數位電子技術實驗
指導書 常用整合器件外形管腳示意圖
實驗一閘電路實驗
一、實驗目的：
1、熟悉、掌握ttl與非門的邏輯功能。
2、掌握ttl與非門主要引數、電壓傳輸特性的測試方法。
3、熟悉整合塊管腳排列特點和使用方法。
二、實驗儀器和裝置：
１、thd-1型數位電路實驗箱
2、數字萬用表1塊
3、整合四2輸入與非門74ls001塊
4、整合二4輸入與非門74ls201塊
三、實驗原理
ttl整合與非門是數位電路中廣泛使用的一種基本邏輯閘，使用時必須對它的邏輯功能、主要引數和特性曲線進行測試，以確定其效能好壞。
本實驗採用ttl整合元件74ls00、74ls20與非門進行測試。
74ls00是一個2輸入端4與非門，形狀為雙列直插式，邏輯表示式為。其引腳排列圖如圖1.1所示。74ls00的真值表如表1.1所示。
圖1.1 74ls00引腳排列表1.1 74ls00真值表
74ls20是一個雙4輸入端與非門，形狀為雙列直插式，邏輯表示式為。其引腳排列圖如圖1.2所示。
圖1.2 7420引腳排列圖
四、實驗步驟
實驗前的準備：在未接任何器件的情況下，先合上電源開關，檢查５v電源是否正常，正常後斷開電源。隨後選擇好實驗用整合片，查清整合片的引腿及功能，然後根據實驗圖接線，特別注意vcc及地的接線不能接錯，待老師檢查後方可接通電源進行實驗，以後所有實驗依辦理。
1、 驗證74ls00的邏輯功能
選與非門74ls00整合晶片一隻，按圖接好線。輸入端接電平開關輸出插口，輸出端接發光二極體顯示插口。
參考電路如圖1.3所示。測得數值填入表1.2中。
圖1.3 74ls00邏輯功能驗證電路
表1.2 74ls00邏輯功能表
2、驗證74ls20的邏輯功能
選雙４輸入正與非門74ls20整合晶片一隻，按圖接好線。輸入端接電平開關輸出插口，輸出端接發光二極體顯示插口。撥動電平開關，按表中情況分別測出輸出端電平。
表1.3 74ls20邏輯功能表
3、測試ttl與非門的主要引數
按資料規定的電源電壓值接好（5v±10%）。在對ttl與非門判斷時，輸入端全懸空，即全“1”，則輸出端用萬用表測應為0.4v以下，即邏輯“0”。
若將其中一輸入端接地，輸出端應在3.6v左右（邏輯“1”），此門為合格門。
（1）分別測量ttl與非門74ls00在帶負載和開路情況下的輸出高電平voh和輸出低電平vol，參考電路如圖1.4所示。
voh是指與非門一個以上的輸入端接低電平或接地時，輸出電壓的大小。此時閘電路處於截至狀態。如輸出空載，voh必須大於標準高電平（vsh=2.
4v）一般在3.6v左右。當輸出端接有拉電流負載時，voh應降低。
vol是指與非門的所有輸入端均接高電平時，輸出電壓的大小。此時閘電路處於導通狀態。如輸出空載，vol必須低於標準低電平（vsl=0.
4v），約為0.1v左右。接有灌電流負載時，vol將上升。
圖1.4 voh、vol測試電路
（2）測量低電平輸入電流iil和高電平輸入電流iih，參考電路圖如圖1.5所示。
iil是指當一個輸入端接地，而其他輸入端懸空時，輸入端流向接地端的電流，又稱為輸入短路電流。iil的大小關係到前級閘電路帶動負載的個數。
iih是指當一個輸入端接高電平，而其他輸入端接地時，流過接高電平輸入端的電流，又稱為交叉漏電流。它主要作為前級門輸出高電平時的拉電流。
圖1.5 iil、iih測試電路
表1.4 74ls00引數
4、根據真值表1.5，自己設計電路，用一片74ls00完成設計要求。
表1.5
根據真值表寫出函式表示式
根據函式表示式畫出電路圖。參考電路圖如圖1.6所示。
圖1.6 電路圖
4、根據設計的電路圖，在邏輯電路實驗板上連線線路，進行設計驗證。邏輯開關a、b可直接用實驗箱上的邏輯開關k0～k15中的任意兩個，指示燈用邏輯電路實驗板上的發光二極體。
五、報告要求
整理實驗資料，並對資料進行分析，根據實驗觀察到的現象，回答下列問題。
1、 與非門在什麼情況下輸出高電平？什麼情況下輸出低電平？
六、預習要求
1、 熟悉進行實驗過程中，所用閘電路的引腳位置，各引腳的用途。
實驗二組合邏輯電路實驗
一、實驗目的
1、掌握組合邏輯電路的分析、設計方法。
2、掌握中規模積體電路譯碼74ls138和資料選擇器74ls151的工作原理及其邏輯功能。
3、掌握實現組合邏輯電路的連線和除錯方法。
4、通過功能驗證鍛鍊解決實際問題的能力。
二、實驗儀器及裝置
1、thd-1型數位電路實驗箱
2、數字萬用表
3、74ls00（1片）、74ls20（1片）、74ls138（1片）、74ls151（1片）
三、實驗原理
組合邏輯電路是數字系統中邏輯電路形式的一種，它的特點是：電路任何時刻的輸出狀態只取決於該時刻輸入訊號（變數）的組合，而與電路的歷史狀態無關。
組合邏輯電路的設計是在給定問題（邏輯命題）情況下，通過邏輯設計過程，選擇合適的標準器件，搭接成實驗給定問題（邏輯命題）功能的邏輯電路。通常，設計組合邏輯電路按下述步驟進行：（1）列真值表；（2）由真值表寫出邏輯函式表示式；（3）對邏輯函式進行化簡。
