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《數(shù)字電路技術(shù)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) （電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)用） 機(jī)電工程學(xué)院
實(shí)驗(yàn)一：基本TTL邏輯電路功能測(cè)試
實(shí)驗(yàn)類(lèi)型： 驗(yàn)證性 實(shí)驗(yàn)課時(shí)： 指導(dǎo)教師： 日 期：年月日 時(shí) 間： 教學(xué)周數(shù)： 實(shí)驗(yàn)分室名稱(chēng)： 實(shí)驗(yàn)臺(tái)號(hào)： 實(shí) 驗(yàn) 員： - 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/font>
1．熟悉基本TTL邏輯門(mén)電路功能。 2．掌握基本TTL邏輯門(mén)功能測(cè)試方法。 直流穩(wěn)壓電源，74LS00二塊，74LS20一塊，74LS55一塊，74LS86一塊，電平輸出板，發(fā)光二極管顯示板。 （一）四種門(mén)功能測(cè)試 1、74LS00二輸入四與非門(mén)功能測(cè)試。 將一個(gè)門(mén)的輸入端A、B接入高、低電平（利用電平輸出板獲得）輸出接高，低電平指示燈（利用發(fā)光二極管顯示板）測(cè)試與非門(mén)邏輯功能。 注：實(shí)驗(yàn)前列出表格，填入實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫(xiě)出邏輯表達(dá)式。 2、測(cè)試74LS20四輸入雙與非門(mén)功能 測(cè)試方法同1，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表中 X為任意狀態(tài)（下同）。 - 寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟。
- 對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析、討論。
實(shí)驗(yàn)二：譯碼器及其應(yīng)用
實(shí)驗(yàn)類(lèi)型： 驗(yàn)證性 實(shí)驗(yàn)課時(shí)： 指導(dǎo)教師： 日 期：年月日 時(shí) 間： 教學(xué)周數(shù)： 實(shí)驗(yàn)分室名稱(chēng)： 實(shí)驗(yàn)臺(tái)號(hào)： 實(shí) 驗(yàn) 員： 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong> 1、掌握中規(guī)模集成譯碼器的邏輯功能和使用方法 2、熟悉數(shù)碼管的使用 二、實(shí)驗(yàn)原理 譯碼器是一個(gè)多輸入、多輸出的組合邏輯電路。它的作用是把給定的代碼進(jìn)行“翻譯”，變成相應(yīng)的狀態(tài)，使輸出通道中相應(yīng)的一路有信號(hào)輸出。譯碼器在數(shù)字系統(tǒng)中有廣泛的用途，不僅用于代碼的轉(zhuǎn)換、終端的數(shù)字顯示，還用于數(shù)據(jù)分配，存貯器尋址和組合控制信號(hào)等。不同的功能可選用不同種類(lèi)的譯碼器。 譯碼器可分為通用譯碼器和顯示譯碼器兩大類(lèi)。前者又分為變量譯碼器和代碼變換譯碼器。 1、變量譯碼器（又稱(chēng)二進(jìn)制譯碼器），用以表示輸入變量的狀態(tài)，如2線(xiàn)－4線(xiàn)、3線(xiàn)－8線(xiàn)和4線(xiàn)－16線(xiàn)譯碼器。若有n個(gè)輸入變量，則有2n個(gè)不同的組合狀態(tài)，就有2n 個(gè)輸出端供其使用。而每一個(gè)輸出所代表的函數(shù)對(duì)應(yīng)于n個(gè)輸入變量的最小項(xiàng)。 以3線(xiàn)－8線(xiàn)譯碼器74LS138為例進(jìn)行分析，圖6－1(a)、(b)分別為其 邏輯圖及引腳排列。 其中 A2 、A1 、A0 為地址輸入端， ～ 為譯碼輸出端，S1、 、 為使能端。 當(dāng)S1＝1，＋＝0時(shí)，器件使能，地址碼所指定的輸出端有信號(hào)（為0）輸出，其它所有輸出端均無(wú)信號(hào)（全為1）輸出。當(dāng)S1＝0，＋ ＝X時(shí)，或 S1＝X，＋＝1時(shí)，譯碼器被禁止，所有輸出同時(shí)為1。 三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件 1、＋5V直流電源 2、雙蹤示波器 3、連續(xù)脈沖源 4、邏輯電平開(kāi)關(guān) 5、邏輯電平顯示器 6、撥碼開(kāi)關(guān)組 8、譯碼顯示器 9、 74LS138 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1、數(shù)據(jù)撥碼開(kāi)關(guān)的使用。 將實(shí)驗(yàn)裝置上的四組撥碼開(kāi)關(guān)的輸出Ai、Bi、Ci、Di分別接至4組顯示譯碼／驅(qū)動(dòng)器CC4511的對(duì)應(yīng)輸入口，LE、 、 接至三個(gè)邏輯開(kāi)關(guān)的輸出插口，接上+5V顯示器的電源，然后按功能表6－2輸入的要求撳動(dòng)四個(gè)數(shù)碼的增減鍵（“＋”與“－”鍵）和操作與LE、 、對(duì)應(yīng)的三個(gè)邏輯開(kāi)關(guān)，觀測(cè)撥碼盤(pán)上的四位數(shù)與LED數(shù)碼管顯示的對(duì)應(yīng)數(shù)字是否一致，及譯碼顯示是否正常。 