精编电子行业数字电子技术实验教案文档格式.docx
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②输入接逻辑电平开关;
③输出接LED显示器;
④接电源;
⑤拔动开关进行测试,结果记入自拟表格。
2.74LS20功能测试:
实验过程与74LS00功能测试类似。
3.74LS86功能测试:
4.用74LS00构成半加器并测试其功能:
①根据半加器功能:
,,用74LS00设计一个半加器电路;
②根据所设计电路进行实验接线;
③电路输入接逻辑电平开关,输出接LED显示器;
④通电源测试半加器功能,结果记入自拟表格。
5.用74LS86和74LS00构成半加器并测试其功能:
实验过程与以上半加器功能测试类似。
五、实验报告要求
1.内容必须包括实验名称、目的要求、实验电路及设计步骤、实验结果记录与分析、实验总结与体会等。
2.在报告中回答以下思考题:
①如何判断逻辑门电路功能是否正常?
②如何处理与非门的多余输入端?
湖南工学院教案用纸p.2
实验2组合逻辑电路的设计与调试(设计性综合实验)
1.熟悉编码器、译码器、数据选择器等MSI的功能与使用;
2.进一步掌握组合电路的设计与测试方法;
3.学会用MSI实现简单逻辑函数。
双列直插集成电路插座,逻辑电平开关,LED数码显示器,74LS148,74LS151,74LS48,74LS138,74LS283,74LS04,多用表,导线
三、实验内容与设计要求
1.按教材P.180Fig.6.6电路接线,验证8-3优先编码器74LS148和显示译码器74LS48的逻辑功能,记录实验数据,表格自拟;
2.用数据选择器74LS151(或者74LS138+74LS04)设计一个红、黄、绿三色信号灯状态监测逻辑电路,并对所设计电路的功能进行测试。
要求:
任何时刻信号灯只能亮红、黄、绿三种颜色中的任意一种颜色灯;
其它状态都属于故障状态。
3.用一片四位加法器74LS283实现8421BCD码到余3码的转换,并测试电路功能。
四、设计方法与设计提示
1.组合电路设计的一般步骤:
参见教材P.180Fig.6.5
①根据电路功能描述,分析因果关系,确定输入、输出变量,并对之进行逻辑赋值;
②应用穷举法列出真值表,并写出逻辑表达式;
③根据具体电路要求及特定器件资源,选择确定器件;
④利用公式或卡诺图化简函数,并将之转换成与所选用器件功能相适应的形式;
⑤画出所设计的逻辑电路图,并进行后续的工艺设计与组装调试。
2.典型组合电路MSI功能与引脚:
①8-3优先编码器74LS148;
②显示译码器74LS48;
③8选1数据选择器74LS151;
④3-8译码器74LS138;
⑤四位加法器74LS283。
3.设计提示:
①数据选择器实现逻辑函数:
如:
用8选1数据选择器74LS151实现函数。
因74LS151输出,,故74LS151的接线方法为:
,,。
②3-8译码器74LS138实现逻辑函数与数据分配:
74LS138的输出,其中是由地址码组成的最小项。
由于任意函数总可以写成最小项之和形式即,因而如果将函数变量作为译码器的地址码或译码控制信号,则根据反演定理并结合与非门即可完成逻辑函数的译码器实现。
译码器实现逻辑函数与数据分配的具体方法参见教材P.183Fig.6.10。
③8421BCD码到余3码的转换:
余3码=8421BCD+0011,故用加法器可容易实现8421BCD码到余3码的转换。
五、预习要求及实验注意事项
1.预习要求:
①查阅并熟悉相关MSI的引脚及功能;
②按设计要求设计好实验所用电路,画出实验电路图。
湖南工学院教案用纸p.3
2.实验注意事项:
①接插芯片时,注意认清定位标志;
②实验前注意确定MSI芯片功能正常;
③不允许MSI芯片输出端直接接地或电源,须在断电状态进行拆线或电路更改。
六、实验报告要求
1.内容必须包括实验名称、目的要求、实验电路及设计步骤、实验结果记录与分析、问题分析与处理、实验总结与体会等。
2.在报告中回答以下问题:
①组合电路的一般设计步骤?
