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數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)基本知識

一、數(shù)字集成電路封裝

中、小規(guī)模數(shù)字IC中最常用的是TTL電路和CMOS電路。TTL器件型號以74（或54）作前綴，稱為74/54系列，如74LS10、74F181、54S86等。中、小規(guī)模CMOS數(shù)字集成電路主要是4XXX/45XX（X代表0—9的數(shù)字）系列，高速CMOS電路HC（74HC系列），與TTL兼容的高速CMOS電路HCT（74HCT系列）。TTL電路與CMOS電路各有優(yōu)缺點(diǎn)，TTL速度高，CMOS電路功耗小、電源范圍大、抗擾能力強(qiáng)。由于TTL電路在世界范圍內(nèi)應(yīng)用極廣，在數(shù)字電路教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，我們主要使用TTL74系列電路作為實(shí)驗(yàn)用器件，采用單一作為供電電源。

數(shù)字IC器件有多+5V種封裝形式。為了教學(xué)實(shí)驗(yàn)方便，實(shí)驗(yàn)中所用的74系列器件封裝選用雙列直插式。圖1是雙列直插封裝的正面示意圖。雙列直插封裝有以下特點(diǎn)：

圖1 雙列直插式封裝圖圖2 PLCC封裝圖

1.從正面（上面）看，器件一端有一個(gè)半圓的缺口，這是正方向的標(biāo)志。缺口左邊的引腳為1，引腳號按逆時(shí)針方向增加。圖1中的數(shù)字表示引腳號。雙列直插封裝IC引腳數(shù)有14、16、20、24、28等若干種。

2.雙列直插器件有兩列引腳。引腳之間的間距是2.54毫米。兩列引腳之間的距離有寬（15.24毫米）、窄（7.62毫米）兩種。兩列引腳之間的距離能夠少做改變，引腳間距不能改變。將器件插入實(shí)驗(yàn)臺上的插座中去或者從插座中拔出時(shí)要小心，不要將器件引腳搞彎或折斷。

3. 74系列器件一般左下角的最后一個(gè)引腳是GND，右上角的引腳是VCC。例如，14引腳器件引腳7是GND，引腳14是VCC；20引腳器件引腳10是GND，引腳20是VCC。但也有一些例外，例如16引腳的雙JK觸發(fā)器74LS76，引腳13（不是引腳8）是GND，引腳5（不是引腳16）是VCC。所以使用集成電路器件時(shí)要看清它的引腳圖，找對電源和地，避免因接線錯(cuò)誤造成器件損壞。

二、數(shù)字電路測試及故障查找、排除

設(shè)計(jì)好一個(gè)數(shù)字電路后，要對其進(jìn)行測試，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否正確。測試過程中，發(fā)現(xiàn)問題要分析原因，找出故障所在，并解決它。數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)也遵循這些原則。

1.數(shù)字電路測試

數(shù)字電路測試大體上分為靜態(tài)測試和動態(tài)測試兩部分。靜態(tài)測試指的是，給定數(shù)字電路若干組靜態(tài)輸入值，測試數(shù)字電路的輸出值是否正確。數(shù)字電路設(shè)計(jì)好后，在實(shí)驗(yàn)臺上連接成一個(gè)完整的線路。把線路的輸入接電平開關(guān)輸出端，線路的輸出接電平指示燈，按功能表或狀態(tài)表的要求，改變輸入狀態(tài)，觀察輸入和輸出之間的關(guān)系是否符合設(shè)計(jì)要求。靜態(tài)測試是檢查設(shè)計(jì)是否正確，接線是否無誤的重要一步。

在靜態(tài)測試基礎(chǔ)上，按設(shè)計(jì)要求在輸入端加脈沖信號，觀察輸出端波形是否符合設(shè)計(jì)要求，這是動態(tài)測試。有些數(shù)字電路只需進(jìn)行靜態(tài)測試即可，有些數(shù)字電路則必須進(jìn)行動態(tài)測試。一般地說，時(shí)序電路應(yīng)進(jìn)行動態(tài)測試。

2.數(shù)字電路的故障查找和排除

在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)中，出現(xiàn)問題是難免的。重要的是分析問題，找出出現(xiàn)問題的原因，從而解決它。一般地說，有四個(gè)方面的原因產(chǎn)生問題（故障）：器件故障、接線錯(cuò)誤、設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和測試方法不正確。在查找故障過程中，首先要熟悉經(jīng)常發(fā)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問題引起的故障，表現(xiàn)為器件工作不正常。不言而喻，器件失效肯定會引起工作不正常，這需要更換一個(gè)好器件。器件接插問題，如管腳折斷或者器件的某個(gè)（或某些）引腳沒插到插座中等，也會使器件工作不正常。對于器件接插錯(cuò)誤有時(shí)不易發(fā)現(xiàn)，需仔細(xì)檢查。判斷器件失效的方法是用集成電路測試儀測試器件。需要指出的是，一般的集成電路測試儀只能檢測器件的某些靜態(tài)特性。對負(fù)載能力等靜態(tài)特性和上升沿、下降沿、延遲時(shí)間等動態(tài)特性，一般的集成電路測試儀不能測試。測試器件的這些參數(shù)，須使用專門的集成電路測試儀。

