数电实验答案(1)
更新时间:2023-10-16 07:23:01 阅读量: 综合文库 文档下载
实验一、常用电子仪器的使用(实验一)
一、实验目的
1、学习电子技术实验中常用电子仪器的主要技术指标、性能和正确使用方法。 2、初步掌握用示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法。 电路实验箱的结构、基本功能和使用方法。 二、实验原理
在模拟电子电路实验中,要对各种电子仪器进行综合使用,可按照信号流向,以接线简捷,调节顺手,观察与读数方便等原则进行合理布局。接线时应注意,为防止外界干扰,各仪器的公共接地端应连接在一起,称共地。 1.
信号发生器
信号发生器可以根据需要输出正弦波、方波、三角波三种信号波形。输出信号电压频率可以通过频率分挡开关、频率粗调和细调旋钮进行调节。输出信号电压幅度可由输出幅度调节旋钮进行连续调节。 操作要领: 1)按下电源开关。
2)根据需要选定一个波形输出开关按下。
1
3)根据所需频率,选择频率范围(选定一个频率分挡开关按下)、分别调节频率粗调和细调旋钮,在频率显示屏上显示所需频率即可。
4)调节幅度调节旋钮,用交流毫伏表测出所需信号电压值。 注意:信号发生器的输出端不允许短路。 2.
交流毫伏表
交流毫伏表只能在其工作频率范围内,用来测量300伏以下正弦交流电压的有效值。 操作要领:
1) 为了防止过载损坏仪表,在开机前和测量前(即在输入端开路情况下)应先将量程开关置于较大量程处,待输入端接入电路开始测量时,再逐档减小量程到适当位置。
2) 读数:当量程开关旋到左边首位数为“1”的任一挡位时,应读取0~10标度尺上的示数。当量程开关旋到左边首位数为“3”的任一挡位时,应读取0~3标度尺上的示数。 3)仪表使用完后,先将量程开关置于较大量程位置后,才能拆线或关机。 3.双踪示波器
示波器是用来观察和测量信号的波形及参数的设备。双踪示波器可以同时对两个输入信号进行观测和比较。
2
操作要领:
1) 时基线位置的调节 开机数秒钟后,适当调节垂直(↑↓)和水平(←→)位移旋钮,将时基线移至适当的位置。
2) 清晰度的调节 适当调节亮度和聚焦旋钮,使时基线越细越好(亮度不能太亮,一般能看清楚即可)。 3) 示波器的显示方式 示波器主要有单踪和双踪两种显示方式,属单踪显示的有“Y1”、“Y2”、“Y1+Y2”,作单踪显示时,可选择“Y1”或“Y2”其中一个按钮按下。属双踪显示的有“交替”和“断续”,作双踪显示时,为了在一次扫描过程中同时显示两个波形,采用“交替”显示方式,当被观察信号频率很低时(几十赫兹以下),可采用“断续”显示方式。
4) 波形的稳定 为了显示稳定的波形,应注意示波器面板上控制按钮的位置:a)“扫描速率”(t/div)开关------根据被观察信号的周期而定(一般信号频率低时,开关应向左旋。反之向右旋)。b)“触发源选择”开关------选内触发。c)“内触发源选择”开关------应根据示波器的显示方式来定,当显示方式为单踪时,应选择相应通道(如使用Y1通道应选择Y1内触发源)的内触发源开关按下。当显示方式为双踪时,可适当选择三个内触发源中的一个开关按下。d)“触发方式”开关------常置于“自动”位置。当波形稳定情况较差时,再置于“高频”或“常态”位置,此时必须要调节电平旋钮来稳定波形。
5)在测量波形的幅值和周期时,应分别将Y轴灵敏度“微调”旋钮和扫描速率“微调”旋钮置于“校准”位
3
置(顺时针旋到底)。
三、实验设备
1、信号发生器 2、双踪示波器 3、交流毫伏表 4、万用表 四、实验内容
1.示波器内的校准信号
用机内校准信号(方波:f=1KHz VP—P=1V)对示波器进行自检。 1)
输入并调出校准信号波形
①校准信号输出端通过专用电缆与Y1(或Y2)输入通道接通,根据实验原理中有关示波器的描述,正确设置和调节示波器各控制按钮、有关旋钮,将校准信号波形显示在荧光屏上。
②分别将触发方式开关置“高频”和“常态”位置,然后调节电平旋钮,使波形稳定。 2)
校准“校准信号”幅度
将Y轴灵敏度“微调”旋钮置“校准”位置(即顺时针旋到底),Y轴灵敏度开关置适当位置,读取信号幅度,记入表1—1中。
表1—1
标 准 值 实 测 值 4
幅 度 频 率
0.5VP—P 1KHz 0.5VP—P 1KHz 3)校准“校准信号”频率
将扫速“微调”旋钮置“校准”位置,扫速开关置适当位置,读取校准信号周期,记入表1—1中。 2.
