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1、数字电路与逻辑设计实验指导书-数字电路路与逻辑辑设计实实验指导导书主审：杨杨智 主主编：陈陈荣军 原伟中山大学学南方学学院电子子通信与与软件工工程系序 言 数字电电路与逻逻辑设计计实验是是数字字电路与与逻辑设设计的的课程对对口的实实验课，是是数字字电路与与逻辑设设计课课程的实实验环节节。通过过本课程程的学习习，使学学生进一一步理解解数字电电子线路路的工作作原理、学学会使用用常用电电子仪器器、掌握握基本的的电子测测量方法法、调整整电路的的基本实实验技能能，提高高理论联联系实际际、知识识综合应应用能力力。 具体要求求：1、能正正确、规规范地使使用常用用电子仪仪器； 2、具有有查阅常常用电子子器件手
2、手册的能能力； 3、根据据技术要要求能选选用合适适的元器器件、组组成实验验电路，能能进行组组装及调调试；4、具有有分析、寻寻找和排排除常见见故障的的能力；5、具有有自行拟拟定实验验步骤，分分析和综综合实验验结果以以及撰写写实验报报告的能能力。数字电电路与逻逻辑设计计实验指指导书是是在20009 年院内内印刷讲讲义的基基础上进进行修订订，由电电子通信信与软件件工程系系陈荣军军讲师完完成全面面修订工工作、杨杨智教授授审定修修改，数数字电路路与逻辑辑设计实实验指导导书适适于本院院电子信信息科学学与技术术专业、通通信工程程专业、计计算机科科学与技技术专业业的学生生使用，也也可供相相关专业业的学生生参考
3、。 电子通信信与软件件工程系系目录数字电电路与逻逻辑设计计实验教教学大纲纲4实验2 门电路路逻辑功功能及测测试7实验3组组合逻辑辑电路的的设计111实验4 组合逻逻辑电路路（半加加器全加加器及逻逻辑运算算）133实验5 译码器器和数据据选择器器17实验6 竞争争冒险119实验7 触发器器工作原原理与功功能测试试21实验8 集成成计数器器及寄存存器的应应用244实验9时时序电路路测试及及研究227实验100 5555时时基电路路29附图：实实验常用用芯片引引脚图333数字电电路与逻逻辑设计计实验教教学大纲纲课程名称称：数字字电路与与逻辑设设计实验验（Diggitaal CCirccuitt an
4、nd LLogiic EExpeerimmentts）课程类别别：必修修 编号号： 学学时：336主编姓名名：陈荣荣军 单位：电子通通信与软软件工程程系 职职称：讲讲师主审姓名名： 单位位：电子子通信与与软件工工程系 职称：授课对象象：本科科生 专业业：电子子信息科科学与技技术年级级：二年级上上 编写日期期：20010年88月 通信信工程计算机科科学与技技术一、实验验教学目的的和任务务数字电电路与逻逻辑设计计实验属于数字电电路与逻逻辑设计计课程理理论联系系实际的的实验课课程。目目的是使使学生通通过该实实验课程程的学习习进一步步加深对对理论课课程的理理解，掌掌握数字字电路设设计的基基本技能能、熟
5、练练掌握数数字信号号的测量量方法；通过该该实验课课程进一一步培养养学生独独立分析析问题和和解决问问题的能能力。努努力培养养学生的的创新精精神和创创新能力力。二、实验验教学的的基本要要求本实验课课程主要要以常规规的TTTL、CCMOSS中小规规模数字字电路器器件为基基础，通通过本实实验课程程的学习习使学生生能够：1通过过实验学学会数字字电路实实验需用用的仪器器及设备备的使用用。2了解解TTLL、CMMOS中中小规模模集成电电路型号号系列，使使用注意意事项。掌掌握常用用数字集集成电路路的主要要参数及及逻辑功功能的测测试方法法。3学会会分析和和设计组组合逻辑辑电路，并并能用小小规模集集成电路路和相应
