數字電路與邏輯設計實驗數字電路與邏輯設計實驗1一、實驗目的和要求通過實驗可鞏固和擴充學過的理論知識。更重要的是通過實驗訓練，使同學掌握必要的實驗技能和培養科學的實驗作風。本課程要求學生了解所用儀器，熟練使用儀器，具備對基本電路的分析和設計。擬定實驗步驟，對電路進行必要的檢測，查出故障與排除故障的能力，綜合實驗結果與寫實驗報告的能力。一、實驗目的和要求通過實驗可鞏固和擴充學過的理論知識。2一、實驗目的和要求要求獨立完成設計、安裝、調整、測試的全過程。提高能力。實驗中遇到問題自行解決。一、實驗目的和要求要求獨立完成設計、安裝、調整、測試的全過程3二、預習為了按質、按量、按時完成每一個實驗，做實驗之前要求先預習。做好預習報告。預習報告要求按照教材要求的實驗內容，掌握解實驗原理，先做好設計，擬定實驗步驟。如果預習報告作的好，可在實驗過程中將實驗數據直接填入預習報告。作為正式的實驗報告。不必再花時間寫實驗報告。二、預習為了按質、按量、按時完成每一個實驗，做實驗之前要4三、上課時間:二小時上課時：固定座位，不要隨意走動，不要大聲喧嘩。每做完一個內容，先不要拆電路，待老師檢查合格后簽字才能做下一個內容。下課時間到，即停止做實驗。離開實驗室，要老師檢查簽字。未做完的實驗可抽時間補做。三、上課時間:二小時5三、上課實驗器件：一次發給你們，請妥善保管。到課程考試結束，交回實驗室，發多少，交回多少。損壞照價賠償。三、上課實驗器件：一次發給你們，請妥善保管。到課程考試結束，6四、寫實驗報告要求：（1）實驗目的（2）原理（3）實驗內容（4）所用儀器及器件（5）分析四、寫實驗報告要求：7五、實驗考試第15周補作實驗。第16周考試：考試時間：三小時。內容：方式：題目當場抽簽，當場設計，當場作實驗，當場寫報告。實驗完畢要記錄實驗所用時間。第17周補考。五、實驗考試第15周補作實驗。8六、所用主要儀器1、數電實驗箱2、函數發生器3、示波器4、萬用表六、所用主要儀器1、數電實驗箱9實驗一TTL與非門的靜態參數測試一、器件使用1、集成芯片的使用1234567地141312111098Vcc74LS00注意：TTL門電路對電源電壓VCC要求較嚴，VCC只允許在+5V±10%的范圍內工作，超過5.5V將損壞器件，低于4.5V器件的邏輯功能不正常。實驗一TTL與非門的靜態參數測試一、器件使用1102、實驗箱（電位器）3、萬用表4、示波器二、實驗內容每塊74LS00包含4個與非門，前面的內容選其中的一個進行測試。高電平輸入電流IIH較小，難以測量，測不出則以0μA記錄。2、實驗箱（電位器）11集成電路的功耗和集成密度密切相關。功耗大的的元器件則集成度不能很高。

當輸出端空載,門電路輸出低電平時電路的功耗稱為空載導通功耗Pon。當輸出端為高電平時，電路的功耗稱為空載截止功耗Poff。平均功耗P=(Pon+Poff)/2。例如74H系列TTL門電路，平均功耗為22毫瓦。而CMOS門電路平均功耗在微瓦數量級。集成電路的功耗和集成密度密切相關。功耗大的的元器件則集成度不12電壓傳輸特性電壓傳輸特性13平均傳輸延遲時間tpd用七個與非門構成環形振蕩器至示波器波形tV平均傳輸延遲時間tpd至示波器波形tV14實驗二組合邏輯電路分析與設計其中內容5選做一、電路故障排除：（1）電源、接地是否正確。（2）斷線或接觸不穩的判斷：除非是懸空，否則，如果測得電壓1.4伏左右。（3）線路連接錯誤。（4）設計錯誤。實驗二組合邏輯電路分析與設計其中內容5選做一、電路故障15實驗二組合邏輯電路分析與設計

內容1：將四位二進制碼B3B2B1B0碼轉換為四位循環碼G3G2G1G0。邏輯函數式：G3=B3G2=B3B2+B3B2G1=B2B1+B2B1G0=B1B0+B1B0用與非門實現G2=B3B2.B3B2G1=B2B1.B2B1G0=B1B0.B1B0用異或門實現G2=B3⊕B2G1=B2⊕B1G0=B1⊕B0實驗二組合邏輯電路分析與設計內容1：將四位二進制碼B3B216二、實驗內容1、設計轉換電路自行設計B3B2B1B0G3G2G1G0輸入二進制碼輸出循環碼二、實驗內容轉換電路自行設計B3B2B1B0G3G2G1G017轉換電路B3B2B1B0接模擬開關接0-1顯示器2.電路測試G3G2G1G0轉換電路B3B2B1B0接模擬開關接0-1顯示器2.電路測試18接0-1顯示器3、74LS197構成16進制計數器作為代碼轉換電路的輸入信號74LS197QDQCQBQACPA手動單步脈沖CrLD11QDQCQBQA0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111CPB接0-1顯示器3、74LS197構成16進制計數器作為代碼轉19轉換電路B3B2B1B0接0-1顯示器74LS197QDQCQBQACPA手動單步脈沖CrLD11CPBG3G2G1G0轉換電路B3B2B1B0接0-1顯示器74LS197QDQC20轉換電路B3B2B1B0接示波器74LS197QDQCQBQACPA(接函數發生器）連續脈沖（10KHz）CrLD114.