数字逻辑实验报告.doc

实验一 TTL 门电路的逻辑功能测试一、实验目的1、掌握 TTL 器件的使用规则2、掌握 TTL 集成与非门的逻辑功能3、掌握 TTL 集成与非门的测试方法二、实验原理TTL集成电路的输入端和输出端均为三极管结构，所以称作三极管、三极管逻辑电路（Transistor -Transistor Logic ）简称TTL电路54 系列的TTL电路和74 系列的TTL电路具有完全相同的电路结构和电气性能参数所不同的是54 系列比74 系列的工作温度范围更宽，电源允许的范围也更大74 系列的工作环境温度规定为0—700C，电源电压工作范围为5V±5%V，而54 系列工作环境温度规定为-55—±1250C，电源电压工作范围为5V±10%V54H 与74H,54S 与74S 以及54LS 与74LS 系列的区别也仅在于工作环境温度与电源电压工作范围不同，就像54 系列和74 系列的区别那样在不同系列的TTL 器件中，只要器件型号的后几位数码一样，则它们的逻辑功能、外形尺寸、引脚排列就完全相同TTL 集成电路由于工作速度高、输出幅度较大、种类多、不易损坏而使用较广，特别对我们进行实验论证，选用TTL 电路比较合适。

因此，本实训教材大多采用74LS(或74)系列TTL 集成电路，它的电源电压工作范围为5V±5%V，逻辑高电平为“1”时≥2.4V，低电平为“0”时≤0.4V它们的逻辑表达式分别为：图1.2.1 分别是本次实验所用基本逻辑门电路的逻辑符号图图 TTL 基本逻辑门电路与门的逻辑功能为“有0 则0，全1 则1”；或门的逻辑功能为“有1则1，全0 则0”；非门的逻辑功能为输出与输入相反；与非门的逻辑功能为“有0 则1，全1 则0”；或非门的逻辑功能为“有1 则0，全0 则1”；异或门的逻辑功能为“不同则1，相同则0”三、实验设备与器件1、仪器数字逻辑实验箱2、器件74LS00 二输入端四与非门四、实验内容及实验步骤(包括数据记录）1、测试 74LS00（四 2 输入端与非门）逻辑功能将 74LS00 正确接入 DIP 插座，注意识别 1 脚位置（集成块正面放置且缺口向左，则左下角为 1 脚） ，输入端接逻辑电平输出插口，输出端接逻辑电平显示，拨动逻辑电平开关，根据 LED 发光二极管亮与灭，检测非门的逻辑功能，结果填入下表中 Y123A B Y0 0 10 1 11 0 11 1 03、利用与非门组成其他逻辑门电路⑴组成非门电路将 74LS00 中任意一个与非门组成如下图所示的与门电路，输入端接逻辑电平开关，输出端接指示灯 LED，拨动逻辑开关，观察指示灯 LED 的亮与灭，测试其逻辑功能，结果填入下表中。

非门电路连接图非门真值表A Y0 11 0⑵组成与门电路将 74LS00 中任意两个与非门组成如下图所示的与门电路，输入端接逻辑电平开关，输出端接指示灯 LED，拨动逻辑开关，观察指示灯 LED 的亮与灭，测试其逻辑功能，结果填入下表中 123456与门电路连接图与门真值表A B Y0 0 00 1 01 0 01 1 1⑶组成或门电路将 74LS00 中任选三个与非门组成如下图所示的或门电路，输入端接逻辑电平开关，输出端接指示灯 LED，拨动逻辑开关，观察指示灯 LED 的亮与灭，测试其逻辑功能，结果填入下表中 1234569108或门电路连接图或门真值表A B Y0 0 00 1 11 0 11 1 1⑷组成异或门电路将 74LS00 中的与非门按照下图所示的电路连线，输入端接逻辑电平开关，输出端接指示灯 LED，拨动逻辑开关，观察指示灯 LED 的亮与灭，测试其逻辑功能，结果填入下表中 123456908123异或门电路连接图异或门真值表A B Y0 0 00 1 11 0 11 1 05、实验数据处理与分析1、测试 74LS00（四 2 输入端与非门）逻辑功能，电路图如图：Y3故可列真值表 A B Y0 0 10 1 11 0 11 1 0与实验记录数据相符，则实验正确。

2、利用与非门组成其他逻辑门电路⑴组成非门电路，如图故可列真值表A Y0 11 0与实验记录数据相符，则实验正确⑵组成与门电路，如图123456故可列真值表 A B Y0 0 00 1 01 0 01 1 1与实验记录数据相符，则实验正确⑶组成或门电路,电路图如图1234569108故可列真值表 A B Y0 0 00 1 11 0 11 1 1与实验记录数据相符，则实验正确⑷组成异或门电路,电路图如图： 123456908123故可列真值表 A B Y0 0 00 1 11 0 11 1 0与实验记录数据相符，则实验正确实验二 数据选择器及其应用一、实验目的1、掌握中规模集成数据选择器的逻辑功能和使用方法2、学习用数据选择器构成组合逻辑电路的方法二、实验原理数据选择是指经过选择，把多个通道的数据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：数据选择器 74LS15174LS151 是典型的集成电路数据选择器，它有 3 个地址输入端 CBA，可选择D0~D7，这 8 个数据源，具有两个互补输出端，同相输出端 Y 和反相输出端 W。

