数字电路技术实验指导书 - 图文

辽东学院自编教材

《数字电路技术》实验指导书

姜大为 编

（电子信息工程专业用）

信息技术学院 2012年12月

辽东学院信息技术学院

《数字电路技术》实验指导书

主编：姜大为

姓名： 学号： 班级： 专业： 电子信息工程 层次：

2012年12月

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目 录

实验题目：TTL与非门电路参数测试及逻辑电路功能测试 ................ 1 实验题目：译码器 ............................................................................................. 19 实验题目：集成触发器功能测试 ..................................................................... 22 实验题目：组合逻辑电路设计 ......................................................................... 25 实验题目：计数器 ............................................................................................. 29 实验题目：环形及扭环形计数器 ..................................................................... 32 实验题目：555定时器及其应用 ...................................................................... 35 实验题目：数字钟设计 ..................................................................................... 38 附 录 ................................................................................................................. 41

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实验题目：（一）各种实验仪器使用及数字实验中常用元器件的识别

实验类型： 验证性 实验课时： 指导教师： 时 间： 年 月 日

课 次：第 节 教学周次：第 周

实验分室： 实验台号： 实 验 员： 一、 实验目的

1. 掌握正确使用双踪示波器的方法。 2. 掌握正确使用数字万用表的方法。 3. 掌握常用电子元件的识别方法。

二、 实验内容和要求 一、双踪示波器的使用

示波器可以把人们用肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象。利用示波器可观察各种幅度随时间变化的电信号，测试不同信号的电压、频率、相位差等。是一种用途广泛的多用仪器。

（一）cos5020型示波器的基本组成原理

cos5020型示波器由垂直偏转电路、水平偏转电路、校准信号、示波管电路及电源供给电路等组成。原理框图如图1-1。

图1-1

被测信号电压通过探头加到示波器的Y轴输入（CH1或CH2），经垂直（Y）放大电路放大至示波管的垂直偏转板。触发电路将取自被测信号的一部分（也有外触发、电源信号触发）放大后去控制

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扫描电路。而扫描电路在触发信号的作用下，产生一个与“TIME/DIV”扫描时间开关选择的时间因数相一致的锯齿波电压。此锯齿波电压经水平（X轴）放大器放大加在示波管的水平偏转板上，使示波管阴极发射出的电子束在荧光屏上形成周期性的与时间成正比的水平们移，从而把垂直方向的被测信号电压按时间变化的波形展现在荧屏上。示波管电路给示波管各电极提供各种合适的电压，使示波管工作于最佳状态。垂直开关电路的作用是转换来自CH1（通道1）和CH2（通道2）前置放大器的信号，并将信号送入垂直放大器，触发信号通过开关电路被送到触发发生器。水平开关电路的作用是转换来自扫描发生器的扫描锯齿波信号和在X—Y工作方式时由垂直开关电路送来的CH1水平信号，然后将信号送到X输出放大器。衰减器的作用是使被测信号电压变成一个合适的电压，以得到垂直方向适当大小的波形。

（二）各控制器的功能：

图1-2

1、示波管控制：

（1）电源开关：按进去为开（ON），释放为关（OFF）。 （2）电源开关指示灯：灯（LED）亮表示电源接通。

（3）辉度控制：控制屏幕上迹线的亮度，将旋钮顺时针转动。亮度增加，在观测信号时将辉度调整到适当的位置。

（4）聚焦控制：控制屏幕上迹线的清晰度、辉度改变聚焦要随之调整。 （5）基线调整：补偿地磁对于迹线的影响，调整迹线的斜率。 （6）刻度照明控制：在暗室或摄影时使用刻度照明控制。 2、垂直轴控制：

（7）CH1/X输入：由BNC电缆或探头将信号输入通道1当在X—Y方式时，作为X轴输入。 （8）CH1 AC—GND—DC开关：是CH1输入耦合选择开关。根据频率及直流电压选择不同的耦合

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方式，以保证便利观测。

AC：在信号源与放大器间串接一只电容，以抑制直流成分可方便地观测到叠加在直流成份上的交流信号，低频抑制约5Hz。

GND：使垂直放大器输入端接地，为此提供零电平基线，在进行DC分量测量时，此基线作为参考基线。

DC：输入信号直接馈至放大器。

（9）CH1 V/DIV衰减开关：将输入信号衰减到一定幅度观测。使用10∶1电缆时观测时，测得的幅度必须310。观测时将微调旋钮CAL顺时针旋到底为校准位置。

（10）CH1位移调整：调整通道1扫描线位移。

（11）CH1微调：供垂直灵敏度细调，顺时针旋到底为校准位置。

（12）CH2/Y输入：用电缆或探头把信号输入到通道2，当工作在X—Y方式时，作为Y轴输入。 （13）CH2 AC—GND—DC开关如（8）所述。 （14）CH2 V/DIV开关如（9）所述。