動態測試1S1CPBG3G2G1G0轉換電路B3B2B1B0接示波器74LS197QDQCQBQ21電壓波形圖之間相位測試兩路輸入，VerticalMode置AltTriggeringMode置AUTO，或NORMTriggeringMode置CH1或CH2如果波形圖不穩或不出現則可調LEVEL電壓波形圖之間相位測試22CPG1G2G3G00000100011000100CPG1G2G3G0011023下周實驗實驗三利用MSI設計組合邏輯電路下周實驗實驗三利用MSI設計組合邏輯電路24實驗三利用MSI設計組合邏輯電路要求：內容1，內容2作完要分別檢查。內容1：1、自己設計2、靜態測試。注意接電源，接地，附加控制端應接低電平。S1S0ABY00000001001000110100010101100111100010011010101111001101111011110001011101101100BA+BA⊕BAS1S0Y00110101實驗三利用MSI設計組合邏輯電路要求：內容1，內容22574LS151實現的邏輯關系74LS151實現的邏輯關系26CPB(QA)A(QB)S0(QC)S1(QD)Y3、動態測試。74LS197接成16進制計數器，觀測輸出波形。CPB(QA)A(QB)S0(QC)S1(QD)Y3、動態測27內容二：1、原理：ABCF0F1F2F3F4F5F6F7000001010011100101110111D00000000D00000000D00000000D00000000D00000000D00000000D00000000D內容二：ABCF0F1F2F3283、線路連接，按教材提示連接。注意：地址輸入端A、B、C與A2、A1、A0的連接順序。4、靜態測試地址輸入端接模擬開關，輸出端接0-1顯示器。對照真值表檢測。5、動態測試用74LS197連接成8進制。其輸出作為地址輸入端。觀測記錄輸入輸出波形。3、線路連接，按教材提示連接。注意：地址輸入端A、B、C與A29A0A1A2A0A1A230實驗三利用MSI設計組合邏輯電路內容1：由功能表寫出邏輯式：內容2：按教材提示連接實驗三利用MSI設計組合邏輯電路內容1：由功能表寫出邏輯式：31實驗四譯碼顯示電路1、七段發光二極管數碼管實驗箱上數碼管是共陰極，注意兩個公共端已經相連，實驗時連接一個即可。2、BCD碼七段譯碼驅動器74LS48，本身已有上拉電阻。實驗時不必另接。3、四位雙向移位寄存器74LS194功能見本實驗附表（2）其功能有：實驗四譯碼顯示電路1、七段發光二極管數碼管32（1）S1=S0=0，保持原來的狀態不變（2）S1=0，S0=1，右移DSR為右移送數端，當脈沖到來時，其狀態變化情況。DSR→Q0→Q1→Q2→Q3Q0n+1=DSRQ1n+1=Q0Q2n+1=Q1Q3n+1=Q2（1）S1=S0=0，保持原來的狀態不變Q0n+1=DSR33（2）S1=1，S0=0，左移DSL為左移送數端，當脈沖到來時，其狀態變化情況。Q0←Q1←Q2←Q3←

DSLQ0n+1=Q1Q1n+1=Q2Q2n+1=Q3Q3n+1=DSL（2）S1=1，S0=0，左移Q0n+1=Q134（3）S1=1，S0=1，并行送數D0、D1、D2、D3為并行送數端，當脈沖到來，其狀態變化情況。Q0n+1=D0Q1n+1=D1Q2n+1=D2Q3n+1=D3（3）S1=1，S0=1，并行送數Q0n+1=D035設計滅燈電路。當輸入為偽碼即輸入為1010—1111時，時滅燈輸入IB有效即IB=0，顯示電路滅燈。00110000111111110001101100011011A3A2A1A0f=A3+A2A1f=A3.A2A1實驗四譯碼顯示電路001100001111111100011011000110364設計偽碼滅燈電路自己設計。4設計偽碼滅燈電路37YaYbYcYdYeYfYg74LS48A3A2A1A0LTIBRIB5V接模擬開關Q0Q1Q2Q3S1DSRS0D0D1D2D3Cr5VQQR1c1JK5V接模擬開關CP接連續脈沖1-2Hz5V接0-1顯示器注意：啟動節拍發生器時，應先清零，即將清零模擬開關放置在低電平，待清零置數后，清零模擬開關放置在高電平。cccccccc15V偽碼滅燈電路YaYbYcYdYeYfY38實驗五組合電路中的競爭與冒險實驗五組合電路中的競爭與冒險39

1、F=AB+BCD+ACD要求只有原變量輸入即實現時不能用模擬開關的反變量，要實現反變量，用非門。沒有非門，可用與非門。要能觀察到競爭冒險現象，實現時應盡可能使同一變量的經過兩條路徑到達同一點時，兩條路徑相差的門數盡可能多。F=AB.CBD.AD按上式畫邏輯圖（自己畫）2、寫出真值表111111110001101100011011ABCDF=AB.CBD.AD按上式畫邏輯圖（自己畫）2、寫403、靜態測試驗證真值表。4、觀測A的險象。中值寬度毛刺幅度3、靜態測試驗證真值表。中值寬度毛刺幅度415、6、判斷險象是否影響下一級電路的正常工作，應看毛刺的幅度大小。1FCFF’F’（5）（6）7、同內容48、使用公式AB+AC+BC=AB+AC本實驗中F=AB+BCD+ACD=AB+BCD+ACD+BCD冗余項5、6、判斷險象是否影響下一級電路的正常工作，應看毛刺的幅度42實驗六同步計數器的設計實驗內容2一設計按要求自己設計實驗六同步計數器的設計實驗內容243實驗內容二一、設計（1）根據實驗要求可以的該特殊十二進制計數器狀態轉換圖。0001→0010→0011→0100→0101→0110