6、应的中规规模集成成电路实实现。4学会会分析和和设计时时序逻辑辑电路，并并能用触触发器或或中规模模计数器器实现。5初步步具备设设计、安安装、调调试数字字电路的的基本技技能。三、实验验内容及及学时时时安排实实验项目目的设置置及学时时分配序号实验项目目名称内容简介介实验学时时实验类型型实验要求求每组人数数1Multtsimm20001仿真真软件练练习1.熟悉悉Mulltsiim20001软软件的元元件库2.练习习仿真电电路的绘绘制3.练习习万用表表和示波波器的应应用4.对基基本门电电路逻辑辑功能进进行仿真真测试3验证必修22门电路逻逻辑功能能及测试试1.测试试四输入入与非门门74LLS200的逻辑辑
7、功能2.测试试异或门门的逻辑辑关系3.采用用74LLS000组成电电路的逻逻辑功能能4.采用用与非门门组成与与门、或或门、或或非门并并测试其其逻辑关关系5.测试试与非门门对脉冲冲的控制制作用3验证必修23组合逻辑辑电路的的设计在TPEE-D型型数字电电路实验验箱上用用74LLS 000二输输入端四四与非门门计出三人人表决电电路3设计选修24组合逻辑辑电路（加加法器）1.组合合逻辑电电路功能能测试2.测试试半加器器逻辑功功能3.测试试全加器器逻辑功功能3验证必修25译码器和和数据选选择器1.测试试2-44译码器器74LLS1339功能能2.测试试利用774LSS1399扩展的的3-88译码器器的
8、功能能3.测试试数据选选择器774LSS1533的逻辑辑功能3验证必修26双稳态触触发器1.测试试基本RRS触发发器的逻逻辑功能能2.测试试JK触触发器的的逻辑和和计数功功能3.测试试D触发发器的逻逻辑功能能4.测试试用JKK触发器器组成的的应用电电路的逻逻辑功能能3验证必修27集成计数数器1.集成成计数器器74LLS900功能测测试2.计数数器级联联3.任意意进制计计数器设设计3设计必修28计数器芯芯片的应应用1.测试试集成计计数器774LSS1611的功能能2.利用用74LLS1661设计计一个其其它进制制的计数数器3设计选修29计数器仿仿真实验验1.仿真真集成计计数器774LSS2900
9、的功能能2.仿真真利用774LSS2900组成的的十进制制和二-五进制制的逻辑辑功能3.仿真真利用774LSS2900组成的的六进制制的逻辑辑功能3设计选修210555集集定时器器实验用5555定时器器构成施施密特触触发器;构成单单稳态触触发器;设计一一个过电电压,欠欠电压声声光报警警电路,电路正正常工作作电压为为5V,要求当当电压超超过5.5V(过电压压),和和低于44.5VV(欠电电压)时时都要报报警.3设计选修211时序逻辑辑电路测测试及研研究1.异步步二进制制计数器器测试及及研究2.异步步二-十十进制加加法计数数器测试试及研究究3.环形形计数器器测试及及研究3验证必修212竞争冒险险用
10、74LLS866、744LS110、774LSS20搭搭建一个个八位串串行奇偶偶校验电电路，观观察竞争争冒险现现象，分分析消除除方法。3验证必修213综合实验验使用中、小小规模集集成电路路设计与与制作一一台数字字显示时时、分、秒秒的闹钟钟设计要求求：（1）能进行行正常的的时、分分、秒计计时功能能；（2）能进行行手动校校时；（3）能进行行整点报报时；（4）能在整整点时刻刻与电台台所报标标准时间间校对；（5）具有定定点闹时时功能；（6）能自动动按预定定程序顺顺序自动动报时。6综合设计计选修3注：必修修实验224学时时，选修修实验112学时时，共需需修366学时。四、使用用说明1与其其他课程程的联系
