数字电子技术实验报告册20141018(学生版)

1、 数字电子技术实验报告2014-2015（1）学期数字电子技术实验报告册班级 学号 姓名 北京信息科技大学电子信息与控制实验教学中心数字电子技术课程组目 录实验一 门电路的功能测试3实验二 组合逻辑电路的设计8实验三 计数、译码、显示电路的设计12实验四 555定时器设计电路16实验五 基于FPGA的分频器的设计19实验六 基于FPGA的跑马灯的设计24实验一 门电路的功能测试一、 实验目的(1) 熟悉数字电路实验装置，能正确使用装置上的资源设计 ；(2) 熟悉双列直插式集成电路的 ；(3) 熟悉并验证典型集成门电路 。(4) 了解数字集成电路数据手册的使用。二、 实验器材与仪器(1) 数字电

2、路实验装置1台；(2) 数字万用表1块；(3) 双列直插集成电路芯片 、 、 各1片，导线若干。三、 实验内容及步骤使用数字电路实验装置，将相应的集成芯片插入IC插座，并使用导线将门电路输入端接实验箱的 或脉冲，输出端接 或数码显示、蜂鸣器等，测试 、 、 的逻辑功能以及应用电路逻辑功能。(1) 验证与非门的逻辑功能a) 按照图1.1连接电路；b) 电路通电运行，验证不同输入信号下，输出信号的逻辑状态；实验测试数据见表1.1所示；c) 通过分析实验数据，归纳总结与非门逻辑功能如下。(2)与非门的应用一a) 按照图1.2连接电路；选择74LS00集成电路芯片中的另一个与非门，将两个输入端短接，当

3、一个输入端用。b) 电路通电运行，拨动开关S3，观察输出信号逻辑状态随输入的变化，实验数据见表1.2。c) 通过分析实验现象，现归纳总结实验结果如下。d) 分析表1.1的测试结果，除了图1.2所示第一种用与非门实现反相器（非门）的接线方案以外，第二种接线方案如图1.3所示。其主要特点是两个输入端的处理如下：图1.3 (3)与非门的应用二a) 将上两步实验电路中的第一个与非门输出端与第二个反相器的输入端相连，连线如图1.4所示。使用逻辑开关输入、LED灯逻辑电平显示输出资源进行功能验证，实验数据见表1.3。 b) 合理选择数字电路实验装置中的输入、输出资源模块，设计实验方案，实现对图1.5所示输

4、入、输出信号的验证测试。i. 实验方案按照图1.4连接电路，使用实验装置中的资源配置输入信号和输出信号如下输入信号接线方案：输出信号接线方案：实验现象及效果是：ii. 通过分析实验现象及图1.5所示输入、输出信号波形，说明该电路的功能描述如下。 (4) 验证异或门的逻辑功能。a) 选择74LS86集成电路芯片中的一个异或门，进行异或门逻辑功能验证。实验电路如图1.6所示。图1.6b) 电路通电运行，上、下拨动相应输入开关，观察不同输入信号下输出信号的逻辑状态， 选择合适的万用表电压档位进行量测。测量开关信号上下拨动时的高、低电平值，测量在开关电平输入信号激励下异或门输出信号的高、低电平值，实验

5、数据见表1.4。c) 通过分析实验数据，归纳总结异或门逻辑功能如下。e) 分析表1.4，将异或门的一个输入端分别接0或接1应用情况，说明这种应用下异或门实现的输入、输出之间的逻辑变换功能如下。（5） 三态门功能验证a) 74LS125是一个内部集成了4个三态同相缓冲器的集成电路芯片，选择74LS125集成电路芯片中的1个三态同相缓冲器，按照图1.7连接电路。图1.7b) 电路通电运行，首先，拨动开关S1至“H”，随后上、下拨动开关S2，观察并记录LED灯的逻辑状态;然后，将开关S1拨至“L”，随后上、下拨动开关S2，观察并记录LED灯的逻辑状态。实验数据见表1.5。c) 总结归纳三态同相缓冲器

6、的三个输出状态以及同相输出的含义。 （6） 三态门应用a) 使用一片74LS125内部的3个三态门接成图1.8所示电路。3个三态门的控制端分别由是S1、S2、S3控制，数据输入端分别接连续脉冲信号、+VCC(+5V)以及接地，将3个三态门输出端短接为一个输出端。b) 根据三个开关不同状态观察指示灯的变化，实验数据见表1.6。c) 分析实验数据，总结归纳三态门输出短接正常应用时S1、S2、S3控制信号的组合情况如下。图1.8四、 实验过程中出现的问题及注意事项五、 思考题（1）74LS00、74LS86、74LS125等TTL集成电路是否需要供电电源？若需要，电源电压VCC应该为多少？答:（2）

7、双列直插式集成电路芯片的管脚顺序如何排列？以74LS00为例，说明管脚排列顺序及特点。答：（3）如果与非门的一个输入端接连续脉冲，那么：(a)其余输入端是什么状态时，允许脉冲通过?脉冲通过时，输出端波形与输入端波形有何差别?(b)其余输入端是什么状态时，不允许脉冲通过?这种情况下与非门输出是什么状态?答：（4）几个三态门的输出端是否允许短接?有没有条件限制?应注意什么问题?答：（5）几个TTL与非门的输出端是否允许短接?答：（6）要使一个异或门实现非逻辑，电路将如何连接，为什么说异或门是可控反相器？答：实验报告得分 指导教师 实验室地点 实验日期 六、 实验过程记录表1.1 与非门电路逻辑功能

8、测试表 输入 与非门输出Q=(AB),A（S1） B（S2）LED灯（ D0 ）状态 逻辑值(0或1)用文字说明0（ L ） 0（ L ）0（ ）1（ ）1（ ）0（ ）1（ ）1（ ） 表1.2 与非门实现反相器（非门）电路逻辑功能测试表 输入 反相器输出Q=(A),A=B（S3）LED灯（ D1 ）状态 逻辑值(0或1) 用文字说明0（ ）1（ ） 表1.3 与非门应用二电路逻辑功能测试表 输入 输出Q=(AB)=ABA（S1） B（S2） LED灯显示状态 逻辑值(0或1) 说明0（ ） 0（ ）0（ ）1（ ）1（ ） 0（ ）1（ ） 1（ ） 表1.4 异或门电路逻辑功能测试表 输入 异或门输出Q=AÅBA（S1电平） B（S2电平） 逻辑值(0或1) 电平值（单位） 说明0（ ） 0（ ）0（ ）1（ ）1（ ） 0（ ）1（ ） 1（ ） 测试中万用表电压测量量程档位： 表1.5 三态同相输出缓冲器逻辑功能测试表 输入 输出QA（S1） B（S2）LED灯