↑↓1100←1011←1010←1001←1000←011143-48隱藏實驗內容二43-48隱藏44（2）確定電路所需觸發器數目有效狀態為m=12，求所需觸發器數目n。2n≥m=12可得n=4（3）畫出次態卡諾圖1011110010101001xxx00010111100001100101001101000010X0001101100011011Q3nQ2nQ1nQ0n（2）確定電路所需觸發器數目101111001010100145（4）求出每個觸發器的狀態方程1001xxx11001100X0001101100011011Q3nQ2nQ1nQ0n1010xxx01010101X0001101100011011Q3nQ2nQ1nQ0n0100xxx01011010X0001101100011011Q3nQ2nQ1nQ0n1111xxx00100000X0001101100011011Q3nQ2nQ1nQ0nQ0n+1=Q0Q1n+1=Q0Q1+Q0Q1Q2n+1=Q1Q0Q2+(Q3Q1+Q3Q0)Q2Q3n+1=Q2Q3+Q2Q1Q0Q3（4）求出每個觸發器的狀態方程1001xxx1100110046(5)求各觸發器的驅動方程Q0n+1=Q0Q1n+1=Q0Q1+Q0Q1Q2n+1=Q1Q0Q2+(Q3Q1+Q3Q0)Q2Q3n+1=Q2Q3+Q2Q1Q0Q3J0=K0=1J1=K1=Q0J2=Q1Q0，K2=Q3Q1+Q3Q0=Q3Q1Q0J3=Q2Q1Q0，K3=Q2(5)求各觸發器的驅動方程Q0n+1=Q0Q1n+1=Q0Q47（6）檢查自啟動1011110010101001001100000010000101111000011001010011010000100010001101100011011Q3nQ2nQ1nQ0n1111↓000011011111↓↓↓0001→0010→0011→0100→0101→0110↑↓1100←1011←1010←1001←1000←0111Q3Q2Q1Q0（6）檢查自啟動101111001010100100110048（7）畫出邏輯圖Q0Q1Q2Q3（7）畫出邏輯圖Q0Q149二、實驗1、電源：一般為5±0.25V（1）如果將電源接入電路后穩壓源為零及指示燈暗，而將電源連線拔出，則穩壓源正常及指示燈變亮，則可斷定，你連接的電路中有短路現象。（2）如果低電平時“0-1”顯示器微亮，高電平時更亮，則可斷定接地有問題。2、時序邏輯器件，不能以懸空代替高電平。3、時序邏輯器件的清零端和置1端。如果是低電平有效，則正常工作時這兩端都接1。反之如果是高電平有效，則正常工作時這兩端都接。0。4、用示波器觀察和記錄波形：一般是比較兩個波形的相位關系。待觀察信號分別接入CH1、CH2VerticalMode置“ALT”二、實驗50TriggeringMode置“NORM”或“AUTO”TriggeringSource，置CH1或“CH2”若波形不顯示或不穩定則可調“LEVEL”5、電路故障：（1）電源、接地是否正確。（2）斷線或接觸不穩的判斷：除非是懸空，否則，如果測得電壓1.4伏左右。（3）線路連接錯誤。（4）設計錯誤。（5）元器件使用不當或功能不正常（6）儀器（主要指數字電路實驗箱）和集成器件本身出現故障。TriggeringMode置“NORM”或“AUTO”516、故障檢查（1）查線法：由于在實驗中大部分故障都是由于布線錯誤引起的，因此，在故障發生時，復查電路連線為排除故障的有效方法。應著重注意：有無漏線、錯線，導線與插孔接觸是否可靠，集成電路是否插牢、集成電路是否插反等。（2）觀察法：用萬用表直接測量各集成塊的Vcc端是否加上電源電壓；輸入信號、時鐘脈沖等是否加到實驗電路上，觀察輸出端有無反應。重復測試觀察故障現象，然后對某一故障狀態，用萬用表測試各輸入/輸出端的直流電平，從而判斷出是否是插座板、集成塊引腳連接線等原因造成的故障。6、故障檢查52（3）動態跟蹤檢查法對于時序電路，將觸發器的輸出接0-1顯示器，輸入時鐘信號，觀察狀態變化。如發現某個觸發器該觸發而沒有觸發，則可判斷該觸發器有問題。（a）檢查該觸發器輸入端連接是否正確。（b）這時將狀態停留在錯誤的狀態的前一個狀態，用萬用表測量該觸發器的輸入端狀態。根據輸入端狀態，如果觸發器該翻轉而沒有翻轉，則判斷觸發器本身故障，應更換器件。以上檢查故障的方法，是指在儀器工作正常的前提下進行的，如果實驗時電路功能測不出來，則應首先檢查供電情況，若電源電壓已加上，便可把有關輸出端直接接到0—1顯示器上檢查，若邏輯開關無輸出，或單步CP無輸出，則是開關接觸不好或是內部電路壞了，否則，一般就是集成器件壞了。（3）動態跟蹤檢查法53實驗七計數譯碼顯示綜合實驗QAQBQCQD74LS160（2）CPABCDQAQBQCQD74LS160（1）CPABCDabcdefg74LS48（2）A0A1A2A3abcdefg74LS48（1）A0A1A2A3QCCS1S20LD&CPS1S21LD1CrCr1LTIB/YBRIBRLTIB/YBRIBR111實驗七計數譯碼顯示綜合實驗QAQBQC54實驗八8421碼檢測電路的設計一、設計1、求原始狀態轉換圖設電路輸入為x，電路輸出為F，當輸入為非法碼時輸出為1，否則輸出為0。