（2）接線錯(cuò)誤

接線錯(cuò)誤是最常見的錯(cuò)誤。據(jù)有人統(tǒng)計(jì)，在教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，大約百分之七十以上的故障是由接線錯(cuò)誤引起的。常見的接線錯(cuò)誤包括忘記接器件的電源和地；連線與插孔接觸不良；連線經(jīng)多次使用后，有可能外面塑料包皮完好，但內(nèi)部線斷；連線多接、漏接、錯(cuò)接；連線過長、過亂造成干擾。接線錯(cuò)誤造成的現(xiàn)象多種多樣，例如器件的某個(gè)功能塊不工作或工作不正常，器件不工作或發(fā)熱，電路中一部分工作狀態(tài)不穩(wěn)定等。解決方法大致包括：熟悉所用器件的功能及其引腳號，知道器件每個(gè)引腳的功能；器件的電源和地一定要接對、接好；檢查連線和插孔接觸是否良好；檢查連線有無錯(cuò)接、多接、漏接；檢查連線中有無斷線。最重要的是接線前要畫出接線圖，按圖接線，不要憑記憶隨想隨接；接線要規(guī)范、整齊，盡量走直線、短線，以免引起干擾。

（3）設(shè)計(jì)錯(cuò)誤

設(shè)計(jì)錯(cuò)誤自然會造成與預(yù)想的結(jié)果不一致。原因是對實(shí)驗(yàn)要求沒有吃透，或者是對所用器件的原理沒有掌握。因此實(shí)驗(yàn)前一定要理解實(shí)驗(yàn)要求，掌握實(shí)驗(yàn)線路原理，精心設(shè)計(jì)。初始設(shè)計(jì)完成后一般應(yīng)對設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。最后畫好邏輯圖及接線圖。

（4）測試方法不正確

如果不發(fā)生前面所述三種錯(cuò)誤，實(shí)驗(yàn)一般會成功。但有時(shí)測試方法不正確也會引起觀測錯(cuò)誤。例如，一個(gè)穩(wěn)定的波形，如果用示波器觀測，而示波器沒有同步，則造成波形不穩(wěn)的假象。因此要學(xué)會正確使用所用儀器、儀表。在數(shù)字電路中，尤其要學(xué)會正確使用示波器。在對數(shù)字電路測試過程中，由于測試儀器、儀表加到被測電路上后，對被測電路相當(dāng)與一個(gè)負(fù)載，因此測試過程中也有可能引起電路本身工作狀態(tài)的改變，這點(diǎn)應(yīng)引起注意。不過，在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)中，這種現(xiàn)象很少發(fā)生。

當(dāng)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)結(jié)果與預(yù)期不一致時(shí)，千萬不要慌亂。應(yīng)仔細(xì)觀測現(xiàn)象，冷靜思考問題所在。首先檢查儀器、儀表的使用是否正確。在正確使用儀器、儀表的前提下，按邏輯圖和接線圖逐級查找問題出現(xiàn)在何處。通常從發(fā)現(xiàn)問題的地方，一級一級向前測試，直到找出故障的初始發(fā)生位置。在故障的初始位置處，首先檢查連線是否正確。前面已說過，實(shí)驗(yàn)故障絕大部分是由接線錯(cuò)誤引起的，因此檢查一定要認(rèn)真、仔細(xì)。確認(rèn)接線無誤后，檢查器件引腳是否全部正確插進(jìn)插座中，有無引腳折斷、彎曲、錯(cuò)插問題。確認(rèn)無上述問題后，取下器件測試，以檢查器件好壞、或者直接換一個(gè)好器件。如果器件和接線都正確，則需考慮設(shè)計(jì)問題。

實(shí)驗(yàn)一常用集成門電路邏輯功能測試及其應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/font>