2、74LS138譯碼器邏輯功能測(cè)試 將譯碼器使能端S1、 、 及地址端A2、A1、A0 分別接至邏輯電平開(kāi)關(guān)輸出口，八個(gè)輸出端 依次連接在邏輯電平顯示器的八個(gè)輸入口上，撥動(dòng)邏輯電平開(kāi)關(guān)，按表6－1逐項(xiàng)測(cè)試74LS138的邏輯功能。 五、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求 1、復(fù)習(xí)有關(guān)譯碼器和分配器的原理。 2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，畫(huà)出所需的實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路及記錄表格。 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 - 寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟。
- 畫(huà)出3－8線(xiàn)譯碼器74LS138邏輯圖及引腳排列。
- 寫(xiě)出74LS138功能表。
- 用兩片74LS138組合成一個(gè)4線(xiàn)—16線(xiàn)譯碼器。
- 對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析、討論。
實(shí)驗(yàn)三計(jì)數(shù)器及其應(yīng)用 實(shí)驗(yàn)類(lèi)型： 驗(yàn)證性 實(shí)驗(yàn)課時(shí)： 指導(dǎo)教師： 日 期：年月日 時(shí) 間： 教學(xué)周數(shù)： 實(shí)驗(yàn)分室名稱(chēng)： 實(shí)驗(yàn)臺(tái)號(hào)： 實(shí) 驗(yàn) 員： 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/font> 1、熟悉中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器的邏輯功能及使用方法 2、掌握用74LS161構(gòu)成幾種進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法 3、熟悉中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器各輸出波形及應(yīng)用 二、實(shí)驗(yàn)原理 計(jì)數(shù)器是典型的時(shí)序邏輯電路，它是用來(lái)累計(jì)和記憶輸入脈沖的個(gè)數(shù)．計(jì)數(shù)是數(shù)字系統(tǒng)中很重要的基本操作，集成計(jì)數(shù)器是最廣泛應(yīng)用的邏輯部件之一。計(jì)數(shù)器種類(lèi)較多，按構(gòu)成計(jì)數(shù)器中的多觸發(fā)器是否使用一個(gè)時(shí)鐘脈沖源來(lái)分，有同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器；根據(jù)計(jì)數(shù)制的不同，可分為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器；根據(jù)計(jì)數(shù)的增減趨勢(shì)，又分為加法、減法和可逆計(jì)數(shù)器。還有可預(yù)置數(shù)和可編程序功能計(jì)數(shù)器等。本實(shí)驗(yàn)主要研究中規(guī)模十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS161的功能及應(yīng)用。 2、中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器 74LS161 是四位二進(jìn)制可預(yù)置同步計(jì)數(shù)器，由于它采用4 個(gè)主從JK 觸發(fā)器作為記憶單元，故又稱(chēng)為四位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器，其集成芯片管腳如圖所示： 管腳符號(hào)說(shuō)明：電源正端Vcc，接+5V ；異步置零（復(fù)位）端Rd；時(shí)鐘脈沖CP；預(yù)置數(shù)控制端 A、B、C、D；數(shù)據(jù)輸出端 QA、QB、QC、QD；進(jìn)位輸出端 RCO：使能端EP，ET；預(yù)置端  ； 
圖3.8.2 74LS161 管腳圖 該計(jì)數(shù)器由于內(nèi)部采用了快速進(jìn)位電路，所以具有較高的計(jì)數(shù)速度。各觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)是靠時(shí)鐘脈沖信號(hào)的正跳變上升沿來(lái)完成的。時(shí)鐘脈沖每正跳變一次，計(jì)數(shù)器內(nèi)各觸發(fā)器就同時(shí)翻轉(zhuǎn)一次，74LS161的功能表如表所示：  表74LS161 邏輯功能表