假設起始狀態S0，從該狀態開始根據輸入是0還是1，將分別轉換到兩個不同的狀態S1和S2，從S1和S2接收第二個碼元，又根據是0還是1又各自轉換到兩個不同的新狀態。然后再接收第三、第四碼元。在接收第四個碼元后，根據所接收的代碼是否是非法碼而確定其輸出是否是1，并回到初始狀態S0，準備接受新的一組碼組。實驗八8421碼檢測電路的設計一、設計55S0S1S2S3S4S6S5S7S8S9S10S11S12S13S14S0S0S0S0S0S0S0S0Sx/F0/01/00/00/00/01/0S0S0S0S0S0S0S0S01/01/00/01/00/01/00/01/00/01/00/01/10/01/10/01/10/01/00/01/10/01/10/01/18421碼檢測器原始狀態圖S0S1S2S3S4S6S5S7S8S9S10S11S12S56原始狀態轉換表x01S0S1/0S2/0S1S3/0S4/0S2S5/0S6/0S3S7/0S8/0S4S9/0S10/0S5S11/0S12/0S6S13/0S14/0S7S0/0S0/0S8S0/0S0/1S9S0/0S0/1S10S0/0S0/1S11S0/0S0/0S12S0/0S0/1S13S0/0S0/1S14S0/0S0/1Sn+1S等效狀態是輸入相同輸出相同并且次態也相同。等效狀態可以合并。原始狀態轉換表xS0S1/0S2/0S1S3/57x01S0S1/0S2/0S1S3/0S4/0S2S5/0S6/0S3S7/0S8/0S4S9/0S10/0S5S11/0S12/0S6S13/0S14/0S7S0/0S0/0S8S0/0S0/1S9S0/0S0/1S10S0/0S0/1S11S0/0S0/0S12S0/0S0/1S13S0/0S0/1S14S0/0S0/1Sn+1S2、狀態化簡（找出等效狀態合并）S8、S9、S10、S12、S13、S14為等效狀態，合并為S8，在出現這些狀態的地方用S8代替。S7和S11等效合并后用S7表示。x01S0S1/0S2/0S1S3/0S4/0S2S5/0S6/0S3S7/0S8/0S4S8/0S8/0S5S7/0S8/0S6S8/0S8/0S7S0/0S0/0S8S0/0S0/1S9S0/0S0/1S10S0/0S0/1S11S0/0S0/0S12S0/0S0/1S13S0/0S0/1S14S0/0S0/1Sn+1SxS0S1/0S2/0S1S3/0S4/0S258x01S0S1/0S2/0S1S3/0S4/0S2S5/0S6/0S3S7/0S8/0S4S8/0S8/0S5S7/0S8/0S6S8/0S8/0S7S0/0S0/0S8S0/0S0/1Sn+1SS3和S5等效，合并為S3S4和S6等效，合并為S4x01S0S1/0S2/0S1S3/0S4/0S2S3/0S4/0S3S7/0S8/0S4S8/0S8/0S5S7/0S8/0S6S8/0S8/0S7S0/0S0/0S8S0/0S0/1Sn+1SxS0S1/0S2/0S1S3/0S4/0S259x01S0S1/0S2/0S1S3/0S4/0S2S3/0S4/0S3S7/0S8/0S4S8/0S8/0S7S0/0S0/0S8S0/0S0/1Sn+1SS1和S2等效合并為S1x01S0S1/0S2/0S1S3/0S4/0S2S3/0S4/0S3S7/0S8/0S4S8/0S8/0S7S0/0S0/0S8S0/0S0/1Sn+1SxS0S1/0S2/0S1S3/0S4/0S260x01S0S1/0S1/0S1S3/0S4/0S3S7/0S8/0S4S8/0S8/0S7S0/0S0/0S8S0/0S0/1Sn+1S令S0=A，S1=B，S3=C，S4=D，S7=E，S8=Fx01AB/0B/0BC/0D/0CE/0F/0DF/0F/0EA/0A/0FA/0A/1Sn+1SxS0S1/0S1/0S1S3/0S4/0S3613、狀態分配XXEFBCDA0100011011Q3nQ2nQ1n即A=000、B=010、C=011D=001、E=101、F=100代入簡化狀態表。x01000010/0010/0010011/0001/0011101/0100/0001100/0100/0101000/0000/0100000/0000/1Q3nQ2nQ1nx01AB/0B/0BC/0D/0CE/0F/0DF/0F/0EA/0A/0FA/0A/1Sn+1SA=000、B=010、C=011D=001、E=101、F=1003、狀態分配XXEFBCDA0100011011Q3nQ2n624、由狀態轉換表可得次態卡諾圖x01000010/0010/0010011/0001/0011101/0100/0001100/0100/0101000/0000/0100000/0000/1Q3nQ2nQ1n001/0100/0100/0010/0xxx/xxxx/x000/0000/1xxx/xxxx/x000/0000/0011/0101/0100