11、系本课程的的先修课课程有电电子信息息测量基基础实验验、电电路与电电子学实实验等等，后继继课程有有微机机原理与与应用、单单片机原原理与应应用等等，数字字电路仿仿真实验验内容与与电路路仿真实实践有有部分交交叉，本本门课重重点在数数电实验验内容，详详细仿真真技术在在电路路仿真实实践中中讲解。2教学学方式课堂讲授授、实验验指导、小小组讨论论、项目目设计等等。3考核核方式数字电电路与逻逻辑设计计实验为必修修课程，以以学生课课前预习习报告成成绩、课课堂实验验操作成成绩和课课后实验验报告成成绩按225%、50%、255%的比例例计算学学期总成成绩。五、主要要参考书书目1.数数字电路路与逻辑辑设计实验验内部讲
12、讲义2数数字电子子技术基基础 高等教教育出版版社 阎石主主编 第第五版 200063电工工及电子子技术实实验 天津科科学技术术出版社社 魏魏清海 第一版版 200014Muultiisimm 7&电子技技术实验验 浙江江大学出出版社 黄培根根 奚慧慧平 第第一版 20005实验2 门电路路逻辑功功能及测测试一、实验验目的 1熟熟悉门电电路逻辑辑功能 2熟熟悉数字字电路学学习机使使用方法法。二、实验验仪器及及材料1TPPE-DD型数字字电路学学习机2.双踪踪示波器器 3器器件 74LLS000 二输入入端四与与非门 2片片 74LLS200 四输人人端双与与非门 1片片 74LLS866 二输入
13、入端四异异或门 1片片 74LLS044 六反相相器 11片三、预习习要求 1复复习门电电路工作作原理及及相应逻逻辑表达达式 2熟熟悉所用用集成电电路的引引线位置置及各引引线用途途 图2.1四、实验验内容 实验前前按学习习机使用用说明先先检查学学习机电电源是否否正常然后选择择实验用用的集成成电路按自己己设计的的实验接接线图接接好连线特特别注意意 VCCC及地地线不能能接错线接好好后经实实验指导导 教师检查查无误方方可通电电实验实验中中改动接接线须先先断开电电源，接好好线后再再通电实实验。 1测测试门电电路逻辑辑功能 （1）。选选用双四四输入与与非门 74LLS200一只，插插入面包包板按图2。
14、11接线、输输入端接接S1S4（电电平开关关输出插插口）。输输出端接电平平显示发发光二级级管（DD1DD8任意意一个） （2）将电平平开关按按表21置位位，分别别测输出出电压及及逻辑状状态 表21输入输出1234Y电压（VV） HHHHHLHHHLLHHLLLHLLLL 22异或或门逻辑辑功能测测试 图22.2（1）选二输输入四异异或门电电路744LS886，按按图22接线线，输人人端1、22、4、55接电平平开关，输输出端AA、B、YY接电子子显示发发光二极极管。 （2）将电平平开关按按表22位，将将结果填填人表中中。 表22输入输出ABYY电压（VV）LLLLHLLLHHLLHHHLHHH
15、HLHLH3逻辑辑电路的的逻辑关关系（1）用744LS000按图图2。33，24接线线，将输输人输出出逻辑关关系分别别用人表表233、表224中中， 表23图2.3输入输出ABLLLHHLHH 表224输入输出ABYZLLHHLHLH 图22.4（2）写出上上面两个个电路逻逻辑表达达式4用与与非门组组成其它它门电路路并测试试验证（1）组成或或非门 用用一片二二输入端端四与非非门组成成或非门门 画出出电路图图，测试试并填表表255 表25 表26输入输出ABYABY0011010100110101 （22）组组成异或或门 （aa）将异异或门表表达式转转化为与与非门表表达式。 （bb）画出出逻辑电
16、电路图。 （c）测测试并填填表26。五、实实验报告告要求1 整整理实验验结果，填填入相应应表格中中，并写写出逻辑辑表达式式。2 小小结实验验心得体体会。实验3组组合逻辑辑电路的的设计一、设计计目的1、掌握握用门电电路设计计组合逻逻辑电路路的方法法。2、掌握握用中规规模集成成组合逻逻辑芯片片设计组组合逻辑辑电路的的方法。3、要求求同学们们能够根根据给定定的题目目，用多多种方法法设计电电路。二、设计计要求1、用两两种方法法设计三三人多数数表决电电路。2、分析析各种方方法的优优点和缺缺点。3、思考考四人多多数表决决电路的的设计方方法。要求用两两种方法法设计一一个三人人多数表表决电路路。要求求自拟实实
