实验九 门电路逻辑功能测试与逻辑变换知识讲解
实验九门电路逻辑功能测试与逻辑变换
一、实验目的：
a.熟悉数字电路实验箱。
b.测试非门74LS04的逻辑功能和基本参数。非门的基本参数有输
出高电平UOH、输出低电平UOL、输入高电平电流IIH、输入低电平电流IIL、平均传输时间Tp、开门电平Uon和关门电平Uoff。
c.逻辑变换：用4个两输入与非门组成1个两输入异或门。
二、实验原理及电路图：
1.实验原理
a.74LS00和
74SL04
74LS00 74LS04
b.TTL门电路的传输特性曲线
输出高电平VOH、输出低电平VOL、开门电平VON、关门电平VOFF、阈值电平
VT c.异或门的逻辑函数表达式B
A
Q⊕
=，可以写成：
)
*
)(
*
(
*
*
)
(
B
AB
A
AB
B
AB
A
AB
B
A
AB
B
A
AB
B
A
B
A
Q
=
+
=
+
=
+
=
+
=
，由此可知用4个与非门即可组成异或门
2.电路图：
图1
图2 三、实验环境：
示波器、数字万用表、数字电路实验箱、74LS04芯片、74LS00芯片。
四、实验步骤：
1）利用数字电路实验箱将电路连接如图1所示；
2）用示波器测量输出高电平UOH、输出低电平UOL、平均传输时间Tp、开门电平Uon和关门电平Uoff，记录数据并用U盘保存波形和李萨图；
3）用数字万用表测量输入高电平电流IIH和输入低电平电流IIL，记录数据。
4）利用数字电路实验箱将电路连接如图2所示。
5）观察不同输入时，LED灯的状态并记录。
6）关闭电源，整理仪器，结束实验。
五、实验数据及分析
1、测试非门74LS04的逻辑功能和基本参数
输出高电平UOH=4.48V
输出低电平UOL=80.0mV
数电实验__门电路逻辑功能及测试
一、实验目的 1、熟悉门电路逻辑功能。 2、学习数字电路实验的一般程序及方法。 3、熟悉数字电路设备的使用方法。 二、实验仪器及材料 1、数字万用表 2、器件： 74LS00 二输入端四“与非”门2片 4LS20 四输入端二“与非”门1片 74LS86 二输入端四“异或”门1片 三、预习要求 1、复习门电路的工作原理及相应的逻辑表达式。 2、熟悉所用集成电路的引脚位置及各引脚用途（功能）。 四、实验内容 实验前先检查设备的电源是否正常。然后选择实验用的集成电路，按设计的实验原理图（逻辑图）接好连线，特别注意V CC及地线（GND）不能接错。线接好后经检查无误方可通电实验。实验中改动接线须断开电源，改接好线后再通电实验。 1、测试门电路逻辑功能 ⑴、选用四输入端二“与非”门芯片74LS20一片，按图1.1接线。输入端接四只电平开关（电平开关输出插口），输出端接任意一个电平显示发光二极管。 ⑵、将电平开关按表1.1置位，分别测输出电压及逻辑状态。 2、异或门逻辑功能测试 ⑴、选二输入端四“异或”门芯片74LS86一片，按图1.2接线。输入端A、B、C、D接四只电平开关，E点、F点和输出端Y分别接三只电平显示发光二极管。 ⑵、将电平开关按表1.2置位，将结果填入表中。
4、用“与非”门组成其它门电路并测试验证⑴、组成“或非”门。用一片二输入端四“与非”门芯组成一个“或非”门：Y=A+B，画出逻辑电路图，测试并填表1.5。 ⑵、组成“异或”门。 A、将“异或”门表达式转化为“与非”门表达式。 B、画出逻辑电路图。 C、测试并填表1.6。
思考题： （1）、怎样判断门电路的逻辑功能是否正常? 答：门电路功能正常与否的判断：(1)按照门电路功能，根据输入和输出，列出真值表。(2)按真值表输入电平，查看它的输出是否符合真值表。(3)所有真值表输入状态时，它的输出都是符合真值表，则门电路功能正常；否则门电路功能不正常。 （2）、“与非”门的一个输入端接连续脉冲，其余端什么状态时允许脉冲通过？什么状态时禁止脉冲通过? 答：与非门接髙电平则其他信号可以通过，接低电平则输出恒为0，与非门的真值表是“有0出1，全1出0”。所以一个输入接时钟，就是用时钟控制与非门，当时钟脉冲为高电平时，允许信号通过，为低电平时关闭与非门。 （3）、“异或”门又称可控反相门，为什么？ 答：“异或”函数当有奇数个输入变量为真时，输出为真！ 当输入X＝0，Y＝0 时输出S＝0 当输入X＝0，Y＝1 时输出S＝1 0代表假1代表真 异或门主要用在数字电路的控制中！ 实验小结 由于是第一次数字电路动手试验，操作不是很熟悉，搞得有些手忙脚乱，加之仪器有一点陈旧，电路板上有些地方被烧过，实验中稍不留神接到了烧过的电路板就很难得出正确的结果。 本次试验加深了我对门电路逻辑功能的掌握，对数字电路实验的一般程序及方法有了一定的了解，对数字电路设备的使用方法也有了初步掌握。 在以后的实验中，我会好好预习，认真思考，实验的时候小心仔细，对实验结果认真推敲，勤于思考勤于动手，锻炼自己的动手能力。
组合逻辑电路的设计与测试
四、实验内容 1、设计用与非门及用异或门、与门组成的半加器电路。 要求按本文所述的设计步骤进行，直到测试电路逻辑功能符合设计要求为止。 解: 逻辑表达式：S= A 2、设计一个一位全加器，要求用异或门、与门、或门组成。 解: i C B A AB )(C C B A S o i ⊕+=⊕⊕= A B 0 00 11 01 1 0 01 01 01 1 S C A B S C 74LS08 74LS86 74LS08 A B C i 0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1 0 01 01 00 11 00 10 11 1 S C o A B C i CC4085