/0010/00001101100011011XQ3nQ2nQ1n4、由狀態轉換表可得次態卡諾圖x000010/635、由次態卡諾圖求各觸發器的狀態方程001/0100/0100/0010/0xxx/xxxx/x000/0000/1xxx/xxxx/x000/0000/0011/0101/0100/0010/00001101100011011XQ3nQ2nQ1n1000xx00xx0011000001101100011011XQ3nQ2nQ1n0001xx00xx0010010001101100011011XQ3nQ2nQ1n0110xx00xx0001100001101100011011XQ3nQ2nQ1nQ1n+1=Q2Q1+XQ2Q1Q2n+1=Q3Q2Q1+XQ2Q1Q3n+1=Q3Q15、由次態卡諾圖求各觸發器的狀態方程001/0100/010646、由狀態方程求驅動發方程Q1n+1=Q2Q1+XQ2Q1Q2n+1=Q3Q2Q1+XQ2Q1Q3n+1=Q3Q1J1=Q2,K1=XQ2J2=Q3Q1,K2=XQ1J3=Q1,K3=1求輸出方程0000xx01xx0000000001101100011011XQ3nQ2nQ1nF=XQ3Q16、由狀態方程求驅動發方程Q1n+1=Q2Q1+XQ2Q1Q657、畫邏輯圖7、畫邏輯圖66一、實驗1、靜態測試F’檢測電路D74LS74F至顯示1XCPCrR=1S=1接實驗箱單步脈沖接模擬開關接模擬開關Q3Q2Q1接0-1顯示器測試時注意：（1）每次測試試都應該從初始狀態開始即從A狀態開始。（2）碼組的輸入從低位開始如檢測1011則輸入順序為1101。（3）每輸入一個碼元即將X所連接的模擬開關放置相應的狀態。再輸入一個脈沖。故檢測一組碼元要四個脈沖。（4）觀察檢測電路輸出狀態是否是按狀態轉換表變化。一、實驗F’檢測電路74LS74F至顯示1XCPCrR=1S672、動態測試F’檢測電路D74LS74F至顯示1XCP

74LS160CrQB(x)R=1S=12、動態測試F’檢測電路74LS74F至顯示1XCP74LS68下周實驗九內容555定時器的典型應用（1）構成單穩態觸發器（2）構成多諧振蕩器（5）組成施密特觸發器下周實驗九內容69數字電路與邏輯設計實驗數字電路與邏輯設計實驗70一、實驗目的和要求通過實驗可鞏固和擴充學過的理論知識。更重要的是通過實驗訓練，使同學掌握必要的實驗技能和培養科學的實驗作風。本課程要求學生了解所用儀器，熟練使用儀器，具備對基本電路的分析和設計。擬定實驗步驟，對電路進行必要的檢測，查出故障與排除故障的能力，綜合實驗結果與寫實驗報告的能力。一、實驗目的和要求通過實驗可鞏固和擴充學過的理論知識。71一、實驗目的和要求要求獨立完成設計、安裝、調整、測試的全過程。提高能力。實驗中遇到問題自行解決。一、實驗目的和要求要求獨立完成設計、安裝、調整、測試的全過程72二、預習為了按質、按量、按時完成每一個實驗，做實驗之前要求先預習。做好預習報告。預習報告要求按照教材要求的實驗內容，掌握解實驗原理，先做好設計，擬定實驗步驟。如果預習報告作的好，可在實驗過程中將實驗數據直接填入預習報告。作為正式的實驗報告。不必再花時間寫實驗報告。二、預習為了按質、按量、按時完成每一個實驗，做實驗之前要73三、上課時間:二小時上課時：固定座位，不要隨意走動，不要大聲喧嘩。每做完一個內容，先不要拆電路，待老師檢查合格后簽字才能做下一個內容。下課時間到，即停止做實驗。離開實驗室，要老師檢查簽字。未做完的實驗可抽時間補做。三、上課時間:二小時74三、上課實驗器件：一次發給你們，請妥善保管。到課程考試結束，交回實驗室，發多少，交回多少。損壞照價賠償。三、上課實驗器件：一次發給你們，請妥善保管。到課程考試結束，75四、寫實驗報告要求：（1）實驗目的（2）原理（3）實驗內容（4）所用儀器及器件（5）分析四、寫實驗報告要求：76五、實驗考試第15周補作實驗。第16周考試：考試時間：三小時。內容：方式：題目當場抽簽，當場設計，當場作實驗，當場寫報告。實驗完畢要記錄實驗所用時間。第17周補考。五、實驗考試第15周補作實驗。77六、所用主要儀器1、數電實驗箱2、函數發生器3、示波器4、萬用表六、所用主要儀器1、數電實驗箱78實驗一TTL與非門的靜態參數測試一、器件使用1、集成芯片的使用1234567地141312111098Vcc74LS00注意：TTL門電路對電源電壓VCC要求較嚴，VCC只允許在+5V±10%的范圍內工作，超過5.5V將損壞器件，低于4.5V器件的邏輯功能不正常。實驗一TTL與非門的靜態參數測試一、器件使用1792、實驗箱（電位器）3、萬用表4、示波器二、實驗內容每塊74LS00包含4個與非門，前面的內容選其中的一個進行測試。高電平輸入電流IIH較小，難以測量，測不出則以0μA記錄。2、實驗箱（電位器）80集成電路的功耗和集成密度密切相關。功耗大的的元器件則集成度不能很高。

