数字电路实验报告

实验一 数字实验箱的使用及基本门电路的逻辑功能

一、 实验目的和要求

1.熟悉型数字实验箱的结构和使用方法.

2.掌握基本门电路的逻辑功能及测试方法。

二、实验内容和原理

1、数字逻辑实验箱

目前数字电路的实验，通常都在数字逻辑实验箱上进行，实验箱一般包括以下几个部分组成：

① 直流稳压电源 ② 脉冲源③ 逻辑电平显示数据电平开关 ④ BCD七段译码显示 ⑤ 1C插座及自锁紧插孔 ⑥ 阻容元件区 ⑦ 电位器组

2、基本门电路的逻辑功能

常用基本门电路有“与”、“或”、“非”、“与非”、“或非”、“与或非”“异或”。它们的逻辑表达式及逻辑符号为：

③ 非门

①与门Z＝ABCD ②或门Z＝A+B+C ④与非门

⑤或非门

⑥与非门

⑦与或非门

三、操作方法和实验步骤

1、数字逻辑实验箱的使用

(1)将八个电平控制开关(K1K8)的输出插孔与八个电平指示器的输入插孔(L1-L8)依次接通，当开关向上板时，输出高电平即逻辑1，开关向下扳时，输出低电平即逻辑0，板动开关观察电平指示器的L1-L8，使其输出00000000，,11110000，01010101，11111111时，观察电平指示器的指示是否与之相一致。

(2)将电平控制开关K4、K3、K2、K1的输出插孔与BCD码显示器的低位输入端D1、C1、B1、A1依次接通，将电平控制开关K8、K7、K6、K5的输出插孔与BCD码显示器的低位输入端D2、C2、B2、A2依次接通，扳动控制开关其输出为:00000000、00010001、 00100010、00110011、01010101、01100110、10001000、10011001，观察数码管显示的数字，看能否显示0-99的任意数。

四、实验结果与分析

2、基本门电路逻辑功能的测试

(1)或非门逻辑功能的测试

①将或非门74S27插入实验插座上。

②按图2-2接线，门的输入段3、4、5分别接逻辑开关K1、K2、K3的逻辑电平输出插孔，门的输出端6接电平指示器输入端L1，若发光二极管亮表示门的输出状态为“1”，若发光二极管不亮表示门的输出状态为“0”。门的7端接地，14端接+5V。

③使输入端(3、4、5)为表2-1情况下，分别测出输出端(6)的逻辑状态，并将结果填入表2-1中

图2-2

(2)与或非门逻辑功能的测试

①将与或非门74LS51插入实验室插座上。按图2-3连接好电路。

②接通电源，按表2-2的要求进行实验。将测得的结果填入表中。

(3)异或门逻辑功能的测试

①将异或门74LS86插入实验室插座上。按图2-4连接好电路。

②接通电源，按表2-3的要求进行实验。将测得的结果填入表中。

(4)与非门逻辑功能的测试

①将与非门74LS20插入实验室插座上。按图2-5连接好电路。

②接通电源，按表2-4的要求进行实验。将测得的结果填入表中。

(5)利用与非门组成其它逻辑门，并测试其逻辑功能

①非门

74LS20是四输入端双与非门，前面的实验只用了一个与非门，现在将另一个与非门按图2-6接成非门。接通电源，按表2-5的要求进行实验，并将测得的结果填入表中。

分析：通过芯片的内部结构来了解掌握芯片的功能以及使用方法；在连接线路以及安装芯片时不要忘了关闭电源；安装芯片时注意芯片不要安反以防烧毁芯片；开始实验前要检查线路以及指示灯能否正常工作；

实验 二 组合电路的实验分析

一、实验目的

1. 掌握组合电路的分析方法
2. 验证半加器、全加器的逻辑功能

二、实验内容

1、半加器逻辑功能测试

2、全加器逻辑功能的测试

3、四位二进制全加器逻辑功能的测试

一、 操作方法和实验步骤

（一）、半加器逻辑功能测试

实验步骤

1. 写出S与C的逻辑表达式

S=A · B+ A B `; C=AB`

1. 做出逻辑电路连接图。
2. 链接电路，并验证实验结果。

（二）、全加器逻辑功能的测试

实验步骤

1. 写出Sn与Cn的逻辑表达式
2. 链接电路
3. 链接电路并验证实验结果。

（三）、 四位二进制全加器逻辑功能的测试

1. 链接电路并验证实验结果。

三、实验结果与分析

实验结果：完成了三个实验任务，对半加器，全加器，和74LS83芯片的设计和功能有更深刻的了解。

分析： 半加器只能够实现同一位上的两个数的相加，可以通过异或和与非门实现，全加器能够计算来自前一位的进位，集成的74LS83芯片可以通过级联应用实现连续多位的运算。