1、掌握集成門電路的邏輯功能、邏輯符號和邏輯表達(dá)式；

2、了解邏輯電平開關(guān)和邏輯電平顯示的工作原理；

3、學(xué)會驗(yàn)證集成門電路的邏輯功能；

4、掌握集成門電路邏輯功能的轉(zhuǎn)換；

5、學(xué)會連接簡單的組合邏輯電路。

二、實(shí)驗(yàn)原理：

1、功能測試

（1）．TTL集成門電路的工作電壓：+5V

（2）．TTL集成門引腳識別方法：從正面（上面）看，器件一端有一個(gè)半圓的缺口，這是正方向的標(biāo)志。缺口左邊的引腳為1，引腳號按逆時(shí)針方向增加。

（3）．TTL集成門電路管腳識別示意圖及各個(gè)引腳的功能（74LS00、74LS04、74LS08、74LS32）

圖1 雙列直插式封裝圖圖2 PLCC封裝圖

74系列器件一般左下角的最后一個(gè)引腳是GND，右上角的引腳是VCC。例如，14引腳器件引腳7是GND，引腳14是VCC；20引腳器件引腳10是GND，引腳20是VCC。但也有一些例外，例如16引腳的雙JK觸發(fā)器74LS76，引腳13（不是引腳8）是GND，引腳5（不是引腳16）是VCC。所以使用集成電路器件時(shí)要看清它的引腳圖，找對電源和地，避免因接線錯(cuò)誤造成器件損壞。

2、功能應(yīng)用

（1）.常用門電路的邏輯表達(dá)式：

與門：Y=AB 或門：Y=A+B 非門：Y=A▔

（2）.邏輯代數(shù)基本定理：

1：0 ?0=0 ?1=0 1 ?1=1 0+0=0 0+1=1+0=1+1=1 1▔=0 0▔=1

0-1率：A+0=0 A+1=1 A?0=0?A=0 A?1=1

互補(bǔ)率：A+A▔=1 A ?A▔=0 重疊率：A+A=A A ?A=A

還原率：A▔▔=A 交換律：A+B=B+A A ?B=B ?A

結(jié)合律：A+(B+C)=(A+B)+C=(A+C)=B A ?(B ?C)=(A ?B) ?C=(A ?C) ?B

分配率：A ?(B+C)=A ?B=A ?C A+B ?C=(A+B) ?(A+C)

吸收率：A+AB=A A(A+B)=A A+A▔B=A+B A(A▔+B)=AB

反演率：（A+B）▔=A▔?B▔ (A?B) ▔= A▔+B▔

包含率：AB+A▔C+BC=AB+A▔C (A+B)(A▔+C)(B+C)=(A+B)(A▔+C)

（3）、簡單組合邏輯電路的連接注意事項(xiàng):

簡單組合邏輯電路的連接注意事項(xiàng):熟悉所用器件的功能及其引腳號，知道器件每個(gè)引腳的功能;器件的電源和地一定要接對、接好;檢查連線和插孔接觸是否良好;檢查連線有無錯(cuò)接、多接、漏接; 檢查連線中有無斷線。最重要的是接線前要畫出接線圖，按圖接線，不要憑記憶隨想隨接;接線要規(guī)范、整齊，盡量走直線、短線，以免引起干擾。

三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及器材：

集成塊：74LS00、74LS04、74LS08、74LS32、

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟：

（一）功能測試

1、集成門電路邏輯功能測試：

（1）、集成門的邏輯功能測試

a|、電路圖：

b、測試結(jié)果：

（二）功能應(yīng)用

1.用與非門實(shí)現(xiàn)非門；

輸入		輸出	邏輯表達(dá)
VCC	0	1
VCC	1	0

電路圖：

輸入		輸出	邏輯表達(dá)
0	0	0	=A+B
0	1	1
1	0	1
1	1	1

2.用非門和與非門實(shí)現(xiàn)或門；

電路圖：

輸入		輸出	邏輯表達(dá)
0	0	0	=A+B
0	1	0
1	0	0
1	1	1

3.用與非門和與非門實(shí)現(xiàn)或門；

電路圖：

輸入		輸出	邏輯表達(dá)
0	0	1
0	1	1
1	0	1
1	1	1

4.用非門和與門實(shí)現(xiàn)同或門；

電路圖：

輸入			輸出	邏輯表達(dá)
0	0	0	0	Y=
0	0	1	0
0	1	0	0
0	1	1	0
1	0	0	0
1	0	1	0
1	1	0	0
1	1	1	1

5.用74LS00和74LS08實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)表達(dá)式：Y=

。

電路圖：

五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)和體會：

1、做實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要看清實(shí)驗(yàn)要求，按步驟做，一定要仔細(xì)。

2、這次實(shí)驗(yàn)讓我知道了各類芯片的組成與原理，知道了與門、或門、非門之間的相互作用。

3、仿真時(shí)可以不用連線直接編號，讓電路圖看起來整潔而且方便。

實(shí)驗(yàn)二 組合邏輯電路功能分析與設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/font>

