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1、实验八 门电路逻辑功能及测试 实验目的 1熟悉门电路逻辑功能。2了解数字电路实验模块及示波器的使用方法。 实验仪器及材料 1 双踪示波器2 集成芯片74LS00 二输入端四与非门 2 片74LS20 四输入端双与非门 1 片74LS86 二输入端四异或门 1 片74LS04 六反相器 1 片 实验内容 选择实验用的集成电路，按自己设计的实验接线图接好连线，特别注意 Vcc 及地线不 能接错。线接好后经实验指导教师检查无误方可通电实验。实验中改动接线须先断开电源，1测试门电路逻辑功能（1）选用接好线后再通电实验。双四输入与非门 74LS20 一只，按图 8.1 接线、 输S1S4 电平开关，输出
2、插口） ，出端接电平显示发 （D1D8 任意一个）图 8.12）将电平开关按表 8.1 置位，分别测输出电压及逻辑状态。表 8.1输入输出1234Y电压（ V ）HHHHLHHHLLHHLLLHLLLL图 8.22 异或门逻辑功能测试1）选二输入四异或门电路 74LS86，按图 8.2 接线，输入端 1、2、4、 5 接电平开关，输 出端 A 、B、Y 接电平显示发光二极管。 （2）将电平开关按表 8.2 置位，将结果填入表中。 表 8.2输入输出ABYY 电压（ V ）L L H L H H H H H H L HL L L L L L H L H H L H3逻辑电路的逻辑关系1） 用 7
3、4LS00 按图 8.3，8.4接线，将输入输出逻辑关系分别填入表8.3和表 8.4 中。图 8.3表 8.3输入输出ABYLLLHHLHH图 8.4表 8.4输入输出ABYZLLLHHLHH（2）写出上面两个电路逻辑表达式。4逻辑门传输延迟时间的测量。用六反相器（非门）按图 8.5 接线，输入 200KHz 连续脉冲，用双踪示波器测输入，输出相 位差，计算每个门的平均传输延迟时间的 tpd 值。图 8.55利用与非门控制输出。用一片 74LS00 按图 8.6 接线， S接任一电平开关， 用示波器观察 S对输出脉冲的控制作用。 6用与非门组成其它门电路并测试验证。（1）组成或非门。 用一片二
4、输入端四与非门组成或非门画出电路图，测试并填表 8.5表 8.5输入输出ABY00011011图 8.6表 8.6ABY00011011（2）组成异或门（a）将异或门表达式转化为与非门表达式。（b）画出逻辑电路图。（c）测试并填表 8.6。 实验报告 1 按各步骤要求填表并画逻辑图。【思考题】（1）怎样判断门电路逻辑功能是否正常？（2）与非门一个输入接连续脉冲，其余端什么状态时允许脉冲通过？什么状态时禁止脉冲 通过？（3）异或门又称可控反相门，为什么？实验九 译码器实验【实验目的】1掌握3-8 线译码器逻辑功能和使用方法。2掌握3-8 线译码器的扩展。 【实验设备与器材】 1数字万用表、双踪示
5、波器。274LS138 3-8 线译码器 2片； 74LS20 四输入端二与非门 1片 【实验原理】译码的功能是将具有特定含义的二进制码进行辨别，并转换成控制信号，具有译码 功能的逻辑电路称为译码器。 译码器在数字系统中有广泛的应用， 不仅用于代码的转换、 终端的数字显示，还用于数据分配，存贮器寻址和组合控制信号等。不同的功能可选用 不同种类的译码器。下图表示二进制译码器的一般原理图：图9-1 二进制译码器的一般原理图它具有 n个输入端， 2n个输出端和一个使能输入端。在使能输入端为有效电平时，对应每一组输入代码，只有其中一个输出端为有效电平，其余输出端则为非有效电平。 每一个输出所代表的函数
6、对应于 n个输入变量的最小项。二进制译码器实际上也是负脉 冲输出的脉冲分配器， 若利用使能端中的一个输入端输入数据信息，器件就成为一个数 据分配器（又称为多路数据分配器）。13-8 线译码器 74LS138它有三个地址输入端 A、B、C，它们共有 8种状态的组合， 即可译出 8个输出信号 Y0Y7 另外它还有三个使能输入端 E1、E2、E3。它的引脚排列见图 9-2 ，功能表见表 9-1 。图 9-2 74LS138 的引脚排列图 表9-1 74LS138 的功能表【实验内容】174LS138译码器逻辑功能测试在主实验箱上正确插好 DIP扩展板和辅助扩展板，在 DIP扩展板上找一个 16PIN