②组合电路的设计体会?
湖南工学院教案用纸p.4
实验3集成触发器功能测试(验证性实验)
1.熟悉集成JK和D触发器的功能与使用;
2.熟悉触发器的功能测试方法。
双列直插集成电路插座,逻辑电平开关,示波器,74LS112集成JK触发器,74LS74集成D触发器,多用表,导线
触发器是时序逻辑电路构成的基本单元,具有两个稳态,并且触发器状态能在外部输入信号作用下进行翻转。
触发器种类繁多,按电路结构,可分为同步触发器、主从触发器和边沿触发器,按逻辑功能,可分为RS触发器、JK触发器、D触发器、T触发器等。
一般而言,集成触发器除了触发信号输入端外,还拥有直接置零、置1输入端。
熟悉并掌握各种触发器特性方程、状态转换、动作特点,是应用触发器的重要基础。
1.74LS112—集成JK触发器的功能与引脚:
2.74LS74—集成DK触发器的功能与引脚:
1.74LS112功能测试:
①按教材P.186表6.11改变和,观察并记录触发器状态的变化;
②按教材P.186表6.12,对触发器逻辑功能进行测试;
③使(计数状态),在端输入方波,观察并记录、端工作波形。
2.74LS74功能测试:
①按教材P.187表6.13测试并记录74LS74触发器的逻辑功能;
②连接(计数状态),在端输入方波,观察并记录、端工作波形。
①和的作用是什么?
如何利用它们实现触发器的置零或置1?
触发器正常工作时,它们应处于什么状态?
②当触发器处于计数状态时,端状态在的什么时刻变化?
端波形与波形在周期上有什么关系?
湖南工学院教案用纸p.5
实验4移位寄存器(设计性实验)
1.掌握集成移位寄存器的功能及其测试方法;
2.研究由移位寄存构成的环形计数器和串行累加器工作原理。
双列直插集成电路插座,逻辑电平开关,集成移位寄存器74LS194,集成D触发器74LS74,全加器74LS183,示波器,多用表,导线
三、实验内容与步骤
1.集成移位寄存器74LS194逻辑功能测试:
实验电路参见教材P.195Fig.6.25。
、、、、、、、、接逻辑电平开关,、、、接LED显示器,从输入单次脉冲,按教材P.196表6.23逐项测试并记录测试结果:
①清除功能;
②送数功能测试;
③右移功能测试;
④左移功能测试;
⑤保持功能测试。
2.循环移位电路设计并测试其循环移位功能:
用74LS194设计一循环右移寄存器,然后测试其在脉冲作用下的数据循环右移功能,并记录测试结果。
3.串行累加器设计及其功能测试:
根据教材P.195Fig.6.24所示串行累加器结构与工作原理,用74LS194和74LS183设计一四位串行累加器,然后在脉冲作用下测试电路的串行累加功能,结果记入自拟表格。
四、实验说明
1.74LS194引脚及功能:
2.循环移位寄存器结构与工作原理:
3.吕行累加器构成方法与工作原理:
1.报告内容必须包括实验名称、目的要求、实验电路及设计步骤、实验结果记录与分析、问题分析与处理、实验总结与体会等。
2.总结74LS194逻辑功能,画出环形计数器状态转换图与波形图;
3.分析串行累加器实验结果的正确性;
4.在报告中回答以下问题:
①要使移位寄存器清零,可否采用右移或左移功能实现可否采用并行送数法实现?
如果可以,又如何操作?
②如要求循环左移,如何更改循环右移电路的连接?