當輸出端空載,門電路輸出低電平時電路的功耗稱為空載導通功耗Pon。當輸出端為高電平時，電路的功耗稱為空載截止功耗Poff。平均功耗P=(Pon+Poff)/2。例如74H系列TTL門電路，平均功耗為22毫瓦。而CMOS門電路平均功耗在微瓦數量級。集成電路的功耗和集成密度密切相關。功耗大的的元器件則集成度不81電壓傳輸特性電壓傳輸特性82平均傳輸延遲時間tpd用七個與非門構成環形振蕩器至示波器波形tV平均傳輸延遲時間tpd至示波器波形tV83實驗二組合邏輯電路分析與設計其中內容5選做一、電路故障排除：（1）電源、接地是否正確。（2）斷線或接觸不穩的判斷：除非是懸空，否則，如果測得電壓1.4伏左右。（3）線路連接錯誤。（4）設計錯誤。實驗二組合邏輯電路分析與設計其中內容5選做一、電路故障84實驗二組合邏輯電路分析與設計

內容1：將四位二進制碼B3B2B1B0碼轉換為四位循環碼G3G2G1G0。邏輯函數式：G3=B3G2=B3B2+B3B2G1=B2B1+B2B1G0=B1B0+B1B0用與非門實現G2=B3B2.B3B2G1=B2B1.B2B1G0=B1B0.B1B0用異或門實現G2=B3⊕B2G1=B2⊕B1G0=B1⊕B0實驗二組合邏輯電路分析與設計內容1：將四位二進制碼B3B285二、實驗內容1、設計轉換電路自行設計B3B2B1B0G3G2G1G0輸入二進制碼輸出循環碼二、實驗內容轉換電路自行設計B3B2B1B0G3G2G1G086轉換電路B3B2B1B0接模擬開關接0-1顯示器2.電路測試G3G2G1G0轉換電路B3B2B1B0接模擬開關接0-1顯示器2.電路測試87接0-1顯示器3、74LS197構成16進制計數器作為代碼轉換電路的輸入信號74LS197QDQCQBQACPA手動單步脈沖CrLD11QDQCQBQA0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111CPB接0-1顯示器3、74LS197構成16進制計數器作為代碼轉88轉換電路B3B2B1B0接0-1顯示器74LS197QDQCQBQACPA手動單步脈沖CrLD11CPBG3G2G1G0轉換電路B3B2B1B0接0-1顯示器74LS197QDQC89轉換電路B3B2B1B0接示波器74LS197QDQCQBQACPA(接函數發生器）連續脈沖（10KHz）CrLD114.動態測試1S1CPBG3G2G1G0轉換電路B3B2B1B0接示波器74LS197QDQCQBQ90電壓波形圖之間相位測試兩路輸入，VerticalMode置AltTriggeringMode置AUTO，或NORMTriggeringMode置CH1或CH2如果波形圖不穩或不出現則可調LEVEL電壓波形圖之間相位測試91CPG1G2G3G00000100011000100CPG1G2G3G0011092下周實驗實驗三利用MSI設計組合邏輯電路下周實驗實驗三利用MSI設計組合邏輯電路93實驗三利用MSI設計組合邏輯電路要求：內容1，內容2作完要分別檢查。內容1：1、自己設計2、靜態測試。注意接電源，接地，附加控制端應接低電平。S1S0ABY00000001001000110100010101100111100010011010101111001101111011110001011101101100BA+BA⊕BAS1S0Y00110101實驗三利用MSI設計組合邏輯電路要求：內容1，內容29474LS151實現的邏輯關系74LS151實現的邏輯關系95CPB(QA)A(QB)S0(QC)S1(QD)Y3、動態測試。74LS197接成16進制計數器，觀測輸出波形。CPB(QA)A(QB)S0(QC)S1(QD)Y3、動態測96內容二：1、原理：ABCF0F1F2F3F4F5F6F7000001010011100101110111D00000000D00000000D00000000D00000000D00000000D00000000D00000000D內容二：ABCF0F1F2F3973、線路連接，按教材提示連接。注意：地址輸入端A、B、C與A2、A1、A0的連接順序。4、靜態測試地址輸入端接模擬開關，輸出端接0-1顯示器。對照真值表檢測。5、動態測試用74LS197連接成8進制。其輸出作為地址輸入端。觀測記錄輸入輸出波形。3、線路連接，按教材提示連接。注意：地址輸入端A、B、C與A98A0A1A2A0A1A299實驗三利用MSI設計組合邏輯電路內容1：由功能表寫出邏輯式：內容2：按教材提示連接實驗三利用MSI設計組合邏輯電路內容1：由功能表寫出邏輯式：100實驗四譯碼顯示電路1、七段發光二極管數碼管實驗箱上數碼管是共陰極，注意兩個公共端已經相連，實驗時連接一個即可。2、BCD碼七段譯碼驅動器74LS48，本身已有上拉電阻。實驗時不必另接。3、四位雙向移位寄存器74LS194功能見本實驗附表（2）其功能有：實驗四譯碼顯示電路1、七段發光二極管數碼管101（1）S1=S0=0，保持原來的狀態不變（2）S1=0，S0=1，右移DSR為右移送數端，當脈沖到來時，其狀態變化情況。DSR→Q0→Q1→Q2→Q3Q0n+1=DSRQ1n+1=Q0Q2n+1=Q1Q3n+1=Q2（1）S1=S0=0，保持原來的狀態不變Q0n+1=DSR102（2）S1=1，S0=0，左移DSL為左移送數端，當脈沖到來時，其狀態變化情況。Q0←Q1←Q2←Q3←

