《數(shù)字電路》實驗教學(xué)大綱

1、數(shù)字電路實驗教學(xué)大綱專業(yè)名稱：計算機(jī)應(yīng)用類專業(yè) 課程名稱：數(shù)字電路 授課對象：專科生 總學(xué)時數(shù)： 6學(xué)時實驗室名稱：數(shù)字電路實驗室內(nèi)容提要：數(shù)字電路是計算機(jī)應(yīng)用類專業(yè)學(xué)生的一門必修的硬件基礎(chǔ)課程，它是學(xué)習(xí)后續(xù)課程計算機(jī)組成原理、微機(jī)原理、計算機(jī)接口技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的硬件基礎(chǔ)。實驗內(nèi)容主要包括二極管伏安特性測試、TTL與非門邏輯功能測試、異或門邏輯功能測試、譯碼器邏輯功能測試、觸發(fā)器邏輯功能測試、計數(shù)器邏輯功能測試。旨在加深學(xué)生對數(shù)字電路課所學(xué)內(nèi)容的理解，培養(yǎng)學(xué)生分析、設(shè)計、組裝和調(diào)試數(shù)字電路的基本技能，為掌握后續(xù)專業(yè)課程打好基礎(chǔ)?？己朔绞剑喊雌綍r實驗操作情況進(jìn)行成績評定教材及參考書：數(shù)字

2、電路實驗類別：專業(yè)基礎(chǔ)課序號實驗項目名稱時數(shù)必開選開每套儀器人數(shù)實驗類型目的要求1二極管伏安特性測試1必開2B掌握二極管的伏安特性。2TTL與非門邏輯功能測試1必開2B掌握TTL與非門的參數(shù)測試方法，熟悉其邏輯功能。3異或門邏輯功能測試1必開2E掌握由TTL門電路構(gòu)成其它復(fù)合門電路的方法，熟悉復(fù)合門的邏輯功能。4譯碼器邏輯功能測試1必開2B熟悉譯碼器邏輯功能，掌握其使用方法。 5觸發(fā)器邏輯功能測試1必開2B熟悉常用觸發(fā)器的邏輯功能。6計數(shù)器邏輯功能測試1必開2B熟悉集成計數(shù)器的邏輯功能。實驗類型：A、演示型 B、驗證型 C、研究型 D、設(shè)計型 E、綜合型 數(shù)字電路實驗指導(dǎo)實驗一 二極

3、管伏安特性的測試一、實驗?zāi)康?、掌握半導(dǎo)體二極管的伏安特性；2、熟悉測試半導(dǎo)體二極管伏安特性的方法；3、進(jìn)一步加深對二極管單向?qū)щ娞匦缘睦斫狻６?、實驗?zhǔn)備認(rèn)真閱讀半導(dǎo)體二極管開關(guān)特性的內(nèi)容，準(zhǔn)備好紙張、鉛筆，以便繪制圖形。三、實驗指導(dǎo)二極管陽極接電源正極，陰極接電源負(fù)極時，此時二極管處于正偏狀態(tài)，不斷改變流過二極管的電流，測量二極管兩端的電壓，可繪制出二極管的正向特性曲線；二極管陰極接電源正極，陽極接電源負(fù)極時，此時二極管處于反偏狀態(tài)，不斷改變流過二極管的電流，測量二極管兩端的電壓，可繪制出二極管的反向特性曲線。四、實驗內(nèi)容測量、繪制二極管的伏安特性曲線。1、正向特性測試按照正向特性測試電路圖

4、將電路連接好，確信在電路無誤后，接通電源。不斷改變電源電壓，并做好電壓表和電流表讀數(shù)的記錄。繪制出半導(dǎo)體二極管的正向特性曲線。2、反向特性測試按照反向特性測試電路圖將電路連接好，確信在電路無誤后，接通電源。不斷改變電源電壓，并做好電壓表和電流表讀數(shù)的記錄。繪制出半導(dǎo)體二極管的反向特性曲線。iRDmAmV(a)正向特性測試電路ARViD(b)反向特性測試電路 二極管特性測試電路思考：為什么正向特性測試電路中使用的電壓表和電流表是毫伏表和毫安表，而反向特性測試電路中使用的電壓表和電流表是伏特表和微安表？五、實驗報告要求1、列出實驗內(nèi)容及實驗步驟；2、通過列表形式記錄實驗過程中電壓表與電流表對應(yīng)的數(shù)