17、验步骤骤，用所所给芯片片实现电电路。三、参考考电路设按键同同意灯亮亮为输入入高电平平（逻辑辑为1），否否则，不不按键同同意为输入入低电平平（逻辑辑为0）。输输出逻辑辑为1表示赞赞成；输输出逻辑辑为0表示表表示反对对。根据题意意和以上上设定，列列逻辑状状态表如如表3-1。表3-11ABCF00000010010001111000101111011111由逻辑辑状态表表可知，能能使输出出逻辑为为1的只只有四项项：第44、6、77、8项。故，表表决器的的辑逻表表达式应应是：从从化简后后的逻辑辑表达式式可知，前前一项括括号中表表达的是是一个异异或门关系。因因此，作作逻辑图图如下。图31 三人表决电路经
18、常用来来设计组组合逻辑辑电路的的MSII芯片主主要是：译码器器和数据据选择器器。设计计步骤前前几步同同上，写写出的逻逻辑函数数表达式式可以不不化简，直直接用最最小项之之和的形形式，然然后根据据题目要要求选择择合适的的器件，并并且画出出原理图图实现。四、实验验设备与与器件本实验的的设备和和器件如如下： 实验设设备：数数字逻辑辑实验箱箱，万用用表及工工具； 实验器器件：774LSS00、774LSS02、774LSS04、74LS20、74LS11、74LS86等。五、实验验报告要要求1、写出出具体设设计步骤骤，画出出实验线线路。2、根据据实验结结果分析析各种设设计方法法的优点点及使用用场合。3、
19、回答答四人多多数表决决电路的的设计方方法。实验4 组合逻逻辑电路路（半加加器全加加器及逻逻辑运算算）一、实验验目的 11掌握握组合逻逻辑电路路的功能能调试。 22。验证证半加器器和全加加器的逻逻辑功能能。 33。学会会二进制制数的运运算规律律。二、实验验仪器及及材料 器器件 74LLS000 二二输入端端四与非非门 3片片 74LLS866 二二输入端端四异或或门 1片片三、预习习要求 1预预习组合合逻辑电电路的分分析方法法 2预预习用与与非门和和异或门门构成的的半加器器、全加加器的工工作原理理。 3预预习二进进制数的的运算。四、实验验内容 1组组合逻辑辑电路功功能测试试。图4.1 （11）用
20、用2片774LSS00组组成图 4.11所示逻逻辑电路路。为便便于接线线和检查查在图图中要注注明芯片片编号及及各引脚脚对应的的编号。 （22）图图中A、BB、C接接电平开开关，YYI，YY2接发发光管电电平显示示 （33）。按按表4。11要求，改改变A、BB、C的的状态填填表并写写出Y11，Y22逻辑表表达式 （44）将将运算结结果与实实验比较较 表表411输入输出ABCY1Y2000111100011100101110010 2测测试用异异或门（774LSS86）和和与非门门组成的的半加器器的逻 辑功功能 根据据半加器器的逻辑辑表达式式可知半加器器Y是AA、B的的 异或或，而进进位Z是是A、
21、BB相与，故故半加器器可用一一个集 成异异或门和和二个与与非门组组成如图图4.22 （11）在在学习机机上用异异或门和和与门接接成以上上电路 接接电平开开关SY、ZZ接电平平显示 （2）按表442要要求改变变A、BB状态，填填表 图 4.22 表42输入端A0101B0011输出端YZ 3测测试全加加器的逻逻辑功能能。 （1）写出图图433电路的的逻辑表表达式。 （2）根据逻逻辑表达达式列真真值表 （3）根据真真值表画画逻辑函函数Sii 、 Ci的的卡诺图图图4.3 （4）填写表表433各点状状态 表表433ABCYZX1X2X3SC000010100110001011101111（5）按原理
