3分析与思考实验完成后，应对实验结果和各种实验现象进行分析与思考，找出理论与实际的差距，提出自己的见解。最后，应回答指定的思考题。4

3、实验报告在完成全部实验过程后，生成实验报告。实验报告一般包括以下几项内容：（ 1）实验目的；3（ 2）实验所用仪器和组件；（ 3）实验内容；（ 4）实验逻辑电路图；（ 5）实验布线方案；（ 6）结果分析、总结；1.3 实验调试方法尽管在实验前做好了充分准备，实验过程中也很认真，但依然可能发生各种非正常现象，使实验结果与设计要求有出入，致使电路不能完成预期的逻辑功能，通常将其称为 “电路故障” 。因此，我们在进行实验时必须认真记录各种非正常现象，并对记录结果进行分析，找出故障原因。产生故障的原因通常有下面几种：1.电路设计错；2.连线错误；3. 集成电路组件（芯片）使用不当或功能不正常；4.操作

4、错误等。为使实验顺利进行，或便于排除故障，在完成连线后，应对所有连线复查一遍，检查是否漏接和错接。在实验中，如果出现故障，首先应检查实施的正确性，即操作是否正确，连线是否有错等。 若连线有错，则只需纠正即可。如果肯定连和操作均无问题，则应检查设计方案，看所设计的电路图是否能满足逻辑功能的要求，这一点也是不可忽视的。在排除故障和错误的过程中，应对排错的方法、修改后的设计方案等作详细记录。实验中常见的错误有芯片未连接电源线和地线， 电源开关未打开， 接线错误， 芯片错用，设计方案有错误等。实验一集成电路的逻辑功能测试一、实验目的1、掌握面包板连接电路的方法。2、掌握集成逻辑门的逻辑功能。3、掌握集

5、成与非门的测试方法。二、实验原理TTL 集成电路的输入端和输出端均为三极管结构，所以称作三极管、三极管逻辑电路4（Transistor -Transistor Logic ）简称 TTL 电路。 54 系列的 TTL 电路和 74 系列的 TTL 电路具有完全相同的电路结构和电气性能参数。所不同的是54 系列比 74 系列的工作温度范围更宽，电源允许的范围也更大。74 系列的工作环境温度规定为0700C，电源电压工作范围为5V 5%V ，而 54 系列工作环境温度规定为-55 1250C，电源电压工作范围为5V 10%V。54H 与74H,54S 与74S 以及 54LS 与74LS 系列的区

6、别也仅在于工作环境温度与电源电压工作范围不同，就像54 系列和 74 系列的区别那样。在不同系列的TTL 器件中，只要器件型号的后几位数码一样，则它们的逻辑功能、外形尺寸、引脚排列就完全相同。TTL 集成电路由于工作速度高、输出幅度较大、种类多、不易损坏而使用较广，特别对我们进行实验论证，选用TTL 电路比较合适。因此，本课程实验大多采用74LS(或 74)系列TTL 集成电路，它的电源电压工作范围为5V5%V ，逻辑高电平为“1”时 2.4V，低电平为“ 0”时 0.4V。它们的逻辑表达式分别为：图1.1 分别是本次实验所用基本逻辑门电路的逻辑符号图。图1.1 TTL 基本逻辑门电路与门的逻

7、辑功能为“有0 则0，全 1 则 1”；或门的逻辑功能为“有1则 1，全 0 则0”；非门的逻辑功能为输出与输入相反；与非门的逻辑功能为“有0 则1，全1 则0”；或非门的逻辑功能为“有1 则0，全 0 则1”；异或门的逻辑功能为“不同则1，相同则 0”。 三、实验设备硬件：1、仪器 数字逻辑实验箱2、器件集成芯片5四、实验内容及实验步骤1、基本集成门逻辑电路测试（1）测试与门逻辑功能74LS08 是四个 2 输入端与门集成电路（见附录1） ，请按下图搭建电路，再检测与门的 逻辑功能，结果填入下表中。U1A74LS08DVCC5VJ1Key = A J2Key = BVCC012X12.5 V

8、3与 门 74LS08A B Y 0 0 0 1 1 0 1 1 （2）测试或门逻辑功能74LS32 是四个 2 输入端或门集成电路（见附录1） ，请按下图搭建电路，再检测或门的逻辑功能，结果填入下表中。VCC5VJ3Key = SpaceJ4Key = SpaceX22.5 V0VCCU2A74LS32D456或 门 74LS32A B Y 0 0 0 1 1 0 1 1 （3）测试非门逻辑功能74HC04 是 6 个单输入非门集成电路（见附录1） ，请按下图搭建电路，再检测非门的逻辑功能，结果填入下表中。VCC5VJ5Key = SpaceX32.5 VVCC0U3A74HC04D_6V7

9、8非 门 74HC04A Y 60 1 （4）测试与非门逻辑功能74LS00 是四个 2 输入端与非门集成电路（见附录1） ，请按下图搭建电路，再检测与非门的逻辑功能，结果填入下表中。U6A74LS00DVCC5VJ6Key = SpaceJ11Key = SpaceX42.5 V与 非 门 74LS000VCC151617A B Y 0 0 0 1 1 0 1 1 （5）测试或非门逻辑功能74LS02 是四个 2 输入端或非门集成电路（见附录1） ，请按下图搭建电路，再检测或非门的逻辑功能，结果填入下表中。VCC5VJ12Key = SpaceJ13Key = SpaceX72.5 V或 非