DSLQ0n+1=Q1Q1n+1=Q2Q2n+1=Q3Q3n+1=DSL（2）S1=1，S0=0，左移Q0n+1=Q1103（3）S1=1，S0=1，并行送數D0、D1、D2、D3為并行送數端，當脈沖到來，其狀態變化情況。Q0n+1=D0Q1n+1=D1Q2n+1=D2Q3n+1=D3（3）S1=1，S0=1，并行送數Q0n+1=D0104設計滅燈電路。當輸入為偽碼即輸入為1010—1111時，時滅燈輸入IB有效即IB=0，顯示電路滅燈。00110000111111110001101100011011A3A2A1A0f=A3+A2A1f=A3.A2A1實驗四譯碼顯示電路0011000011111111000110110001101054設計偽碼滅燈電路自己設計。4設計偽碼滅燈電路106YaYbYcYdYeYfYg74LS48A3A2A1A0LTIBRIB5V接模擬開關Q0Q1Q2Q3S1DSRS0D0D1D2D3Cr5VQQR1c1JK5V接模擬開關CP接連續脈沖1-2Hz5V接0-1顯示器注意：啟動節拍發生器時，應先清零，即將清零模擬開關放置在低電平，待清零置數后，清零模擬開關放置在高電平。cccccccc15V偽碼滅燈電路YaYbYcYdYeYfY107實驗五組合電路中的競爭與冒險實驗五組合電路中的競爭與冒險108

1、F=AB+BCD+ACD要求只有原變量輸入即實現時不能用模擬開關的反變量，要實現反變量，用非門。沒有非門，可用與非門。要能觀察到競爭冒險現象，實現時應盡可能使同一變量的經過兩條路徑到達同一點時，兩條路徑相差的門數盡可能多。F=AB.CBD.AD按上式畫邏輯圖（自己畫）2、寫出真值表111111110001101100011011ABCDF=AB.CBD.AD按上式畫邏輯圖（自己畫）2、寫1093、靜態測試驗證真值表。4、觀測A的險象。中值寬度毛刺幅度3、靜態測試驗證真值表。中值寬度毛刺幅度1105、6、判斷險象是否影響下一級電路的正常工作，應看毛刺的幅度大小。1FCFF’F’（5）（6）7、同內容48、使用公式AB+AC+BC=AB+AC本實驗中F=AB+BCD+ACD=AB+BCD+ACD+BCD冗余項5、6、判斷險象是否影響下一級電路的正常工作，應看毛刺的幅度111實驗六同步計數器的設計實驗內容2一設計按要求自己設計實驗六同步計數器的設計實驗內容2112實驗內容二一、設計（1）根據實驗要求可以的該特殊十二進制計數器狀態轉換圖。0001→0010→0011→0100→0101→0110

↑↓1100←1011←1010←1001←1000←011143-48隱藏實驗內容二43-48隱藏113（2）確定電路所需觸發器數目有效狀態為m=12，求所需觸發器數目n。2n≥m=12可得n=4（3）畫出次態卡諾圖1011110010101001xxx00010111100001100101001101000010X0001101100011011Q3nQ2nQ1nQ0n（2）確定電路所需觸發器數目1011110010101001114（4）求出每個觸發器的狀態方程1001xxx11001100X0001101100011011Q3nQ2nQ1nQ0n1010xxx01010101X0001101100011011Q3nQ2nQ1nQ0n0100xxx01011010X0001101100011011Q3nQ2nQ1nQ0n1111xxx00100000X0001101100011011Q3nQ2nQ1nQ0nQ0n+1=Q0Q1n+1=Q0Q1+Q0Q1Q2n+1=Q1Q0Q2+(Q3Q1+Q3Q0)Q2Q3n+1=Q2Q3+Q2Q1Q0Q3（4）求出每個觸發器的狀態方程1001xxx11001100115(5)求各觸發器的驅動方程Q0n+1=Q0Q1n+1=Q0Q1+Q0Q1Q2n+1=Q1Q0Q2+(Q3Q1+Q3Q0)Q2Q3n+1=Q2Q3+Q2Q1Q0Q3J0=K0=1J1=K1=Q0J2=Q1Q0，K2=Q3Q1+Q3Q0=Q3Q1Q0J3=Q2Q1Q0，K3=Q2(5)求各觸發器的驅動方程Q0n+1=Q0Q1n+1=Q0Q116（6）檢查自啟動1011110010101001001100000010000101111000011001010011010000100010001101100011011Q3nQ2nQ1nQ0n1111↓000011011111↓↓↓0001→0010→0011→0100→0101→0110↑↓1100←1011←1010←1001←1000←0111Q3Q2Q1Q0（6）檢查自啟動1011110010101001001100117（7）畫出邏輯圖Q0Q1Q2Q3（7）畫出邏輯圖Q0Q1118二、實驗1、電源：一般為5±0.25V（1）如果將電源接入電路后穩壓源為零及指示燈暗，而將電源連線拔出，則穩壓源正常及指示燈變亮，則可斷定，你連接的電路中有短路現象。（2）如果低電平時“0-1”顯示器微亮，高電平時更亮，則可斷定接地有問題。2、時序邏輯器件，不能以懸空代替高電平。3、時序邏輯器件的清零端和置1端。如果是低電平有效，則正常工作時這兩端都接1。反之如果是高電平有效，則正常工作時這兩端都接。0。4、用示波器觀察和記錄波形：一般是比較兩個波形的相位關系。