22、理图选择择与非门门并接线线进行测测试，将将测试结结果记入入表44，并并与上表表进行比比较看逻逻辑功能能是否一一致 表44ABCCS000010100110001011101111输入端A00001111B00110011C01010101输出端CS五、实验验报告 1整整理实验验数据、图图表并对对实验结结果进行行分析讨讨论。 2总总结组合合逻辑电电路的分分析方法法。实验5译译码器和和数据选选择器一、实验验目的1. 熟熟悉集成成译码器器。2. 了了解集成成译码器器应用。3. 熟熟悉数据据选择器器。二、实验验仪器及及材料1双踪踪示波器器 2器件 744LS1139 24线译译码器 1片 744LS1
23、153 双44选1数数据选择择器 l片 744LS000 二输输入端四四与非门门 1片片三、实验验内容 1译译码器功功能测试试将74LLS1339译码码器按图图51接接线，按按表5l输输入电平平分别置置位、填填输出状状态表 表51输入输出使能选择GBAY0 Y1 Y2 Y3HXXLLLLLHLHLLHH图5。112译码码器转换换 将双22一4线线译码器器转换为为38线译译码器。 （1）画画出转换换电路图图。 （2）在在学习机机上接线线并验证证设计是是否正确确。 （3）设计并并填写该该3一88线译码码器功能能表，画画出输入入、输出出波形。 3数据选选择器的的测试及及应用（1）将将双4选选1数据据
24、选择器器7LSS1533参照图图52接接线测测试其功功能并填填写功能能表 （2）将将学习机机脉冲信信号源中中固定连连续脉冲冲4个不不同频率率的信号号接到数数据选择择器 4个输输入端，将将选择端端置位，使使输出端端可分别别观察到到4种不不同频率率脉冲信信号（3）分分析上述述实验结结果并总总结数据据选择器器作用。 图522 表52选择端数据输入入端输出控制制输出B AC0C11C2CC3GYX XX X X XXHL LL X X XXLL LH X X XXLL HX L X XXLL HX H X XXLH LX X L XXLH LX X H XXLH HX X X LLLH HX X X
25、HHL四、实验验报告 1画画出实验验要求的的波形图图。 2画画出实验验内容22的电路路图。 3总总结译码码器和数数据选择择的使用用体会。实验6 竞争争冒险一、实验验目的 通过实实验观察察组合电电路中存存在的竟竟争冒险险现象，学学会用实实验手段段消除竞竞争冒险险对电路路的影响响二、实验验材料 TTLL芯片： 774LSS86 四2输输入异或或门 2片 774LSS10 三3输输入入与与非门 22片 774LSS20 四输入入双与非非门 1片三、实验验内容 1八八位串行行奇仍校校验电路路竞争冒冒险现象象的观察察及消除除。图661所所示电路路为八位位串行奇奇偶校验验电路。 图图611八位串串行奇、偶
26、偶校验电电路 按按图接线线。 测测试电路路的逻辑辑功能。aabg，hh分别接接逻辑开开关K11；KK9，zz接发光光二级管管显示。改改变K11K88的状态态观察察并记录录Z的变变化。 aa接脉冲冲bch接高高电平用示波波器观察察并记录录a和yy湍的波波形测出出信号经经七级异异或门的的延迟时时间。 aa和h端端接同一一脉冲bccg为为高电平平观察察并记录录a和yy端的波波形。说说明y端端的波形形有何异异常现象象？ 若若采用加加电容的的办法来来消除此此异常现现象则则电容CC应接在在何处？ 测测出门电电路的阈阈值电压压V，若若设门的的输出电电阻R001000，估算算电容CC值的大大小？ 用用实验法法