5、據(jù)；3、根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制出伏安特性曲線；4、對思考題做出解答；5、進(jìn)行實驗總結(jié)；6、列出你認(rèn)為沒有理解的內(nèi)容。實驗二 與非門邏輯功能的測試一、實驗?zāi)康恼莆誘TL與非門的參數(shù)測試方法，熟悉其邏輯功能。二、實驗準(zhǔn)備認(rèn)真閱讀TTL集成門電路一節(jié)內(nèi)容，熟悉TTL與非門的主要特性及參數(shù)。三、實驗指導(dǎo)74LS00為一個包含四個二輸入與非門的集成芯片。其第1、2引腳、第4、5引腳、第9、10引腳、第12、13引腳分別為四個與非門的輸入，第3、6、8、11引腳分別為四個與非門的輸出。本實驗僅使用其中一個與非門。對于與非門，當(dāng)輸入中有一個為低點平，輸出必為高電平；當(dāng)輸入全為高電平時，輸出才為低電平。當(dāng)二輸入與非

6、門的一個輸入接高電平，另一輸入對地的電壓發(fā)生變化時，與非門的輸出對地的電壓也會隨著發(fā)生變化，按此原理可測量、繪制出與非門的輸出特性曲線。四、實驗內(nèi)容以四個2輸入與非門74LS00為例，測試與非門的邏輯功能。按以下實驗步驟測量輸出高電平、低電平的值,并測量、繪制輸出特性曲線,與理論值進(jìn)行比較。實驗步驟： 74LS00引腳圖(a) (b)1、確定74LS00的引腳位置如上圖所示；2、將74LS00插入多孔的實驗板上，并準(zhǔn)備好電源和電壓表等設(shè)備；3、按輸出高電平測試電路圖要求連接好電路，進(jìn)行輸出高電平的測試；4、按輸出低電平測試電路圖所示，進(jìn)行輸出低電平的測試；5、按輸出特性測試電路圖所示，逐步改變

7、輸入端VI的值，同時測量對應(yīng)的VO值，并做好數(shù)據(jù)記錄，描繪輸出特性曲線；輸出高電平測試輸出特性測試輸出低電平測試RL+5V+5V6、測試結(jié)束后，關(guān)閉電源，去掉連接線，將實驗設(shè)備整理好，實驗結(jié)束。思考下列問題：1、與非門輸入端懸空相當(dāng)于輸入什么值？2、若測量的高電平大于3.6V說明什么問題？若測量的高電平小于2.7V又說明什么？3、測量輸出為低電平時為什么要加入負(fù)載電阻RL？五、實驗報告要求1、列出實驗內(nèi)容及實驗步驟；2、記錄實驗過程中的數(shù)據(jù)；3、描繪出輸出特性曲線；4、解答以上思考題；5、對實驗結(jié)果進(jìn)行分析總結(jié)6、列出你認(rèn)為沒有理解的內(nèi)容。實驗三 異或門邏輯功能的測試一、實驗?zāi)康恼莆沼蒚TL門

8、電路構(gòu)成其它復(fù)合門電路的方法，熟悉復(fù)合門的邏輯功能。二、實驗準(zhǔn)備認(rèn)真閱讀邏輯函數(shù)的表示方法一節(jié)內(nèi)容。三、實驗指導(dǎo)異或邏輯關(guān)系為：當(dāng)兩個輸入相異時，輸出為1，否則輸出為0。異或邏輯表達(dá)式為，邏輯圖如下圖所示，按此電路可測量異或門的邏輯功能。四、實驗內(nèi)容用兩個非門、兩個與門和一個或門，構(gòu)成如下圖所示的異或邏輯電路。對于不同的輸入組合測量輸出電平值，并列出電路的真值表，分析電路功能。異或邏輯電路實驗步驟：1、確定各門電路的引腳位置；2、按上圖在多孔的實驗板上連接好電路，并準(zhǔn)備好電源和電壓表等設(shè)備；3、檢查無誤后通電測試，對于不同的輸入數(shù)據(jù)記錄輸出數(shù)據(jù)并列出真值表；4、測試結(jié)束后，關(guān)閉電源，去掉連接線

9、，將實驗設(shè)備整理好，實驗結(jié)束；5、根據(jù)列出的真值表分析電路的功能。思考：若將電路改為實現(xiàn)同或邏輯關(guān)系，最簡單的辦法是？五、實驗報告要求1、列出實驗內(nèi)容及實驗步驟；2、記錄實驗過程中的輸入、輸出數(shù)據(jù)，列出真值表；3、根據(jù)列出的真值表分析電路的功能；4、對思考題做出簡答； 5、對實驗進(jìn)行總結(jié)；6、列出你認(rèn)為沒有理解的內(nèi)容。實驗四 譯碼器的功能測試一、實驗?zāi)康氖煜ぷg碼器的邏輯功能，掌握譯碼器的使用方法。二、實驗準(zhǔn)備認(rèn)真閱讀譯碼器一節(jié)內(nèi)容。三、實驗指導(dǎo)74LS138譯碼器輸出為低電平有效，當(dāng)時，不管其輸入端C、B、A輸入什么變量取值組合，譯碼器8個輸出中只有一個為有效低電平，其它均為高電平。因此，對于