（15）CH2 位移及极性转换，调整通道2扫描线位移，当旋钮拉出时CH2信号极性变反。 （16）CH2微调：如（11）所述。 （17）垂直方式选择开关： CH1：显示CH1通道信号 CH2：显示CH2通道信号

CHOP：振荡器给出重复频率信号控制垂直开关电路，使在慢扫描时能便利观测两个通道的信号。 ALT：CH3、CH2通道信号交替显示，这种方式适用于快扫描。

ADD：CH1、CH2输入信号波形以单踪代数和显示，当CH2旋钮（15）拉出时，则以两信号的代数差显示。

3、水平轴：

（18）TIME/DIV：水平时基开关调节扫速，0.5s/DIV至0.2μs/共20档。

（19）水平位移及310扩展：调整基线水平方向移动，当旋钮拉出扫描扩展10倍。

（20）VARIABLE：顺时针旋尽为校准位置，逆时针旋转，扫速在TIME/DIV开关各档间连续变化。 （21）AUTO—NORM—X—Y开关 扫描方式开关

AUTO（自动）：在触发信号不足以触发工作时，自动扫描，触发信号频率超过100Hz，触发扫描开始。

NORM（常态）：当有足够大频率信号提供给扫描电路时，触发扫描，若信号频率不足无基线显示。 注：TV—V（24）工作于这种方式。 X—Y：X信号由CH1通道输入。 Y信号由CH2通道输入。

注：工作在这种方式时，垂直方式开关应在CH2方式。

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4、触发控制：

（22）触发源选择开关：

INT：用CH1或CH2信号作为触发源。 LINE：用电网频率信号作为触发源。

EXT：从外触发输入端子输入信号作为触发源。 （23）内触发源选择开关：

当触发源开关置于“INT”时，可选择如下信号作为触发信号。 NORM：屏幕上所显示的信号用做触发信号。 CH1：CH1信与作为触发源。 CH2：CH2信号作为触发源。 （24）触发耦合开关：

在使用触发电路之前，把触发信号转换到滤波电路。 AC：触发信号通过一个电容接到触发电路，以隔离DC成分。 TV—V：从视频信号中分离出垂直同步信号做为触发源。 TU—H：从视频信号中分离出水平同步信号做为触发源。 DC：将触发信号直接馈至触发电路。

（25）LEVEL：调节触发信号波形上的起始电平使信号稳定触发。

FIX：旋钮旋到FIX位置，触发电平被固定在最佳电平位置为全自动触发，这个旋钮置于1N+触发极性为正，拉出触发极性为负。

（26）外触发输入端：输入外触发信号。 5、其它插座及控制端：

（27）校准：该端输出校准信号，用于探头电容补偿，及5mV/DIV灵敏度调整。该主号为方波，频率1kHz幅度约为0.3V。

（28）地：该端将内部电路地接到机壳，在测试低频信号≤50kHz时，探头接地端不接到这个端子上。

（29）ZA3IS INPUT（后面板）Z轴输入，输入（+5V或大于+5V）亮度调制信号。

（三）使用方法：

1、下列调整位置将使信号测量简化。

（1）POWER（电源）??????????????ON（开） （3）INTENSITY（辉度） ????????????Center（中心） （4）FOCUS（聚焦 ）??????????????Center（中心） （8）AC—GND—DC???????????????GND（地） （9）VOLT/DC ?????????????????5mV （10）CH1POSITION???????????????Center （11）CH1VARABLE???????????????Fullrcw（CAL）

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（17）VMODE??????????????????CH1 （18）TIME/DIV?????????????????0.5msec （19）HPOSITION? ???????????????Centev（中心） （20）HVARIABLE????????????????FUILYCW（CAL） （21）AUTO—NORM—X—Y????????????AUTO （22）INT—LINE—EXT??????????????INT （23）NORM—CH1—CH2?????????????NORM （24）AC—TV（V）—TV（H）—DC ??????? AC

（25）LEVEL ??????????????????FUIIycCewFIX 这样：迹线大约被确定在CRT中心位置，预热15分钟后，可以开始工作。

二、数字万用表的使用

无论是电子爱好者还是电子专业技术人员都缺少了万用表。简而言之，万用表有指针式万用表与数字万用表之分。数字万用表的测试能力，远远超过指针式万用表，它除了能测量电压、电流、电阻、电容、电感外，还可测量频率、分立器件参数，并具有自动量程转换及全量程过载保护功能。有些进口数字万用表，甚至集示波器、万用表及无纸记录仪于一身，其测试功能更为强大，售价却不断降低，因而越来越受到广大电子受好者的青睐。下面以DT92系列型数字万用表为例，介绍数字万用电表的使用方法。