1、了解組合邏輯電路的特點(diǎn)；

2、掌握組合邏輯電路功能的分析方法；

3、學(xué)會組合邏輯電路的連接方法;

4、掌握組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法。

二、實(shí)驗(yàn)原理：

1、組合邏輯電路的特點(diǎn)：

任意時(shí)刻的輸出僅僅取決于該時(shí)刻的輸入，與電路原來的狀態(tài)無關(guān)，電路無記憶功能。

2、組合邏輯電路的分析方法：

1. 根據(jù)給定的組合邏輯電路，逐級寫出邏輯函數(shù)表達(dá)式；

2. 化簡得到最簡表達(dá)式；

3. 列出電路的真值表；

4. 確定電路能完成的邏輯功能

3、組合邏輯電路的設(shè)計(jì)步驟：

1.仔細(xì)分析設(shè)計(jì)要求,確定輸入、輸出變量。

2.對輸入和輸出變量賦予0、1值,并根據(jù)輸入輸出之間的因果關(guān)系,列出輸入輸出對應(yīng)關(guān)系表,即真值表。

3.根據(jù)真值表填卡諾圖,寫輸出邏輯函數(shù)表達(dá)式的適當(dāng)形式。

4.畫出邏輯電路圖。

三、實(shí)驗(yàn)器件

集成塊：74LS00、74LS04、74LS08、74LS32

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

（一）、組合邏輯電路功能分析

分析圖4-1所示電路的邏輯功能：

1.根據(jù)電路圖得出表達(dá)式

2.真值表如下

輸入		輸出
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	1

3.由上可得：此電路的邏輯功能相當(dāng)于同或門，即“輸入相同出1，輸入不同出0”

（二）、組合邏輯電路設(shè)計(jì)（根據(jù)組合邏輯電路的設(shè)計(jì)步驟，分別寫出各個(gè)組合邏輯電路的設(shè)計(jì)步驟。）

1、設(shè)計(jì)一個(gè)舉重裁判表決器。設(shè)舉重比賽有三個(gè)裁判，一個(gè)主裁判和兩個(gè)副裁判。杠鈴?fù)耆e上的裁決由每一個(gè)裁判按一下自己面前的按鈕來確定。只有當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上裁判（其中必須有主裁判）判明成功時(shí)，表示“成功”的燈才亮。（要求用與非門實(shí)現(xiàn)）

解：設(shè)三個(gè)裁判分別為A、B、C，Y表示輸出，成功，1表示成功，0表示失敗。

真值表如下：

輸入			輸出
A	B	C	Y
0	0	0	0
0	0	1	0
0	1	0	0
0	1	1	0
1	0	0	0
1	0	1	1
1	1	0	1
1	1	1	1

函數(shù)表達(dá)式：

邏輯電路圖如下所示：

2、某設(shè)備有開關(guān)A、B、C，要求僅在開關(guān)A接通的條件下，開關(guān)B才能接通；開關(guān)C僅在開關(guān)B接通的條件下才能接通。違反這一規(guī)程，則發(fā)出報(bào)警信號。設(shè)計(jì)一個(gè)由與非門組成的能實(shí)現(xiàn)這一功能的報(bào)警控制電路。（要求用與非門實(shí)現(xiàn)）

解：設(shè)開關(guān)接通為1，未接通為0；輸出信號為Y，報(bào)警為1 ，不報(bào)警為0。

真值表如下：

輸入			輸出
A	B	C	Y
0	0	0	0
0	0	1	1
0	1	0	1
0	1	1	1
1	0	0	0
1	0	1	1
1	1	0	0
1	1	1	0

函數(shù)表達(dá)式：

邏輯電路圖如下所示：

3、設(shè)計(jì)全減器，（要求用與非門實(shí)現(xiàn)）

解：1.分析如下：可用集成譯碼器74LS138和與非門實(shí)現(xiàn)

2.真值表如下：其中Ai和Bi表示二進(jìn)制數(shù)的第i位，Ci表示本位最終運(yùn)算結(jié)果，即就是低位向本位借位或本位向高位借位之后的最終結(jié)果，Di-1表示低位是否向本位借位，Di表示本位是否向高位借位。

Ai	Bi	Di-1	Ci	Di
0	0	0	0	0
0	0	1	1	1
0	1	0	1	1
0	1	1	0	1
0	0	0	1	0
1	0	1	0	0
1	1	0	0	0
1	1	1	1	1

邏輯電路圖如下所示：

五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)與體會：

1、了解了全加器和全減器的原理。

2、更了解了邏輯電路的功能。

實(shí)驗(yàn)三編碼器、譯碼器及應(yīng)用電路設(shè)計(jì)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/font>