27、测出消消除上述述异常现现象所需需的电容容值说说明产生生误差的的原因有有哪些？ 2组组合电路路竞争冒冒险现象象的观察察及消除除 组组合电路路如图662所所示。 测测试电路路功能结果列列成真值值表形式式。 用用实验法法测定在信号号变化过过程中竟争冒冒险在何何处，什什么时刻刻可能出出现？ 用用校正项项的办法法来消除除竟争冒冒险则则电路应应怎洋修修改？画画出修改改后的电电路并并用实验验验证之之。 若若改用加加滤波电电容的办办法来消消除竞争争冒险则电容容C应加加在何处处？其值值约为多多大？试试通过实实验验证证之。三、思考考题 什么叫叫组合电电路的竞竞争冒险险现象？它是怎怎样产生的的名常有有哪几种种消除的
28、的办法？实验中中你认为较为为简单的的方法是是哪种？使用时时应注意意什么问题？图6.22 实验7 触发器器工作原原理与功功能测试试 一、实实验目的的 11熟悉悉并掌握握RS、DD、JK触发发器的构构成，工工作原理理和功能能测试方方法 22学会会正确使使用触发发器集成成芯片 二、实实验仪器器及材料料 11双踪踪示波器器 22器件件 74LLS000 二二输人端端四与非非门 1片片 74LLS744 双双 D触触发器 1片片 74LLSlllZR JK触发发器 1片 三、实实验内容容 11基本本RSFFF功能测测试： 两个个TTLL与非门门首尾相相接构成成的基本本RSFFF的电路如图图711所示 （
29、11）试按按下面的的顺序在在，端加信信号：=0 =11 =1 =11 =1 =00 图 77.1 基基本 RRS FFF电路路 =1 =11 观来并并记录FFF的QQ、端的的状态，将将结果填填入下表表7。11中，并并说明在在上述各各种输入入状态下下FF执执行的是是什么功功能？ 表71Q逻辑功能能01111101 （2）端接低电平端加脉冲。 （3）端接高电子端加脉冲。 （4）连连接Rdd、Sdd，并加加脉冲 记录并并观察（22）、（33）、（44）三种种情况下下，Q，端的状态从中你能否总结出基本R一SFF的Q或端的状态改变和输人端，的关系。（5）当当、都接低低电平时时，观察察Q、端端的状态态。当
30、、同时由由低电平平跳为高高电平时时，注意意观察QQ、端的的状态，重重复 335次次看 Q、端端的状态态是否相相同，以以正确理理解“不定”状态的的含义。2维持持一阻塞塞型D触触发器功功能测试试 双 DD型正边边沿维持持一阻塞塞型触发发器 774LSS74的的逻辑符符号如 图72所示示。 图中、端为异异步置11端，置置0端（或或称异步步置位，复复位； 端）CP为为时钟脉脉冲端。 试按下下面步骤骤做实验验：（1）分分别在、端加低低电平，观观察并记记录 QQ、端的的状态。（2）令令、端为高高电平，DD端分别别接高，低低电平，用用点动脉脉冲作为 CCP，观观察并记记录当 CP为为 O、1、时 Q端状态的
31、变化。（3）当当=1、CCP00（或CCP=11）改改变D端端信号，观观察Q 图图 7.2 DDFF逻逻辑符号号 端的的状态是是否变化化？ 整理理上述实实验数据据，将结结果填入入下表772中中（4）令令=1，将将 D和和端相连连，CPP加连续续脉冲，用用双踪示示波器观观察并记记录Q相相对于CCP的波波形 表表722CPDQQ01XX0110XX011100111101 3负负边沿JJK触发发器功能能测试 双JK负边边沿触发发器 774LSS1122芯片的的逻辑符符号如图图 73所示示。自拟实验验步骤，测测试其功功能，并并将结果果填入表表733中若令JK11时，CCP端加加连续脉脉冲，用用双踪示示波器观察QCP波波形，和和DFFF的D和和端相连连时观察察到的Q端端的波形形相比较较，有何何异同点点？ 图 773 JFF逻逻辑符号号 表73CPJKQ01XXXX10xXXX110X0111X011X0111X11四、实验验报告 1整整理实验验数据并并填表 2写写出实验验内容33、4的的实验步步骤及表表达式 3画画出实验验4的电电路图及及相应表表格 4总总结各类类触发器器特点。实验8 集成成计数器器及寄存存器的应应用一、实验验目的 1.熟熟悉集成成计数器器逻辑功功能