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1、实验 3.2 与非门逻辑功能测试及组成其它门电路、实验目的:1. 熟悉THD-1型（或Dais-2B型）数电实验箱的使用方法。2. 了解基本门电路逻辑功能测试方法。3 学会用与非门组成其它逻辑门的方法。二、实验准备：1. 集成逻辑门有许多种，如：与门、或门、非门、与非门、或非门、与或 非 门、异或门、0C门、TS门等等。但其中与非门用途最广，用与非门可以组成其它许 多逻辑门。要实现其它逻辑门的功能，只要将该门的逻辑函数表达式化成与非 -与非表达 式，然后用多个与非门连接起来就可以达到目的。例如，要实现或门Y=A+B ,根据 摩根定律，或门的逻辑函数表达式可以写成：Y=AB，可用三个与非门连 接
2、实现。集成逻辑门还可以组成许多应用电路，比如利用与非门组成时钟脉冲源电 路就 是其中一例，它电路简单、频率范围宽、频率稳定。2. 集成电路与非门简介：74LS00是“TTL系列”中的与非门，CD4011是“CMOS系列”中的与非 门。它们 都是四- 2输入与非门电路，即在一块集成电路内含有四个独立的与非 门。每个与非 门有2个输入端74LS00芯片逻辑框图、符号及引脚排列如图3.2.1 （a）、（b）、（c）所示。CD4011芯片引脚排列如图3.2.2所示。(a)1211W98L&L图1-1 74LS00芯片逻辑框图2罟辑符号、及引脚排列1312111098&)&6235VID 14|7Vss
3、与非门的逻辑功能是：当输入端中有一个或一个以上是低电平时，输出端为高电 平；只有当输入端全部为高电平时，输出才是低电平(即有“0”得“ T,全“1”得“ 0”)。其逻辑函数表达式为：Y A毛OTTL电路对电源电压要求比较严，电源电压Vcc只允许在+5V 土 10%的范围 内工 作，超过5.5V将损坏器件；低于4.5V器件的逻辑功能将不正常。CMOS集成电路是将N沟道MOS晶体管和P沟道MOS晶体管同时用于一个集成电 路中，成为组合两种沟道MOS管性能的更优良的集成电路。CMOS电路的主要优点 是：(1) 功耗低，其静态工作电流在10数量级，是目前所有数字集成电路中 最低 的，而TTL器件的功耗
4、则大得多。(2) 高输入阻抗，通常大于10】Q，远高于TTL器件的输入阻抗。(3) .接近理想的传输特性，输出高电平可达电源电压的 99.9%以上，低电平 可达电源电压的0.1%以下，因此输出逻辑电平的摆幅很大，噪声容限很高。(4) 电源电压范围广，可在+5V+18V范围内正常运行。3 集成电路芯片简介： 数字电路实验中所用到的集成电路芯片都是双列直插式的， 其引脚排列规则 如 图3.2.3所示。识别方法是：正对集成电路型号(如74LS00)或看标记(左边的缺口或 小圆点标记)，从左下角开始按逆时针方向数1、2、3.依次数到最后一脚(在左上角)。 在标准型TTL集成电路中，电源端Vcc 一般排
5、在左上角，接地端GND 般排在右下角。 如74LS00为14脚芯片,14脚为Vcc, 7脚为GND。若芯片引脚上的标号为NC，贝U表 示该引脚为空脚，与内部电路不相连。图 3.2.3集成电路使用注意事项:(1) .接插集成电路时，要认清定位标记，不得插反。(2) . TTL集成电路电源电压严格控制在+45V+55V之间，实验中一般用Vcc二+5V。电源极性绝对不允许接反。CMOS集成电路电源电压允许在+5V+18V范围内选择，实验中一般也用+5V。(3) .为使门电路工作稳定，多余闲置的输入端一律不准悬空，闲置的输入端 处 理方法：与非门接Vcc，或非门接GND。(4) .在连接电路和插拔集成
6、电路时，应先切断电源，严禁带电操作！、计算机仿真实验内容:1.测与非门的逻辑功能：(1) .单击电子仿真软件 Multisim7基本界面左侧左列真实元件工具条的“ TTL ”按钮，从弹出的对话框中选取一个与非门7 4LS00N ，将它放置在电子平 台上；单击真实元件工具条的“ Source按钮，将电源Vcc和地线调出放置在电子平 台上；单击真实元件工具条的“ BasiC按钮，将单刀双掷开关“ J1 ”和“ J2 ” 调出放置在电子平台上，并分别双击“J1 ”和“ J2”图标，将弹出的对话框的“ Key for Switch ”栏设置成“ A”和“ B ”，最后点击对话框下方“ OK”按钮 退
7、出。(2) .单击电子仿真软件Multisim7基本界面右侧虚拟仪器工具条“Mul time ter”按钮，如图3.2.4左图所示，调出虚拟万用表“ XMM1 ”放置在电 子平台上，如图3.2.4右图所示。Multimeter图 3.2.474LS00NU1A图 3.2 5(4).双击虚拟万用表图标“ XMM1 ”，将出现它的放大面板，按下放大面板 上的 电压”和“直流”两个按钮，将它用来测量直流电压如图 3.2.6 所示。am:图 3.2.6(5) 打开仿真开关，按表3.2.1所示，分别按动“ A”和“ B ”键，使与非门的两个输入端为表中 4 种情况，从虚拟万用表的放大面板上读出各种情况的
