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1、兰州大学信息科学与工程学院数字逻辑电路实验教学大纲一课程基本信息1实验课程编号：2课程名称：数字逻辑电路实验实验课3课程性质：单列实验课4课程类型：必做（基本门电路的特性实验、应用设计实验、综合性应用实验、可编程 PLD 实验）5类别：专业基础实验6主要仪器设备：信号源。JWR8111, YB1632, FG-506；示波器。CS-4125A；ss-5072 稳压电源。 DH1718-A DC POWER SUPPLY 0-30V/1A, LP5-305；双路集成电路电路稳压电源 机械万用表。MF10 型； 数字万用表。DT9103； 数字逻辑实验箱。沈飞。数字逻辑实验箱常熟7每组 20 人8
2、课程负责与指导：姚志军、苏友平、马浚9适用专业：电子信息科学与技术专业、通信工程专业、计算机科学与技术专业。10实验总学时：课内学时：电子信息科学与技术专业、通信工程专业 36 个课内学时；计算机科学与技术专业 18 个课内学时11总 学 分：按教学大纲要求12必开实验个数：电子信息科学与技术专业、通信工程专业 12 个，计算机科学与技术专业 8 个。另外，还可选开 9 个实验。二实验的地位、作用和目的数字逻辑电路实验是一门实践性很强的课程，主要是加强学生的工程训练，特别是对他们的技能的培养，对于培养工程人员的素质和能力有十分重要的意义。数字逻辑电路实验是整个教学环节中的重要组成部分，学生结合
3、课堂所学的基本理论，通过实验这一环节来培养学生分析问题和解决问题的能力和严谨的工作作风，提高学生的综合动手能力和工程设计能力。三实验的基本要求1熟练地掌握各种仪器的基本原理、结构、用途、达到能正确使用的目的。2了解各种大、中、小规模集成电路的特性、功能及其它们的应用，学会查阅器件手册，学会能正确合理选择器件。3学生根据实验内容和要求，自己设计出电路，拟定实验步骤，独立安装、调试和测量。4要求学生根据所学知识进行综合性的设计来实现一个个具有实用性的小型数字系统。要求学生学会所有数字系统的共性。（1）了解可编程器件 PLD 的开发过程，学会借助计算机辅助设计软件来进行数字逻辑电路实验的设计和模拟调
4、试的方法。（2）要求学生遵守实验室规则，培养他们的良好的实验习惯，具有严谨的工作作风和良好职业道德。四考核与报告数字逻辑电路实验课程考核是以平时实验与操作考核相结合，以实验报告成绩与实验理论考核相结合的办法进行，具体考核分配比例如下：平时实验： 30%实验报告： 20%实验操作考核： 30%实验理论考核： 20%五实验课教材自编实验指导书数字逻辑电路实验，兰州大学出版社 2004 的 8 月六实验题目与内容提要：实验一： 示波器的使用一、实验目的1了解示波器的用途和主要技术指标；2熟悉示波器面板上各旋钮的功能和使用方法；3掌握示波器测量信号波形参数的方法。二、实验内容1 观察信号波形：分别观察
5、频率为500kHz、100kHz、10kHz、1kHz 和500Hz时的方波信号，要求在屏幕上显示幅度为4格并有35个完整周期的波形。2.测量RC积分电路的时域特性3测量 RC 微分电路的时域特性4选作：测量RC低通滤波器的特性5选作：观察二极管的VA特性实验二： 门电路静态特性的测量一、实验目的1了解门的基本特性，并注意其参量在电路设计中的使用意义，为今后电路设计提供准备；2逻辑功能相同但类型不同的逻辑器件，它们的电参量会有较大差异（如 TTL 和 CMOS的电参量就很不同），这是逻辑电路设计中必须注意的问题。通过本实验要掌握不同类型门电路的共性和个性，并在后面的实验中加深对这一点的认识；二
6、、实验内容1门电路的负载能力2门电路的电压传输特性-实验三： 门电路的延迟时间一、 实验目的1 了解门电路的延迟时间的测量及与 RC 电路类比；2 理解竞争冒险的原因及观测；3 对门电路的静态参数进一步认识。二、实验内容1 延迟时间的测定2 静态冒险和消除3 动态冒险和消除，实验四： 集成门电路的组合电路实验一、实验目的1掌握组合电路的设计和测试方法；2掌握“负逻辑”和“正逻辑”的关系；3熟练逐级调试方法并养成分部逐级调试的良好习惯。二、实验内容1奇偶校验2 “菊花链” CPU 查询中断源请求实验五： 编码器和译码器实验一、实验目的1熟悉编码器和译码器的功能与基本应用；2了解 OC（集电极开路
7、）门的“线与”功能。二、实验内容1 设计、安装、调试一个优先排队占用总线的电路2 16 位优先编码器的并行扩展电路，3 译码器的应用，设计 8 数据分配器，4 译码器的应用，设计一位全减器等。实验六： 加法器实验一、实验目的1掌握加法器的原理、设计和应用；2了解加法器中对控制信号时序的要求。二、实验内容1设计一个 4 位加法器，用 74181 实现 8421BCD 码向其余 3 码的转换实验七： 触发器实验一、实验目的1掌握集成触发器的使用和逻辑功能的测试方法;2掌握用集成触发器设计同步时序电路及其测试方法。二、实验内容1RS 触发器，JK 触发器，维持阻塞 D 触发器的应用2设计一个公路和铁