10、下面電路不管C、B、A輸入什么變量取值組合，8個發(fā)光二極管中只有一個發(fā)光，發(fā)光的二極管對應(yīng)的譯碼器輸出端輸出為低電平。四、實驗內(nèi)容以3線8線譯碼器74LS138為例，對給定的一組輸入代碼，測量輸出端的高、低電平值，并繪制其功能表。首先確定集成電路74LS138芯片的各個引腳，然后將其安裝在實驗板上，將各連線接好檢查無誤后，通電進(jìn)行相關(guān)實驗測量。74LS138芯片引腳圖如下圖所示。實驗步驟：74LS138的引腳圖譯碼器實驗電路連接圖1、確定74LS138的引腳位置；2、將74LS138插入多孔的實驗板上，并準(zhǔn)備好電源和電壓表等設(shè)備；3、按測試電路圖所示連接好電路；4、確定一組輸入數(shù)據(jù)，觀測發(fā)光二

11、極管的點亮情況，亮的二極管對應(yīng)輸出端為低電平；5、繼續(xù)改變輸入A、B、C的代碼值，按以上要求測試；做好數(shù)據(jù)記錄并列出功能表；6、測試結(jié)束后，關(guān)閉電源，去掉連接線，將實驗設(shè)備整理好，實驗結(jié)束。思考下列問題：1、譯碼器的輸入端懸空相當(dāng)于輸入什么值？2、如果讓使能端G1=0其它不變輸出情況怎樣？3、使能端是否還有其它用途？五、實驗報告要求1、列出實驗內(nèi)容及實驗步驟；2、記錄實驗過程中的輸入、輸出數(shù)據(jù)，列出真值表；3、根據(jù)列出的真值表分析電路的功能；4、對思考題做出簡答； 5、對實驗進(jìn)行總結(jié)；6、列出你認(rèn)為沒有理解的內(nèi)容。實驗五 觸發(fā)器的邏輯功能測試一、實驗?zāi)康?、掌握常用觸發(fā)器的邏輯功能；2、熟悉常

12、用觸發(fā)器的外形和管腳排列。二、實驗準(zhǔn)備認(rèn)真閱讀觸發(fā)器一章內(nèi)容。三、實驗指導(dǎo)SW1、SW2、SW3、SW4是數(shù)字實驗機(jī)的數(shù)據(jù)輸入開關(guān)，通過它們的扳上扳下可輸入高電平和低電平；L1、L2、L3、L4為數(shù)字電路實驗機(jī)的輸出指示燈，如果某一觸發(fā)器的輸出與指示燈相連接，燈亮表示觸發(fā)器輸出為1，否則為0。四、實驗內(nèi)容1、基本RS觸發(fā)器邏輯功能測試用74LS00接成基本RS觸發(fā)器，將、分別接至數(shù)字電路實驗機(jī)的數(shù)據(jù)開關(guān)SW1、SW2上，Q和分別接至邏輯指示燈L1、L2，然后給與非門供電。測試基本RS觸發(fā)器的邏輯功能。VCCD21413121110981234567GNDD1D2CP2D22Q2Q1D1CP1D

13、174LS7474LS74芯片的引腳圖2、D觸發(fā)器邏輯功能測試74LS74為雙D觸發(fā)器，其管腳圖如右圖所示。其中D為觸發(fā)器輸入端，Q、為兩個輸出端，D為置“1”端，D為置“0”端，CP為時鐘輸入端。實驗中只用其中一個D觸發(fā)器即可。（1）D、D的功能測試將74LS74雙D觸發(fā)器14腳接電源正極（+5V），7腳接地，CP端和D端懸空，D、D分別接至數(shù)字電路實驗機(jī)數(shù)據(jù)開關(guān)SW3和SW4，Q和分別接至數(shù)字電路實驗機(jī)邏輯指示燈L1、L2。測試D、D的功能。（2）邏輯功能的測試在上述步驟的基礎(chǔ)上，將觸發(fā)器D端接至數(shù)字電路實驗機(jī)數(shù)據(jù)開關(guān)SW1，CP端接至數(shù)字電路實驗機(jī)的邏輯開關(guān)A插孔中（撥動邏輯開關(guān)時相當(dāng)于

