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1、数 字 电 路 基 础,实验一认识实验 一、实验目的 1、掌握双踪示波器和方波发生器的使用方法。 2、掌握脉冲波形的测量。 3、分析RC微分、积分电路输出波形与时间常数输入方波频率关系。,要点：必须正确使用方波发生器。 难点：利用示波器观察到正确的微积分波形。,复习与重点,二、实验设备 万用表 示波器 方波发生器 RC电路板,实验原理 数字信号的特点数字信号在时间上和数值上均是离散的。数字信号在电路中常表现为突变的电压或电流。图1.1.1 典型的数字信号,有两种逻辑体制：正逻辑体制规定：高电平为逻辑1，低电平为逻辑0。负逻辑体制规定：低电平为逻辑1，高电平为逻辑0。如果采用正逻辑，图1.1.1
2、所示的数字电压信号就成为下图所示逻辑信号。,正逻辑与负逻辑,数字信号是一种二值信号，用两个电平（高电平和低电平）分别来表示两个逻辑值（逻辑1和逻辑0）。,数字信号的主要参数,一个理想的周期性数字信号，可用以下几个参数来描绘：Vm信号幅度。T信号的重复周期。tW脉冲宽度。q占空比。其定义为：,下图所示为三个周期相同（T=20ms），但幅度、脉冲宽度及占空比各不相同的数字信号。,三、实验内容及步骤,方,波,发,生,器,示,波,器,实验操作,按图接好线输入端接入方波信号，记录此时的幅度和周期。用示波器观察对应此波形下输出波形的幅度与周期。用万用表测量可便电阻的阻值。计算RC电路的时间常数列表记录各物
3、理量及波形关系。（积分自己完成）,观察波形填表,实验小结 1数字信号在时间上和数值上均是离散的。 2数字电路中用高电平和低电平分别来表示逻辑1和逻辑0，它和二进制数中的0和1正好对应。因此，数字系统中常用二进制数来表示数据。 3常用BCD码有8421码、242l码、542l码、余3码等，其中842l码使用最广泛。 4在数字电路中，半导体二极管、三极管一般都工作在开关状态，即工作于导通（饱和）和截止两个对立的状态，来表示逻辑1和逻辑0。影响它们开关特性的主要因素是管子内部电荷存储和消散的时间。 5逻辑运算中的三种基本运算是与、或、非运算。 6描述逻辑关系的函数称为逻辑函。逻辑函数中的变量和函数值
4、都只能取0或1两个值。 7常用的逻辑函数表示方法有真值表、函数表达式 、逻辑图等，它们之间可以任意地相互转换。,实验2 集成逻辑门电路,一、实验目的1熟悉集成集成逻辑门电路逻辑的功能及应用。 2掌握集成电路的应用及测试方法。,二、实验设备,1、逻辑教学仪 2、集成电路74LS00，74LS86，74S64,三、实验内容及步骤,1、74LS20引脚图,连线原理图,多余输入端的处理,与非门多余输入端的处理 或非门多余输入端的处理,表二,2、74S64引脚图,1,10,6,8,5,3,7,2,4,9,GND,12,Vcc,14,13,11,1A,1B,1Y,2A,2B,2Y,3Y,3A,3B,4Y,
5、4A,4B,&,&,&,&,74LS00引脚排列图,3、74LS00引脚图,测试电路逻辑功能,A,B,Z,四、实验报告,1画出实验电路，作出实测功能表。 2整理数据，写出实验报告。 3。预习组合电路实验。,实验3 组合电路实验,一、实验目的1熟悉集成集成电路分析方法。 2验证半加器和全加器的逻辑功能。,二、实验设备,1、逻辑教学仪 2、集成电路74LS00，74LS86，74S64,三、实验内容及步骤,1、74LS00引脚图,1,10,6,8,5,3,7,2,4,9,GND,12,Vcc,14,13,11,1A,1B,1Y,2A,2B,2Y,3Y,3A,3B,4Y,4A,4B,&,&,&,&,