8、路交叉路口的控制电路。实验八： 计数器和移位寄存器实验 一、实验目的1掌握集成计数器和双向移位寄存器的使用方法。2熟悉显示译码器和数码管的使用方法。二、实验内容1设计任意进制计数器，观察功能冒险现象。2设计 8 位串并行转换电路。3设计、安装、调试个自启动五级扭环计数器。实验九： 顺序脉冲发生器的设计与调试一、实验目的1. 掌握顺序脉冲发生器的设计方法；2.了解时序逻辑电路中的竞争冒险现象；二、实验内容1设计、安装、调试格雷码异步八进制计数器2设计、装配、调试自然二进制码异步八进制计数器。3把上述两种计数器的状态分别作为译码器的输入， 观察并记录译码器的输出， 找出两种情况下输出波形在顺序上的
9、差异， 尖峰脉冲的产生。4. 试设计消除尖峰脉冲的电路并用实验验证。实验十： 序列信号的产生和检测一、实验目的1. 掌握序列信号发生器的设计与调试方法；2. 掌握序列信号检测器的设计与调试方法；3熟悉简单数字系统的测试步骤。二、实验内容1设计串行输出“10110”序列信号发生器，2分别设计串行输入“110”和“10110”序列信号检测器。 实验十一： RAM 存储器实验一、实验目的了解大规模集成存储器的工作原理，通过实验熟悉它们的工作特性， 使用方法及其应用。二、实验内容2114 存储器的应用，详细内容参见实验书。选作实验。实验十二： 位数字直流电压表的安装调试213一、实验目的1.了解大规模
10、集成 A/D 转换器的工作原理；2掌握 A/D 的转换性能及其应用。二、实验内容利用 MC 14433 等中规模集成电路组装一个精密的数字电压表，实现 A/D 转换。实验十三： D/A 转换器实验一、实验目的1了解 D/A 转换器的工作原理；2掌握 D/A 的特性、应用与测试方法。二、实验内容用 DAC0832 等中规模集成电路实现 D/A 转换。选作实验。实验十四： 555 定时器的应用实验一、实验目的1. 熟悉 555 集成定时器的组成及工作原理。2. 掌握用定时器构成单稳电路、多谐振荡电路和施密特触发电路等。3. 进一步学习用示波器对波形进行定量分析， 测量波形的周期、脉宽和幅值等。二、
11、实验内容单稳电路；多谐振荡器；施密特触发器；变音信号发生器。实验十五： 可编程逻辑器件实验一、实验目的1了解GAL 的特性和使用；2了解PLD的开发过程；3了解 EDA（电子设计自动化）技术初步。二、实验内容1用 GAL22V10B 实现模 4 计数器2用 GAL22V10B 实现一个检测器3用 GAL22V10B 设计一个血缘关系判定电路实验十六： 智力竞赛抢答器的设计与调试一、实验目的1了解一个数字系统的基本组成及它的控制电路的设计考虑；2熟悉集成芯片的综合应用和 PLD 的应用与特点；3学习如何用实验的方法来完善理论设计以及用实验的方法确定某些电路参数；4继续掌握逐级分部的调试方法。二、
12、实验内容1设计一个智力竞赛抢答器，用 TTL 集成电路设计2用 PLD 方法设计，实验十七： 具有程序控制的反馈移位寄存器的设计与调试一、实验目的1了解程序控制反馈移位寄存器工作原理；2掌握反馈移位寄存器的设计方法；3利用 GAL 器件或 ISPLSI 器件实现程序控制反移位寄存器二、实验内容设计控制电路产生一定的时序的控制信号，在不同的控制信号作用下生成不同的周期序列脉冲。主要用于现代科学的许多领域，如计算机的数据处理、雷达的自动跟踪，数字通信中的检误纠错，保密通信中的加密、脱密等。实验十九： PLD 自动售票系统的设计与调试一、实验目的1了解设计一个数字系统的过程；2熟悉 PLD 的状态机
13、设计方法；3进一步熟悉一个数字系统的调试方法。二、实验内容16 进制数，经数据总线转换为 10 进制数。研究一个具实用性的小型数字系统 实验二十： 用 TTL 实现自动售票系统的设计与调试一、实验目的1了解用一般 MSI 电路设计自动售票系统的过程，并和用 PLD 器件设计的比较；2学习如何按部件、按过程设计电路；3进一步掌握分部调试的方法。二、实验内容设计一个自动售票机，本实验注重研究付票和退找的控制电路。用两种方法设计，并进行比较。实验二十一： 路口交通灯管理系统的设计与调试一、实验目的1掌握用 ABEL 语言设计状态机和数字系统；2熟悉 Synario 软件的使用方法；3进一步训练数字系统的设计和调试。二、实验内容设计在马路的十字路口， （考虑有紧急事件发生的情况）设计交通控制灯的时间分配。用可编程 GAL22V10B 作。