A B C i 0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1 0 01 01 00 11 00 10 11 1 S C o A B C i 5 6 3、设计一位全加器，要求用与或非门实现。 解: 11i 1-i i i 1-i i i i B A C B A C B A S --+++=i i i i i C B A C 1i 1-i i i i i A C B B A C -++=i C A i C B i 4、设计一个对两个两位无符号的二进制数进行比较的电路；根据第一个数是否大于、等于、小于第二个数，使相应的三个输出端中的一个输出为“1”，要求用与门、与非门及或非门实现。
解: A 0 B 0 A 1 B 1 B 74LS04六反相器入与门(1) 入与门(2) 五、实验预习要求 1、根据实验任务要求设计组合电路，并根据所给的标准器件画出逻辑图。 2、如何用最简单的方法验证“与或非”门的逻辑功能是否完好？ 3、“与或非”门中，当某一组与端不用时，应作如何处理？ 六、实验报告 1、列写实验任务的设计过程，画出设计的电路图。 2、对所设计的电路进行实验测试，记录测试结果。 1、组合电路设计体会。 A 0B 0A 0B 0A 0=B 0 A 1=A 1= B 1A 1=B 1010× A < B 001×A 1>F AB A 0A 1输出输入F A>B = (A 1>B 1) + (A 1=B 1)(A 0>B 0)F A=B =(A 1=B 1)(A 0=B 0) F A实验一 常用基本逻辑门电路功能测试
实验一常用基本逻辑门电路功能测试 一、实验目的 1.验证常用门电路的逻辑功能。 2.了解常用74LS系列门电路的引脚分布。 3.根据所学常用集成逻辑门电路设计一组合逻辑电路。 二、实验原理 集成逻辑门电路是最简单、最基本的数字集成元件。任何复杂的组合电路和时序电路都可用逻辑门通过适当的组合连接而成。目前已有门类齐全的集成门电路,例如“与门”、“或门”、“非门”、“与非门”等。虽然,中、大规模集成电路相继问世,但组成某一系统时,仍少不了各种门电路。因此,掌握逻辑门的工作原理,熟练、灵活地使用逻辑门是数字技术工作者所必备的基本功之一。 TTL门电路 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,特别对学生进行实验论证,选用TTL电路比较合适。因此,本书大多采用74LS（或74）系列TTL 集成电路。它的工作电源电压为5V土0.5V,逻辑高电平1时≥2.4V,低电平0时≤0.4V。2输入“与门”,2输入“或门”,2输入、4输入“与非门”和反相器的型号分别是：74LS08:2输入端四“与门”,74LS32:2输入端四“或门”,74LS00:2输入端四“与非门”,74LS20:4输入端二“与非门”和74LS04六反相器（“反相器”即“非门”）。各自的逻辑表达式分别为：与门Q=A?B,或门Q=A+B,与非门Q=A.B,Q=A.B.C.D,反相器Q=A。
TTL集成门电路集成片管脚分别对应逻辑符号图中的输入、输出端,电源和地一般为集成片的两端,如14管脚集成片,则7脚为电源地（GND）,14脚为电源正（V cc）,其余管脚为输入和输出,如图1所示。 管脚的识别方法是：将集成块正面（有字的一面）对准使用者,以左边凹口或小标志点“ ? ”为起始脚,从下往上按逆时针方向向前数1、2、3、…… n脚。使用时,查找IC 手册即可知各管脚功能。 图1 74LS08集成电路管脚排列图 三、实验内容与步骤 TTL门电路逻辑功能验证 （1）与门功能测试：将74LS08集成片（管脚排列图1）插入IC空插座中,输入端接逻辑开关,输出端接LED发光二极管,管脚14接+5V电源,管脚7接地,即可进行实验。将结果用逻辑“0”或“1”来表示并填入表1中。
数字电路实验：基本逻辑门
数字电路实验：基本逻辑门 一、实验目的 研究TTL 门电路的性能及测试方法。 二、实验仪器 (1) 双线示波器 （2）数字万用表 (3) TES-1电子技术学习机 三、实验内容 实验10.1 TTL 与非门7400逻辑功能的测试 1. 将输出Y 接发光二极管（Y=1时二极管亮；否则灭），改变A 、B 的电平值，记录实验结果，并将该结果列成真值表形式。 2. 在A 端加入连续脉冲（频率f=1Hz ），将输出Y 接发光二极管。当B 端分别接+5伏和0伏时，观察Y 端的输出变化，验证逻辑“0”对与非门的封锁作用。 A B Y 图10.1 实验10.2 TTL 与非门7400传输延迟时间的测量 按图10.2接线，输入端接1MHz 连续脉冲，通过用示波器观察其输入、输出波形相位差的办法，测量出四个与非门的累计传输延迟时间。 实验10.3 TTL 与非门7400电压传输特性的测定 按图10.3接线。 U i 接直流稳压电源，调节U i 使之在0~5V 范围内变化（注意：U i 值不能≥6V ，否则将损坏芯片），测出U o 随U i 变化的值，将它们填入表10.1中，并用曲线表示之，试粗糙确定U T 值。 u i u o 图10.2 +5V Uo
实验10.4 TTL 与非门7400输入端特性测试 按图10.4接线。 改变B 端所接的电阻值，分别测量并纪录相应的电压U B 及U o ，将结果填入表10.2中。 四、总结要求 (1) 根据表21.1，画出与非门7400的电压传输曲线。 (2) 根据表21.2，总结与非门7400的输入端特性。 表10.1 表10.2 +5V Uo 图10.4
实验一基本门电路的逻辑功能测试