6、74LS00引脚排列图,2、完成半加器测试填表,Z,A,B,Y,加法器,加法器的基本概念及工作原理 加法器实现两个二进制数的加法运算1半加器只能进行本位加数、被加数的加法运算而不考虑低位进位。列出半加器的真值表：,画出逻辑电路图。,由真值表直接写出表达式:,如果想用与非门组成半加器，则将上式用代数法变换成与非形式：,由此画出用与非门组成的半加器。,2全加器能同时进行本位数和相邻低位的进位信号的加法运算。,由真值表直接写出逻辑表达式，再经代数法化简和转换得：,根据逻辑表达式画出全加器的逻辑电路图：,实验小结,1常用的中规模组合逻辑器件包括编码器、译码器、数据选择器、数值比较器、加法器等。 2上述
7、组合逻辑器件除了具有其基本功能外，还可用来设计组合逻辑电路。应用中规模组合逻辑器件进行组合逻辑电路设计的一般原则是：使用MSI芯片的个数和品种型号最少，芯片之间的连线最少 3用MSI芯片设计组合逻辑电路最简单和最常用的方法是，用数据选择器设计多输入、单输出的逻辑函数；用二进制译码器设计多输入、多输出的逻辑函数。,表3-1,3、完成全加器测试填表,74LS86引脚图 74S64引脚图,A,B,Si,Ci-1,Ci,第五章 触发器,5.1 基本触发器一、基本RS触发器1用与非门组成的基本RS触发器（1）电路结构:由门电路组成的，它与组合逻辑电路的根本区别在于，电路中有反馈线，即门电路的输入、输出端
8、交叉耦合。,触发器有两个互补的输出端，,（2）逻辑功能,2用或非门组成的基本RS触发器,这种触发器的触发信号是高电平有效，因此在逻辑符号的输入端处没有小圆圈。,二、 同步RS触发器,给触发器加一个时钟控制端CP，只有在CP端上出现时钟脉冲时，触发器的状态才能变化。这种触发器称为同步触发器。 1同步RS触发器的电路结构,2逻辑功能,当CP0时，控制门G3、G4关闭，触发器的状态保持不变。 当CP1时，G3、G4打开，其输出状态由R、S端的输入信号决定,同步RS触发器的状态转换分别由R、S和CP控制，其中，R、S控制 状态转换的方向；CP控制状态转换的时刻。,5.4 集成触发器,一、集成触发器举例
9、 1TTL主从JK触发器74LS72,特点：（1）有3个J端和3个K端，它们之间是与逻辑关系。 （2）带有直接置0端RD和直接置1端SD，都为低电平有效，不用时应接高电平。 （3）为主从型结构，CP下跳沿触发。,2高速CMOS边沿D触发器74HC74特点：（1）单输入端的双D触发器。 （2）它们都带有直接置0端RD和直接置1端SD，为低电平有效。 （3）为CMOS边沿触发器，CP上升沿触发。,基本触发器的特点总结：,（1）有两个互补的输出端，有两个稳定的状态。 （2）有复位（Q=0）、置位（Q=1）、保持原状态三种功能。 （3）R为复位输入端，S为置位输入端，可以是低电平有效，也可以是高电平有
10、效，取决于触发器的结构。 （4）由于反馈线的存在，无论是复位还是置位，有效信号只需要作用很短的一段时间，即“一触即发”。,实验小结,1触发器有两个基本性质：（1）在一定条件下，触发器可维持在两种稳定状态（0或1状态）之一而保持不变；（2）在一定的外加信号作用下，触发器可从一个稳定状态转变到另一个稳定状态。 2描写触发器逻辑功能的方法主要有特性表、特性方程、驱动表、状态转换图和波形图(又称时序图)等。 3按照结构不同，触发器可分为：(1) 基本RS触发器，为电平触发方式。(2) 同步触发器，为脉冲触发方式。(3) 主从触发器，为脉冲触发方式。(4) 边沿触发器，为边沿触发方式。 4根据逻辑功能的
