数字逻辑电子技术实验指导与设计数字电路实验基本知识一、数字集成电路封装中、小规模数字IC中最常用的是TTL电路和CMOS电路TTL器件型号以74（或54）作前缀，称为74/54系列，如74LS10、74F181、54S86等中、小规模CMOS数字集成电路主要是4XXX/45XX（X代表0—9的数字）系列，高速CMOS电路HC（74HC系列），与TTL兼容的高速CMOS电路HCT（74HCT系列）TTL电路与CMOS电路各有优缺点，TTL速度高，CMOS电路功耗小、电源范围大、抗扰能力强由于TTL电路在世界范围内应用极广，在数字电路教学实验中，我们主要使用TTL74系列电路作为实验用器件，采用单一+5V作为供电电源数字IC器件有多种封装形式为了教学实验方便，实验中所用的74系列器件封装选用双列直插式图1是双列直插封装的正面示意图双列直插封装有以下特点： 图1 双列直插式封装图 图2 PLCC封装图1.从正面（上面）看，器件一端有一个半圆的缺口，这是正方向的标志缺口左边的引脚为1，引脚号按逆时针方向增加。
图1中的数字表示引脚号双列直插封装IC引脚数有14、16、20、24、28等若干种2.双列直插器件有两列引脚引脚之间的间距是2.54毫米两列引脚之间的距离有宽（15.24毫米）、窄（7.62毫米）两种两列引脚之间的距离能够少做改变，引脚间距不能改变将器件插入实验台上的插座中去或者从插座中拔出时要小心，不要将器件引脚搞弯或折断3. 74系列器件一般左下角的最后一个引脚是GND，右上角的引脚是VCC例如，14引脚器件引脚7是GND，引脚14是VCC；20引脚器件引脚10是GND，引脚20是VCC但也有一些例外，例如16引脚的双JK触发器74LS76，引脚13（不是引脚8）是GND，引脚5（不是引脚16）是VCC所以使用集成电路器件时要看清它的引脚图，找对电源和地，避免因接线错误造成器件损坏数字电路综合实验中，使用的复杂可编程逻辑器件MACH4—64/32（或者ISP1016）是44引脚的PLCC（Plastic Leaded Chip Carrier）封装，图2是封装正面图器件上的小圆圈指示引脚1，引脚号按逆时针方向增加，引脚2在引脚1的左边，引脚44在引脚1的右边MACH—64/32电源引脚号、地引脚号与ISP1016不同，千万不要插错PLCC插座。
插PLCC器件时，器件的左上角（缺角）要对准插座的左上角拔PLCC器件应使用专门的起拔器XK实验台上的接线采用自锁紧插头、插孔（插座）使用自锁紧插头、插孔接线时，首先把插头插进插孔中，然后将插头按顺时针方向轻轻一拧则锁紧拔出插头时，首先按逆时针方向轻轻拧一下插头，使插头和插孔之间松开，然后将插头从插孔中拔出不要使劲拔插头，以免损坏插头和连线必须注意，不能带电插、拔器件插、拔器件只能在关断+5V电源的情况下进行二、数字电路测试及故障查找、排除设计好一个数字电路后，要对其进行测试，以验证设计是否正确测试过程中，发现问题要分析原因，找出故障所在，并解决它数字电路实验也遵循这些原则1.数字电路测试数字电路测试大体上分为静态测试和动态测试两部分静态测试指的是，给定数字电路若干组静态输入值，测试数字电路的输出值是否正确数字电路设计好后，在实验台上连接成一个完整的线路把线路的输入接电平开关输出端，线路的输出接电平指示灯，按功能表或状态表的要求，改变输入状态，观察输入和输出之间的关系是否符合设计要求静态测试是检查设计是否正确，接线是否无误的重要一步在静态测试基础上，按设计要求在输入端加脉冲信号，观察输出端波形是否符合设计要求，这是动态测试。
