数字逻辑电路实验指导书(2016)(2)

实验一 数字电路箱的使用（1505P000101）

一、实验目的

1．学习数字电路实验箱的使用。

2．掌握万用表的基本工作原理及使用方法。 3. 学会使用EWB仿真软件

二、实验仪器

数字电路实验箱 数字万用表 计算机

三、实验内容

1．实验箱结构

观察实验箱结构，熟悉各部分区域的功能，为今后使用实验箱完成数字电路实验做准备。实验箱各部分区域名称如图1-1所示。

1总电源开关 1 7 2脉冲信号区 3 逻辑笔 6 5 4 数码管 4

5拨码开关 IC插座区

6 逻辑开关 2 3 蜂鸣器 继电器 直流电源区 7发光二极管 图1-1 数字电路实验箱版面图

2．测试逻辑开关和发光二极管显示功能

打开实验箱的总电源开关，将逻辑开关右侧 +5V 处接+5V电源，拨动逻辑开关观察

结果，逻辑开关遵循正逻辑，即灯亮表示输出逻辑为1，灯灭表示输出逻辑为0；

用一连线一端插入发光二极管显示输入插孔，另一端插入逻辑开关的输出插孔，拨动逻辑开关，输出高电平时发光二极管亮，输出低电平时发光二极管灭。

3．试单脉冲和连续脉冲输出端功能

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在信号区 处接上电源。单脉冲有两种输出方式，按动单脉冲按键，每按动一+5V 下，单脉冲输出处提供由高电平到低电平（或由低电平到高电平）的一个过程 ；

连续脉冲信号输出处，有三档频率粗调供频率范围选择，将输出频率调至1Hz，发光二极管每秒闪亮一次，调至高频时，并调节微调旋钮，看到发光二极管恒亮。（高频时人的肉眼反应不出频率的变化）。

4．测试数码显示功能

将数码管的ABCD端与四个逻辑开关X0、X1、X2、X3相连接，拨动开关为0000、0001、0010、0011、0100．．．．．．可观察8421码显示，即可顺序显示0、1 、2、3、4．．．．．．。

将拨码开关任一组ABCD与数码管的任一ABCD相连接，按动拨码开关，观察显示结果。

5. EWB仿真软件介绍及使用 （见附录）

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实验二 TTL集成门电路（1505P000102）

一、实验目的

1．掌握TTL集成与非门的逻辑功能和性能特点； 2．能正确使用各种集成门电路；

3．进一步熟悉实验箱结构、基本功能和使用方法。

二、实验仪器

THD-1数字电路实验箱 万用表

集成片74LS20、74LS86

三、实验原理

门电路是组成数字电路的最基本的单元，包括与非门、与门、或门、或非门、与或非门、异或门、集成电极开路与非门和三态门等。最常用的集成门电路有TTL和CMOS两大类。TTL为晶体管—晶体管逻辑的简称，广泛的应用于中小规模电路，功耗较大。

14 13 12 11 10 9 8 Vcc & & GND 1 2 3 4 5 6 7

图1 74LS20管脚图

本实验所用的74LS20是四输入双与非门。即在一块芯片内含有两个相互独立的与非门，每个与非门含有四个输入端。其逻辑表达式为 Y=ABCD，逻辑符号及引脚排列如图 1。

正逻辑的前提下，输入端只要一个为低电平，输出就为高电平。描述与非门的输入、输出关系可以用电压传输特性表示，见图 2从电压传输特性曲线上可以读出输出高电平UOH，输出低电平UOL，开门电平UON，关门电平UOFF等参数。实际的门电路UOH和UOL并不是恒定值，由于产品的分散性，每个门之间都有差异 。在TTL电路中，常常规定高电平的标准值为3V，低电平的标准值为0.2V。 从0V到0.8V都算作低电平,从2V到5V都算作高电平,超出了这一范围是不允许的,因为这不仅会破坏电路的逻辑关系,而且还可能

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造成器件性能下降甚至损坏。

Uo UOH UOL Ui UOFF UON 图2 电压传输特性曲线 图中：UOH：指一个（或几个）输入端是低电平时输出的电平；

UOL：指输入指端全为高电平时输出的电平；

UON：在额定负载下得到规定的低电平，输入端应加的最小输入电平；

UOFF：通常规定保证输出电压为标准高电平的条件下所允许的最大输入电平。

四、实验步骤

1．TTL与非门的逻辑功能

在数字箱14芯IC插座上，将芯片的小缺口与IC插座的缺口对准插上74LS20四输入双与非门集成元件。按照图1接线，14脚接+5V电源，7脚接地，接线后检查无误，通电，按照表1改变A、B、C、D状态，观察记录输出状态；从实验结果中写出逻辑表达式Y。 表1

Y A B C D R +5V

2．与非门电压传输特性测试

W 1 2 4 14 6 UI 5 7 Uo 用74LS20元件中的任一四输入与非门按照3连接线路.接线检查无误后，通电，准备测试。调节电位器，使输入电压VI从零逐渐增大（用万用表测量电压的大小），按照表 2求，同时测量对应的输出VO的数值，将其填入表2中。

图3输特性测试电路

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表2 输入UI （V） 输出Uo （V） 0.2 0.4 0.6 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.6 1.8 2.0

根据表 2的结果，在坐标纸上画出电压传输特性（uo=f（ui）的关系）,并求出开门电平UON,关门电平UOFF值。

3．异或门的逻辑功能测试

74LS86为二输入四异或门元件，即芯片内含有四个异或门。如图4，先将VCC接+5V电源GND接地；任选一异或门（如1，2脚接逻辑开关的输出电平，3脚接发光二极管） 测试异或门的逻辑特性并记入表3中。

表3

10 9 8 14 13 12 11 A B Vcc ＝1 =1 =1 ＝1 GND 1 2 3 4 5 6 7

图4 74LS86 管脚图

Y 五、总结

1．在数字电路箱上使用集成芯片时应注意哪些问题？ 2．TTL系列芯片与CMOS芯片的区别。

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