1、概述

DT92系列数字万用表是一种操作方便、读数精确、功能齐全、体积小巧、携带方便、使用电池作电源的手持袖珍式大屏幕液晶显示数字万用表，其中DT9201，DT9202，DT9205，DT9206，DT9207，DT9208为三位半数字万用表，DT9203，DT9204为四位半数字万用表。92系列数字万用表可用来测量直流电压/电流；交流电压/电流；电阻；电容；温度；频率；逻辑电平；二级管正向压降；晶体三级管hFE参数及电路通断等。可供工程设计、实验室、生产试验、工场事务、野外作业和工业维修等应用。

本万用表具有以下主要特点：

2CMOS集成电路，双积分原理A/D转换，自动校零，自动极性选择，超量程指示。

2液晶显示屏幕采用高反差70340毫米大屏幕，字高达25毫米。按观察位置需要，显示屏幕可自由改变角度约70°，以获得最佳观察效果。

2具有自动关机功能，开机之后约15分钟会自动切断电源，以防止仪表使用完毕关电源。重复电源开关操作，即可继续可机。

2新优化设计的高可靠量程/功能旋转开关结构。采用32档位，更有效地避免误操作。 2、性能

（1）三位半数字万用表直流基本精度±0.5%。 四位半数字万用表直流基本精度±0.05%。

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（2）快速电容测试1pF~20uF自动调零。 （3）温度量程：-40℃~1000℃。 （4）频率量程：1Hz~20KHz。 （5）具备全量程保护功能。

（6）过量程指示：最高位显示“1”，其余消除。

（7）通断测试均蜂鸣单响指示（DT9205，DT9208还附有发光二极管指示）。 （8）DT9203，DT9204具备数据保持功能。

（9）最大显示值：三位半数字万用表1999（即3位半数字）。

四位半数字万用表19999（即4位半数字）。

（10）读数显示率：每秒2~3次读数。 （11）保证精度的温度：23℃±5℃。

（12）温度范围：工作温度0℃至40℃（32°F~104°F），相对湿度＜75%。

贮存温度-10℃至50℃（10°F~122°F）。

（13）电源：9V叠层电池一节。

（14）电池不足指示：在LCD左上方显示“（15）尺寸：186386333毫米。 （16）重量：约280克。 3、使用操作

首先请注意检查9V电池，将ON-OFF钮按下，如果电池不足，则显示屏左上方会出现“

”符

”

号，还要注意测试笔插孔之旁符号，这是警告你要留意测试电压和电流不要超出指示数字。此外在使用前要先将量程放置在你想测量的档上。

（1）电压测量

①将黑表笔插入COM插孔，红表笔插入VΩ插孔。

②测DCV时，将功能开关置于DCV量程范围（测ACV时则应置于ACV量程范围）。并将测试表笔连接到被测负载或信号源上，在显示电压读数时，同时会指示出红表笔的极性。

注意：

a.如果不知被测电压范围，则首先将功能开关置于最大量程后，视情况降至合适量程。 b.如果只显“1”，表示过量程，功能开关应置于更高量程。

c.DCV不要输入高于1000V的电压（ACV时不要输入高于750V有效值电压），显示更高的电压值是可能的，但有损坏内部线路的危险。

（2）电流测量

①将黑表笔插入COM插孔，当被测电流在200mA以下时红表笔插A插孔；如被测电流在200mA~20A之间，则将红表笔移至20A插孔。（DT9201如被测电流在200MA~2A之间，红表笔依然在A插孔）。

②将功能开关置于DCA或ACA量程范围，测试笔串入被测电路中。 注意：

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a.如果被测电流范围未知，应将功能开关置于高档逐步调低。 b.如果只显示“1”说明已超过量程，必须调高量程档级。

c.A插孔输入时，过载会将内装保险丝熔断，须予以更换。保险丝规格：DT9201为2A，其余各表为 0.2A。（外型φ5320毫米）。

d.20A插孔没有用保险丝，测量时间应小于15秒。 （3）电阻测量

①将黑表笔插入COM插孔，红表笔插入VOΩHz插孔（注意红表笔极性为“+”）。 ②将功能开关置于所需Ω量程上，将测试笔跨接在被测电阻上。 注意：

a.当输入开路时，会显示过量程状态“1”。

b.如果被测电阻超过所用量程，则会指示出过量程“1”须换用高档量程。当被测电阻在1MΩ以上时，本表需数秒后方能稳定读数，对于高电阻测量这是正常的。

c.检测在线电阻时，须确认被测电路已关去电源，同时电容已放完电。方能进行测量。 d.当200MΩ量程进行测量时须注意。在此量程，二表笔短接时读数为1.0，这是正常现象，此读数是一个固定的偏移值。如被测电阻100MΩ时，读数为101.0，正确的阻值是显示减去1.0即101.0-1.0=100.0。