待觀察信號分別接入CH1、CH2VerticalMode置“ALT”二、實驗119TriggeringMode置“NORM”或“AUTO”TriggeringSource，置CH1或“CH2”若波形不顯示或不穩定則可調“LEVEL”5、電路故障：（1）電源、接地是否正確。（2）斷線或接觸不穩的判斷：除非是懸空，否則，如果測得電壓1.4伏左右。（3）線路連接錯誤。（4）設計錯誤。（5）元器件使用不當或功能不正常（6）儀器（主要指數字電路實驗箱）和集成器件本身出現故障。TriggeringMode置“NORM”或“AUTO”1206、故障檢查（1）查線法：由于在實驗中大部分故障都是由于布線錯誤引起的，因此，在故障發生時，復查電路連線為排除故障的有效方法。應著重注意：有無漏線、錯線，導線與插孔接觸是否可靠，集成電路是否插牢、集成電路是否插反等。（2）觀察法：用萬用表直接測量各集成塊的Vcc端是否加上電源電壓；輸入信號、時鐘脈沖等是否加到實驗電路上，觀察輸出端有無反應。重復測試觀察故障現象，然后對某一故障狀態，用萬用表測試各輸入/輸出端的直流電平，從而判斷出是否是插座板、集成塊引腳連接線等原因造成的故障。6、故障檢查121（3）動態跟蹤檢查法對于時序電路，將觸發器的輸出接0-1顯示器，輸入時鐘信號，觀察狀態變化。如發現某個觸發器該觸發而沒有觸發，則可判斷該觸發器有問題。（a）檢查該觸發器輸入端連接是否正確。（b）這時將狀態停留在錯誤的狀態的前一個狀態，用萬用表測量該觸發器的輸入端狀態。根據輸入端狀態，如果觸發器該翻轉而沒有翻轉，則判斷觸發器本身故障，應更換器件。以上檢查故障的方法，是指在儀器工作正常的前提下進行的，如果實驗時電路功能測不出來，則應首先檢查供電情況，若電源電壓已加上，便可把有關輸出端直接接到0—1顯示器上檢查，若邏輯開關無輸出，或單步CP無輸出，則是開關接觸不好或是內部電路壞了，否則，一般就是集成器件壞了。（3）動態跟蹤檢查法122實驗七計數譯碼顯示綜合實驗QAQBQCQD74LS160（2）CPABCDQAQBQCQD74LS160（1）CPABCDabcdefg74LS48（2）A0A1A2A3abcdefg74LS48（1）A0A1A2A3QCCS1S20LD&CPS1S21LD1CrCr1LTIB/YBRIBRLTIB/YBRIBR111實驗七計數譯碼顯示綜合實驗QAQBQC123實驗八8421碼檢測電路的設計一、設計1、求原始狀態轉換圖設電路輸入為x，電路輸出為F，當輸入為非法碼時輸出為1，否則輸出為0。假設起始狀態S0，從該狀態開始根據輸入是0還是1，將分別轉換到兩個不同的狀態S1和S2，從S1和S2接收第二個碼元，又根據是0還是1又各自轉換到兩個不同的新狀態。然后再接收第三、第四碼元。在接收第四個碼元后，根據所接收的代碼是否是非法碼而確定其輸出是否是1，并回到初始狀態S0，準備接受新的一組碼組。實驗八8421碼檢測電路的設計一、設計124S0S1S2S3S4S6S5S7S8S9S10S11S12S13S14S0S0S0S0S0S0S0S0Sx/F0/01/00/00/00/01/0S0S0S0S0S0S0S0S01/01/00/01/00/01/00/01/00/01/00/01/10/01/10/01/10/01/00/01/10/01/10/01/18421碼檢測器原始狀態圖S0S1S2S3S4S6S5S7S8S9S10S11S12S125原始狀態轉換表x01S0S1/0S2/0S1S3/0S4/0S2S5/0S6/0S3S7/0S8/0S4S9/0S10/0S5S11/0S12/0S6S13/0S14/0S7S0/0S0/0S8S0/0S0/1S9S0/0S0/1S10S0/0S0/1S11S0/0S0/0S12S0/0S0/1S13S0/0S0/1S14S0/0S0/1Sn+1S等效狀態是輸入相同輸出相同并且次態也相同。等效狀態可以合并。原始狀態轉換表xS0S1/0S2/0S1S3/126x01S0S1/0S2/0S1S3/0S4/0S2S5/0S6/0S3S7/0S8/0S4S9/0S10/0S5S11/0S12/0S6S13/0S14/0S7S0/0S0/0S8S0/0S0/1S9S0/0S0/1S10S0/0S0/1S11S0/0S0/0S12S0/0S0/1S13S0/0S0/1S14S0/0S0/1Sn+1S2、狀態化簡（找出等效狀態合并）S8、S9、S10、S12、S13、S14為等效狀態，合并為S8，在出現這些狀態的地方用S8代替。S7和S11等效合并后用S7表示。x01S0S1/0S2/0S1S3/0S4/0S2S5/0S6/0S3S7/0S8/0S4S8/0S8/0S5S7/0S8/0S6S8/0S8/0S7S0/0S0/0S8S0/0S0/1S9S0/0S0/1S10S0/0S0/1S11S0/0S0/0S12S0/0S0/1S13S0/0S0/1S14S0/0S0/1Sn+1SxS0S1/0S2/0S1S3/0S4/0S2127x01S0S1/0S2/0S1S3/0S4/0S2S5/0S6/0S3S7/0S8/0S4S8/0S8/0S5S7/0S8/0S6S8/0S8/0S7