1 实验一 THD-1数字电路箱的使用 一、实验目的 1．学习THD-1型数字电路实验箱的使用 2．掌握示波器的基本工作原理及使用方法 二、实验仪器 THD-1型数字电路实验箱 V-252型双踪示波器 三、实验内容 1．实验箱结构 观察实验箱结构，熟悉各部分区域的功能，为今后使用实验箱完成数字电路实验做准备实验箱各部分区域名称如图1-1所示 2．测试逻辑开关和发光二极管显示功能 打开实验箱的总电源开关，将逻辑开关右侧 处接+5V 电源，拨动逻辑开关观察结果，逻辑开关遵循正逻辑，即灯亮表示输出逻辑为1，灯灭表示输出逻辑为0； 用一连线一端插入发光二极管显示输入插孔，另一端插入逻辑开关的输出插孔，拨动逻辑开关，输出高电平时发光二极管亮，输出低电平时发光二极管灭 3．试单脉冲和连续脉冲输出端功能 在信号区 处接上电源单脉冲有两种输出方式，按动单脉冲按键，每按动一下，单脉冲输出处提供由高电平到低电平（或由低电平到高电平）的一个过程 ； +5V 图1-1 THD-1型数字电路实验箱版面图 1 2 3 4 5 6 直流电源区 蜂鸣器 继电器 IC插座区 1总电源开关 2脉冲信号区 3 逻辑笔 4 数码管 5拨码开关 6 逻辑开关 7发光二极管 7 +5V PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 ÿ 2 连续脉冲信号输出处，有三档频率粗调供频率范围选择，将输出频率调至 1Hz，发光二极管每秒闪亮一次，调至高频时，并调节微调旋钮，看到发光二极管恒亮。
高频时人的肉眼反应不出频率的变化） 4．测试数码显示功能 将数码管的ABCD端与四个逻辑开关X0、X1、X2、X3相连接，拨动开关为0000、0001、0010、0011、0100．．．．．．可观察8421码显示，即可顺序显示0、1 、2、3、4．．．．．． 将拨码开关任一组 ABCD与数码管的任一 ABCD相连接，按动拨码开关，观察显示结果 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 3 实验二 TTL集成门电路 一、实验目的 1．掌握TTL集成与非门的逻辑功能和性能特点； 2．能正确使用各种集成门电路； 3．进一步熟悉实验箱结构、基本功能和使用方法 二、实验仪器 THD-1数字电路实验箱 万用表 集成片74LS20、74LS86 三、实验原理 门电路是组成数字电路的最基本的单元，包括与非门、与门、或门、或非门、与或非门、异或门、集成电极开路与非门和三态门等最常用的集成门电路有TTL和CMOS两大类TTL为晶体管—晶体管逻辑的简称，广泛的应用于中小规模电路，功耗较大 本实验所用的 74LS20 是四输入双与非门即在一块芯片内含有两个相互独立的与非门，每个与非门含有四个输入端。
其逻辑表达式为 Y=ABCD，逻辑符号及引脚排列如图 1 正逻辑的前提下，输入端只要一个为低电平，输出就为高电平描述与非门的输入、输出关系可以用电压传输特性表示，见图 2从电压传输特性曲线上可以读出输出高电平UOH，输出低电平UOL，开门电平 UON，关门电平 UOFF等参数实际的门电路UOH和UOL并不是恒定值，由于产品的分散性，每个门之间都有差异 在 TTL电路中，常常规定高电平的标准值为3V，低电平的标准值为0.2V 从0V到0.8V都算作低电平,从2V到5V都算作高电平,超出了这一范围是不允许的,因为这不仅会破坏电路的逻辑关系,而且还可能1 2 3 4 5 6 78910 11 12 13 14 图1 74LS20管脚图 Vcc GND PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 ÿ 4 造成器件性能下降甚至损坏 图2 电压传输特性曲线 图中：UOH：指一个（或几个）输入端是低电平时输出的电平； UOL：指输入指端全为高电平时输出的电平； UON：在额定负载下得到规定的低电平，输入端应加的最小输入电平； UOFF：通常规定保证输出电压为标准高电平的条件下所允许的最大输入电平。
四、实验步骤 1．TTL与非门的逻辑功能 在数字箱14芯IC插座上，将芯片的小缺口与IC插座的缺口对准插上74LS20四输入双与非门集成元件按照图3接线，14脚接+5V电源，7脚接地，接线后检查无误，通电，按照表1改变A、B、C、D状态，观察记录输出状态；从实验结果中写出逻辑表达式Y 表1 2．与非门电压传输特性测试 用 74LS20 元件中的任一四输入与非门按照 3连接线路.接线检查无误后，通电，准备测试调节电位器，使输入电压VI从零逐渐增大（用万用表测量电压的大小），按照表 2求，同时测量对应的输出VO的数值，将其填入表2中 A B C D Y UOL UOH Uo UOFF UON Ui 图3输特性测试电路 5 7 14 1 2 4 +5V W UI 6 R Uo PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 5 表2 根据表 2的结果，在坐标纸上画出电压传输特性（uo=f（ui）的关系）,并求出开门电平UON,关门电平UOFF值 3．异或门的逻辑功能测试 74LS86为二输入四异或门元件，即芯片内含有四个异或门。