有些数字电路只需进行静态测试即可，有些数字电路则必须进行动态测试一般地说，时序电路应进行动态测试2.数字电路的故障查找和排除在数字电路实验中，出现问题是难免的重要的是分析问题，找出出现问题的原因，从而解决它一般地说，有四个方面的原因产生问题（故障）：器件故障、接线错误、设计错误和测试方法不正确在查找故障过程中，首先要熟悉经常发生的典型故障1）器件故障器件故障是器件失效或器件接插问题引起的故障，表现为器件工作不正常不言而喻，器件失效肯定会引起工作不正常，这需要更换一个好器件器件接插问题，如管脚折断或者器件的某个（或某些）引脚没插到插座中等，也会使器件工作不正常对于器件接插错误有时不易发现，需仔细检查判断器件失效的方法是用集成电路测试仪测试器件需要指出的是，一般的集成电路测试仪只能检测器件的某些静态特性对负载能力等静态特性和上升沿、下降沿、延迟时间等动态特性，一般的集成电路测试仪不能测试测试器件的这些参数，须使用专门的集成电路测试仪2）接线错误接线错误是最常见的错误据有人统计，在教学实验中，大约百分之七十以上的故障是由接线错误引起的常见的接线错误包括忘记接器件的电源和地；连线与插孔接触不良；连线经多次使用后，有可能外面塑料包皮完好，但内部线断；连线多接、漏接、错接；连线过长、过乱造成干扰。
接线错误造成的现象多种多样，例如器件的某个功能块不工作或工作不正常，器件不工作或发热，电路中一部分工作状态不稳定等解决方法大致包括：熟悉所用器件的功能及其引脚号，知道器件每个引脚的功能；器件的电源和地一定要接对、接好；检查连线和插孔接触是否良好；检查连线有无错接、多接、漏接；检查连线中有无断线最重要的是接线前要画出接线图，按图接线，不要凭记忆随想随接；接线要规范、整齐，尽量走直线、短线，以免引起干扰3）设计错误设计错误自然会造成与预想的结果不一致原因是对实验要求没有吃透，或者是对所用器件的原理没有掌握因此实验前一定要理解实验要求，掌握实验线路原理，精心设计初始设计完成后一般应对设计进行优化最后画好逻辑图及接线图4）测试方法不正确如果不发生前面所述三种错误，实验一般会成功但有时测试方法不正确也会引起观测错误例如，一个稳定的波形，如果用示波器观测，而示波器没有同步，则造成波形不稳的假象因此要学会正确使用所用仪器、仪表在数字电路中，尤其要学会正确使用示波器在对数字电路测试过程中，由于测试仪器、仪表加到被测电路上后，对被测电路相当与一个负载，因此测试过程中也有可能引起电路本身工作状态的改变，这点应引起注意。
不过，在数字电路实验中，这种现象很少发生当实验中发现结果与预期不一致时，千万不要慌乱应仔细观测现象，冷静思考问题所在首先检查仪器、仪表的使用是否正确在正确使用仪器、仪表的前提下，按逻辑图和接线图逐级查找问题出现在何处通常从发现问题的地方，一级一级向前测试，直到找出故障的初始发生位置在故障的初始位置处，首先检查连线是否正确前面已说过，实验故障绝大部分是由接线错误引起的，因此检查一定要认真、仔细确认接线无误后，检查器件引脚是否全部正确插进插座中，有无引脚折断、弯曲、错插问题确认无上述问题后，取下器件测试，以检查器件好坏、或者直接换一个好器件如果器件和接线都正确，则需考虑设计问题XK-D2H+ 主要特点D2H+ 可编程数字逻辑实验仪根据国家教育大纲的要求，同时集众多实验仪的优点而最新设计的特别是在扩展区选用了万能锁紧式插座，可直接插入电阻、电容及8-40芯片集成电路等器件，扩展口采用了镀金自锁大孔真正具备了功能全、可靠性好、连接方便、测试精确等优点它既能够使用中小规模器件做简单数字电路实验，又可以用PLD、CPLD及ISPLD等器件做较为复杂的数字电路系统实验，为培养学生打好数字电路的基础创造了良好实验环境。