实验一基本门电路的逻辑功能测试 一、实验目的 1、测试与门、或门、非门、与非门、或非门与异或门的逻辑功能。 2、了解测试的方法与测试的原理。 二、实验原理 实验中用到的基本门电路的符号为： 在要测试芯片的输入端用逻辑电平输出单元输入高低电平，然后使用逻辑电平显示单元显示其逻辑功能。 三、实验设备与器件 1、数字逻辑电路用PROTEUS 2、显示可用发光二极管。 3、相应74LS系列、CC4000系列或74HC系列芯片若干。 四、实验内容 1.测试TTL门电路的逻辑功能： a）测试74LS08的逻辑功能。(与门)000 010 100 111 b）测试74LS32的逻辑功能。（或门）000 011 101 111 c）测试74LS04的逻辑功能。（非门）01 10 d）测试74LS00的逻辑功能。（两个都弄得时候不亮，其他都亮）（与非门）（如果只接一个的话，就是非门）001 011 101 110 e）测试74LS02（或非门）的逻辑功能。（两个都不弄得时候亮，其他不亮）001 010 100 110 f）测试74LS86（异或门）的逻辑功能。 2.测试CMOS门电路的逻辑功能：在CMOS 4000分类中查询 a）测试CC4081(74HC08)的逻辑功能。（与门） b）测试CC4071(74HC32)的逻辑功能。（或门） c）测试CC4069(74HC04)的逻辑功能。（非门） d）测试CC4011(74HC00)的逻辑功能。（与非门）（如果只接一个的话，就是非门）
e）测试CC4001(74HC02)（或非门）的逻辑功能。 f) 测试CC4030(74HC86)（异或门）的逻辑功能。 五、实验报告要求 1.画好各门电路的真值表表格，将实验结果填写到表中。 2.根据实验结果，写出各逻辑门的逻辑表达式，并分析如何判断逻辑门的好坏。 3.比较一下两类门电路输入端接入电阻或空置时的情况。 4．查询各种集成门的管脚分配，并注明各个管脚的作用与功能。 例：74LS00 与门 Y=AB
实验1门电路的功能测试
实验一门电路的功能测试 1.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实验方案； （2）熟悉双列直插式集成电路的引脚排列及使用方法； （3）熟悉并验证典型集成门电路逻辑功能。 2.实验仪器与材料 （1）数字电路实验装置1台； （2）万用表1块 （3）双列直插集成电路芯片74LS00、74LS86、74LS125各1片，导线若干。 3.知识要点 （1）数字电路实验装置的正确使用 TPE-D6A电子技术学习机是一种数字电路实验装置，利用装置上提供的电路连线、输入激励、输出显示等资源，我们可以设计合理的实验方案，通过连接电路、输入激励信号、测试输出状态等一系列实验环节，对所设计的逻辑电路进行结果测试。该实验装置功能模块组成如图1.1所示。 图中①为集成电路芯片区，有15个IC插座及相应的管脚连接端子，其中A13是8管脚插座，A11、A12是14管脚插座，A1、A2、A3、A7、A8是16管脚插座，A4、A5是18管脚插座，A9、A14、A16、A7、A8是20管脚插座，A10、A15是24管脚插座。根据双列直插式集成电路芯片的管脚数可以选择相同管脚数的IC插座，并将集成电路芯片插入IC插座（凹口侧相对应），可以通过导线将管脚引出的接线端相连，实现电路的连接。 图中②为元件区，内有多个不同参数值的电阻、电容以及二极管、三极管、稳压管、蜂鸣器等元件可供连接电路时选择。 图中③为电位器区，内有1k、10k、22k、100k、220k阻值的电位器等元件可供连接电路时选择。 图中④为直流稳压电源区，是装置内部的直流稳压电源提供的+5V、-5V、+15V、-15V 电源输出引脚，可以为有源集成芯片提供工作电源电压。
门电路功能测试及组合逻辑电路设计
实验报告门电路功能测试及组合逻辑电路设计 实验题目：门电路功能测试及组合逻辑电路设计 实验目的： （1）掌握常用门电路的逻辑功能及测试方法； （2）掌握用小规模集成电路设计组合逻辑电路的方法。 实验仪器及器材： 数字电路实验箱一个；双踪示波器一台；稳压电源一台；数字万用表一个。 74LS00一片；74LS10一片；74LS20一片。 实验内容： 实验一：对74LS00进行功能测试 ○1.静态测试 （1）A、B都为低电平，输出结果为高电平 （2）A为低电平，B为高电平或A为高电平，B为低电平时，输出结果为高电平
（3）A、B均为高电平，输出结果为低电平 实验结论：测试结果与74LS00逻辑功能功能表相同。○2动态测试 电路的逻辑表达式：F=ˉVK 分析： 当K为0时，示波器的A通道是V的波形，为方波信号，B通道是F的波形，为高电平（一条直线）； 当开关闭合后，K=1，B通道应该是与V波形刚好相反的波形；小灯泡也是一闪一闪的状态。 实验的电路图
实验现象： 开关断开： 示波器的显示：
开关闭合后，小灯泡开始一闪一闪，示波器波形如下图： 现象分析：实验所得现象与预先分析的实验结果一样。比较输入与输出的波形，发现输出F的波形与V的波形刚好相反，但是F波形的最大值较V的最大值偏小，究其原因，这属于正常现象，因为输出会有损失。 实验结论：所得到的波形符合功能要求。 实验2 实验目的：分析一个电路的逻辑功能 实验器材：74LS00、74LS10各一片 F=AB*BC*AC，所以F的结果应为以下表格：
实验结论：实验结果与预期的一样，符合该电路的逻辑功能表达式 实验三 实验目的：设计一个控制楼梯电灯的开关控制器，逻辑功能为课本表2-1-5的真值表。 实验原理分析：根据电路所实现的真值表，可以得出输出Y的逻辑表达式： Y=AB*AB 实验电路及现象： 1.A=1，B=0；A=0，B=1，时灯泡发光； 2.A=B=0或1时，灯泡不发光
实验三 CMOS集成逻辑门的逻辑功能与参数测试