掌握中規(guī)模集成編碼器、譯碼器的邏輯功能測試和使用方法；
學(xué)會編碼器、譯碼器應(yīng)用電路設(shè)計(jì)的方法；
熟悉譯碼顯示電路的工作原理。

二、實(shí)驗(yàn)原理：

1、什么是編碼：

用文字、符號、或者數(shù)字表示特定對象的過程稱為編碼

2、編碼器74LS147的特點(diǎn)及引腳排列圖：

什么是譯碼：

譯碼是編碼的逆過程，把給定的代碼進(jìn)行“翻譯”，變成相應(yīng)的狀態(tài)，使輸出通道中相應(yīng)的一路有信號輸出。

譯碼器按照功能的不同，一般分為三類：

二進(jìn)制譯碼器、二—十進(jìn)制譯碼器、顯示譯碼器。

變量譯碼器

74LS138的特點(diǎn)及其引腳排列圖：

74LS138的特點(diǎn)反碼輸出，

ABC：地址輸入端，

Y0—Y7：輸出端，

G1、G2A’、G2B’：使能端，只有當(dāng)G1=G2A’

=G2B’=1時(shí)，譯碼器才工作。

碼制變換譯碼器：

譯碼器74LS42的特點(diǎn)及其引腳排列

譯碼器74LS42的特點(diǎn)是能將8421BCD碼譯成10個(gè)對象，

它有四個(gè)輸入端，十個(gè)輸出端。

（3）數(shù)碼顯示與七段譯碼驅(qū)動器：

a、七段發(fā)光二極管數(shù)碼顯示管的特點(diǎn)：（共陰極）

b、七段譯碼驅(qū)動器：

此類譯碼器型號由74LS247（共陽）、74LS248（共陰）、CC4511（共陰）等，本實(shí)驗(yàn)采用CC4511BCD碼來驅(qū)動共陰數(shù)碼管。圖6-5為CC4511引腳圖：

4、在本數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)裝置上已完成了譯碼器74LS48和數(shù)碼管之間的連接圖。

三、實(shí)驗(yàn)器件：集成塊：74LS147 74LS138 74LS42

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟：

74LS147編碼器邏輯功能測試：
將編碼器9個(gè)輸入端各接一根導(dǎo)線，來改變輸入端的狀態(tài)，4個(gè)輸入端依次從高到低Q3-Q0顯示，在各輸入端輸入有效電平，觀察并記錄電路輸入與輸出的對應(yīng)關(guān)系，以及當(dāng)幾個(gè)輸入同時(shí)為有效電平編碼器的優(yōu)先級別關(guān)系。

輸入									輸出
I9	I8	I7	I6	I5	I4	I3	I2	I1	Q3	Q2	Q1	Q0
1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1
0	X	X	X	X	X	X	X	X	0	1	1	0
1	0	X	X	X	X	X	X	X	0	1	1	1
1	1	0	X	X	X	X	X	X	1	0	0	0
1	1	1	0	X	X	X	X	X	1	0	0	1
1	1	1	1	0	X	X	X	X	1	0	1	0
1	1	1	1	1	0	X	X	X	1	0	1	1
1	1	1	1	1	1	0	X	X	1	1	0	0
1	1	1	1	1	1	1	0	X	1	1	0	1

2、274LS138 譯碼器邏輯功能測試：

將譯碼器的使能端

輸入端、

分別接到邏輯電平開關(guān)上，八個(gè)輸出端

依次連接在邏輯電平顯示上，改變輸入端的狀態(tài)組合，觀察輸出端的變化，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄下表:

輸入					輸出
		A2	A1	A0	Y7	Y6	Y5	Y4	Y3	Y2	Y1	Y0
0	1	X	X	X	1	1	1	1	1	1	1	1
X	0	X	X	X	1	1	1	1	1	1	1	1
1	0	0	0	0	1	1	1	1	1	1	1	0
1	0	0	0	1	1	1	1	1	1	1	0	1
1	0	0	1	0	1	1	1	1	1	0	1	1
1	0	0	1	1	1	1	1	1	0	1	1	1
1	0	1	0	0	1	1	1	0	1	1	1	1
1	0	1	0	1	1	1	0	1	1	1	1	1
1	0	1	1	0	1	0	1	1	1	1	1	1
	0	1	1	1	0	1	1	1	1	1	1	1

3、74LS47譯碼器邏輯功能測試：

4、編碼器、譯碼器和顯示器三者之間的聯(lián)接：

5、用兩片74LS138組合成一個(gè)4-16線的譯碼器，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)果進(jìn)行分析、討論。