3、計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)使用 若所要求的進(jìn)制已超過(guò)16，則可通過(guò)幾個(gè)74LS161 進(jìn)行級(jí)聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)，在滿(mǎn)足計(jì)數(shù)條件的情況下有如下方法： 1） 同步聯(lián)接法： CP 是共同的，只是把第一級(jí)的進(jìn)位輸出RCO 接到下一級(jí)的ET 端即可，平時(shí)RCO=0 則計(jì)數(shù)器2 不能工作，當(dāng)?shù)谝患?jí)計(jì)滿(mǎn)時(shí)，RCO=1，最后一個(gè)CP 使計(jì)數(shù)器1 清零，同時(shí)計(jì)數(shù)器2 計(jì)一個(gè)數(shù)，這種接法速度不快，不論多少級(jí)相聯(lián)，CP 的脈寬只要大于每一級(jí)計(jì)數(shù)器延遲時(shí)間即可。其框圖如圖： 
2) 異步聯(lián)接法： 把第一級(jí)的進(jìn)位輸出端RCO 接到下一級(jí)的CP 端，平時(shí)RCO=0 則計(jì)數(shù)器2 因沒(méi)有計(jì)數(shù)脈沖而不能工作，當(dāng)?shù)谝患?jí)計(jì)滿(mǎn)時(shí)，RCO=1，計(jì)數(shù)器2 產(chǎn)生第一個(gè)脈沖，開(kāi)始計(jì)第1 個(gè)數(shù)，這種接法速度慢，若多級(jí)相聯(lián)，其總的計(jì)數(shù)時(shí)間為各個(gè)計(jì)數(shù)器延遲時(shí)間之和。其框圖如圖所示 
4、實(shí)現(xiàn)任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器 由于74LS161的計(jì)數(shù)容量為16，即計(jì)16個(gè)脈沖，發(fā)生一次進(jìn)位，所以可以用它構(gòu)成16進(jìn)制以?xún)?nèi)的各進(jìn)制計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)的方法有兩種：置零法（復(fù)位法）和置數(shù)法（置位法）。 (1) 用復(fù)位法獲得任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器 假定已有N進(jìn)制計(jì)數(shù)器，而需要得到一個(gè)M進(jìn)制計(jì)數(shù)器時(shí)，只要M＜N，用復(fù)位法使計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到M時(shí)置“0”，即獲得M進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 (2) 利用預(yù)置功能獲M進(jìn)制計(jì)數(shù)器 置位法與置零法不同，它是通過(guò)給計(jì)數(shù)器重復(fù)置入某個(gè)數(shù)值的的跳越N-M個(gè)狀態(tài)，從而獲得M進(jìn)制計(jì)數(shù)器的，如圖所法。置數(shù)操作可以在電路的任何一個(gè)狀態(tài)下進(jìn)行。這種方法適用于有預(yù)置功能的計(jì)數(shù)器電路。圖上述二種方法的原理示意圖 
(a) (b) 例如：利用兩片十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS161接成35進(jìn)制計(jì)數(shù)器？ 本例可以采用整體置零方式進(jìn)行。首先將兩片74LS161以同步級(jí)聯(lián)的方式接成16×16=256進(jìn)制的計(jì)數(shù)器。當(dāng)計(jì)數(shù)器從全0狀態(tài)開(kāi)始計(jì)數(shù)時(shí)，計(jì)入了35個(gè)脈沖時(shí)，經(jīng)門(mén)電路譯碼產(chǎn)生一個(gè)低電平信號(hào)立刻將兩片74LS161同時(shí)置零，于是便得到了35進(jìn)制計(jì)數(shù)器。電路連接圖如圖所示 
二片74LS161構(gòu)成35進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路連接圖 三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 1、測(cè)試74LS161的邏輯功能。 1） 分別畫(huà)出置零法、置數(shù)法的電路連接圖，用點(diǎn)脈沖CP，觀察計(jì)數(shù)狀態(tài)，畫(huà)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 2）在CP端加入連續(xù)脈沖信號(hào)，用示波器觀察輸出波形，并將QA、QB、QC、QD的波形圖繪在下圖中 
Qa Qb Qc Qd 四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 - 寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟。
- 對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析、討論。
- 在熟悉74LS161邏輯功能的基礎(chǔ)上，利用74LS161采用置零法、置數(shù)法兩種方法設(shè)計(jì)12進(jìn)制計(jì)數(shù)器 。
- 利用兩片74LS161設(shè)計(jì)99進(jìn)制計(jì)數(shù)器。
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2016數(shù)字電路技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)-.doc
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