实验 三 组合逻辑电路的设计（一）

一、实验目的

掌握组合逻辑电路的设计方法，并通过实验结果验证理论知识。

二、实验内容与步骤

1、设计一个半减器，使之能完成两个一位二进制数

img

和

img

的减法运算（不考虑低位的借位），输出差和向高位的借位。

2、设计一个表决电路，三个输入

img

有两个或两个以上为1时，输出为1，否则输出为0。

三、 实验结果

1、详细写明整个实验过程 2、将实验过程和实验结果叙述清楚。

实验一：

真值表

实验二:

电路图：

真值表

实验 四 74LS138芯片的测试及应用

一 、 实验目的

1掌握组合逻辑电路的相关知识

2 学会使用操作74LS138芯片。

二 、 实验内容

1.测试74LS138芯片的功能。

2.使用74LS138译码器实训F=AB+BC+AC

三 、 操作方法与实验步骤

1.根据引脚图，对芯片进行连线，得到真值表

1. 验证真值表

3. 将与或式化为与非与非式：

AB+BC+AC=ABC+ABC+ABC+AB·C=((ABC)’(ABC’)(A·BC)(AB`C))’

1. 根据与非与非式设计电路。

四． 实验结果及分析

当一个选通端为高电平，另两个选通端和为低电平时，可将地址端的二进制编码在Y0至Y7对应的输出端以低电平译出。

任何时刻要么全为高电平1—芯片处于不工作状态，要么只有一个为低电平0，其余7个输出全为高电平1。

使用74LS138译码器进行编程即将要求的内容转化成74LS138芯片对应的输出的形式

实验五 触发器

一 实验目的

1、学习触发器逻辑功能的测试方法

2、学习基本RS触发器，JK触发器，D触发器的逻辑功能及触发方式。

3、了解不同触发器之间的相互转换。

二 实验内容与步骤

1、D触发器逻辑功能测试

(1)用一块集成D触发器74LLS74，按图6-6接线，

、

、D端分别接电平控制开关插孔K1、K2、K3，CP端接单脉冲输出插孔P+， Q、

img

端分别接电平指示器插孔L1、L2。

(2)直接置0、置1功能测试

按表6-2的要求，改变

img

、

img

(D和CP处于任意状态)，测试

img

、

的功能，并将测试结果填入表6-2中。

(3)逻辑功能测试

将

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和端置1，按表6-3的要求进行实验，并将测试结果填入表中。

3、JK触发器逻辑功能测试

(1)用一块集成JK触发器74LLS76, 按图6-7接线，

、

、J、K端分别接电平控制开关插孔K1、K2、K3、K4，CP端接单脉冲输出插孔P+，Q、

端分别接电平指示器插孔L1、L2。

(2)直接置0、置1功能测试

按表6-4的要求，改变

、

img

(J、K和CP处于任意状态)，测试

、

的功能，并将测试结果填入表中。

(3).逻辑功能测试

将

和端置1，按表6-5的要求进行实验，并将测试结果填入表中。

(1)将JK触发器转换成T触发器，验证其逻辑功能。

(2)将D触发器转换成将JK触发器转换成

触发器，验证其逻辑功能。从CP端输入3.5V的连续脉冲，用双踪示波器观察并画出触发器的输入输出波形。

以下两项为选作内容：

(3)将D触发器转换成JK触发器，验证其逻辑功能。

(4)将JK触发器转换成D触发器，验证其逻辑功能。

三 实验结果

表6-2

表6-3

表6-4

表6-5

实验六：计数器（一）

一 、实验目的

1、学习用JK触发器组成计数器。

2、学习计数器逻辑功能的测试方法。

3、熟悉异步二进制计数器，异步二一十进制计数器的工作原理。

二 、实验内容及原理

1.异步二进制计数器

真值表：

2、异步二一十进制计数器

验证真值表：

三 、操作方法与实验步骤

1.由实验讲义，我们已知异步二进制计数器和同步二进制计数器的逻辑图和74LS73芯片的引脚图。

2.测试足够数量的接线，并分别测试芯片的功能，保证实验的正常进行。

3.参照引脚图 我们可以进行连线，并进行测试。

四 、实验结果及分析

1 在异步的二进制计数器中,Q1随每一个下降沿的出现而反转，Q2,Q3,Q4依次是根据上一个输出端的下降沿出现而反转，Q1,Q2,Q3,Q4的反转频率依次是上一级的一半。

2 相较于异步的二进制计数器，异步的二-十进制计数器，多了由输出信号向输入信号的负反馈，通过负反馈，完成，每十个脉冲一组的循环。通过这种负反馈我们可以类似的作出其他进制的计数器。