1.了解譯碼，編碼的概念;譯碼和編碼互為逆過程;

2.74LS147是優(yōu)先編碼器,當(dāng)輸入端有兩個(gè)或兩個(gè)以上為低電平，它將對優(yōu)先級別相對較高的優(yōu)先編碼;

3.74LS138: Y0 -Y7 是輸出端，G1、G2A’、G2B' 為使能端，只有當(dāng)G1=G2A’=G2B’=1時(shí)，譯碼器才工作

4了解共陰、共陽和數(shù)碼管的接法;

實(shí)驗(yàn)四用譯碼器實(shí)現(xiàn)組合邏輯電路

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩W(xué)會用譯碼器實(shí)現(xiàn)組合邏輯電路

二、實(shí)驗(yàn)原理：

用譯碼器加上門電路的方法，來實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的組合邏輯電路，簡單方便。本實(shí)驗(yàn)主要使用的譯碼器是74LS138。對門電路的選擇以與非門居多。

72LS138譯碼器的功能特點(diǎn)：

1.譯碼器的工作條件：只有當(dāng)使能端G1=G2A’=G2B’=1時(shí)，譯碼器才工作。

2、譯碼器實(shí)現(xiàn)函數(shù)所用門電路的特點(diǎn)：

三、實(shí)驗(yàn)儀器及器材：

集成塊：74LS138 74LS42 74LS20 74LS08

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟：（要求寫出各電路的設(shè)計(jì)步驟，并畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。）

1、設(shè)計(jì)一個(gè)三變量，判斷奇數(shù)個(gè)“1”的電路（要求用譯碼器和與非門實(shí)現(xiàn)）。

解：設(shè)三個(gè)輸入變量分別為A、B、C,輸出變量為Y，輸入有奇數(shù)個(gè)1輸出1，否則輸出0

輸入			輸出
A	B	C	Y
0	0	0	0
0	0	1	1
0	1	0	1
0	1	1	0
1	0	0	1
1	0	1	0
1	1	0	0
1	1	1	1

真值表如下

函數(shù)表達(dá)式

邏輯電路圖如下所示

2、某工廠有A、B、C三臺設(shè)備，A、B的功率均為10W，C的功率為20W，這些設(shè)備由和兩臺發(fā)電機(jī)供電，兩臺發(fā)電機(jī)的最大輸出功率分別為10W和30W，要求設(shè)計(jì)一個(gè)邏輯電路以最節(jié)約能源的方式啟、停發(fā)電機(jī)，來控制三臺設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)、停止（要求用譯碼器和與非門、與門實(shí)現(xiàn)）。

解：設(shè)三個(gè)輸入變量分別為A、B、C,輸出變量為D、E

1.真值表如下

A	B	C	甲	乙
0	0	0	0	0
0	0	1	0	1
0	1	0	1	0
0	1	1	0	1
1	0	0	1	0
1	0	1	0	1
1	1	0	0	1
1	1	1	1	1

函數(shù)表達(dá)式

邏輯電路圖如下所示

3、設(shè)計(jì)一個(gè)全加器（要求用譯碼器和與非門實(shí)現(xiàn)）。

輸入			輸出
A	B	C	Y1	Y2
0	0	0	0	0
0	0	1	0	1
0	1	0	0	1
0	1	1	1	0
1	0	0	0	1
1	0	1	1	0
1	1	0	1	0
1	1	1	1	1

解：1.真值表如下

2.邏輯電路如下所示

五、實(shí)驗(yàn)體會：通過與“實(shí)驗(yàn)三”實(shí)現(xiàn)組合邏輯電路的方法的比較，寫出使用自己的體會。

譯碼是編碼的逆過程。它的功能是將具有特定含義的二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的輸出信號

實(shí)驗(yàn)五　數(shù)據(jù)選擇器邏輯功能測試及應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/font>

1、掌握集成數(shù)據(jù)選擇器的邏輯功能及使用方法；

2、學(xué)會用數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)組合邏輯電路的方法。

二、實(shí)驗(yàn)原理：

數(shù)據(jù)選擇器的芯片種類很多，常用的2選1、4選1、8選1、16選1、32選1等。本實(shí)驗(yàn)使用的是8選1 數(shù)據(jù)選擇器74LS151。

用數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)表達(dá)式有兩種常用的方法：

數(shù)據(jù)選擇器又叫“多路開關(guān)”。數(shù)據(jù)選擇器在地址控制端（或叫選擇控制）的控制下，從多個(gè)數(shù)據(jù)輸入通道中選擇其中一通道的數(shù)據(jù)傳輸至輸出端。