若由真值表寫出的邏輯函式表示式不最簡，應利用公式法或卡諾圖法進行邏輯函式化簡，得出最簡式。如果對所用器件有要求，還需將最簡式轉換成相應的形式；（4）按最簡式畫出邏輯電路圖。
組合邏輯電路設計的最佳方案，應是在級數允許的條件下，使用器件少，電路簡單，而且隨著科學技術的發展，各種規模的積體電路不斷出現，給邏輯設計提供了多種可能的條件，所以在設計中應在條件許可和滿足經濟效益的前提下儘可能採用效能好的器件。
譯碼器是一個多輸入、多輸出的組合邏輯電路。它的作用是把給定的**進行“翻譯”，變成相應的狀態，使輸出通道中相應的一路有訊號輸出。譯碼器在數字系統中有廣泛的用途，不僅用於**的轉換、終端的數字顯示，還用於資料分配，存貯器定址和組合控制訊號等。
不同的功能可選用不同種類的譯碼器。譯碼器可分為通用譯碼器和顯示譯碼器兩大類。前者又分為變數譯碼器和**變換譯碼器，如3線－8線譯碼器74ls138。
資料選擇器又稱多路轉換器或多路開關，其功能是在地址碼（或叫選擇控制）電位的控制下，從幾個資料輸入中選擇一個並將其送到一個公共輸出端。資料選擇器的功能類似一個多擲開關，如74ls151為互補輸出的8選1資料選擇器。
四、實驗內容及步驟
1、用與非門設計火災報警訊號產生電路，具體要求如下：一個火災報警系統，設有煙感、溫感和紅外光感三種不同型別的火災探測器。為了防止誤報警，要求只有當其中兩種或兩種型別以上的探測器發出火災探測訊號時，報警系統才發出報警訊號。
2、分別用3線-8線譯碼器74ls138設計一位全加器電路。
3、用8選1資料選擇器74ls151實現函式 。
五、實驗報告要求
1、列寫實驗任務的設計過程，畫出設計的邏輯電路圖，並註明所用積體電路的引腳號。
2、總結用中規模數字積體電路設計組合電路的方法。
六、預習要求
1、熟悉本實驗所用各種積體電路的型號及引腳號。
2、根據實驗內容所給定的設計命題要求，按設計步驟寫出真值表、輸出函式表示式、卡諾圖化簡過程。並按指定邏輯寫出表示式。
3、根據實驗要求畫出標有積體電路的型號及引腳號的邏輯電路圖。
實驗三觸發器
一、實驗目的
１、學習觸發器邏輯功能的測試方法；
2、掌握整合jk觸發器和d觸發器的功能及使用方法。
3．熟悉用jk和d觸發器構成其它功能觸發器的方法。
二、實驗儀器及裝置
1、thd-1型數位電路實驗箱
2、數字萬用表
3、74ls76（1片）、74ls74（1片）
三、實驗原理
觸發器是一個具有記憶功能的二進位制資訊儲存器件，是組成時序電路的最基本單元，也是數位電路中另一種重要的單元電路，它在數字系統和計算機中有著廣泛的應用。觸發器具有兩個穩定狀態，用以表示邏輯狀態“1”和“0”，在一定的外界訊號作用下，可以從一個穩定狀態翻轉到另一個穩定狀態。觸發器有整合觸發器和閘電路組成的觸發器。
按其邏輯功能分，有rs觸發器，jk觸發器，d觸發器，t觸發器，tˊ觸發器等，應用比較廣泛的是jk觸發器和d觸發器。
1．jk觸發器
jk觸發器具有置“1”、置“0”、計數、保持等多種功能，74ls76引腳圖如下圖所示。
2．d觸發器
在輸入訊號為單端的情況下，d觸發器用起來最為方便，其狀態方程為：qn+1 = d，輸出狀態的更新發生在cp脈衝的上升沿，故又稱為上升沿觸發的邊沿觸發器，觸發器的狀態只取決於時鐘到來前d端的狀態，d觸發器的應用很廣，可用作數字訊號的寄存，移位寄存，分頻和波形發生等。 74ls74是上升沿觸發的雙d觸發器，其引腳排列見下圖。
74ls74的邏輯功能表見下表。
3.觸發器的功能轉換
在整合觸發器的產品中，每一種觸發器都有自己固定的邏輯功能。但可以利用轉換的方法獲得具有其它功能的觸發器。即要用一種型別觸發器代替另一種型別觸發器，這就需要進行觸發器的功能轉換。
轉換方法見下表。
表觸發器的功能轉換表
三、實驗內容及步驟
1、jk觸發器74ls76邏輯功能測試
j、k端接數位電路實驗箱上的“邏輯電平輸出開關”，由單次脈衝給出jk觸發器cp端的上升沿或下降沿觸發脈衝，按下表要求給出j、k的電平，用、將輸出置n狀態後，再將、接高電平（不要懸空），然後在cp端輸入上升沿或下降沿，觀察在時鐘脈衝作用下的狀態電平，將測試結果記錄於實驗表3-1中。
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實驗一邏輯閘電路功能及引數的測試 1.1 實驗目的 1.掌握ttl閘電路邏輯功能的測試方法。2.瞭解ttl與非門主要引數的含義及測試方法。3.掌握數字整合晶片的使用，學習檢查整合晶片的好壞。1.2 實驗裝置 1.示波器 2.直流穩壓電源 3.數位電路實驗箱 4.萬用表。1.3 基礎知識要點及參考電路...
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