10、 门 74LS020VCCU7A74LS02D181920A B Y 0 0 0 1 1 0 1 1 （6）测试异或门逻辑功能74LS86 是四个 2 输入端异或门集成电路，请按下图搭建电路，再检测异或门的逻辑功能，结果填入下表中。7VCC5VJ7Key = SpaceJ8Key = SpaceX52.5 V异 或 门 74LS860VCCU5A74LS86D111213A B Y 0 0 0 1 1 0 1 1 （7）测试同或门逻辑功能74LS266 是四个 2 输入端同或门集成电路，请按下图搭建电路，再检测同或门的逻辑功 能，结果填入下表中。VCC5VJ9Key = SpaceJ10Key

11、 = SpaceX62.5 V同 或 门 74LS2660VCCU4A74LS266D91014A B Y 0 0 0 1 1 0 1 1 2、利用与非门组成其他逻辑门电路组成与门电路将 74LS00 中任意两个与非门组成如下图所示的与门电路，输入端接逻辑电平开关，输出端接指示灯LED ，拨动逻辑开关，观察指示灯LED 的亮与灭，测试其逻辑功能，结果填入下表中。8U10A74LS00DVCC5VJ20Key = SpaceJ21Key = SpaceX102.5 V用 两 个 与 非 门 74LS00 实 现 与 逻 辑 方 法 130290VCCU11A74LS00D3132U12A74LS

12、00DVCC5VJ22Key = SpaceJ23Key = SpaceX112.5 V U13A74LS00D3634330用 两 个 与 非 门 74LS00 实 现 与 逻 辑 方 法 235VCCA B Y 0 0 0 1 1 0 1 1 组成或门电路将 74LS00 中任选三个与非门组成如下图所示的或门电路，输入端接逻辑电平开关，输出端接指示灯LED ，拨动逻辑开关，观察指示灯LED 的亮与灭，测试其逻辑功能，结果填入下表中。U14A74LS00DVCC5VJ24Key = SpaceJ25Key = SpaceX122.5 V用 两 个 与 非 门 74LS00 实 现 或 逻 辑

13、U15A74LS00D400VCCU16A74LS00D37383941A B Y 0 0 0 1 1 0 1 1 组成异或门电路将 74LS00 中的与非门按照下图所示的电路连线，输入端接逻辑电平开关，输出端接指9示灯 LED ，拨动逻辑开关， 观察指示灯LED 的亮与灭， 测试其逻辑功能，结果填入下表中。U17A74LS00DVCC5VJ26Key = SpaceJ27Key = SpaceX132.5 V用 两 个 与 非 门 74LS00 实 现 异 或 逻 辑U18A74LS00DU19A74LS00D4645420VCCU20A74LS00D474344A B Y 0 0 0 1

14、1 0 1 1 五、思考题请用或非门实现其他逻辑门电路，如与门、或门、非门、异或、同或。常用组件介绍2.1 逻辑门电路一二输入四与非门74LS00 二 。二输入四或非门74LS02 Y= AB A B (a) 逻辑图& Y= A+B A B (a) 逻辑图1 Vcc 4B 4A 4Y 3B 3A 3Y 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND （b）外引线排列图14 13 12 11 10 9 8 74LS00 Vcc 4Y 4B 4A 3Y 3B 3A 1Y 1A 1B 2Y 2A 2B GND (b) 外引线排列图14 13 12 11 10 9 8 74LS02 10三 六门反向器74

15、LS04 四二输入四与门74LS08五三输入三与非门74LS10 六四入双与非门74LS20Y=AB A B (a) 逻辑图& Y=A A (a) 逻辑图1 Y=ABC A B C (a) 逻辑图& Y=ABCD A B C D & Vcc 6A 6Y 5A 5Y 4A 4Y 1A 1Y 2A 2Y 3A 3Y GND (b) 外引线排列图14 13 12 11 10 9 8 74LS04 Vcc 4B 4A 4Y 3B 3A 3Y 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND (b) 外引线排列图14 13 12 11 10 9 8 74LS08 Vcc 1C 1Y 3C 3B 3A 3Y 1

16、A 1B 2A 2B 2C 2Y GND (b) 外引线排列图14 13 12 11 10 9 8 74LS10 Vcc 2D 2C NC 2B 2A 2Y 1A 1B NC 1C 1D 1Y GND 14 13 12 11 10 9 8 74LS20 11七三输入三或非门74LS27八二输入四或门74LS32九. 二输入四异或门74LS86 Y=A+B A B (a) 逻辑图1 Y=A B= A B + A B A B （a）逻辑图=1 Vcc 4B 4A 4Y 3A 3B 3Y 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND (b) 外引线排列图14 13 12 11 10 9 8 74LS86 Y=A+B+C A B C (a) 逻辑图1 Vcc 1C 1Y 3C 3B 3A 3Y 1A 1B 2A 2B 2C 2Y GND (b) 外引线排列图14 13 12 11 10 9 8 74LS27 Vcc 4B 4A 4Y 3B 3A 3Y 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND (b) 外引线排列图14 13 12 11