示波器和毫伏表测量信号参数
令信号发生器输出频率分别为500Hz、1KHz、5KHz,10KHz,有效值均为1V(交流毫伏表测量值)的正弦波信号。
调节示波器扫速开关和Y轴灵敏度开关,测量信号源输出电压周期及峰峰值,计算信号频率及有效值,记入表1—2中。 表1—2 信号信号电压频率周值 1V
示 波 器 测 量 值 期频率峰峰值(VP有效值—P值 (ms) (Hz) 500 ) (V) 1.03 5
500Hz 0.5×4 0.5×5.8
1V 1V 1V 1KHz 0.2×5 1000 0.5×5.8 0.5×5.8 0.5×5.8 1.03 1.03 1.03 5KHz 0.05×4 5000 10KHz 0.02×5 10000 3.交流电压、直流电压及电阻的测量 1) 2)
打开模拟电路实验箱的箱盖,熟悉实验箱的结构、功能和使用方法。
将万用表水平放置,使用前应检查指针是否在标尺的起点上,如果偏移了,可调节“机械调零”,使它回
到标尺的起点上。测量时注意量程选择应尽可能接近于被测之量,但不能小于被测之量。测电阻时每换一次量程,必须要重新电气调零。 3)
用交流电压档测量实验箱上的交流电源电压6V、10V、14V;用直流电压档测量实验箱上的直流电源电
压±5V、±12V;用电阻档测量实验箱上的10Ω、1KΩ、10KΩ、100KΩ电阻器,将测量结果记入自拟表格中。 交流电压(V)
6
直流电压(V) 电阻(Ω) 标称值 实测值 6 10 14 +12 -12 +5 -5 10 1K 10K 测量仪万用表 表 档位 ×(量程) 刻度线 4 序号
五、实验报告 1.
画出各仪器的接线图。
2 2 3 1 10V 50V 50V 10V ×1 100 1K ×万用表V 万用表Ω 答:各仪器的接线图如下:
7
或
2.
列表整理实验数据,并进行分析总结。
表1—1的实验数据与标准值完全相同,表1—2的实验数据中与示波器测得的有效值(1.03V)与毫伏表的数据(1V)略有出入(相对误差3%)。产生误差的原因可能是:
8
(1)视觉误差 (2)仪表误差
3.问答题:
1)某实验需要一个f=1KHz、ui=10mv的正弦波信号,请写出操作步骤。 答:操作步骤:
①将信号发生器和交流毫伏表的黑夹子与黑夹子相接,红夹子与红夹子相接。在开机前先将交流毫伏表量程开关置于较大量程处,待接通电源开关开始测量时,再逐档减小量程到适当位置。
②按下信号发生器的正弦波形输出开关,选择频率范围1K开关按下,然后分别调节频率粗调和细调旋钮,在频率显示屏上显示1KHz即可。
③调节幅度调节旋钮,用交流毫伏表测出所需信号电压值。交流毫伏表量程选择“30mV”档,读数从“0~3”标尺上读取。
2)为了仪器设备的安全,在使用信号发生器和交流毫伏表时,应该注意什么? 答:①在使用信号发生器时,应该注意信号发生器的输出端不允许短路。
9
②在使用交流毫伏表时,为了防止过载损坏仪表,在开机前和输入端开路情况下,应先将量程开关置于较大量程处,待输入端接入电路开始测量时,再逐档减小量程到适当位置。
3)要稳定不同输入通道的波形时,应如何设置内触发源选择开关? 答:要稳定不同输入通道的波形时,可按下表设置内触发源选择开关? 显示方式 单踪显示 双踪显示 垂直方式开关 Y1 Y2 Y1+Y2 交替 断续 内触发源开关选择 Y1 或Y1 /Y2 Y2 或Y1/ Y2 Y1或Y2 面板上其余按钮在释放(弹出)位置
Y1或Y2 4)一次实验中,有位同学用一台正常的示波器去观察一个电子电路的输出波形,当他把线路及电源都接通后,在示波器屏幕上没有波形显示,请问可能是什么原因,应该如何操作才能调出波形来? 答: 可能原因
解决方法 10
则有:CPn=K?Qn?1
(或如 K=0时为加法: CPn=K?Qn?1
K=1时为 减法: CPn= KQn?1=KQn?1 则有:CPn=K?Qn?1)
四、可逆计数器逻辑图如下:
四、实验用仪器、仪表
数字电路实验箱、万用表、74LS74、CC4030 五、实验步骤 六、实验数据
46
47
48
CP
7
8
9
10
11
12
