数字逻辑实验报告

数字逻辑实验报告

姓名： 学号： 专业：计算机科学与技术

实验一：SSI 组合逻辑电路分析与设计 一、实验目的

1. 掌握用 SSI ( 小规模数字集成电路 ) 构成的组合逻辑电路的分析与测试方法； 2. 掌握组合逻辑电路的设计方法。 二、预习要求

1. 熟悉门电路工作原理及相应的逻辑表达式； 2. 熟悉数字集成块的引线位置及引线用途； 3. 预习组合逻辑电路的分析与设计步骤。 三、实验原理

组合逻辑电路是最常见的逻辑电路之一 , 其特点是在任一时刻的输出信号仅取决于该时刻的输入信号 , 而与信号作用前电路原来所处的状态无关。 组合逻辑电路的设计步骤如图1所示。

图1 组合逻辑电路的设计步骤

四、实验内容

1、设有一个监视交通信号灯工作状态的逻辑电路如表1 表1 交通灯真值表 所示，图中用 R 、 Y 、 G 分别表示红、黄、绿三个灯 ， 并规定灯亮时为 1,不亮时为 0 。用 L表示故障信号, 正常工作时 L 为 0, 发生故障时 L 为 1 。按图2接 线 ，验证理论分析结果 , 并记入表1中 。

五、仿真数据

表2 在线仿真结果 R 0 0 0 0 1 1 1 1 G 0 0 1 1 0 0 1 1 Y 0 1 0 1 0 1 0 1 L 0 0 0 1 0 1 1 1 图2 电路原理图 仿真结果如下图2所示。

六、仿真实验现象分析 逻辑函数表达式:

L=RYG+RYG+RYG+RYG+RYG

由三个开关控制以及二极管，74HC20控制灯泡的亮度状况，出现故障时输出L为1，否则0， 灯亮为1，灯灭为0

附：所用芯片引脚图

7404引脚图 7400引脚图

7420引脚图

实验二：集成触发器 一、实验目的

1. 熟悉并验证触发器的逻辑功能及相互转换的方法。 2.掌握集成JK 触发器逻辑功能的测试方法。 3. 复习触发器的基本类型及其逻辑功能。 4. 进一步熟悉用双踪示波器测量多个波形的方法。 二、预习要求

1.复习触发器的基本类型及其逻辑功能。

2. 掌握JK触发器的逻辑功能及相互转换的方法。 三、实验原理

按触发器的逻辑功能分，有RS触发器，JK触发器，D触发器，T触发器，T‘触发器。 按触发脉冲的触发形式分 , 有高电平触发、低电平触发、上升沿触发和下降沿触发以及主从触发器的脉冲触发等。

各种触发器之间的转换：

四、实验内容及原理图 1. 验证触发器的逻辑功能。

2. 将JK触发器转换成D触发器，并验证功能

3. 将两个JK触发器连接起来 , 即第二个触发器的J K 端连接在一起 , 接到第一个触发器的输出端 , 输入分别观察和记录CP，1Q，2Q的波形 , 理解二分频 , 四分频的概念。 实验原理图：

