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第2章数字电路基础实验

2.1基本门电路与组合逻辑

实验目的

（1）熟悉常用TTL、CMOS门电路的逻辑功能及外形和引脚分布。

（2）学习基本组合逻辑电路的搭设及检测。

实验仪器设备

（1）数字电路实验箱。

（2）数字万用表。

（3）数字集成电路：74004与非门

74024或非门

74046非门

74864异或门

预习

（1）复习实验所用芯片的逻辑功能及逻辑函数表达式。

（2）复习实验所用芯片的结构图、管脚图和功能表。

（3）复习实验所用的相关原理。

（4）按要求设计实验中的各电路。

实验原理

（1）基本逻辑门电路的逻辑功能，包括与非门、或非门、非门和异或门，通过万用表检测这些门电路的逻辑功能和高低电平，直观地认识逻辑运算的物理含义，深刻地理解逻辑高电平和逻辑1的关系。

（2）通过学习四种基本逻辑门，搭设一个简单的组合逻辑电路，初次认识组合逻辑电路的构成，输入与输出的对应关系，认识用万用表检测组合逻辑电路的方法，认识用LED灯观察逻辑状态变化的方法，为后续的实验打下基础。

（3）逻辑函数表达式中与或表达式是最常见的表达式，但是将与或表达式用逻辑门电路实现的时候我们发现要用的逻辑门电路类型比较多。为了简化逻辑门电路，将与或表达式变换成与非表达式从而减少所需要的逻辑门类型，达到了进一步简化电路结构的目的。本次实验用与非门简单地实现了其他门电路，初步验证了与非与非表达式的实现方法。

（4）与非门常用来做电控电开关，当2输入与非门的一个输入引脚输入信号，与非门的输出端输出信号的时候，另外一个输入引脚的逻辑状态就控制着这一路信号的正常传输，实现了电控电开关的效果。实验给出了逻辑1和逻辑0控两种实现方法。

实验IC结构图和管脚图

（1）74LS(HC)00四2输入与非门。

图2.1.174LS(HC)00的结构图与管脚图

（2）74LS(HC)02四2输入或非门。

图2.1.274LS(HC)02的结构图与管脚图

（3）74LS(HC)04六反相器。

图2.1.374LS(HC)04的结构图与管脚图

（4）74LS(HC)86四2输入异或门.

图2.1.474LS(HC)86的结构图与管脚图

实验内容及步骤

（1）门电路逻辑功能测试（正逻辑约定）。

①与非门逻辑功能测试，有0出1，全1出0。

在四2输入与非门74LS(HC)00中任选一与非门。在输入端A、B分别输入不同的逻辑电平，测试输出端F相应的逻辑状态，并把结果记入表2.1.1中。

输入

输出

输入

输出

A

B

电压/V

F

A

b

电压/V

F

0

0

1

0

0

1

1

1

表2.1.174LS(HC)00的逻辑功能表

②或非门功能测试，有1出0，全0出1。

在四2输入或非门74LS(HC)02中任选一或非门。在输入端A、B分别输入不同的逻辑电平，测试输出端F相应的逻辑状态，并把结果记入表2.1.2中。

输入

输出

输入

输出

A

B

电压/V

F

A

B

电压/V

F

0

0

1

0

0

1

1

1

表2.1.274LS(HC)02的逻辑功能表

③非门逻辑功能测试，有1出0，有0出1。

在六输入非门74LS(HC)04中任选一非门。在输入端A分别输入不同的逻辑电平，测试输出端F相应的逻辑状态，并把结果记入表2.1.3中。

输入

输出

A

电压/V

F

0

1

表2.1.374LS(HC)04的逻辑功能表

④异或门逻辑功能测试，相同出0，相反出1。

在四2输入异或门74LS(HC)86中任选一异或门。在输入端A、B分别输入不同的逻辑电平，测试输出端F相应的逻辑状态，并把结果记入表2.1.4中。

输入

输出

输入

输出

A

B

电压/V

F

A

B

电压/V

F

0

0

1

0

0

1

1

1

表2.1.474LS(HC)86的逻辑功能表

（2）逻辑电路的逻辑功能。

图1.1-5逻辑电路图

如图2.1.5所示，搭设并测试这个组合逻辑电路的逻辑功能，输入为A、B、C，输出接一LED灯，将测试理论分析与实际观测结果记入表1.1.5中。

输入

输出Y

A

B

C

理论值

观测值