测量高阻值电阻时应尽可能将电阻值接插入“VΩHz”和“COM”插孔中，长线在高阻抗测量时容易感应干挠信号，使读数不稳。

（4）电容测量

①接上电容量以前，显示可以缓慢地自动校零，但在2nF量程上剩余10个字以内无效是正常的。 ②把测量电容连到电容输入插孔（不用试棒）有必要时注意极性连接。 注意：

a.测试单个电容器时，把脚插进位于面板左下边的二个插孔中（插进测试孔之前电容器务必放电尽）。

b.测试大电容时，注意在最后指示之前会存在一个一定的滞后时间。 c.单位：1pF=10μF；1nF=10μF

d.不要把一个外部电压或已充好电的电容器（特别是大电容器）联接到测试端。 （5）温度测量

测量温度时，将热电偶传感器的冷端（自由端）插入温度测试孔中，热电侧的工作端（测温端）置于待测物上面或内部，可直接从显示器上读取温度值，读数为摄氏℃不用通过表笔插座测量。

注意：

a.此表设计为当热电偶插入温度测试孔后，自动显示被测温度，当热电偶传感器开路时，显示常温。

b.本表随机所附WRNM-010裸露式接点热电偶极限温度为250℃（短期内为300℃）。 （6）单频测量

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①将黑表笔或屏敝电缆屏敝层插入COM插孔，红表笔或屏敝电缆芯线插入VΩHz插孔。 ②把功能开关置于Hz量程，把测试笔或电缆跨接在电源或负载之间。 注意：

a.不得把大于240V的有效值供给输入端，电压高于100V有效值虽可显示出来，但可能超出技术指标。

b.在噪声环境中，对于小信号测试使用屏敝电缆为好。 c.测量高压时使用外部衰减以避免与高压接触。 （7）逻辑电平测试

①将黑表笔插入COM插孔，红表笔插入VΩHz插孔。

②将功能开关置于LOGIC 量程范围，并将黑表笔接入测电路“地端”。红表笔接测试端。 当测试端电平≥2.4V ，逻辑电平显示“▲”。

当测试端电平≤0.7V时，逻辑电平显示“▼”，并发生蜂呜声响。 当测试端开路时，逻辑电平显示“▲”。 注意：

在本档位测量时，高位始终显示“1”，无超量程含义，只说明闪电路已接通。 （8）二极管测试及带蜂鸣器的连续性测试

将功能开关置于电阻OHM量程中档，不但可方便地测出二极管的极性和正向压降的近似值，而且能凭听觉来检测被测线路的通断，见表1。

测量时，两支表笔跨接于被测二极管的两个引脚，如显示“1”，则为反向。对调表笔重新测量，其显示结果为正向压降的近似值，此时红表笔所接的是二极管的正极（因红表笔内接电源的正极），黑表笔接的则为负极。如果在两次测试中均显示“1”或均有正向压降值，则表明该管已损坏。此外，利用硅管和锗管正向导通电压的不同（分别为0.5~0.7V和0.2~0.3V），可快速判断出二极管是由哪种半导体材料制成的。

数字万用表的又一特点是：检测发光二极管，当显示正向压降约为2V左右时还能点亮二极管。

档位 1N4000系列硅整流二极管 显示器显示二极管正向压降的 近似值（0.6~0.7V） 当电阻R＜70Ω时，蜂鸣器鸣响 （9）三极管的测量

①三极管好坏的简单检测。如测试结果与下表数值基本相符则是好的，否则说明该管已损坏； ②电流放大系数β的测量。将被测三极管插入hFE相应的孔内，即可测得该管的电流放大倍数β（0~1000）。 三极管极性 正向电阻 万用表表笔接法 8

测试条件 正向直流电流约为1mA反向直流电压约为2.8V 开路电压约为2.8V 反向电阻阻值 阻值 （两支表笔对调后测得） 红笔→基极 NPN型 黑笔→发射极 红笔→基极 黑笔→集电极 黑笔→基极 PNP型 红笔→发射极 黑笔→基极 红笔→集电极 1~5kΩ ＞200 kΩ 1~5 kΩ ＞200 kΩ 1~3 kΩ ＞50 kΩ 1~3 kΩ ＞50 kΩ 注：数字万用表表笔极性正好和指针式万用表相反。

三、实验用电子元器件的识别

1、数字集成电路

集成电路是以半导体晶体材料,经平面工艺加工制造,将电路的元件.器件和互连线集成在同一基片上,成为具有一定功能的电路.数字集成电路是集成电路的一种,它是各种门电路和具有记忆功能（如触发器）集成电路的总称.