XK-D2H+ 实验仪主要技术性能（一）电源电压：输入AC：220V 输出DC：+5V，1A（带保护） ±12V，0.5A（带保护）（二）信号源：函数信号发生器输出波形：方波、三角波、正弦波幅值：正弦波：0～14V（14V为峰-峰值，且正负对称） 三角波：0～24V（24V为峰-峰值，且正负对称） 方 波：0～24V（24V为峰-峰值，且正负对称）频率范围：分四档，10Hz～100Hz，100Hz～1KHz，1KHz～10KHz，10KHz～100KHz（三）时钟源频率：1Hz、10Hz、100Hz、1KHz、10KHz、100KHz、1MHz、2MHz、4MHz（四）单脉冲及相位滞后脉冲实验台上安排了四个单脉冲按钮AK1、AK2、AK3、AK4，产生4路单脉冲每个按键的上方有两个对应的插孔，形成两排插孔下排的插孔输出宽脉冲，上排的插孔输出窄脉冲每按一次按钮，在下排与此按钮对应的插孔产生一个与按下时间相等的单脉冲，称之为宽脉冲单脉冲产生器采用RS触发器构成的消除抖动电路如果把一个时钟源接到“时钟入”插孔，按一次按钮，除在下排的对应插孔产生一个宽单脉冲外，同时还会在上排的4个插孔产生1到4个窄脉冲，脉冲的宽度与输入时钟周期相同，各窄脉冲相位差一个输入时钟周期。
输出脉冲的个数取决于按钮位置，按钮AK1产生4个窄脉冲，按钮AK2产生3个窄脉冲，按钮AK3产生2个窄脉冲，按钮AK4产生1个窄脉冲按钮AK1产生的1个宽脉冲和4个窄脉冲如图所示：图4 宽脉冲和四个窄脉冲（五）逻辑测试笔可测：脉冲、高、低等信号六）数字频率计测试频率范围：0～300KHz（七）逻辑电平开关及LED逻辑电平指示1.12位逻辑电平开关，开关向上拨输出为高电平，向下拨输出为低电平2.12位LED逻辑指示，高电位灯为亮，低电位灯为灭八）数码管显示6位BCD码数码管显示 图5 单脉冲及相位滞后脉冲电路（九）BCD码数字拨码开关4位BCD码数字拨码开关十）扩展区1.40芯万能锁紧插座4个2.28芯万能锁紧插座2个3.44芯ISP编程插座1个4.电位器组、4.7K1个、10K1个、100K1个5.电阻、电容、二级管、三极管元件40多个Synario软件的安装和ISP器件下载Synario软件的安装和IPS器件下载方法一：1.Synario软件的安装Synario是由DATA I/O公司开发的一个通用电子设计软件，在WINDOWS平台运行它支持ABEL-HDL语言、VHDL语言、原理图三种电子设计方式，以及这些设计方式的混合使用，是可编程器件设计的优秀工具之一。
通过与器件公司合作，研制适配软件（接口软件），Synario支持许多公司（如Altera、AMD、Lattice、Philips、Xilinx等）的可编程器件器件公司发行支持该公司器件设计的Synario版本Synario软件装在一张光盘上，启动光盘上的CDSETUP程序（或类似程序），在该程序的安装指导下，可一步步将Synario正确安装2.ISP器件下载ISP是在系统可编程（In System Program）的缩写ISP器件的出现实现了先安装器件在电路板上，然后对其编程的愿望这样在不更改系统硬件的条件下，能够对系统进行修改、升级ISP器件在系统编程（下载）是通过JTAG接口实现的JTAG是Joint Test Action Group的简称JTAG接口标准原是为采用边界扫描法测试芯片和电路板制定的标准IPS主要是使用JTAG接口中的TDI（Test Data Input）、TDO（Test Data Ou。