工作條件：

：接低電平 Y：輸出端

A、B、C：地址輸入端

D0-D7：輔助輸入端

W：擴(kuò)展端

圖5—1數(shù)據(jù)選擇器74LS151引腳排列

三、實(shí)驗(yàn)儀器及器材：

實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備：D2H+型數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱

集成塊：74LS151 74LS153 74LS04

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟：（寫出用數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)設(shè)計(jì)過程、畫出接線圖）

1、測試數(shù)據(jù)選擇器74LS151的邏輯功能：

E	C	B	A	Y
1	X	X	X	0	1
0	0	0	0
0	0	0	1
0	0	1	0
0	1	1	1
0	1	0	0
0	1	0	1
0	1	1	0
0	1	1	1

2、用數(shù)據(jù)選擇器74LS151實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)：

解：74LS151的表達(dá)式為

因?yàn)?img id="aimg_rLOv5" onclick="zoom(this, this.src, 0, 0, 0)" class="zoom" width="94" height="13" src="http://c.51hei.com/a/huq/a/a/c/225/225.075.jpg" border="0" alt="" />

所以有：

電路圖如下所示

用數(shù)據(jù)選擇器74LS153實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)：

解：

故：D0=D3=0,D1=D2=1

1E	3	4	5	6	A	B	Y
0	0	0	X	0	0	0	1
0	0	1	X	0	0	1	0
0	1	0	1	0	1	0	0
0	1	1	1	0	1	1	1

五、實(shí)驗(yàn)收獲、體會：

數(shù)據(jù)選擇是指經(jīng)過選擇，把多路數(shù)據(jù)的某一路數(shù)據(jù)傳送到公共數(shù)據(jù)線上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)選擇功能的邏輯電路。它的作用相當(dāng)于多個(gè)輸入的單刀多擲開關(guān)。

實(shí)驗(yàn)六觸發(fā)器邏輯功能測試及應(yīng)用

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/font>

1、掌握基本RS、JK、D、T和T′觸發(fā)器的邏輯功能；

2、學(xué)會驗(yàn)證集成觸發(fā)器的邏輯功能及使用方法；

3、熟悉觸發(fā)器之間相互轉(zhuǎn)換的方法。

二、實(shí)驗(yàn)原理：

觸發(fā)器：根據(jù)觸發(fā)器的邏輯功能的不同，又可分為:

三、實(shí)驗(yàn)儀器與器件：

實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備：D2H+型數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱。

集成塊：74LS112 74LS74 74LS04 74LS08 74LS02 74LS86

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟：

1、基本RS觸發(fā)器邏輯功能的測試：

(約束條件）

狀態(tài)圖為：

S	R	Qn	Qn+1
0	0	0	X
0	0	1	X
0	1	0	1
0	1	1	1
1	0	0	0
1	0	1	0
1	1	0	0
1	1	1	1

電路圖為：

2、JK觸發(fā)器邏輯功能測試：

狀態(tài)圖為：

J	K	Qn	Qn+1
0	0	0	0
0	0	1	1
0	1	0	0
0	1	1	0
1	0	0	1
1	0	1	1
1	1	0	1
1	1	1	0

電路圖為：

3、D觸發(fā)器邏輯功能測試：

（1）異步輸入端功能測試：

S	R	Qn	Qn+1
1	1	0	0
1	1	1	1
0	1	0	0
0	1	1	0
1	0	0	1
1	0	1	1
0	0	0	不定
0	0	1	不定

D觸發(fā)器邏輯功能測試：

D	Qn	Qn+1
0	0	0
0	1	0
1	0	1
1	1	1

4、不同類型時(shí)鐘觸發(fā)器間的轉(zhuǎn)換：

JK轉(zhuǎn)換為D觸發(fā)器：D轉(zhuǎn)換為JK 觸發(fā)器：

D轉(zhuǎn)換為JK 觸發(fā)器：

JK轉(zhuǎn)換為T觸發(fā)器：T轉(zhuǎn)換為JK觸發(fā)器：

JK轉(zhuǎn)換為RS觸發(fā)器：RS轉(zhuǎn)換為JK觸發(fā)器：

五、實(shí)驗(yàn)體會與要求：

1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫出各個(gè)觸發(fā)器的真值表。

2、試比較各個(gè)觸發(fā)器有何不同？

3、寫出不同類型時(shí)鐘觸發(fā)器間的轉(zhuǎn)換過程。

實(shí)驗(yàn)七時(shí)序邏輯電路的測試

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/font>

1、熟悉時(shí)序邏輯電路的分析方法。

2、掌握時(shí)序邏輯電路的測試方法。

二、實(shí)驗(yàn)原理：

簡述時(shí)序邏輯電路的分析方法：

根據(jù)時(shí)序邏輯電路分析步驟，得出電路的邏輯功能，進(jìn)行測試。在時(shí)鐘信號輸入端加入合適的脈沖信號，然后觀察各單元部件之間的配合是否滿足要求，將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和理論分析結(jié)果進(jìn)行比較。