本数字集成电路实验选择广为应用的TTL系列集成电路,“TTL”是“晶体管——晶体管逻辑电路”的英文缩写，它包括门电路与触发器两大部分。实验电路用到组合逻辑门电路的与非门74LS00，与或非门74LS55，异或门74LS86.触发器实验用到的D触发器74LS74，和J—K触发器74LS73。

集成电路的外形见图1-3，采用双列直插式封装。集成电路管脚的识别方法是将型号印字正置，此时做为集成电路结构特征的半圆凹口为于俯视图左侧,左下角为第一脚，在按逆时针方向数起，依次为2,3??至14,16,20，腿脚排列顺序见图1-3。

图1-3

集成电路使用注意事项:

（1）74LS系列集成电路供电电压为＋5V,其俯视图左上角（第14,16,20脚）VDD接最高正电位，右下角（7.8或10脚）VSS接最低电位——通常为电源负。电源不能接反，否则将有过强的电流流过集成电路内部，将集成电路烧坏。其与管脚电位应在VSS到VDD之间,在2.4——5.0V时，视为高电平（H），等于或小于0.4V时，为低电平（L）。

（2）通常在实验电路图中不标VDD及VSS脚的连线，为避免遗漏影响试验，实验时首先接好它们与电源正、负间的连线。

（3）在实验中插接或更换元件时，应先断开电源。

（4）数字集成电路输出端驱动负载的电流能力有限，不要随意接过重的负载，更不要使输出端

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直接与电源正，负极短路，这极有可能造成集成电路损坏。

2、发光二极管

发光二极管是用磷化镓，磷砷化镓等材料，经半导体工艺加工而成的，通以正向电流时，能发出红、绿、黄和蓝等颜色的光。它的外形，电路符号见附录1。发光二极管具有体积小，能在低电压1.8—2.0V，小电流<＝40MA下工作，耗电省，寿命长等优点，本实验用发光二极管的亮灭来显示数字集成电路输入，输出电平的高低。

发光二极管使用注意事项：

（1）发光二极管由正向电流驱动发光，即发光二极管的正极（长管脚）最终与电源正极相连，负极（短管脚）最终与电源负极相连，切忌直接把发光二极管两端并接在电源上，必须在供电回路中串接限流（降压）电阻器。反接时，发光二极管处于截止状态，发光二极管不发光。

（2）发光二极管的发光亮度与流过管内的电流有关，电流大，亮度高，但不能超过发光二极管的极限工作（最大正向）电流。

3、显示数码管

显示数码管采用发光二极管管芯片组成的七段数码管，可显示出0—9数字及发出红光或绿，黄，蓝等颜色的光。本实验为配合显示译码器74LS47集成电路，要选用七段共阴极显示数码管，如LC5011，BS231等，外型图见图1-4。数码管上数字分别由a.b.c??f七段笔划组成，h是小数点段见图1-4（b）。各笔划段引线管脚排列采取双列，按顺时针依次确定其余管脚。图（b）为脚排列仰视图。图（c）为各段发光二极管的共阴连接方式。本实验中，各发光二极管正极通过限流电阻分别与显示译码集成电路74LS47各笔段输出端相连，每个笔段发光二极管中的电流限制在5—10mA.

图1-4

4、电阻器

本实验采用炭膜电阻器，额定功率为0.125或0.25w，允许偏差＋—5％或＋—10％的四条色环的电阻。其标称电阻值示方法可参考下表的两位有效数字的阻值色标表示法。 第1环 第2环 黑 0 0 0棕 1 1 1红 2 2 2橙 3 3 3黄 4 4 4绿 5 5 5蓝 6 6 6紫 7 7 7灰 8 8 8白 9 9 9金 － － －1银 － － －2第3环 *10 *10 *10 *10 *10 *10 *10 *10 *10 *10 *10 *10 第4环 － 1％ 2％ － － － － － － － 5％ 10％ 10

5电位器

电位器分碳质、薄膜和线绕三种。线绕电位器的阻值变化特性一般是直线式的。非线绕电位器的阻值变化特性分为直线式（X型）、对数式（D型）、指数式（Z型）。电位器符号如下图。

6、电容器

电容器的主要参数有：电容量、容许误差、耐压强度、绝缘电阻、损耗、温度系数和固有电感等。在选择电容器时主要考虑电容量及其精确度，元件尺寸和电路对电容器其他工作性能的要求。

（1）电容器型号的意义

电容器的标志代号由下列几部分组成：

第一部分：型号，第二部分：额定工作电压，第三部分：标称容量，第四部分：容许偏差。 例如：CZJX-250-0.033-±10%，表示小型金属化纸介电容器，额定工作电压为250Ｖ，标称容量为0.033μF，容量允许偏差±10%。

电容器的型号由主称、材料、特征等几部分组成。主称：电容器，用C表示。材料：用字母表示。如Z——纸介，D——铝电介，H——混合介质等等。特征：用字母表示，如X——小型，D——低压，M——密封等等。

（2）在电路图中电容器常用以下符号表示。

在电路图中，电容器的容量用数字表示，并标出单位，如：pF和μF。通常在容量小于10000pF（0.01μF）时，以pF作单位，而大于10000pF时以μF作单位。为简便起见，在一些电子电路图中，大于100pF和小于1μF的电容器不注单位。无小数点者，其单位为pF；有小数点者其单位为μF。例如3300就是3300pF；0.1就是0.1μF，20.0就是20μF。