14、產(chǎn)生一單脈沖），并從A插孔連一線至邏輯指示燈L4（觀察CP高低電平的變化），SW3、SW4接D、 D，在實驗過程中，視觸發(fā)器置位、復(fù)位需要，需撥動數(shù)據(jù)開關(guān)SW3或SW4，從而完成觸發(fā)器的置位、復(fù)位，完成后SW3、SW4都應(yīng)置高電平。測試D觸發(fā)器的邏輯功能。16151413121110912345678K1Q1J2Q2K22GND1CP1J1CP2VCC74LS7674LS76芯片引腳圖D1D1D2D23、JK觸發(fā)器邏輯功能測試74LS76集成電路為雙JK觸發(fā)器，其管腳圖如右圖所示。其中J、K為觸發(fā)器的輸入端，Q、為兩個輸出端，D為置“1”端，D為置“0”端，CP為時鐘輸入端。實驗中只用其一個J

15、K觸發(fā)器。 （1）D、D的功能測試將74LS76雙JK觸發(fā)器5腳接電源正極（+5V），13腳接地，CP端和J、K端懸空，D、D端分別接至數(shù)字電路實驗機(jī)數(shù)據(jù)開關(guān)SW3、SW4，Q和分別接至數(shù)字電路實驗機(jī)邏輯指示燈L1、L2。測試D、D的功能。（2）邏輯功能測試將J、K端分別接至數(shù)字電路實驗機(jī)數(shù)據(jù)開關(guān)SW1、SW2，時鐘輸入CP接至數(shù)字電路實驗機(jī)右上端任一邏輯開關(guān)（撥動邏輯開關(guān)相當(dāng)于產(chǎn)生一個單脈沖），SW3、SW4接D、D，在實驗過程中，視觸發(fā)器置位、復(fù)位需要，需撥動SW3、SW4，從而完成觸發(fā)器的置位、復(fù)位，完成后SW3、SW4都應(yīng)置高電平。測試JK觸發(fā)器的邏輯功能。思考下列問題：1、JK觸發(fā)器

16、和D觸發(fā)器的觸發(fā)方式有何不同？2、如何用74LS00接成一個同步RS觸發(fā)器。五、實驗報告要求1、列出實驗內(nèi)容及實驗步驟；2、記錄實驗過程中的數(shù)據(jù)，列出真值表；3、根據(jù)列出的真值表分析各觸發(fā)器的功能；4、對思考題做出簡答； 5、對實驗進(jìn)行總結(jié)；6、列出你認(rèn)為沒有理解的內(nèi)容。實驗六 計數(shù)器的邏輯功能測試一、實驗?zāi)康?、掌握集成計數(shù)器的邏輯功能；2、熟悉74LS161的管腳排列。二、實驗準(zhǔn)備認(rèn)真閱讀計數(shù)器一節(jié)內(nèi)容。1615141312111091234567874LS161VCCOCQDTDC1CPABCDPGNDQAQBQC74LS161管腳圖三、實驗指導(dǎo)74LS161集成計數(shù)器管腳排列如右圖所示

17、。其中AD為四個輸入端， QAQD為四個輸出端，P、T為狀態(tài)功能控制端，r為計數(shù)器清零端，OC為進(jìn)位輸出端。D時，可實現(xiàn)計數(shù)器預(yù)置輸入；D時，輸入端A、B、C、D的狀態(tài)不影響輸出端QA、QB、QC、QD的狀態(tài)，計數(shù)器僅計時鐘脈沖CP的個數(shù)。四、實驗內(nèi)容以74LS161為例，測試集成計數(shù)器的邏輯功能。1、并行預(yù)置輸入邏輯功能的測試SW1SW2SW3SW4AL1L2L3L4QAQBQCQDrABCDCPPT8d74LS161+5V實驗測試電路測試電路如右圖所示，將74LS161計數(shù)器的四個輸入端A、B、C、D端，分別接至數(shù)字電路實驗機(jī)的數(shù)據(jù)開關(guān)SW4、SW3、SW2和SW1，四個輸入端QA、QB、QC、和QD端，分別接至數(shù)字電路實驗機(jī)的邏輯指示燈L4、L3、L2、和L1，狀態(tài)功能端P、T連在一起接至高電平（+5V），清零端r也接至高電平，輸入預(yù)置加載端D接至低電平（GND），時鐘輸入端CP接至數(shù)字電路實驗機(jī)邏輯開關(guān)的插孔中（上下波動一次開關(guān)，產(chǎn)生一個單脈沖）。測試其預(yù)置輸入邏輯功能。2、計數(shù)邏輯功能的測試在上述實驗步驟的基礎(chǔ)上，進(jìn)行在預(yù)置輸入數(shù)據(jù)基