实验三CMOS集成逻辑门的逻辑功能与参数测试 一、实验目的 1、掌握CMOS集成门电路的逻辑功能和器件的使用规则 2、学会CMOS集成门电路主要参数的测试方法 二、实验原理 1、CMOS集成电路是将N沟道MOS晶体管和P沟道 MOS晶体管同时用于 一个集成电路中，成为组合二种沟道MOS管性能的更优良的集成电路。CMOS集成电路的主要优点是： (1)功耗低，其静态工作电流在10－9A数量级，是目前所有数字集成电路中最低的，而TTL器件的功耗则大得多。 (2)高输入阻抗，通常大于1010Ω，远高于TTL器件的输入阻抗。 (3)接近理想的传输特性，输出高电平可达电源电压的 99.9％以上，低电平可达电源电压的0.1％以下，因此输出逻辑电平的摆幅很大，噪声容限很高。 (4)电源电压范围广，可在＋3V～＋18V范围内正常运行。 (5)由于有很高的输入阻抗，要求驱动电流很小，约0.1μA，输出电流在＋5V电源下约为 500μA，远小于TTL电路，如以此电流来驱动同类门电路，其扇出系数将非常大。在一般低频率时，无需考虑扇出系数，但在高频时，后级门的输入电容将成为主要负载，使其扇出能力下降，所以在较高频率工作时，CMOS电路的扇出系数一般取10～20。 2、CMOS门电路逻辑功能 尽管CMOS与TTL电路内部结构不同，但它们的逻辑功能完全一样。本实验将测定与门CC4081，或门CC4071，与非门CC4011，或非门CC4001的逻辑功能。各集成块的逻辑功能与真值表参阅教材及有关资料。 3、CMOS与非门的主要参数 CMOS与非门主要参数的定义及测试方法与TTL电路相仿，从略。
4、CMOS 电路的使用规则 由于CMOS 电路有很高的输入阻抗，这给使用者带来一定的麻烦，即外来的干扰信号很容易在一些悬空的输入端上感应出很高的电压，以至损坏器件。CMOS 电路的使用规则如下： (1) V DD 接电源正极，V SS 接电源负极（通常接地⊥），不得接反。CC4000系列的电源允许电压在＋3～＋18V 范围内选择，实验中一般要求使用＋5～＋15V 。 (2) 所有输入端一律不准悬空 闲置输入端的处理方法： a) 按照逻辑要求，直接接V DD （与非门）或V SS （或非门）。 b) 在工作频率不高的电路中，允许输入端并联使用。 (3) 输出端不允许直接与V DD 或V SS 连接，否则将导致器件损坏。 (4) 在装接电路，改变电路连接或插、拔电路时，均应切断电源，严禁带电操作。 (5) 焊接、测试和储存时的注意事项： a 、电路应存放在导电的容器内，有良好的静电屏蔽； b 、焊接时必须切断电源，电烙铁外壳必须良好接地，或拔下烙铁，靠其余热焊接； c 、所有的测试仪器必须良好接地； 三、实验设备与器件 1、+5V 直流电源 2、双踪示波器 3、连续脉冲源 4、逻辑电平开关 5、逻辑电平显示器 6、直流数字电压表 7、直流毫安表 8、直流微安表 9、CC4011、CC4001、CC4071、CC4081、电位器 100K 、电阻 1K 四、实验内容 1、CMOS 与非门CC4011参数测试（方法与TTL 电路相同）
实验一TTL各种门电路功能测试
实验序号实验题目 TTL各种门电路功能测试 实验时间实验室 1．实验元件（元件型号；引脚结构；逻辑功能；引脚名称） 1.SAC-DS4数字逻辑实验箱1个 2.数字万用表1块 3.74LS20双四输入与非门1片 4.74LS02四二输入或非门1片 5.74LS51双2-3输入与或非门1片 6.74LS86 四二输入异或门1片 7.74LS00四二输入与非门2片 （1）74LS20引脚结构及逻辑功能（2）74LS02引脚结构及逻辑功能 （3）74LS51引脚结构及逻辑功能（4）74LS86引脚结构及逻辑功能 （5）74LS00引脚结构及逻辑功能
2．实验目的 （1）熟悉TTL各种门电路的逻辑功能及测试方法。（2）熟悉万用表的使用方法。 3．实验电路原理图及接线方法描述： （1）74LS00实现与电路电路图 （2）74LS00实现或电路电路图
（3）74LS00实现或非电路电路图 （4）74LS00实现异或电路
4．实验中各种信号的选取及控制（电源为哪些电路供电；输入信号的分布位置；输出信号的指示类型；总结完成实验条件） 5．逻辑验证与真值表填写 （1）74LS00实现与电路电路图逻辑分析 逻辑运算过程分析： 1 21 Y=AB Y=Y=AB=AB 真值表： （2）74LS00实现或电路电路图 逻辑运算过程分析： 1 2 312 Y=AA=A Y=BB=B Y=Y Y=AB=A+B=A+B 真值表： 输入输出 A B 2 Y 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 输入输出 A B 3 Y 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1
实验六 组合逻辑电路的设计与测试
实验六组合逻辑电路的设计与测试 1．实验目的 (1)掌握组合逻辑电路的设计方法； (2)熟悉基本门电路的使用方法。 (3)通过实验，论证所设计的组合逻辑电路的正确性。 2．实验设备与器材 1)数字逻辑电路实验箱，2)万用表，3)集成芯片74LS00二片。 3．预习要求 (1)熟悉组合逻辑电路的设计方法； (2)根据具体实验任务，进行实验电路的设计，写出设计过程，并根据给定的标准器件画出逻辑电路图，准备实验； (3)使用器件的各管脚排列及使用方法。 4．实验原理 数字电路中，就其结构和工作原理而言可分为两大类，即组合逻辑电路和时序逻辑电路。组合逻辑电路输出状态只决定于同一时刻的各输入状态的组合，与先前状态无关，它的基本单元一般是逻辑门；时序逻辑电路输出状态不仅与输入变量的状态有关，而且还与系统原先的状态有关，它的基本单元一般是触发器。 (1)组合电路是最常用的逻辑电路，可以用一些常用的门电路来组合完成具有其他功能的门电路。设计组合逻辑电路的一般步骤是： 1)根据逻辑要求，列出真值表； 2)从真值表中写出逻辑表达式； 3)化简逻辑表达式至最简，并选用适当的器件； 4)根据选用的器件，画出逻辑电路图。 逻辑化简是组合逻辑设计的关键步骤之一。为了使电路结构简单和使用器件较少，往往要求逻辑表达式尽可能化简。由于实际使用时要考虑电路的工作速度和稳定可靠等因素，在较复杂的电路中，还要求逻辑清晰易懂，所以最简设计不一定是最佳的。但一般来说，在保证速度、稳定可靠与逻辑清楚的前提下，尽量使用最少的器件，以降低成本。 (2)与非门74LS00芯片介绍 与非门74LS00一块芯片内含有4个互相独立的与非门，每个与非门有二个输入端。