11、不同，触发器可分为：(1) RS触发器 (2) JK触发器 (3) D触发器 (4) T触发器 （T触发器 ） 5同一电路结构的触发器可以做成不同的逻辑功能；同一逻辑功能的触发器可以用不同的电路结构来实现。 6利用特性方程可实现不同功能触发器间逻辑功能的相互转换。,3集成二进制计数器举例,（1）4位二进制同步加法计数器74161, 异步清零。,74161具有以下功能：, 计数。, 同步并行预置数。,RCO为进位输出端。, 保持。,三、集成计数器的应用,（1）同步级联。 例：用两片4位二进制加法计数器74161采用同步级联方式构成的8位二进制同步加法计数器，模为1616=256。,1计数器的级联
12、,（2）异步级联例：用两片74191采用异步级联方式构成8位二进制异步可逆计数器。,二、实验设备1示波器：cs-1022。2万用表。3数字实验箱,1计数器74LS161 74LS161是功能较强的TTL集成计数器，具有二进制、十进制加减及预置数功能。实验中应特别注意：输入脉冲幅度不能高于电源电压；不用的输入端不能悬空，必须按要求接地或接+5V。,三、实验器件：,P,5,Ld,D0,14,13,Q0,D3,16,C0,3,8,Cr,CP,7,VCC,2,GND,6,11,4,T,15,10,74LS161,Q1,12,9,Q2,Q3,四位二进制计数器,1,D1,D2,2译码器74LS47,74L
13、S47是BCD七段译码带输出驱动器的译码器, 是与七段共阳极数码管配套使用的译码器，管脚排列如下图。,三、实验内容与步骤：,1二进制递增计数器 （1）按右图接线（注意红色的线与器件已接好）。 （2）74LS161的P、T、Cr 、 Ld端接输入，CP端接计数脉冲。 （3）输入单次脉冲，用万用表测量各个Q端的电压，对照表检查计数器的状态转换规律。,LD,+5V,CP,7,16,V+,74LS47,c,a,Q2,3,a,B,c,Q1,Q0,6,9,f,2,7,8,74LS161,e,CP,1,f,g,d,A,P,4,8,b,e,D,T,g,d,C,GND,VCC,16,VCC,10,9,GND,2
14、,b,Q3,2十进制递增计数器（1）将74LS161的B/D端接地，U/D端接+5V。 （2）在CP端输入单次脉冲，观察数码管显示。 （3）在CP端输入1KHz连续脉冲，用示波器观察并记录CC4029各Q端波形。,B/D,U/D,+5V,CP,5,16,V+,74LS47,c,a,Q2,3,a,B,c,Q1,Q0,6,9,9,f,2,7,8,74LS161,e,CP,1,10,f,g,d,A,PE,4,8,b,e,D,CI,g,d,C,GND,VCC,16,VCC,10,1,GND,15,b,Q3,用74LS161同步四位二进制加法计数器构成的计数电路如图，试分析说明为几进制计数。,74LS161功能表,五、实验报告 1画出实验电路，作出计数器实测功能表。 2绘出实测的二进制递增、十进制递增计数器的工作波形。,六、思考题（写在实验报告中） 1怎样用74LS161组成十二进制或六进制计数器？2试画出两位十进制计数、译码、显示电路接线图。,实验6 555定时器的应用,一、实验目的1掌握用555定时器构成的几种基本脉冲电路的方法，并验证其功能。2学习脉冲形成与整形电路的调试方法。3进一步熟悉用示波器测量方波信号周期及脉宽的方法。,二、实验设备1示波器：cs-1022。2数字万用表。3数字实验箱,1用555定时器构成多谐振荡器,三、实验内容及步骤：,