K=0 Q3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 Q2 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 Q1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 Q0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 49 K=1 Q3 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 Q2 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 Q1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 Q0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 2 3 4 5 6 13 14 15 16 1 0
50
10 1 (2)由卡诺图得出逻辑表达式,并演化成“与非”的形式
① Z=ABC+BCD+ACD+ABD(8个与非门)
=AB(C+D)+CD(A+B) 或BD(A+C)+AC(B+D) =AB(BC+AD)+CD(BC+AD) 或BD(AD+BC)+AC(BC+AD) =(BC+AD)(AB+CD) 或(BC+AD)(AC+BD)
=BC?AD?AB?CD 或BC?AD?AC?BD
② Z=ABC+BCD+ACD+ABD(8个与非门)
=AB(C+D)+CD(A+B) =AB(AC+BD)+CD(AC+BD) =(AC+BD)(AB+CD)=AC?BD?AB?CD
21
③ Z=ABC+BCD+ACD+ABD(8个与非门)
=A(BC+BD)+C(AD+BD)=A?BC?BD?C?AD?BD 或=A(BC+CD)+B(CD+AD)=A?BC?CD?B?CD?AD 或=A(BC+CD)+D(AC+AD)=A?BC?BD?D?AC?BC 或=B(AC+AD)+D(AC+BC)=B?AC?AD?D?AC?BC
④ Z=ABC+BCD+ACD+ABD(13个与非门) =AB(C+D)+CD(A+B) =
AB?C?D?CD?A?B
=AB?C?D?CD?A?B =(AB?C?D)?(CD?A?B)
22
实验六 用中规模组合逻辑器件设计组合逻辑电路
实验十一
一、实验目的
1.学习中规模集成数据选择器的逻辑功能和使用方法。 2.学习使用中规模集成芯片实现多功能组合逻辑电路的方法。 二、设计任务
用数据选择器74LS151或3/8线译码器设计一个多功能组合逻辑电路。该电路具有两个控制端C1C0,控制着电路的功能,当C1C0=00时,电路实现对输入的两个信号的或的功能;当C1C0=01时,电路实现对输入的两个信号的与的功能;当C1C0=10时,电路实现对输入的两个信号的异或的功能;当C1C0=11时,电路实现对输入的两个信号的同或的功能。 三、设计过程
(1)根据题意列出真值表如下所示,再填入卡诺图中。 C1
0 0 1 23
1 C0 A 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 B 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 Y
(2)、建立Y(C1、C0、A、B)的卡诺图及降维图,如图所示。
0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 A00 01 11 10
A 0 1
B C1C0 00 01 11 10 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1
0C1C 00 B0 11 01 02 B3 11 B6
B7 B5 10 B4
F函数降维图(图中变量 C1C0A换成C1C0B结果不变)
(3)、减少Y函数的输入变量,将4变量减为3变量,通过降维来实现。如上图所示。这时,数据选择器的输
24
入端D0 ~ D7分别为:
D0=B, D1=1, D2 =0, D3 =B, D4 =B, D5 =B, D6 =B, D7 =B B6B5 (4)、F函数逻辑图如下图所示
四、实验用仪器、仪表
数字电路实验箱、万用表、74LS151、74LS00。 五、实验步骤
1.检查导线及器件好坏。
2.按上图连接电路。C1、C0、A、B分别接逻辑开关,检查无误后接通电源。
25
3.按真值表逐项进行测试并检查是否正确,如有故障设法排除。 4.结果无误后记录数据后拆线并整理实验设备。 实验数据如下: C1 0 0 1 1 C0 0 1 0 1 A 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 B 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 Y 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1