五、实验在线仿真图及结果分析

仿真结果分析：CP周期：0.02s 1Q周期：0.04s 2Q周期：0.08s

附录：引脚图及功能表 引脚图

功能表：

实验三：计数、译码、显示电路 一、实验目的

1. 掌握中规模集成计数器CC 40161 的逻辑功能。

2. 学习 74 LS 48 BCD译码器和共阴极七段显示器的使用方法； 3. 进一步熟悉用示波器测试计数器输出波形的方法。 二、预习要求

1. 复习计数、译码、显示电路的工作原理。 2. 预习中规模CC40161的逻辑功能及使用方法。

3. 预习 74 LS 48 译码器和共阴极七段显示电器的工作原理及连接方法。 4. 绘出十进制计数、译码、显示电路的连接图。 三、实验原理

计数、译码、显示电路是由计数器、译码器和显示器三部分组成的。 1. 计数器

计数器是典型的时序逻辑电路 , 它用来累计和记忆输入脉冲的个数。本实验选用 CC40161 同步二进制计数器 , 采用反馈方式构成十进制计数器。 2.译码器

这里所说的译码器是将二进制数译成十进制数的器件。我们选用的74LS48 是 BCD码 七段译码器兼驱动器。 3. 显示器

显示器采用七段发光二极管显示器，它可以直接显示出译码器输出的十进制数。

图1 数码管引脚图 图2共阴型结构

图3 显示字形

四、实验内容及原理图 1 .测试CC40161的逻辑功能。

2.组装十进制计数器 , 并接入译码显示电路 ( 各集成芯片之间的连线自画 ) 。时钟脉冲选择 1Hz 正方波。观察电路的计数、译码、显示过程。

3. 将 1Hz 方波改为 1KHz 方波 , 用示波器分别观测十进制计数器CP、Q0、Q1、Q2、Q3的输出波形以及的波形 , 比较它们的时序关系。 原理图：

五、在线仿真图及结果分析 CP=1Hz

仿真结果分析：

当遇到第一个波形的下降沿时,第二个波才幅值才开始上升，第三个波在第二波的下降沿时，开始上升

CP=1KHz

仿真结果分析：

当遇到第一个波形的下降沿时,第二个波才幅值才开始上升，第三个波在第一波的下降沿时，开始上升

附录：引脚图及功能表 74161引脚图及功能表：

7448引脚图及功能表

实验四、数模转换器 一、实验目的

1. 熟悉数 - 模转换器的工作原理。

2. 学会使用集成数 - 模转换器 DAC0808。 3. 学会用 DAC0808构成阶梯波电压产生器。 二、预习要求

1. 了解集成数 - 模转换器 DAC0808芯片的外引线排列。 2. 熟悉数 - 模转换器的转换原理。

3. 参照原理图, 自拟阶梯波产生器的实验电路和实验步骤。 三、实验原理

数 - 模转换器 ( 简称 D/A 转换器、 DAC) 用来将数字量转换成模拟量。其输入为n 位二进 制数 , 输出为模拟电压 ( 或电流 ) 。

D/A 转换电路形式较多 , 在集成电路中多是采用倒置的 R - 2 R 梯形网络。它包括数码控制的双掷开关和由电阻构成的分流网络两部分。

图1 倒置的R-2R梯形D/A转换器原理图

运算放大器的输出：

比例系数为：

本实验选用的数 - 模转换器是 DAC0808。它具有功耗低 (350mW) 、速度快 ( 稳定时间为 150ns) 、价格低及使用方便等特点 。DAC0808本身不包括运算放大器 ,使用时需外接运算放大器 。 四、实验内容及原理图

1.参照阶梯波产生器原理图。将二进制计数器 CC40161 的输出Q3 、Q 2、Q1 、Q0 由高到低 , 对

应接到 DAC0808 数字输入端的高 4 位 D7 、D6 、 D5 、D4 ， 低 4 位输入端D3 、D2、D1、D0接地 。 CC40161 的CP接 1kHz ，示波器上观察和记录 DAC0808 输出端的电压波形。 原理图：

五、在线仿真及结果分析 仿真结果：

结果分析：

从0000.0001.0010,...1111有十六种情况，所以电流从上往下有十六个小阶梯，根据模转换器的功能电流方向从上往下

实验五、555 集成定时器及应用 一、实验目的

1. 熟悉 555 集成定时器的组成及工作原理；

2. 掌握用定时器构成单稳态电路、多谐振荡电路和施密特触发电路等； 3. 进一步学习用示波器对波形进定分析 , 测量波形的周期、脉宽和幅值等。 二、预习要求

1.了解555外引线排列和功能；

2. 熟悉用 555 集成定时器和外接电阻、电容构成的单稳触发器、多谐振荡器的工作原理。 三、实验原理

555 集成定时器是模拟功能和数字逻辑功能相结合的一种双极性型中规模集成器件。外加电阻、电容可以组成性能稳定而精确的多谐振荡器，单稳电路、施密特触发器等，应用十分广泛。

四、实验内容

1. 用 555 成定时器构成单稳态电路。按图 1接线。当 R= 5.1 KΩ, C=0.1uF时,合理选择输入信

号VI的频率和脉冲宽度，以保证T>tp0，使每一个正倒置脉冲起作用。加输入信号后，用示波器观察Vi,Vc以及Vo的电压波形，比较它们的时序关系，绘出波形，并在图中标出周期，幅值，脉宽等。

2. 在图2中 , 若固定=5.1KΩ =4.6KΩ, =0.1uF时 , 用示波器观察并描绘和波形的幅值、周期以及和标出各转折点的电平。

图1单稳态电路 (2) 多谐振荡器

单稳态触发器：多谐振荡器：

充电时间：

放电时间：振荡周期：五、在线仿真及结果分析

单稳态仿真：仿真结果：

施密特仿真： 施密特触发器输出状态的转换取决于输入信号的变化过程，即输

入信号从低电平上升的过程中，电路状态转换时，对应的输入电平VT+与输入信号从高电平下降过程中对应的输入转换电平VT-不同，其中VT+称为正向阔值电压，VT-称为负向阔值电压。另外由于施密特触发器内部存在正反馈，所以输出电压波形的边沿很陡。

因此，利用施密特触发器不仅能将边沿变化缓慢的信号波形整形为边沿陡峭的矩形波，而且可以将叠加在矩形脉冲高、低电平上的噪声有效的消除。

仿真结果：

仿真结果分析：

555定时器构成的单稳态触发器是负脉冲触发的单稳态触发器，稳态时输出为低电平,暂稳态时输出为高电平，且在暂稳态维持时间仅与电路本身的参数R.1，C1有关，与外界触发器冲的幅值和宽度有关。

附：引脚图

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/6367.html