其逻辑表达式为Y=AB，逻辑符号及引脚排列如图6-1(a)、(b)所示。 (a)逻辑符号(b)引脚排列 图6-1 74LS20逻辑符号及引脚排列 (3)异或运算的逻辑功能 当某种逻辑关系满足：输入相同输出为“0”，输入相异输出为“1”，这种逻辑关系称为“异或”逻辑关系。 (4)半加器的逻辑功能 在加法运算中，只考虑两个加数本身相加，不考虑由低位来的进位，这种加法器称为半加器。 5．实验内容 (1)用1片74LS00与非门芯片设计实现两输入变量异或运算的异或门电路 要求：设计逻辑电路，按设计电路连接后，接通电源，验证运算逻辑。输入端接逻辑开关输出插口，以提供“0”与“1”电平信号，开关向上，输出逻辑“1”，向下为逻辑“0”；电路的输出端接由LED发光二极管组成的0-1指示器的显示插口，LED亮红色为逻辑“1”，亮绿色为逻辑“0”。接线后检查无误，通电，用万用表直流电压20V档测量输入、输出的对地电压，并观察输出的LED颜色，填入表6-1。
实验一 逻辑门电路的基本参数及逻辑功能测试
实验一逻辑门电路的基本参数及逻辑功能测试 一、实验目的 1、了解TTL与非门各参数的意义。 2、掌握TTL与非门的主要参数的测试方法。 3、掌握基本逻辑门的功能及验证方法。 4、学习TTL基本门电路的实际应用。 5、了解CMOS基本门电路的功能。 6、掌握逻辑门多余输入端的处理方法。 二、实验仪器 三、实验原理 (一) 逻辑门电路的基本参数 用万用表鉴别门电路质量的方法：利用门的逻辑功能判断，根据有关资料掌握电路组件管脚排列，尤其是电源的两个脚。按资料规定的电源电压值接好（5V±10%）。在对TTL与 非门判断时，输入端全悬空，即全“1”，则输出端用万用表测 应为0.4V以下，即逻辑“0”。若将其中一输入端接地，输出 端应在3.6V左右（逻辑“1”），此门为合格门。按国家标准 的数据手册所示电参数进行测试：现以手册中74LS20二-4输 入与非门电参数规范为例，说明参数规范值和测试条件。 TTL与非门的主要参数 空载导通电源电流I CCL （或对应的空载导通功耗P ON ）与非门处于不同的工作状态，电 源提供的电流是不同的。I CCL 是指输入端全部悬空（相当于输入全1），与非门处于导通状态，
输出端空载时，电源提供的电流。将空载导通电源电流I CCL 乘以电源电压就得到空载导通功 耗P ON ，即 P ON = I CCL ×V CC 。 测试条件：输入端悬空，输出空载，V CC =5V。 通常对典型与非门要求P ON ＜50mW，其典型值为三十几毫瓦。 2、空载截止电源电流I CCh （或对应的空载截止功耗P OFF ） I CCh 是指输入端接低电平，输出端开路时电源提供的电流。空载截止功耗POFF为空载 截止电源电流I CCH 与电源电压之积，即 P OFF = I CCh ×V CC 。注意该片的另外一个门的输入也要 接地。 测试条件： V CC =5V，V in =0，空载。 对典型与非门要求P OFF ＜25mW。 通常人们希望器件的功耗越小越好，速度越快越好，但往往速度高的门电路功耗也较大。 3、输出高电平V OH 输出高电平是指与非门有一个以上输入端接地或接低电平的输出电平。空载时，输出 高电平必须大于标准高电压（V SH =2.4V）；接有拉电流负载时，输出高电平将下降。 4、输出低电平V OL 输出低电平是指与非门所有输入端接高电平时的输出电平。空载时，输出低电平必须低于标准低电压（VSL=0.4V）；接有灌电流负载时，输出低电平将上升。 5、低电平输入电流I IS （I IL ） I IS 是指输入端接地输出端空载时，由被测输入端流出的电流值，又称低电平输入短路 电流，它是与非门的一个重要参数，因为入端电流就是前级门电路的负载电流，其大小直 接影响前级电路带动的负载个数，因此，希望I IS 小些。 测试条件： VCC=5V，被测某个输入端通过电流表接地，其余各输入端悬空，输出空载。
MSI组合电路逻辑功能测试
实验五 MSI 组合电路逻辑功能测试 一、实验目的 1．会正确测试全加器、编码器、译码器、数据选择器等组合逻辑功能模块的逻辑功能，并能正确描述。 2.了解组合逻辑功能模块的工作特点。 二、实验仪器与器材 1．XST-5B 数字电路实验装置、实验模板 2．集成电路74LS148、74LS138、74LS151等。 3．导线若干、+5V 电源 三、预习要求 预习半加器、全加器、编码器、译码器、数据选择器、数值比较器的逻辑功能。 四、实验原理 中规模的器件，如译码器、数据选择器等，它们本身是为实现某种逻辑功能而设计的，但由于它们的一些特点，我们也可以用它们来实现任意逻辑函数。 1．全加器 全加器－－考虑低位进位数的两个一位二进制数的加法运算逻辑电路。二进制全加器的输入有加数Ai ，被加数Bi ，来自低位的进位数Ci-1；输出也有两个，分别是和数Si 和进位数Ci 。 表5-1是全加器的真值表，其中i A ，i B 表示两个加数，1i C -表示来自低位的进位，i S ，i C 表示相加后得到的和及进位。 1i i i i S A B C -=⊕⊕ (i C =
表5-1 全加器真值表 2.编码器 编码器是一种常用的组合逻辑电路，用于实现编码操作。编码操作就是将具体的事物或状态表示成所需代码的过程。按照所需编码的不同特点和要求，编码器主要分成二类：普通编码器和优先编码器。 普通编码器：电路结构简单，一般用于产生二进制编码。包括：a．二进制编码器：如用门电路构成的4—2线，8—3线编码器等。 b．二一十进制编码器：将十进制的0～9编成BCD码， 优先编码器：当有一个以上的输入端同时输入信号时，普通编码器的输出编码会造成混乱。为解决这一问题，需采用优先编码器。如8线—3线集成二进制优先编码器74LS148、10线—4线集成BCD码优先编码器74LS147等。 表5-2 8线3线编码器功能表 3．译码器 译码器是一个多输入、多输出的组合逻辑电路。它的作用是把给
