與非邏輯門電路功能測試與組合.doc

- 5 -實驗一 邏輯門電路功能測試與組合一、實驗目的1 熟悉電子實驗箱的功能及使用方法。2 認識集成電路的型號、外形和引腳排列，學習在實驗箱上實現(xiàn)數(shù)字電路的方法。2 掌握邏輯門電路邏輯功能的測試、使用的基本方法。3 掌握邏輯門電路的替換方法。二、實驗用元器件四2輸入與非門74002二4輸入與非門74201四異或門74861四2輸入或門74321六非門74041二4輸入與門74211實驗中使用7400四2輸入與非門和7420二4輸入與非門，引腳圖如圖11和圖12，7400內(nèi)部有四個獨立的2輸入與非門，7420內(nèi)有二個4輸入與非門。圖11 7400集成電路 圖12 7420集成電路實驗中提供的集成塊為74LS系列的低功耗肖特基TTL電路如74LS00和74LS20，74HC系列的高速CMOS電路如74HC00和74HC20，它們在邏輯上兼容，但具體物理參數(shù)不同。在CMOS電路中輸出高電平Vcc，輸出低電平0V，規(guī)定輸入高電平電壓0.7Vcc，輸入低電平電壓0.3 Vcc，在我們的實驗中Vcc5V；TTL電路的輸出高電平電壓2.43.6V，輸入開門電平1.41.8V。輸出低電平電壓00.5V，輸入關門電平0.81V。在實驗中采用同一電源，經(jīng)實際測定可以直接互接，但有些條件下要通過接口互接，當74LS門電路驅動74HC門電路時，要測量輸出高電平電壓是否夠高，實際測量值要3.5V。而74HC門電路驅動74LS門電路時，扇出系數(shù)較小，小于10。三、預習要求1. 熟悉本實驗所用的集成電路，并認真閱讀附錄中注意事項。2. 設計好實驗內(nèi)容中的門電路轉換的電路圖。3. 根據(jù)實驗原理，用鉛筆填好本次實驗所有的真值表，以便核實實驗結果。四、實驗內(nèi)容1. 與非門邏輯功能測試。選用雙4輸入與非門74LS20（或74HC20）集成塊一片，集成塊引腳排列規(guī)則：半圓形缺口或黑點朝左時，缺口或黑點下方為第1腳，引腳號逆時針順序數(shù)。按圖13電路圖和所標引腳接線，輸入端A、B、C、D分別接四個電平開關，開關接通“+5V”時輸入高電平，接通“地”時輸入低電平。輸出端Y輸出經(jīng)過三極管放大后驅動發(fā)光二極管（虛線內(nèi)電路在實驗箱內(nèi)部已接好），發(fā)光二極管亮時輸出為高電平，發(fā)光二極管不亮時輸出為低電平。根據(jù)表11輸入狀態(tài)，分別測量輸出端Y的電壓及邏輯狀態(tài)，結果填入表11中。 圖13 門電路測試原理圖表11 4輸入與非門測試輸 入 端輸出端Y輸 入 端輸出端YA B C D電壓(V)邏輯狀態(tài)A B C D電壓(V)邏輯狀態(tài)0 0 0 00 1 0 10 0 1 01 0 0 10 0 1 11 1 1 00 1 0 01 1 1 12. 用與非門控制信號輸出l 用一片7400集成塊，按圖14的電路圖分別在實驗箱上接線，S接電平開關，Y接指示燈即發(fā)光二級管，觀察S對輸出脈沖的控制作用。l 回答：與非門一個輸入端輸入脈沖源，其余端什么狀態(tài)時脈沖可通過？什么狀態(tài)時禁止脈沖通過？如要輸出的波形與輸入波形同相，用什么門電路？注意：在實驗箱上觀察時，輸入的脈沖頻率必須小到眼睛能看清。改變輸入脈沖頻率，觀測指示燈變化，S接電平開關。圖14控制輸出電路原理圖3. 組合電路邏輯功能測試。用7400集成電路，按圖15在實驗箱上接線，將輸入、輸出的邏輯關系分別填入表12中。說明A、B與Y、Z之間的邏輯關系。 表12 邏輯電路的邏輯關系輸入輸出ABYZ000110圖15 邏輯電路原理圖114. 利用與非門組成其它邏輯門電路。例如用2輸入與非門74LS00（或74HC00）集成塊組成非門。l 寫出轉換公式：Y= = =。l 畫出如下原理圖：l 在原理圖上標上引腳號，按照原理圖在實驗箱接線驗證，將結果記錄到真值表。 用2輸入與非門組成或門。表13 用與非門組成 門轉換公式如下：Y=A+B= =。輸 入輸出A BY0 00 11 01 1 用2輸入與非門組成與門 Y=AB 用2輸入與非門組成同或門 Y=AB 用2輸入與非門組成異或門 Y=ABl 寫出以上門電路轉換公式，畫出電路圖，在實驗箱上接線驗證，根據(jù)表13的式樣填真值表。 5. 設計一個4位二進制數(shù)為密碼的數(shù)字密碼鎖，功能框圖見圖16，如果A1、B1、C1、D1輸入的密碼與事先設置的密碼A0、B0、C0、D0一樣時，開鎖燈亮；密碼錯誤時，警報燈亮。元器件可以選擇7486異或門、與非門、或門、非門、與門等，具體引腳圖見指導書附錄。圖16 數(shù)字密碼鎖控制五、實驗報告內(nèi)容1. 實驗目的、內(nèi)容、畫出邏輯電路圖。2. 在電路圖上標明接線時使用的集成塊名稱和引腳號，作為實驗接線圖。3. 按照實驗操作過程記錄、整理實驗內(nèi)容和結果