实验七 触发器逻辑功能的测试

一、实验目的和要求

实验一：测试两个74LS160芯片和与非门74LS00芯片组成的100进制计数器的功能；

实验二：测试两个74LS160芯片和与非门74LS00芯片外加74LS20芯片组成的27进制计数器的功能；

二、 实验内容和原理

原理：

74LS160是集成单元二一十进制同步计数器，它除计数外，还有全复0，状态预置，保持等功能。

计数器74LS160的CP为计数脉冲输入端; Cr是复位控制端，当Cr为低电平时，不管其它输入信号如何，计数器立即恢复到0000状态，LD为状态预置控制端。当Cr=1, LD=0, 且CP端输入一个上升沿时，将使输入的A、B、C、D状态预置到计数器的状态QA, QB, Qc, QD上去了，P和T都是保持控制端，当Cr=LD=1,.而P或T为0时，不管有无CP信号及ABCD如何，计数器将保持原状态不变，只有当Cr、LD、P、T四个控制端全为高电平1时，计数器才能按8421码计数，而且状态是在CP上升沿时翻转。此外还有进位输出端Oc;它的作用是每计数至1001时，输出一个宽度等于计数脉冲周期的正脉冲信号。

两个十进制计数器可以组成一个10X 10-100进制的计数器，个位计数器的进位输出端Oc就作为十位计数器的CP输入，当个位计数器从0开始输入十个计数脉冲时，其Oc端输出一个下降沿，经G倒相，就成为十位计数器翻转所需要的上升沿。

在100进制计数器的基础上，加上一定的复位反馈电路，可以构成100以内的任意进制计数器。本实验要求构成27进制计数器，也就是当十位计数器状态成为0010, 个位计数器状态成为0111时，产生一个复位信号，使两位计数器为状态返回到0000状态。当计数到27时，QA、QB、QC、QB均为1，与非门G输出为0，使两位计数器复位。

内容：

1、74LS160芯片组成100进制计数器的功能测试

2、74LS160芯片组成27进制计数器的功能测试

三、 操作方法与实现步骤

1、74LS160芯片组成100进制计数器的功能测试

(1)由两块十进制计数器74LS160和一块双与非门74LS00 按图2连接可组成100进制计数器。这里使QA，QB, QC， QD接BCD码输入端的高四位，QA，QB, QC， QD接BCD码输入端的低四位。由实验箱的数码管来显示计数器的状态。首先使两个计数器都清零，然后计数。观察显示数字的变化规律。看其是否是100进制计数器。

注意左侧的芯片从15输出端引出导线连接与非门74LS00后再与右侧芯片的接口2相连，测试时建议选择最低的频率以便于观察。

2、74LS160芯片组成27进制计数器的功能测试

(1)在100进制计数器的基础上，按图3增加与非门G的有关连线(G由74LS20担任)，即可组成27进制计数器。首先清零，然后计数，观察显示数字的变化规律。看其是否是27进制计数器。

(2)注意连接的导线从74LS20芯片中输出后要返回到两个74LS160芯片的输入端cp段（接口为2），然后连接到脉冲后选择最低频率观察。

四、 实验结果与分析

1、74LS160芯片组成100进制计数器的功能测试

观察到数码显示器能成功地从1跳到99即可。

分析：要接成100进制加法计数器, 重点在于处理低位74160从1001->0000时向高位74160提供进位信号的问题.当低位74160到达状态1001后, 其RCO引脚变为高电平; 此时高位74160的ENT引脚也随之变为高电平. 当下一系统上升沿信号到来时, 两片74160的状态都+1, 而后低位74160的状态变为0000, 其RCO引脚随之变为低电平, 高位74160的ENT引脚也随之变为低电平. 当系统上升沿信号再次到来时, 低位74160依旧实现+1操作, 而高位74160由于其ENT引脚变为低电平, 则处于保持状态: 直到低位74160的状态再次到达1001时, 再次重复上述过程

2、74LS160芯片组成27进制计数器的功能测试

观察到数码显示器能成功地从1跳到26即可。

分析：要接成27进制加法计数器, 重点在于处理低位74160从1001->0000时向高位74160提供进位信号的问题.通过在第一片外加的逻辑电路，每计数到7会译出一个信号与上第二片的外加逻辑电路每到2译出的信号，此信号就是计数到27的进位信号，将此信号再接回两片的清零或置数端即可。

五、实验反思

由于我们拿到的芯片并非是正确的74LS160芯片，而是标上74LS160芯片的161芯片，我们的实验无法正常进行实际上得到的是256位计数器，同样在设计27进制计数器时按照接线图链接的结果也不是27进制。