实验一基本门电路的逻辑功能测试
实验一基本门电路得逻辑功能测试 一、实验目得 １、测试与门、或门、非门、与非门、或非门与异或门得逻辑功能。 ２、了解测试得方法与测试得原理。 二、实验原理 实验中用到得基本门电路得符号为： 在要测试芯片得输入端用逻辑电平输出单元输入高低电平,然后使用逻辑电平显示单元显示其逻辑功能。 三、实验设备与器件 １、数字逻辑电路用PROＴＥＵS 2、显示可用发光二极管。 ３、相应７４LS系列、ＣC4000系列或74ＨC系列芯片若干. 四、实验内容 1.测试TTＬ门电路得逻辑功能: a）测试74LＳ08得逻辑功能.（与门）000 01０100１1１ b）测试74ＬS32得逻辑功能.（或门)0０0 0１1 101 111 c）测试74LS04得逻辑功能.（非门）0１10 d）测试74ＬS0０得逻辑功能。（两个都弄得时候不亮，其她都亮）（与非门）（如果只接一个得话，就就是非门)００1０11 １01 110 e）测试74LＳ０2（或非门)得逻辑功能。（两个都不弄得时候亮,其她不亮)00101０100 １10 f）测试74LS86(异或门)得逻辑功能。 2.测试CMOＳ门电路得逻辑功能:在CMOS 4000分类中查询 a）测试ＣC408１（７4HＣ０8)得逻辑功能。(与门） b）测试ＣC４071(74HＣ32）得逻辑功能。（或门） c）测试CC4０69(74HＣ0４）得逻辑功能。（非门) d）测试ＣC4０11(74ＨC0０)得逻辑功能。（与非门）(如果只接一个得话,就就是非门） e）测试CＣ４0０1（74HC02）（或非门）得逻辑功能。 ｆ) 测试CC４030（74HC８６）（异或门）得逻辑功能。
实验六 MSI组合逻辑电路的逻辑功能测试
实验六MSI 组合逻辑电路的逻辑功能测试 一、实验目的 熟悉中规模全加器、译码器、数据选择器组件的逻辑功能、外形及外引线排列。 二、实验仪器与器材 1．XST-5B 数字电路实验装置、实验模板 2．集成电路： 74LS283、74LS138、74LS153、74LS151 3．导线若干、+5V 电源 三、预习要求 预习半加器、全加器、译码器、数据选择器的逻辑功能。 四、实验内容与步骤 1．全加器的逻辑功能测试 表6-1是全加器的真值表，其中i A ，i B 表示两个加数，1i C -表示来自低位的进位，i S ，i C 表示相加后得到的和及进位。 1i i i i S A B C -=⊕⊕ 1()i i i i i i C A B C A B -=⊕+ 将全加器的输入端i A ，i B ，1i C -分别接逻辑电平，输出i S ，i C 接状态显示灯（LED ），按表6-1所列i A ，i B ，1i C -的状态，测试i S ，i C 的相应状态，将测试结果与表6-1进行比较。
2．译码器逻辑功能测试 表6-2是3线/8线译码器74LS138的真值表。按表中给定的输入状态。测试输出，将测得的结果与表6-2进行比较。
表6-2 3．数据选择器逻辑功能测试 ①表6-3是4选1数据选择器74LS153的功能表，按表中给定的输入状态。测试输出，将测得的结果与表6-3进行比较。
表6-3 ②八选一数据选择器74LS151功能测试（自己根据管脚排列和测试结果写出功能表及函数表达式） 五、实验报告 1、整理实验结果、图表，并对实验结果进行分析讨论。 2、写出各芯片的函数表达式。 3、总结本次实验体会。
实验一：逻辑门电路的逻辑功能及测试
实验一逻辑门电路的逻辑功能及测试 一．实验目的 1．掌握了解TTL系列、CMOS系列外形及逻辑功能。 2．熟悉各种门电路参数的测试方法。 3. 熟悉集成电路的引脚排列，如何在实验箱上接线，接线时应注意什么。 二、实验仪器及材料 a)数电实验箱、万用表。 b)TTL器件： 74LS86 二输入端四异或门 1 片 74LS02 二输入端四或非门 1 片 74LS00 二输入端四与非门 1片 74ls125 三态门 1片 74ls04 反向器材 1片 三．预习要求和思考题： 1．预习要求： 1）复习门电路工作原理及相应逻辑表达式。 2）常用TTL门电路和CMOS门电路的功能、特点。 3）三态门的功能特点。 4）熟悉所用集成电路的引线位置及各引线用途。 2．思考题 1）TTL门电路和CMOS门电路有什么区别？ 2）用与非门实现其他逻辑功能的方法步骤是什么？ 四．实验原理 1．本实验所用到的集成电路的引脚功能图见附录。 2．门电路是最基本的逻辑元件，它能实现最基本的逻辑功能，即其输入与输出之间存在一定的逻辑关系。 TTL集成门电路的工作电压为“5V±10%”。本实验中使用的TTL集成门电路是双列直插型的集成电路，其管脚识别方法：将TTL集成门电路正面（印有集成门电路型号标记）正对自己，有缺口或有圆点的一端置向左方，左下方第一管脚即为管脚“1”，按逆时针方向数，依次为1、2、3、4············。如图1—1所示。具体的各个管脚的功能可通过查找相关手册得知，本书实验所使用的器件均已提供其功能。 图1—1 3．图1—2分别为基本门电路各逻辑功能的测试方法。
4.图1－3是为了理解TTL逻辑门电路多余端的处理方法。 5.图1－4为三态门逻辑功能测试。 五.实验内容及步骤 选择实验用的集成电路，按自己设计的实验接线图接好连线，特别注意Vcc及GND不能连接错。线连接好后经检查无误方可通电实验。 1.TTL门电路及CMOS门电路的功能测试。 将CMOS或门CC4071,TTL与非门74LS00、和或非门74LS02分别按图1-2连线：输入端Ａ、Ｂ接逻辑开关，输入端Ｙ接发光二极管，改变输入状态的高低电平，观察二极管的亮灭，并将输出状态填入表1-1中： 表1-1 2.TTL门电路多余输入端的处理方法： 将74LS00和74LS02按图示1-3连线后，A输入端分别接地、高电平、悬空、与B端并接，观察当B端输入信号分别为高、低电平时，相应输出端的状态，并填表1-2.