本实验所用电容为电解电容，涤纶电容及瓷片电容，工作电压大于6。3V。接入电路时要注意电解电容的极性，正极（长腿）的电位应比负极（短腿）高，反接时电解电容漏电流大大增加。

7、电源

直流稳压电源能产生大小连续可调且稳定的直流电压。为电子线路实验提供直流电源。 基本组成原理：

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直流稳压电源电路（串联型）一般由电源变压器、整流滤波电路、调整电路、基准电源电路和取样电路等部分组成。原理框图如下图。

图1-5

当电源电路的输出电压主VO发生变化时，电压取样电路取得输出电压VO的一部分与基准电压进行比较后，由放大电路对误差信号放大再送至调整电路，由调整电路调整电压使输出电压趋于原值，从而达到稳压的目的。当负载电流超过规定值或短路时，由电流取样和保护电路控制调整电路，使电源电路自动切断电路达到保护的目的。

实验电源多为可调电源，调节粗调档位开关选择适当的档位，再细调可调旋钮通过电源上的电压表的指示选择你所需的电压，如电压要求较高可用数字电压表测量校准。我们的数字实验所需电压为5V。模拟实验所需电压一般为12V。

三、 实验结果及分析

本次 实验 成绩 项目及比例 实验操作 （50%） 报告书写 （30%） 出勤和课堂纪律 （10%） 课堂提问 （10%） 得分 成绩合计 教师签字： 批改日期： 12

实验题目：（二）TTL与非门电路参数测试

实验类型： 验证性 时 间： 年 月 日

实验课时： 指导教师： 课 次：第 节 教学周次：第 周

实验分室： 实验台号： 实 验 员： 一、 实验目的

1. 熟悉TTL与非门外型和管脚的排列。 2. 通过测试了解与非门的直流参数。 3. 加深对与非门逻辑功能的认识。

二、 实验器材

数字万用表1块. 直流稳压电源1台. 双踪示波器1台. 数字电路学习机1台. 数字集成块74LS001块

三、 实验内容和要求

1、TTL 74LS00二输入端四与非门管脚排列

2、TTL与非门的直流参数测量 A.电源电流——I∞

按规定的输入条件，使输出开路，由Vcc流入一个电路的电流，它标着电路功耗的大小。 ICCL：当输入条件为输入端均接+5V，输出为低电平时电源电流。

ICCH：当输入条件为所有输入端均接地，电路截止，输出为高电平时电源的电流。

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I∞=（ICCL + ICCH）/2

B.低电平输入电流测试——IIL

IIL也叫输入短路电流，它直接反映前级带负载个数，将被测输入端加上一个低电平，其余接高电平，由被测输入端流出电路和IIL，一般IIL≤0.4mA，见图2-2。

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2-2

C.高电平输入电流测试——IIH

IIH也叫交叉漏电流，是指被测输入端接高电平，流进被测输入端的电流，一般IIH≤1mA，见图2-3。

2-3

D.电压传输特性的测量

测试电路见下2-4图，改变电位器W及改变VI的电压值，用数字万用表分别测出VI.VO的值填入下表中，并根数据绘出VI—VO，曲线如图2-5，同时找出VOL.VOH.VOFF.VON。

VI（V） VO（V） VI（V） VO（V） 0 1.6 0.2 1.8 0.4 2.0 0.6 2.2 0.8 2.4 0.9 3.2 1.0 3.6 1.2 4.0 1.4 5.0 Vol表示输入端全部为高电平时,输出为低电平,VOL<0.5V（输出电压）.

Voh表示输出高电平,VOH>＝2.7V,当输入端之中的任何一个接低电平时,输出得到的高电平. VON——开门电平:在保证输出为额定低电平是允许的最小输入高电平的值,一般<2V.

VOFF——关门电平:在保证输出为额定高电平的90％的条件下的最大输入低电平,一般VOFF>＝0.8V.

E.Tpd——平均传输时间:

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在TTL集成电路中,由于存在着二极管的结电容和寄生电容效应,把一个矩形波加到TTL与非输入端时,输出端的波形在时间轴上要滞后输入脉冲,且脉冲的上升与下降沿要变坏.为描述数字块TTL的动态特性,引入Tpd（平均传输时间）。 Tpd=（Tp1+Tp2）/2

图2-6

四、 实验结果及分析

本次 实验 成绩 项目及比例 实验操作 （50%） 报告书写 （30%） 出勤和课堂纪律 （10%） 课堂提问 （10%） 得分 成绩合计 教师签字： 批改日期：