8、 直流电 位，将它们填入表内，并将电位转换成逻辑状态填入表内。表 3.2.1：输入端输出端AB电位(V)逻辑状态000110112用与非门组成其它功能门电路:(1) .用与非门组成或门：1) .根据摩根定律，或门的逻辑函数表达式Q a B可以写成：q ab ,因此，可 以用三个与非门构成或门。2) 从电子仿真软件MuLtisim7基本界面左侧左列真实元件工具条的“ TTL ” 按钮中调出3个与非门74LS00N；从真实元件工具条的“ Basic”按钮中调出2个单刀 双掷开关，并分别将它们设置成Key二A和Key二B ；从真实元件工具条的“Soured按钮中调出电源和地线；红色指示灯从虚拟元件工
9、具条中调出。3) .连成或门仿真电路如图3.2.7所示。U1Af II *V4LLli_li74LSCI0ir4449U.LB .4) 打开仿真开关，按表3.2.2要求，分别按动“ A ”和“ B ”，观察并记录 指示灯的发光情况，将结果填入表3. 2. 2中，根据表3. 2. 2分析是否就是或门电路 的 真值表。表 3.2.2:输入输出AB指示灯状况逻辑状态00011011(2) .用与非门组成异或门：1) .按图3.2.8所示调出元件并组成异或门仿真电路。2) .打开仿真开关，按表3.2.3要求，分别按动“ A ”和“ B ”，观察并记录 指示灯的发光情况，将结果填入表 3.2.3中。3)
10、 .写出图3.2.8中各个与非门输出端的逻辑函数式，最终是否与异或门的逻辑 函数式相符。表 3.2.3:输入输出AB指示灯状况逻辑状态00011011(3) .用与非门组成同或门：1) .按图 329 所示调出元件并组成同或门仿真电路。2) .打开仿真开关，按表 3.2.4 要求，分别按动“ A ”和“ B ”，观察并记录 指示灯的发光情况，将结果填入表 3.2.4 中。3) .写出图 3.2.9 中各个与非门输出端的逻辑函数式， 最终是否与同或门的逻 辑函数式相符。vccUiA74Lsaau:ULCIHE74 LS J U.U741.5 0011|41 f I *74LSOONJ图329表
11、324:输入输出AB指示灯状况逻辑状态00011011四、实验室操作实验内容：1. THD-1型数字电路实验箱使用介绍(参阅图329):1) THD-1型数字电路实验箱面板左上角白色船型开关为主电源开关，主电源开关控制交流电压通断；在面板下方还有一个直流电源“DC SoureS 方框，其中有两个白色钮子开关，一般实验中用左边那只控制总+5V电源，打开后一盏 红色 指示灯亮。实验时应先接好线，检查无误后再打开电路电源，严禁带电接线！2) THD-1型数字电路实验箱面板右上角第一排 15只红色发光二极管和对应的15个接线孔为输出显示接线孔，门电路输出端连此处，红灯亮，表示输出 高电平；红灯不亮，表
12、示输出低电平。第二排 15只红色发光二极管和对应的15 个接线孔及15只钮子开关为逻辑电平控制开关和指示灯， 供门电路输入端接线， 钮 子开关向上扳为高电平，红色指示灯亮，向下扳为低电平，红色指示灯不亮。 注意： 在两排发光二极管的右下角有一处的一个插孔旁边标有“+5V”，需用一根导线将它与面板下方直流电源“ DC SoureS方框+5V主电源插孔相连，供发 光二极 管正常发光。3) THD-1型数字电路实验箱面板左下方有一个脉冲信号源“ Pulse SoureS方 框，能产生方波信号，频率波段分1Hz、1kHz和20kHz，每段可由电位器微 调频率。 同样，在方框的右下角也有一处插孔，旁边标
13、有“ +5V ” ，也需用一根 导线将它与 面板下方直流电源“ DC SoureS方框+5V主电源插孔相连，供方波 信号发生器工作。脉冲信号源的电源接上后有两种脉冲信号输出，一种是连续脉冲，在“Pulseout pu t”下方连续脉冲波形右边一盏红色指示灯亮，左边是连续脉冲信号输出孔。脉 冲信号源方框右上角为单次脉冲信号“ Sin gle pulse”，有一只按钮开关，按下按 钮时红灯亮，其上方输出孔输出正单次脉冲(即上升沿)；另一只按钮按下时绿 灯亮， 其上方输出孔输出负单次脉冲(即下升沿)。4) THD-1型数字电路实验箱面板上凡标有“丄”符号处，表示公共接地端，且 它们都已连通，可就近选择任一处接地。5) . THD-1型数字电路实验箱面板中间区域有许多集成电路插座，供插集成 电 路。围绕每一片集成电路四周是它们的对应管脚接线孔和管脚号，供实验连线。6) . THD-1型数字电路实验箱有电源短路报警声响功能，实验中一旦听到蜂 鸣器 响，应立即关闭电源！排除短路故障后可重新打开电源开关进行实验。因 (s) o 4 & o e * e o *.r (3 0曲个屋示灯浚插孔15个逻辑开关、插孔和指示灯l+5 |o数字集成电路插座及联线孔脉冲信号源 直流电派Fue Output 口 *GND +5V1 1Hz 1kHz 0kHz j MJMon Voff pul