其引脚图如下图所示74LS151 的引脚图表图三、实验设备与器件1、仪器数字逻辑实验箱2、器件74LS151 8 选 1 数据选择器四、实验内容及实验步骤(包括数据记录及分析)1、测试八选一数据选择器逻辑功能测试在数字逻辑电路实验箱 IC 插座模块中找一个 16PIN 的插座插上芯片74LS151 并在 16PIN 插座的第 8 脚接上实验箱的地（GND），第 16 脚接上电源（Vcc）将 74LS151 的控制输入端和数据输入端 D0~D7 接逻辑电平输出，将输出端 Y 接到逻辑电平显示的发光二极管上，逐次拨动对应的开关，根据发光二极管显示的变化，测试 74LS151 的逻辑功能输入 输出GC B A Y1 00 0 0 0 D00 0 0 1 D10 0 1 0 D20 0 1 1 D30 1 0 0 D40 1 0 1 D50 1 1 0 D60 1 1 1 D72、用八选一数据选择器设计 3 个开关控制一个电灯的逻辑电路，要求改变任何一个开关的状态都能控制电灯由亮变灭或者由灭变亮⑴写成设计过程⑵画出接线图⑶验证逻辑功能解：（1） 用“0”表示灯灭， “1”表示灯亮 A B C 输入端输入 3 个开关的状态。

则可列真值表 输入 输出GC B A Y1 00 0 0 0 00 0 0 1 10 0 1 0 10 0 1 1 00 1 0 0 10 1 0 1 00 1 1 0 00 1 1 1 1故可知 74LS151 的数据输入D0=D3=D5=D6=0D1=D2=D4=D7=1（2）接线图如图：按电路图接线即可3）根据电路图接线，测试电路得到的结果与设计的一致3、用八选一数据选择器设计一个监视交通信号灯工作状态的逻辑电路每组信号灯均由红、黄、绿三盏灯组成正常工作情况下，任何时刻必有一盏灯点亮，而且只允许有一盏灯点亮当出现其他五种点亮状态时，电路发生故障，这是要求发出故障信号，提醒维护人员前去维修⑴写成设计过程⑵画出接线图⑶验证逻辑功能解：（1）用“1”表示正常工作状态，用“0”表示故障状态A B C 输入端输入交通信号灯的状态则可列真值表 输入 输出GC B A Y1 00 0 0 0 00 0 0 1 10 0 1 0 10 0 1 1 00 1 0 0 10 1 0 1 00 1 1 0 00 1 1 1 0故可知 74LS151 的数据输入D0=D3=D5=D6=D7=0D1=D2=D4=1（2）接线图如图：按电路图接线即可。

3）根据电路图接线，测试电路得到的结果与设计的一致实验三 组合逻辑电路的分析与设计一、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二、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 得知，可ZAB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 值值值值值值值 值值值值值值值值值值值 值值值值值值值值值值值值值值值值值组 合 逻 辑 电 路 的 设 计 流 程组 合 逻 辑 电 路 的 设 计 流 程组 合 逻 辑 电 路 的 设 计 流 程组 合 逻 辑 电 路 的 设 计 流 程三、实验设备与器件1、仪器数字逻辑实验箱2、器件74LS00 二输入端四与非门 四、实验内容及实验步骤(包括数据记录及分析)1、分析电路的逻辑功能，写出输出表达式，列真值表，并通过实验加以验证，说明电路功能。

Y1Y2解：可列真值表 经卡洛 图可化简为：2、在举重比赛中，有 3 名裁判，其中 1 名为主裁判当有两名以上裁判（其中必须有 1 名主裁判）认为运动员举杠铃合格，就按动电钮，可发出成绩有效的信号请用与非门设计该组合逻辑电路其中 A 为主裁判、B、C 为副裁判⑴写成设计过程⑵画出接线图⑶验证逻辑功能解：（1）运动员合格用“1”表示，不合格用“0”表示可列真值表A B C Y0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 01 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1A B C Y1 Y20 0 0 10 0 1100 1 0 10 1 1111 0 0 11 0 1001 1 0 11 1 110经卡洛图可化简：（2）电路图：按电路图接线即可3）根据电路图接线，测试电路得到的结果与设计的一致3、用 8 选一数据选择器设计一个密码锁，锁上有三个按键 A、 B、 C，当两个或两个以上的按键同时按下时，且 A 键必须按下，锁能被打开用逻辑电平显示灯亮来替代锁，当符合上述条件时，将使逻辑电平显示灯亮，否则灯灭。

⑴写成设计过程⑵画出接线图⑶验证逻辑功能解：（1）用“1”表示锁被打开，用“0”表示锁没被打开可列真值表 A B C Y0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 01 1 1 1故可知 74LS151 的数据输入D0=D1=D2=D4=D6=0D3=D5=D7=1（2）电路图：按电路图接线即可3）根据电路图接线，测试电路得到的结果与设计的一致实验四 触发器 R-S 、J-K、T、D一、实验目的1、掌握基本 RS、JK、T 和 D 触发器的逻辑功能2、掌握集成触发器的功能和使用方法3、熟悉触发器之间相互转换的方法二、实验原理触发器是能够存储 1 位二进制码的逻辑电路，它有两个互补输出端，其输出状态不仅与输入有关，而且还与原先的输出状态有关触发器有两个稳定状态，用以表示逻辑状态“1”和“0” ，在一定的外界信号作用下，可以从一个稳定状态翻转到另一个稳定状态，它是一个具有记忆功能的二进制信息存储器件，是构成。