数电实验09级非电专业.doc

实验一：组合逻辑电路设计及实现一、实验目的掌握用 SSI 基本逻辑门设计组合逻辑电路的方法TTL 门电路的逻辑功能测试方法（以 74LS00 与非门为例）⑴ 找到被测门电路的引脚图(74LS00 的引脚图如图 1－1)，弄清各引脚的含义和位置；⑵ 将芯片接好电源和地线（14 脚 VCC 接 5V，7 脚 GND 接地） ；⑶ 将输入端（如 1 脚 1A、2 脚 1B）分别接逻辑电平，输出端（如 3 脚 1Y）接发光二极管指示灯；⑷ 改变输入信号电平，观察输出指示灯变化，将结果填入真值表（表 1－1）中表 1－1 与非门真值表用 SSI 设计组合逻辑电路根据给出的实际逻辑问题，求出实现这一逻辑功能的最简逻辑电路用 SSI 设计组合逻辑电路的一般步骤如图 1-2 所示逻辑抽象逻辑真值表逻辑函数式选定器件类型化简逻辑函数并进行形式转换逻辑电路图图 1-2 用 SSI 设计组合电路的一般步骤用小规模集成门电路设计组合逻辑电路时，通常要先根据具体设计任务的要求列出逻辑真值表，将真值表转化为对应的逻辑函数式，再根据所选器件的类型（如“与门” 、 “或门” 、 “非门” 、 “与非门”等） ，将函数式化简并转换为合适的形式，根据逻辑函数式，画出逻辑电路的连接图。

一）SSI 设计举例1.设计课题设计一个监视交通灯工作状态的逻辑电路交通灯每组信号由红、黄、绿三盏灯组成正常工作情况下，只允许有一盏灯亮若某一时刻无一盏灯亮或两盏以上同时点灯亮，则A B Y00110101表示电路发生了故障监视交通灯工作状态的逻辑电路功能就是要求能检测出这一故障信号2.设计步骤1）逻辑抽象取红、黄、绿三盏灯的状态为输入变量，分别用 R、Y、G 表示，并规定灯亮时为“1” ，不亮时为“0” 取故障信号为输出变量，以 F 表示，并规定正常工作状态下 F 为“0” ，发生故障时 F 为“1” 按规定，根据题意可列出真值表如表 1-22）写出逻辑表达式由真值表 1-2 可求得：RYGYGR 3）选定器件类型用小规模数字集成逻辑门电路：74LS00、74LS20 实现4）化简逻辑函数用卡诺图方法将函数化为最简“与-或”形式，并变换成“与非- 与非”形式如图 1-2R 00 01 11 10011 111 1YG图 1-2 F 的卡诺图 RYGRYGYRGYRF 5）根据最简“与非-与非”表达式画出逻辑电路图，如图 1-3 所示图 1-3 逻辑电路图表 1-2 真值表R Y G F0000110011000101011001016）实验验证。

设计、是否正确、稳定需要进行静态测试即按真值表验证逻辑功能二、实验内容：1、实验验证设计举例电路功能的正确性2、用与非门设计 2-4 译码器，通过实验台上的逻辑电平改变译码器的输入 A0 和 A1 组合.测量相应的输出值，验证其逻辑功能2-4 译码器真值表3、设计一个三变量多数表决电路如举重比赛有三个裁判，运动员试举是否成功的裁决，由每个裁判按下自己面前的按钮来决定只有两个以上裁判裁定成功，表示“成功”的灯才亮试用与非门设计并实现该组合逻辑电路三、预习要求1、复习常用组合逻辑电路的原理及组合电路设计等相关内容；2、仔细阅读设计举例及设计题目着实弄懂其原理与要求；3、根据题目要求实验前做作好理论设计，即对要求设计的题目要列出真值表、写出逻辑表达式、画出逻辑图及芯片连接图等四、实验报告1、根据各题的题意，列出相应真值表，写出化简过程及电路实现的最简逻辑表达式和画出逻辑电路图2、 将各测试结果填入自画的表格中11110111A0 A1 B0 B1 B2 B3001101013、 分析、讨论得出相应结论五、实验仪器1、仪器：数字实验台、数字万用表、双踪示波器2、器材：74LS00（四-2 输入与非门） 、74LS20 （二-4 输入与非门） 、74LS04（反相器） 。