例如，圖10—2是4位二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器的測試，

圖10—1 實(shí)驗(yàn)電路圖圖10—2 實(shí)驗(yàn)電路圖圖10—3 實(shí)驗(yàn)電路圖

可以采用以下幾種方法：

（1）用示波器觀察波形。在計(jì)數(shù)器的CP端加入時(shí)鐘脈沖信號，然后用示波器分別測試脈沖信號CP的波形及計(jì)數(shù)器的輸出端Q3、Q2、Q1、Q0的波形。

（2）用數(shù)碼管顯示。在計(jì)數(shù)器的CP端加入時(shí)鐘脈沖信號，將計(jì)數(shù)器的輸出端接至字符顯示譯碼器，由數(shù)碼管可以顯示出計(jì)數(shù)器CP端輸入脈沖的個(gè)數(shù)。

（3）用0—1顯示器顯示二進(jìn)制數(shù)。在計(jì)數(shù)器的CP端加入時(shí)鐘脈沖信號，然后用0—1顯示器觀察計(jì)數(shù)器的輸出端Q3、Q2、Q1、Q0狀態(tài)的變化。

三、實(shí)驗(yàn)儀器及器材：

實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備：DGJ—2型電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置（D71—2數(shù)電實(shí)驗(yàn)掛箱）

集成塊：74LS112 74LS74 74LS00

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟：

（1）根據(jù)圖10—1連接電路，然后分別用“實(shí)驗(yàn)原理”介紹的方法對該電路進(jìn)行測試，并畫出電路的工作波形、狀態(tài)表，描述電路的邏輯功能。

（2）根據(jù)圖10—2連接電路，然后分別用“實(shí)驗(yàn)原理”介紹的方法對該電路進(jìn)行測試，并畫出電路的工作波形、狀態(tài)表，描述電路的邏輯功能。

（3）根據(jù)圖10—3連接電路，然后分別用“實(shí)驗(yàn)原理”介紹的方法對該電路進(jìn)行測試，并畫出電路的工作波形、狀態(tài)表，描述電路的邏輯功能。

五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求

1、分析實(shí)驗(yàn)中各個(gè)電路的工作波形、狀態(tài)表，弄清各個(gè)實(shí)驗(yàn)電路的邏輯功能及工作特點(diǎn)。

2、分別畫出各個(gè)電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時(shí)序圖。

六、寫出實(shí)驗(yàn)體會

實(shí)驗(yàn)八移位寄存器邏輯功能測試及應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/font>

1、掌握中規(guī)模4位雙向移位寄存器邏輯功能及使用方法；

2、熟悉移位寄存器的應(yīng)用——構(gòu)成環(huán)形計(jì)數(shù)器和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行、并行轉(zhuǎn)換。

二、實(shí)驗(yàn)原理：

移位寄存器是一個(gè)具有移位功能的寄存器，是指寄存器中所存的代碼能夠在移位脈沖的作用下依次左移或右移。既能左移又能右移的稱為雙向移位寄存器，只需要改變左、右移的控制信號便可實(shí)現(xiàn)雙向移位要求。本實(shí)驗(yàn)選用的4位雙向移位寄存器，型號為74LS194，其引腳排列如圖11—1所示。

移位寄存器不僅可以組成串行—并行數(shù)碼轉(zhuǎn)換器，還可以方便地組成移位寄存器型計(jì)數(shù)器、脈沖分配器等電路。常用的移位寄存器有環(huán)行計(jì)數(shù)器和扭環(huán)型計(jì)數(shù)器。

圖11—1 74LS194引腳排列及功能

三、實(shí)驗(yàn)儀器及器材：

實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備：DGJ—2型電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置（D71—2數(shù)電實(shí)驗(yàn)掛箱）

集成塊：74LS194 74LS04

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟：

1、驗(yàn)證移位寄存器74LS194的邏輯功能：

計(jì)數(shù)脈沖由單次脈沖源提供，清零端、工作狀態(tài)控制端M1 M2、并行數(shù)據(jù)輸入端D0—D3、DSL為左移串行數(shù)據(jù)輸入端、DSR右移串行數(shù)據(jù)輸入端分別接邏輯電平開關(guān)，輸出端Q0—Q3均接邏輯電平顯示。按如下逐項(xiàng)測試并判斷該集成塊的功能是否正常。