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实验题目：（三）基本TTL逻辑电路功能测试

实验类型： 验证性 日 期： 年 月 日

实验课时： 指导教师： 时 间： 教学周数：

实验分室名称： 实验台号： 实 验 员： 一、实验目的

1．熟悉基本TTL逻辑门电路功能。 2．掌握基本TTL逻辑门功能测试方法。

二、实验器材

直流稳压电源，74LS00二块，74LS20一块，74LS55一块，74LS86一块，电平输出板，发光二极管显示板。

三、实验内容和要求

（一）四种门功能测试

1、74LS00二输入四与非门功能测试。

将一个门的输入端A、B接入高、低电平（利用电平输出板获得）输出接高，低电平指示灯（利用发光二极管显示板）测试与非门逻辑功能。

注：实验前列出表格，填入实验结果，写出逻辑表达式。

A 0 0 1

2、测试74LS20四输入双与非门功能 测试方法同1，将实验结果填入表中

A 0 X X X

X为任意状态（下同）。 3、测试74LS55与或非门功能

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B 0 1 0 1 y 1 B X 0 X X 1 C X X 0 X 1 D X X X 0 1 Y 1 测试方法同1，将实验结果填入表中

A B C D E F G H Y X X X O O X X X 1 1 1 1 X X X X X X X X 1 1 1 1

4、测试74LS86二输入异或门功能 测试方法同1，将实验结果填入表中

A 0 0 1

1 B 0 1 0 1 y （二）用与非门实现其它逻辑功能

1、按图3-1、3-2组成逻辑电路，测试输出与输入的逻辑关系。 注：要求实验前列出真值表输入取值，由实验填入结果，写出表达式。

图3-1

3-2

2、利用与非门组成一定的逻辑功能的电路，并测试其功能。 注：实验前画逻辑图及真值表输入变量取值。

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（1）Z=AB=AB （2）Z=A+B=A?B （3）Z=A?B=A?B （4）Z=A?B=AB?AB

四、实验结果及分析

本次 实验 成绩 项目及比例 实验操作 （50%） 报告书写 （30%） 出勤和课堂纪律 （10%） 课堂提问 （10%） 得分 成绩合计 教师签字： 批改日期： 18

实验题目：译码器

实验类型： 验证性 实验课时： 指导教师： 时 间： 年 月 日

课 次：第 节 教学周次：第 周

实验分室： 实验台号： 实 验 员： 一．实验目的

1．以简单的两代码输入四状态输出译码器为例。掌握译码器原理及实验方法。

2．观察测试组合逻辑译码器工作过程干扰脉冲产生，并采用不同的有效方法消除其有害的干扰脉冲。

二．实验器材

74LS00二块，74LS74一块，电容板，发光二极管显示板，稳压电源，脉冲发生器，示波器。

三．实验内容和要求

（一）实验原理

图4-1是一个由与非门组成的两位二进制译码器。当A、B输入为00、01、10、11时，输出Z0、Z1、Z2、Z3分别为低电平图4-1：

图4-1

当A、B加动态信号时，Z0、Z1、Z2、Z3将得到动态显示。图4-2为动态输入的原理图，其中F1、F2构成二分频器。

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图4-2

由于F1、F2延误时间不同，一般来说Q1要比Q2滞后一定时间，这样译码器结果除产生正常的译码信号外，还需要产生不应有的干扰脉冲，即所谓的竞争冒险现象。在实际工作中，在处理组合逻辑电路时，一定设法采用消去及预防产生干扰脉冲，而不能不理会，否则将是很“冒险”的，将给数字电路带来极大危险。

图4-3画出译码器动态工作波形，消除干扰脉冲通常有四种基本方法，如用电容积分法，选定脉冲。封锁脉冲及修改逻辑设计方法。

图4-3

（二）实验步骤

1、按4-1图组成译码器，由电平输出板获得A、B信号，使A、B取为00、01、10、11由发光二极管显示Z0、Z1、Z2、Z3结果。

2、要求实验前列出真值表输入变量取值，由实验结果填入Z0、Z1、Z2、Z3变化情况（脉冲源应并联470μF的电容），然后用示波器观测CP、Q1、Q2、Z0、Z1、Z2、Z3哪一端出干扰脉冲，而有

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的却没有？

3、试采用电容积分方法来消除竞争冒险现象。

四．实验结果及分析

本次 实验 成绩 项目及比例 实验操作 （50%） 报告书写 （30%） 出勤和课堂纪律 （10%） 课堂提问 （10%） 得分 成绩合计 教师签字： 批改日期： 21

实验题目：集成触发器功能测试

实验类型： 验证性 时 间： 年 月 日

实验课时： 指导教师： 课 次：第 节 教学周次：第 周

实验分室： 实验台号： 实 验 员： 一．实验目的

1．学习常用的集成触发器的触发器逻辑功能检查方法。 2．用JK和D触发器转换成其它触发器并测试其功能。

二．实验器材

74LS73一块， 74LS74一块，电容板，发光二极管显示板，稳压电源，脉冲发生器，示波器。

三．实验内容和要求

1、集成JK触发器功能测试。

1）将74LS73双JK触发器插入14脚插座上，并将输出Q、Q接指示灯，J、K和R分别接“电平输出”板，CP接脉冲源，注意将脉冲源并联470μF的电容。检查无误后接通电源。电路连接如图5-1。

