数字逻辑试验指导书.doc

实 验 指 导 书 信息学院编 第一章 数字逻辑实验简介 1.1唐都仪器数字逻辑实验环境介绍 数字逻辑实验台由输入控制﹑实验电路模块(面包板)﹑输出显示等三个部分组成。结构参见实验箱。 1.2实验的一般步骤 数字逻辑实验的一般程序可分为准备阶段、布线与验证阶段、调试阶段以及实验完成后书写实验报告等。 1。实验准备阶段 实验前的准备工作做得越充分，实验成功的可能性就越大。因此，不可忽视实验前的准备，实验前应做好如下工作。 认真阅读实验目的、要求及内容，并复习有关的理论知识； 根据实验内容所提出的要求，给出问题的逻辑描述并写出相应逻辑函数表达式。 根据实验所提供的集成电路组件，将输出函数表达式转换成适当的形式，并绘制逻辑电路图。 2．布线与方案验证 完成理论设计后，即可在实验台上进行布线与方案验证。 器件安装，即在实验台上插入实验提供的组件。 布线，即建立芯片引脚之间的真确连接。连线时最好选用不同颜色，以便区别不同用途。 方案验证。确认连接无误后，即可打开实验台电源并拨动相应开关等，同时观察输出显示灯或七段显示译码器的状态变化。操作时记录输入输出]结果，并将记录结果与理论值进行比较。如果实验结果正确，则实验成功；如果实验结果不正确则必须进行调试。 3．分析与思考 实验完成后，应对实验结果和各种实验现象进行分析与思考，找出理论与实际的差距，提出自己的见解。最后，应回答指定的思考题。 4．实验报告 在完成全部实验过程后，生成实验报告。实验报告一般包括以下几项内容： 实验目的； 实验所用仪器和组件； 实验内容； 实验逻辑电路图； 实验布线方案； 结果分析、总结； 1.3 实验调试方法 尽管在实验前做好了充分准备，实验过程中也很认真，但依然可能发生各种非正常现象，使实验结果与设计要求有出入，致使电路不能完成预期的逻辑功能，通常将其称为“电路故障”。因此，我们在进行实验时必须认真记录各种非正常现象，并对记录结果进行分析，找出故障原因。 产生故障的原因通常有下面几种： 1.电路设计错； 2.连线错误； 3.集成电路组件（芯片）使用不当或功能不正常； 4.操作错误等。 为使实验顺利进行，或便于排除故障，在完成连线后，应对所有连线复查一遍，检查是否漏接和错接。在实验中，如果出现故障，首先应检查实施的正确性，即操作是否正确，连线是否有错等。若连线有错，则只需纠正即可。如果肯定连和操作均无问题，则应检查设计方案，看所设计的电路图是否能满足逻辑功能的要求，这一点也是不可忽视的。 在排除故障和错误的过程中，应对排错的方法、修改后的设计方案等作详细记录。 实验中常见的错误有芯片未连接电源线和地线，电源开关未打开，接线错误，芯片错用，设计方案有错误等。 实验一 集成电路的逻辑功能测试 一、实验目的 1、掌握面包板连接电路的方法。 2、掌握集成逻辑门的逻辑功能。 3、掌握集成与非门的测试方法。 二、实验原理 TTL集成电路的输入端和输出端均为三极管结构，所以称作三极管、三极管逻辑电路（Transistor -Transistor Logic ）简称TTL电路。54 系列的TTL电路和74 系列的TTL电路具有完全相同的电路结构和电气性能参数。所不同的是54 系列比74 系列的工作温度范围更宽，电源允许的范围也更大。74 系列的工作环境温度规定为0—700C，电源电压工作范围为5V±5%V，而54 系列工作环境温度规定为-55—±1250C，电源电压工作范围为5V±10%V。 54H 与74H,54S 与74S 以及54LS 与74LS 系列的区别也仅在于工作环境温度与电源电压工作范围不同，就像54 系列和74 系列的区别那样。在不同系列的TTL 器件中，只要器件型号的后几位数码一样，则它们的逻辑功能、外形尺寸、引脚排列就完全相同。 TTL 集成电路由于工作速度高、输出幅度较大、种类多、不易损坏而使用较广，特别对我们进行实验论证，选用TTL 电路比较合适。因此，本课程实验大多采用74LS(或74)系列TTL 集成电路，它的电源电压工作范围为5V±5%V，逻辑高电平为“1”时≥2.4V，低电平为“0”时≤0.4V。 它们的逻辑表达式分别为： 图1.1 分别是本次实验所用基本逻辑门电路的逻辑符号图。 图1.1 TTL 基本逻辑门电路 与门的逻辑功能为“有0 则0，全1 则1”；或门的逻辑功能为“有1则1，全0 则0”；非门的逻辑功能为输出与输入相反；与非门的逻辑功能为“有0 则1，全1 则0”；或非门的逻辑功能为“有1 则0，全0 则1”；异或门的逻辑功能为“不同则1，相同则0”。 三、实验设备 硬件： 1、仪器 数字逻辑实验箱 2、器件 集成芯片 四、实验内容及实验步骤 1、基本集成门逻辑电路测