逻辑门电路实验报告(精)
HUBEI NORMAL UNIVERSITY 电工电子实验报告 电路设计与仿真—Multisim 课程名称 逻辑门电路 实验名称 2009112030406 陈子明 学号姓名 电子信息工程 专业名称 物理与电子科学学院 所在院系 分数
实验逻辑门电路 一、实验目的 1、学习分析基本的逻辑门电路的工作原理； 2、学习各种常用时序电路的功能； 3、了解一些常用的集成芯片； 4、学会用仿真来验证各种数字电路的功能和设计自己的电路。 二、实验环境 Multisim 8 三、实验内容 1、与门电路 按图连接好电路，将开关分别掷向高低电平，组合出（0,0）（1，0）（0,1）（1，1）状态，通过电压表的示数，看到与门的输出状况，验证表中与门的功能： 结果：（0,0）
（0,1） （1,0） （1，1） 2、半加器 （1）输入/输出的真值表
输入输出 A B S(本位和（进位 数）0000 0110 1010 1101 半加器测试电路： 逻辑表达式：S= B+A=A B；=AB。 3、全加器 （1）输入输出的真值表 输入输出
A B (低位进 位S（本位 和） （进位 数） 0 0 0 0 0 00110 01010 01101 10010 10101 11001 11111（2）逻辑表达式：S=i-1；C i=AB+C i-1（A B） （3）全加器测试电路：
4、比较器 （1）真值表 A B Y1(A>B Y2(A Y3(A=B 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 （2）逻辑表达式： Y1=A;Y2=B;Y3=A B。 （3）搭接电路图，如图： 1位二进制数比较器测试电路与结果：
门电路逻辑功能及测试(完成版)
实验一门电路逻辑功能及测试 计算机一班组员：2014217009赵仁杰 一、实验目的 1. 熟悉门电路的逻辑功能、逻辑表达式、逻辑符号、等效逻辑图。 2. 掌握数字电路实验箱及示波器的使用方法。 3、学会检测基本门电路的方法。 二、实验仪器及材料 1、仪器设备：双踪示波器、数字万用表、数字电路实验箱 2. 器件： 74LS00 二输入端四与非门2片 74LS20 四输入端双与非门1片 74LS86 二输入端四异或门1片
三、预习要求 1. 预习门电路相应的逻辑表达式。 2. 熟悉所用集成电路的引脚排列及用途。 四、实验内容及步骤 实验前按数字电路实验箱使用说明书先检查电源是否正常，然后选择实验用的集成块芯片插入实验箱中对应的IC座，按自己设计的实验接线图接好连线。注意集成块芯片不能插反。实验中改动接线须先断开电源，接好线后再通电实验。每个芯片的电源和GND引脚，分别和实验台的+5V 和“地（GND）”连接。芯片不给它供电，芯片是不工作的。用实验台的逻辑开关作为被测器件的输入。拨动开关，则改变器件的输入电平。开关向上，输入为1，开关向下，输入为0。 将被测器件的输出引脚与实验台上的电平指示灯连接。指示灯亮表示输出电平为1，指示灯灭表示输出电平为0。 1.与非门电路逻辑功能的测试 （1）选用双四输入与非门74LS20一片，插入数字电路实验箱中对应的IC座，按图1.1接线、输入端1、2、4、5、分别接到K1~K4的逻辑开关输出插口，输出端接电平显示发光二极管D1~D4中任意一个。注意：芯片74LS20的14号引脚要接试验箱下方的+5V电源，7号引脚要接试验箱下方的地（GND）。用万用表测电压时，万用表要调到直流20V档位，因为芯片接的电源是直流+5V。 表1.1
实验五 集成逻辑门电路的功能测试与应用
实验五集成逻辑门电路的功能测试与应用
实验五集成逻辑门电路的功能测试与应用 1．实验目的 (1)掌握TTL集成与非门的逻辑功能和主要参数的测试方法； (2)掌握TTL器件的使用规则； (3)熟悉数字电路实验箱的结构，基本功能和使用方法； 2．实验设备与器件 1)5V直流电源，2)逻辑电平开关，3)0-1指示器，4)直流数字电压表，5)直流毫安表，6)直流微安表，7)74LS20×2，8)WS30—1k、10k电位器各一，9)200Ω电阻器(0.5 )一个。 3．实验原理 门电路是组成数字电路的最基本的单元，包括与非门、与门、或门、或非门、与或非 门、异或门、集成电极开路与非门和三态门等。最常用的集成门电路有TTL和CMOS两大类。TTL为晶体管—晶体管逻辑的简称，广泛的应用于中小规模电路，功耗较大。 本实验采用4输入双与非门74LS20，即在一块芯片内含有两个互相独立的与非门，每个与非门有四个输入端。其逻辑表达式为Y=ABCD，逻辑符号及引脚排列如图5-1(a)、(b)所示。 [注意]：TTL电路对电源电压要求较严，电源电压V CC只允许在+5V土10％的范围内工作，超过5.5V将损坏器件；低于4.5V器件的逻辑功能将不正常。