图5-1

J 0 0 1 1 K 0 1 0 1 Q Q 说明 2）R低电平观察指示灯的状态，这时随意改变J、K状态，触发器输出为何状态？

3）R为高电平时按真值表进行测试，并填入测试结果，说明J、K与R控制作用有何区别。 2、D触发器功能测试

将74LS74双D触发器插入14脚插座，CP接脉冲源，Q、Q接指示灯将SD、RD及D接“电平输出板”。按下面真值表进行测度，并填入测试结果，说明SD、RD及D控制作用的区别。

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图8-2

这种环型计数器，在正常有效循环时，四触发器只有一个触发器处于是，其它都处于0，对于一个触发器来说，只有一个CP时间处于高，三个CP时间处于低，这就是分布脉冲，不用译码器就可以形成。

2、能启动扭型计数器及其简单应用，见图8-3：

图8-3

上图（图8-3）是四位扭环型计数器，它是由四支D触发器构成。各触发器间接关系与上述环型计数器相同。此时处于是状态的触发器将随输入脉冲数的增加而逐级增加，然而在逐级减少。这个电路是具有自启动。由于某种原因使寄存器偏离规定有效状态。可以自动返回有效的状态。如图8-3所示。我们可以利用Q1、Q2、Q3、Q4就可以得到节拍脉冲，这种分布脉冲产生过程中将不出现冒险竞争。

0000→1000→1100→1110→1101→1010→0100→ 1001

↑ ↑

0001←0011←0111←1111 0101←1011←

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0110

图8-4 有效状态及无效状态到有效状态转换

图8-5 扭环型计数器波形与节拍脉冲

（二）实验步骤

1、按8-1组装一环型计数器，用示波器测试Q1、Q2、Q3、Q4的输出波形，给出与CP关系的波形图。

2、按8-3装置成一个能启动地扭环型计数器，测试CP与Q1、Q2、Q3、Q4波形图。 3、按8-3附加一定数量逻辑门，获得三步分配脉冲。 4、利用现有设备自行设计一定功能的环型计数器

四．实验结果及分析

本次 实验 成绩 项目及比例 实验操作 （50%） 报告书写 （30%） 出勤和课堂纪律 （10%） 课堂提问 （10%） 得分 成绩合计 教师签字：

批改日期： 34

实验题目：555定时器及其应用

实验类型： 验证性 实验课时： 指导教师： 时 间： 年 月 日

课 次：第 节 教学周次：第 周

实验分室： 实验台号： 实 验 员： 一．实验目的

１．熟悉基本定时电路的工作原理及定时元件RC对振荡周期的脉冲宽度的影响。 ２．掌握用555集成定时器构成定时电路的方法。

二．实验器材

电容板，电阻板，脉冲源，NE555集成定时器一块，稳压电源，示波器。

三．实验内容和要求

（一）实验原理

在数字系统中常用到脉冲波形产生及整形电路，最常见的如多谐振荡器、单稳触发器和施密特触发器等，555集成电路可以用来构成各种定时电路，使用非常广泛，NE555定时器如图9-1虚线框内所示，由比较器Ⅰ、Ⅱ、RS触发器，输出级（OUT），放电管T及三个R组成，555定时器又称555时基电路（器）。

图9-1

管脚：1—地（Vss），2—低电平触发端（VTR），3—输出端（VO），4—复位端（R）（不使用时，接+Vcc），5—电压控制端（Vc），6—高电平触发端（VTH），7—放电端（DIS）（亦可为集电极开路输出），8—电源正端（VDD）。

由555构成多谐振荡器、电容C及输出V0的电压波形。其中V0中T1和T2分别为电容C充电及放电时间。见图9－2。

T1=（R1+R2）C/n2 T2=R2C/n2 电路的振荡周期为：T=T1+T2=（R1=2R2）C/n2

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通过改变R和C可以获得不同振荡频率的矩形波。 由555构成的单稳态触发器。见图9-2。 TW=RCLn（Vcc/（Vcc-23Vcc/3））=RCLn3=1.1RC

图9-2

（二）实验步骤

1、由555定时器构成单稳态触发器

按图9－2连线，其中R可选几十百欧到几十千欧，电容C可选几百皮法到几百微法，V1由脉冲源获得，要求由示波器测出V1、V0、Vc的工作波形，并由公式计算出Tw与实验结果进行比较。

2、由555定时器构成多谐振荡器

按图9－2连线，其中R1、R2选几百欧到几千欧，电容C选几微法。

要求由示波器测出V0及Vc的工作波形，并由公式计算出T1、T2及T与实验结果进行比较。

四．实验结果及分析

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本次 实验 成绩 项目及比例 实验操作 （50%） 报告书写 （30%） 出勤和课堂纪律 （10%） 课堂提问 （10%） 得分 成绩合计 教师签字： 批改日期：

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/px63.html