实验证明,实验数据与设计值完全一致。设计正确。
六、设计和实验过程的收获与体会。 1、设计过程的收获与体会: ① 设计前要将真值表列出。
② 用低维数据选择器实现高维逻辑函数时,首先要降维,将多出的变量作为记图变量。当需要降维处理时,
26
将谁作为记图变量是任意的,但结果是不同的。因此要进行降维时,要确定哪几个变量作为数据选择器的地址输入变量。
③ 可用Electronics Workbench进行仿真。以验证设计正确与否。 2、实验过程的收获与体会:
① 74LS151的第七脚必须接低电平;
② 出现故障时,首先检查地址输入端的电平,看其状态是否与相接的逻辑电平开关相同。如不相符,则可能存在断路现象。如相同,则检查其输出是否与相应数据端输入相同,如相同,可能存在设计错误,如不同,则可能器件已损坏。
③ 实验逻辑电路图最好把集成块的引脚标上,以便接线和检查。
1、 用数据选择器74LS151或3/8线译码器设计一个多功能组合逻辑电路。该电路具有两个控制端C1C0,控制着电路的功能,当C1C0=00时,电路实现对输入的两个信号的或的功能;当C1C0=01时,电路实现对输入的两个信号的与的功能;当C1C0=10时,电路实现对输入的两个信号的异或的功能;当C1C0=11时,电路实现对输入的两个信号的同或的功能。
Y?C1C0(A?B)?C1C0(A?B)?C1C0(A?B)?C1C0(A B)
Y?C1C0A?C1C0B(A?A)?C1C0AB?C1C0AB?C1C0AB?C1C0A B?C1C0A B
27
Y?C1C0A?C1C0AB?C1C0AB?C1C0AB?C1C0AB?C1C0AB?C1C0A B?C1C0A B Y?C1C0AB?C1C0A(B?1)?C1C0AB?C1C0AB?C1C0AB?C1C0A B?C1C0A B
设A2=C1 A1=C0 A0=A ⊙
Y?m0?B?m1?1?m2?0?m3?B?m4?B?m5?B?m6?B?m7?B
D0?D3?D4?D7?B D5?D6?B D1?1 D2?0
用138器件: Y=
C1C0
(A+B)+CC0 (AB)+ C1C(AB)+ C1C0 (AB)
10设D=C1 C=C0 B=A A=A
Y?m1?m2?m3?m7?m9?m10 ?m12?m15
?m1? m2 ? m3 ? m7?m9? m10 ? m12 ? m15 ( C1=S(1)=S(1) = S1 (2)
23(实验用74LS138一块、74LS20一块、74LS00一块)
2、 用3—8译码器74LS138设计一个三位二进制码与循环码的可逆转换电路。K为控制变量。 (1)根据题意列出真值表如下所示:
28
输入输出K AAAQQQ
2 1 0 2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0 1 0 0 1
0 1 1 0 1 0
0 1 0 0 1 1 1
1 1 0 1 0 0
1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1
29
Q2?A2
Q1?K(m2 ? m 3 ? m 4 ? m5)?K(m2 ? m 3 ? m 4 ? m5) ?(m2 ? m 3 ? m 4 ? m5)?m2? m3 ? m4 ? m5
Q0?K(m1?m2?m5?m6)?K(m1?m2?m4?m7)?K?m1? m2 ? m5 ? m6?K?m1? m2 ? m4 ? m7
?K?m1? m2 ? m5 ? m6? K?m1? m2 ? m4 ? m7 (实验用74LS138一块、74LS20二块、74LS00一块或
?(m1?m2)?K?m5? m6 ?Km4? m7
?(m1?m2)?K(m5?m6)?K(m4?m7)
?m1? m2 ?K? m5? m6 ?K?m4? m7(实验用74LS138一块、74LS20一块、74LS00二块 共四块)
3、 用3—8译码器74LS138设计一个二进制全加/全减两用电路。K为控制变量。 (1)根据题意列出真值表如下所示:
30
共四块)
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