实验二 ﹙1﹚ 集成异步计数器一、实验目的1.学习用 74LS290 构成 8421 码十进制计数器和其它任意进制计数器2.观察异步计数器的工作过程3.观察计数器用复位端强制复位的工作过程二、实验原理计数器是一个用以实现计数功能的时序部件，它不仅可用来计脉冲数，还常用作数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其它特定的逻辑功能计数器种类很多：1、按构成计数器中的各触发器是否使用一个时钟脉冲源来分，有同步计数器和异步计数器2、根据计数制的不同，分为二进制计数器，十进制计数器和任意进制计数器3、根据计数的增减趋势，又分为加法、减法和可逆计数器还有可预置数和可编程序功能计数器等等 （一） 中规模集成计数器 74LS290，是异步十进制计数器R1、R2 为复位端S1、S2 为置位端CP1、CP2 为脉冲输入端Q0、Q1、Q2、Q3 为输出端 （二）实现任意进制计数器的方法十进制计数器（5421码）：Q 3和 CP1相连，以 CP2为计数脉冲输入端，Q0Q3Q 2Q1端输出，如图1所示三、实验内容1、用 74LS290 构成 8421 码十进制计数器，由 N 端逐个输入单个脉冲，计数器的Q0,Q1,Q2,Q3 分别接发光二极管和 BCD 译码驱动显示的输入端 A,B,C,D 处，然后记录实验结果。

2、用直接清零法设计74LS290构成的六进制计数器四预习要求及思考题1. 复习计数、译码和显示电路的工作原理2. 熟悉实验用的中规模集成计数器、译码器和七段显示器的逻辑功能和使用方法3. 完成本实验要求的设计题目，画好设计电路并列好有关记录表格五、实验仪器和设备1、仪器：数字实验台、数字万用表2、器材：74LS20（二-4 输入与非门） 、74LS04 （反相器） 、74LS290 、1 片、7447 译码驱动器 1 片和七段数码管 1 片等实验二﹙2 ﹚ 555 定时器及其应用实验原理1、555 定时器引脚排列如图 5－4－1 所示，各引脚功能如下：1 脚——（GND）接地端2 脚——（TR'）触发输入端，低电平有效3 脚——（OUT）输出端4 脚——（R’）复位端（不用时接 VCC）5 脚——（CO）电压控制端，不用时常在此脚与地之间接一 0.01μF补偿电容 555 定时器1 2 3 4GND TR’ OUT R’图 5－4－1 555 引脚VCC DIS TH CO8 7 6 56 脚——（TH）阈值端，高电平触发7 脚——（DIS）放电端8 脚——（V CC）电源端2、555 定时器的功能⑴复位：R'=0 时，电路复位，输出为 0；⑵高触发电平：在 2 脚 TR’的电压大于 1/3VCC 的前提下，当阈值端 TH＞2/3V CC时，内部放电管导通，输出 OUT 为 0；⑶低触发电平：在 6 脚 TH 的电压小于 2/3VCC 的前提下，当 TR’（2 脚）电压小于1/3VCC 时，内部放电管截止，输出 OUT 为 1；⑷状态维持原状：在 6 脚 TH 的电压小于 2/3VCC，又 2 脚 TR’的电压大于 1/3VCC 时，电路状态维持原状。

555 定时器的几种功能状态用表描述如表 5－4－1 所示表 5－4－1 555 定时器的功能状态表TR’（2 脚） TH(6 脚) R'（脚） DIS（7 脚） OUT(3 脚)X X 0 导通 0＞1/3V CC ＞2/3V CC 1 导通 0＞1/3V CC ＜2/3V CC 1 不变 不变＜1/3V CC ＜2/3V CC 1 截止 1＜1/3V CC ＞2/3V CC 1 *不允许此种输入组合3、由 555 定时器构成多谐振荡器⑴多谐振荡器电路由 555 定时器构成多谐振荡器的电路如图 5－4－2 所示8 4762 1 530.01FCR1R2 VOVCC图 5－4－2 多谐振荡器⑵振荡频率 C)R2(43.1Tf21占空比： 2121Tq⑶振荡波形振荡波形如图 5－4－3 所示T1 T2T0uO0CV312VCC图 5－4－3 多谐振荡器波形图uctt三、实验内容1、用 555 定时器设计一个多谐振荡器，要求频率为 1KHz，占空比为 65%，输出电压幅值为 TTL 电平，给定电容为 0.1F设计电路，计算电阻 R1 和 R2 的值，并通过实验测量频率、T 1 和 T2 值（可用示波器测量） ，计算占空比，填入自制的表中。

实验仪器与器材1、仪器：数字实验台、示波器、万用表2、器材：电容 0.1F（104）3 个，0.01F（103）1 个，电阻（阻值待定）4 个，NE555 1 个，7404 1 个。