(a)逻辑符号 (b)引脚排列 图5-1 74LS20逻辑符号及引脚排列 (1)与非门的逻辑功能 与非门的逻辑功能是：当输入端中有一个或一个以上是低电平时，输出端为高电平；只有当输入端全部为高电平时，输出端才是低电平(即有“0”得“1”，全“1”得“0”。) (2)TTL与非门的主要参数 描述与非门的输入电压Ui、输出电压Uo关系可以用电压传输特性Uo＝f(Ui)表示，如图5-2(a)。从电压传输特性曲线上可以读出门电路的一些重要参数，如输出高电平U OH，输出低电平U OL，开门电平U ON，关门电平U OFF等参数。实际的门电路U OH和U OL并不是恒定值，由于产品的分散性，每个门之间都有差异。在TTL电路中，常常规定高电平的标准值为3V，低电平的标准值为0.2V。从0V到0.8V都算作低电平，从2V到5V都算作高电平，超出了这一范围是不允许的，因为这不仅会破坏电路的逻辑关系，而且还可能造成器件性能下降甚至损坏。 测试电路如图5-2(b)所示，采用逐点测试法，即调节Rw，逐点到得Ui及Uo，然后绘成曲线。
数电实验报告 实验二 组合逻辑电路的设计
实验二组合逻辑电路的设计 一、实验目的 1.掌握组合逻辑电路的设计方法及功能测试方法。 2.熟悉组合电路的特点。 二、实验仪器及材料 a) TDS-4数电实验箱、双踪示波器、数字万用表。 b) 参考元件：74LS86、74LS00。 三、预习要求及思考题 1．预习要求： 1）所用中规模集成组件的功能、外部引线排列及使用方法。 2) 组合逻辑电路的功能特点和结构特点. 3) 中规模集成组件一般分析及设计方法. 4）用multisim软件对实验进行仿真并分析实验是否成功。 2.思考题 在进行组合逻辑电路设计时，什么是最佳设计方案？ 四、实验原理 1．本实验所用到的集成电路的引脚功能图见附录 2.用集成电路进行组合逻辑电路设计的一般步骤是： 1）根据设计要求，定义输入逻辑变量和输出逻辑变量，然后列出真值表； 2）利用卡络图或公式法得出最简逻辑表达式，并根据设计要求所指定的门电路或选定的门电路，将最简逻辑表达式变换为与所指定门电路相应的形式； 3）画出逻辑图； 4）用逻辑门或组件构成实际电路，最后测试验证其逻辑功能。 五、实验内容 1．用四2输入异或门（74LS86）和四2输入与非门（74LS00）设计一个一位全加器。 1）列出真值表,如下表2-1。其中A i、B i、C i分别为一个加数、另一个加数、低位向本位的进位；S i、C i+1分别为本位和、本位向高位的进位。 2）由表2-1全加器真值表写出函数表达式。
3）将上面两逻辑表达式转换为能用四2输入异或门（74LS86）和四2输入与非门（74LS00）实现的表达式。 4）画出逻辑电路图如图2-1，并在图中标明芯片引脚号。按图选择需要的集成块及门电路连线，将A i、B i、C i接逻辑开关，输出Si、Ci+1接发光二极管。改变输入信 号的状态验证真值表。 2.在一个射击游戏中，每人可打三枪，一枪打鸟(A)，一枪打鸡（B），一枪打兔子（C）。 规则是：打中两枪并且其中有一枪必须是打中鸟者得奖（Z）。试用与非门设计判断得奖的电路。（请按照设计步骤独立完成之） 五、实验报告要求： 1．画出实验电路连线示意图，整理实验数据，分析实验结果与理论值是否相等。 2．设计判断得奖电路时需写出真值表及得到相应输出表达式以及逻辑电路图。 3．总结中规模集成电路的使用方法及功能。
实验一组合逻辑电路设计(含门电路功能测试)
实验一组合逻辑电路设计（含门电路功能测试） 一、实验目的 1.掌握常用门电路的逻辑功能 2.掌握小规模集成电路设计组合逻辑电路的方法 3.掌握组合逻辑电路的功能测试方法 二、实验设备与器材 数字电路试验箱双踪示波器稳压电源数字多用表 74LS20 二4输入与非门 74LS00 四2输入与非门 74LS10 三3输入与非门 三、实验原理 TTL集成逻辑电路种类繁多，使用时应对选用的器件做简单逻辑功能检查，保证实验的顺利进行。 测试门电路逻辑功能有静态测试和动态测试两种方法。静态测试时，门电路输入端加固定的高（H）、低电平，用示波器、万用表、或发光二极管（LED）测出门电路的输出响应。动态测试时，门电路的输入端加脉冲信号，用示波器观测输入波形与输出波形的同步关系。
下面以74LS00为例，简述集成逻辑门功能测试的方法。74LS00为四输入2与非门，电路图如3-1所示。74LS00是将四个二输入与非门封装在一个集成电路芯片中，共有14条外引线。使用时必须保证在第14脚上加+5V电压，第7脚与底线接好。 整个测试过程包括静态、动态和主要参数测试三部分。 表3-1 74LS00与非门真值表 1.门电路的静态逻辑功能测试 静态逻辑功能测试用来检查门电路的真值表，确认门电路的逻辑功能正确与否。实验时，可将74LS00中的一个与非门的输入端A、B分别作为输入逻辑变量，加高、低电平，观测输出电平是否符合74LS00的真值表（表3-1）描述功能。 测试电路如图3-2所示。试验中A、B输入高、低电平，由数字电路实验箱中逻辑电平产生电路产生，输入F可直接插至逻辑电平只是电路的某一路进行显示。