如图4，先将VCC接+5V电源GND接地；任选一异或门（如 1，2 脚接逻辑开关的输出电平，3脚接发光二极管） 测试异或门的逻辑特性并记入表3中 表3 五、总结 1．在数字电路箱上使用集成芯片时应注意哪些问题？ 2．TTL系列芯片与CMOS芯片的区别 输入UI （V） 0.2 0.4 0.6 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.6 1.8 2.0 输出Uo （V） A B Y 1 2 3 4 5 6 78910 11 12 13 14 图4 74LS86管脚图 Vcc GND ＝1 =1＝1 =1 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 ÿ 6 实验三 组合逻辑电路设计 一、实验目的 1．掌握组合电路的一般设计方法； 2．掌握半加器、全加器逻辑功能，并用元件实现之， 3．根据给定的实际逻辑要求，设计出最简单的逻辑电路图 二、实验仪器 THD-1数字电路箱 集成片74LS20，74LS00，74LS86 三、实验原理 数字系统中常用的各种数字部件，就其结构和工作原理而言可分为两大类，即组合逻辑电路和时序逻辑电路。
组合逻辑电路输出状态只决定于同一时刻的各输入状态的组合，与先前状态无关，它的基本单元一般是逻辑门时序逻辑电路输出状态不仅与输入变量的状态有关，而且还与系统原先的状态有关，它的基本单元一般是触发器 组合逻辑电路的设计步骤一般为： （1）根据逻辑要求列出真值表； （2）从真值表中写出逻辑表达式； （3）化简逻辑表达式，并选用适当的器件； （4）根据选用的器件，画出逻辑图 逻辑化简是组合逻辑设计的关键步骤之一为了使电路结构简单和使用器件较少，往往要求逻辑表达式尽可能化简由于实际使用时要考虑电路的工作速度和稳定可靠等因素，在较复杂的电路中，还要求逻辑清晰易懂，所以最简设计不一定是最佳的但一般来说，在保证速度、稳定可靠与逻辑清楚的前提下，尽量使用最少的器件，以降低成本 组合逻辑设计过程常是在理想的情况下进行的实际工作中，可能会出现瞬间错误 四、实验内容 1、 根据设计实现三变量表决电路 要求：多数赞成则提案通过 （选用 芯片74LS00和74LS20） 图2为74LS00芯片的管脚图将结果记录至表1中 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 7 表1 2．半加器的设计 在加法运算中，只考虑两个加数本身相加，不考虑由低位来的进位，这种加法器称为半加器。
设计并实现半加器，将结果记录至表2中 表2 自己画出用与非门表示的半加器的电路图 3．全加器的设计 在加法运算中，不仅考虑两个加数本身相加，还要考虑从低位来的进位，这种加法器称为全加器 设计并实现全加器电路 选用元件为74LS86和74LS00 A B C Y A B S C 1 2 3 4 5 6 78910 11 12 13 14 图2 74LS00管脚图 Vcc GND & & && PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 ÿ 8 表3 An Bn Cn Sn Cn+1 五、总结 1．列写实验任务的设计过程，画出设计的电路图 2．对所设计的电路进行测试，记录测试结果 预习报告要求： 1．设计三人表决电路，画出电路图（用与非门实现逻辑电路），实验室提供芯片为74LS00和74LS20 2．设计半加器，实验室提供芯片为74LS00、74LS20和74LS86 3．设计全加器，实验室提供芯片为74LS00、74LS20和74LS86 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 9 实验四 综合实验（组合电路） 综合实验可根据教师要求自行命题，以下题目仅供参考 一、设计三人智力抢答器 二、交通灯控制电路 三、交通灯故障报警电路 四、病床呼叫系统 五、供电系统 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 10 实验五 译码器、显示器 一、实验目的 1．了解译码器工作原理 2．掌握中规模集成译码器的逻辑功能和使用方法； 3．熟悉数码管的使用。
二、实验仪器 THD-1数字电路箱 集成片74LS00，74LS04，74LS48，数码管 三、实验原理 译码器是一个多输入、多输出的组合逻辑电路，译码器的逻辑功能是将每个输入的二进制代码译成对应的输出高、低电平信号译码器在数字系统中有广泛的用途，不仅用与代码的转换，终端的数字显示，还用与数据分配，存贮器寻址和组合控制信号等 译码器可分为通用译码器和显示译码器两大类通用译码器又分为变量译码器和代码变换译码器 变量译码器（又称二进制译码器）如2/4线、3/8线、4/16线译码器，n个输入变量则有2ⁿ 个不同的组合状态如图4-1的2/4译码，两个输入，得到四个输出输入A、B，输出为AB、AB、 AB、AB，所用的74LS00芯片为二输入的与非门，输出为低电平有效 常用的显示器有荧光数码管、液晶数码管和半导体数码管，目前使用最多的是半导体 数码管 半导体数码管又叫LED显示器，它由七个制成条状的发光二极管组成， 具有图示共阴管和共阳管；BCD码七段译码驱动器型号有74LS47、74LS48、CC4511等图 2 为数码管的引脚图 A B Y0 Y1 Y2 Y3 图1 二-四译码器原理图 & & & & PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 ÿ 11 数码管又分共阴、共阳两种，示意图如图3。
图4为译码驱动原理图 四、实验内容 1．验证2/4译码器功能按照图1连接电路，A、B输入端接逻辑开关，输出接发光二极管按照表1记录结果所用芯片为74LS04、74LS00 表1 。