数字电路实验报告-实验一.docVIP

实验一 数字电路实验基础 一、实验目的 ⑴ 掌握实验设备的使用和操作 ⑵ 掌握数字电路实验的一般程序 ⑶ 了解数字集成电路的基本知识 二、预习要求 复习数字集成电路相关知识及与非门、或非门相关知识 三、实验器材 ⑴ 直流稳压电源、数字逻辑电路实验箱、万用表 ⑵ 74LS00、74LS02、74LS48 四、实验内容和步骤 1、实验数字集成电路的分类及特点 目前，常用的中、小规模数字集成电路主要有两类。一类是双极型的，另一类是单极型的。各类当中又有许多不同的产品系列。 ⑴ 双极型 双极型数字集成电路以TTL电路为主，品种丰富，一般以74（民用）和54（军用）为前缀，是数字集成电路的参考标准。其中包含的系列主要有： 标准系列——主要产品，速度和功耗处于中等水平 LS系列——主要产品，功耗比标准系列低 S系列——高速型TTL、功耗大、品种少 ALS系列——快速、低功耗、品种少 AS系列——S系列的改进型 ⑵ 单极型 单极型数字集成电路以CMOS电路为主，主要有4000／4500系列、40H系列、HC系列和HCT系列。其显著的特点之一是静态功耗非常低，其它方面的表现也相当突出，但速度不如TTL集成电路快。 TTL产品和CMOS产品的应用都很广泛，具体产品的性能指标可以查阅TTL、CMOS集成电路各自的产品数据手册。在本实验课程中，我们主要选用TTL数字集成电路来进行实验。 2、TTL集成电路使用注意事项 ⑴ 外形及引脚 TTL集成电路的外形封装与引脚分配多种多样，如附录中所示的芯片封装形式为双列直插式（DIP）。芯片外形封装上有一处豁口标志，在辨认引脚分配时，芯片正面（有芯片型号的一面）面对自己，将此豁口标志朝向左手侧，则芯片下方左起的第一个引脚为芯片的1号引脚，其余引脚按序号沿芯片逆时针分布。 ⑵ 电源 每片集成电路芯片均需要供电方能正常使用其逻辑功能，供电电源为+5V单电源。电源正端（+5V）接芯片的VCC引脚，电源负端（0V）接芯片的GND引脚，两者不允许接反，否则会损坏集成电路芯片。除极少数芯片（如74LS76）外，绝大多数TTL集成电路芯片的电源引脚都是对角分布，即VCC和GND引脚呈左上右下分布。 ⑶ 输出端 芯片的输出引脚不允许与+5V和地直接相连，也不允许连接到逻辑开关上，否则会损坏芯片。但没有使用的输出引脚允许悬空，尽量避免让多余输入端悬空。除OC门和三态外，不允许将输出端并联使用。 ⑷ 芯片安装 在通电状态下，不允许安装和拔起集成电路芯片。否则极易造成芯片损坏。 在使用多个芯片时应当注意芯片的豁口标志朝向一致。 ⑸ 芯片混用问题 一般情况下，尽量避免混合使用TTL类与CMOS类集成电路。如需要混合使用时，必须考虑它们之间的电平匹配及驱动能力问题。碰此种情况时，可以查阅相关资料说明，在此不再赘述。 3、输入与输出信号的加载与观察 逻辑电路为二值逻辑，取值只有“0”、“1”两种情况。对于逻辑电路的输入，用逻辑开关来产生高、低电平，通过导线将开关连接到电路中，即可输入变量的“0”、“1”取值，原理如图1-1所示。对逻辑电路的输出，实验中用两种器件来进行观察：一种器件是发光二极管，原理如图1-2所示；当输出为高电平时，发光二极管发光；反之，发光二极管，熄灭。另一种器件是数码显示器，参见附录B“常见集成电路外部引脚”部分。 图1-1 逻辑开关原理图 图1-2 逻辑电平显示原理图 3、逻辑功能测试 分别测试一个与非门和一个或非门的逻辑功能，画出实验逻辑图，并将测试结果记录在自制的表中。（提示：与非门芯片的型号为74LS00，或非门芯片的型号为74LS02。测试时，输入端分别接2只逻辑开关，以产生输入变量的组合；输出端接到LED上作为结果观察。测试结果即为与非逻辑、或非逻辑的真值表。） 4、显示电路测试 按图1-1连接逻辑电路，在芯片的输入端上依次加上0000～1111的二进制代码，将相应的电路输出显示结果记录到表1-1中。（试想，实验中为什么需要一块74LS48芯片呢？不用芯片只接用逻辑开关与数码管相连行不行？） 图1-1 数码显示器测试电路 表1-1 数码显示器测试结果 输入 输出 D C B A 16进制数 10进制数 显示结果（涂黑） 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 2 2 0 0 1 1 3 3 0 1 0 0 4 4 0 1 0 1 5 5 0 1 1 0 6 6 0 1 1 1 7 7 1 0 0 0 8 8 1 0 0 1 9 9 1 0 1 0 10 A 1 0 1 1 11 B 1 1 0 0 12 C 1 1 0 1 13 D 1 1 1 0 14 E