7、的插 座插上芯片 74LS138，芯片第8脚接地（ GND），16脚接电源（ VCC）。将辅助扩展板的 VCC 插孔， GND插 孔分别与直流电源部分的 +5V插孔， GND插 孔相连。将 74LS138的使能输入 端和地址输入端分别接到辅助扩展板的逻辑电平输出，将74LS138输出端Y0Y7 分别接到辅助扩展板逻辑电平显示的 8个发光二极管上，检查连线正确无误后按下直流电源开 关K101和 K102。逐次拨动对应的拨位开关，根据发光二极管的显示变化，测试74LS138的逻辑功能。274LS151译码器逻辑功能测试测试方法与 74LS138 类似，只是输入与输出脚的个数不同，功能引脚不同。 3
8、两片74LS138组合成 4线-16 线译码器图9-5 两片74LS138组合成 4 线-16 线译码器按图 9-5 连接实验电路，由于实验箱上仅提供 8个逻辑电平显示灯，该步实验一共 有16个输出端， 因此要灵活选用。 例如先把低 8位输出接逻辑电平显示输入， D3接“0”， 控制 D2，D1，D0的输入情况，可看出低 8位的不同显示情况。然后把高 8位输出接逻辑电 平显示输入， D3 接“ 1”，控制 D2，D1，D0的输入情况，可看高 8位的不同显示情况。 4 个输入端接逻辑电平输出。逐项测试电路的逻辑功能，自拟真值表，记录实验结果。 【实验报告】 1画出实验线路，把观察到的波形画在坐标
9、上，并标上相应的地址码。 2对实验结果进行分析、讨论。【思考题】1. 译码器的应用。2. 译码器的功能扩展。实验十 数据选择器实验【实验目的】1. 掌握数据选择器的逻辑功能和使用方法。 【实验设备与器材】 1数字万用表、双踪示波器。274LS151 八选1数据选择器 1片； 74LS20 四输入端二与非门 1片【实验原理】 数据选择是指选择多个通道数据中的一路，传送到唯一的公共数据通道上去。实现 数据选择功能的逻辑电路称为数据选择器。 它的功能相当于一个多个输入的单刀多掷开 关，其示意图如下：图10-1 4 选1 数据选择器示意图1. 数据选择器 74LS15174LS151 是一种典型的集成
10、电路数据选择器，它有 3个地址输入端 C、 B、A，可选择I 0I 78个数据源， 具有两个互补输出端即同相输出端 Z和反相输出端 Z 。其引脚图和功能 表分别如下：表10-1 74LS151 的功能表图 10-2 74LS151 的引脚图表【实验内容】1 74LS153 数据选择器逻辑功能测试在主实验箱上正确插好 DIP 扩展板和辅助扩展板，在 DIP扩展板上找一个 16PIN 的 插座插上芯片 74LS153，芯片第 8脚接地（ GND）， 16脚接电源（ VCC）。将辅助扩展板的 VCC插孔， GND插孔分别与直流电源部分的 +5V插孔， GND插孔相连。将 74LS153的使能输 入端
11、和地址输入端分别接到辅助扩展板的逻辑电平输出，将 74LS153输出端 Z接到辅助扩展板逻辑电平显示的发光二极管上，检查连线正确无误后按下直流电源开关K101和K102。逐次拨动对应的拨位开关，根据发光二极管的显示变化，测试74LS151的逻辑功能。2. 用试用双 4选 1的数据选择器 74LS153设计电路使其实现函数：F (A,B,C) ABC ABC ABC ABC并测试电路的正确性。3. 将双4选1的数据选择器 74LS153扩展成 8选1数据选择器并连接电路验证其正确性。 . 【实验报告】1画出实验图，并填表。2对实验结果进行分析、讨论。【思考题】1. 用数据选择器设计任意组合逻辑电
12、路。2. 数据选择器的扩展。实验十一 组合逻辑电路的综合设计【实验目的】 1掌握组合逻辑电路的分析与设计方法。2加深对基本门电路使用的理解。【实验设备与器材】1仪器 数字万用表、示波器。2器件74LS00 二输入端四与非门 1 片74LS02 二输入端四或非门 1 片74LS04 六与非门 1 片74LS10 三输入端三与非门 2 片74LS20 四输入端二与非门 1 片74LS151 四选 1 数据选择器 1片【实验原理】 1组合电路是最常用的逻辑电路，可以用一些常用的门电路来组合完成具有其他功能的门电路。例如，根据与门的逻辑表达式 Z= AB =得知，可以用两个非门和一个或非门组合成一个与门，还可以组合成更复杂的逻辑关系。2分析组合逻辑电路的一般步骤是：1) 由逻辑图写出各输出端的逻辑表达式；2) 化简和变换各逻辑表达式；3) 列出真值表；4) 根据真值表和逻辑表达式对逻辑电路进行分析，最后确定其功能。3设计组合逻辑电路的一般步骤与上面相反，是：1) 根据任务的要求，列出真值表；2) 用卡诺图或代数化简法求出最简的逻辑表达式；3) 根据表达式，画出逻辑电路图，用标准器件构成电路；4) 最后，用实验来验证设计的正确性。4组合逻辑电路的设计举例1”时，输出端用“与非门”设计一个表决电路。当四个输入端