湖南工学院教案用纸p.6
实验5集成计数器设计(设计性实验)
1.掌握用集成计数器构成任意进制计数器的方法;
2.掌握MSI计数器使用与功能测试方法;
3.基于MSI计数器的任意进制计数器设计。
双列直插集成电路插座,逻辑电平开关,LED发光显示器,集成十进制计数器74LS192,四2输入与非门74LS00,连续脉冲源,单次脉冲源,导线
1.自拟74LS192逻辑功能测试电路,并进行测试与记录;
2.采用反馈归零或反馈置数法,用一片74LS192和74LS00构成一个8进制计数器,实验方法与步骤自拟;
3.采用级联的方法,用两片74LS192和74LS00构成一个24进制计数器,实验方法与步骤自拟。
四、设计提示
1.基于MSI集成N计数器的任意M进制计数器的构成方法:
①M<
N:
不需要级联,采用一片集成N计数器便可构成一个M进制计数器,基本思想是在计数过程中,利用集成N计数器的清零或置数功能使之设法跳过N-M个计数状态,前者称为反馈归零法,后者称反馈置数法。
设计的关键在于利用集成N计数器的哪个计数状态来产生所需的清零或置数信号,这主要取决于集成N计数器的清零或置数功能是同步方式还是异步方式。
②M>
此时需要采用多片集成N计数器通过级联和整体的清零或置数才能构成一个M进制计数器。
整体的清零或置数信号在整个计数器的哪个状态产生,类似于M<
N时的情况;
而多片集成N计数器的级联方法,主要有串行进位法级联和并行进位法级联两种。
前者采用前一级的进位作为下一级的计数脉冲,后者各级加同一计数脉冲,但需要利用前一级的进位信号去控制下一级的计数。
2.74LS192引脚功能:
双时钟集成十进制同步可逆计数器
1.报告内容除实验名称、目的要求外,还必须画出设计电路,拟定实验步骤,并对实验记录数据进行整理,和实验结果分析,表达实验总结与体会等。
2.说明任意进制计数器的构成方法;
3.讨论实验中遇到的问题;
4.在报告中回答:
湖南工学院教案用纸p.7
①74LS192加计数时,应如何连接其、、?
②如何实现秒、分时钟计数?
湖南工学院教案用纸p.8
实验6555时基电路及其应用(综合性实验)
1.熟悉555定时器结构、功能特点与应用;
2.掌握555定时器构成施密特、单稳态触发器、多谐振荡器的方法。
双列直插集成电路插座,LED发光显示器,示波器,连续脉冲源,单次脉冲源,集成NE555,二极管、电阻、电容、导线若干
三、实验内容
1.用NE555按教材P.206Fig.6.38(a)构成单稳电路并进行实验接线:
①取,,从输入单次脉冲,观察、、波形,并进行幅度与暂稳时间测试,记录观察测试结果。
②取,,重复以上实验步骤。
2.NE555多谐振荡器电路测试:
①按教材P.207Fig.6.39连接实验电路,观察、波形,并进行频率测试,记录观察测试结果。
②按教材P.208Fig.6.40连接实验电路,观察、波形并调节使占空比为50%,测试频率并记录观察测试结果。
③按教材P.208Fig.6.41连接实验电路,调节和,观察并记录波形。
3.NE555施密特触发器电路测试:
按教材P.209Fig.6.42连接实验电路,从输入1正弦波并调节其幅度,观察并记录波形,测绘电路的电压传输特性曲线并确定其阈值电压与回差电压。
1.555定时器结构与功能:
2.555定时器施密特触发器构成与工作原理:
3.555定时器单稳态触发器构成与工作原理:
4.555定时器多谐振荡器构成与工作原理:
2.给出详细实验电路,定量绘制观察波形;
555多谐振荡器的周期、占空比主要受哪些元件参数影响?
如何调节?
湖南工学院教案用纸p.9
实验7交通灯控制电路设计(虚拟综合性实验)
1.加深对计数电路的理解;
2.加深对555定时器电路的理解;
3.掌握基本电路在实际工程中的应用。
二、实验电路及说明
1.交通控制要求
①南北和东西向道路轮流通行;
②每向道路由绿灯亮转换为红灯亮之前,黄灯先亮;
③每次黄灯亮一个单位时间,红绿灯亮5个单位时间。
2.实现方案
①电路状态转换图:
根据控制要求,定义:
南北向绿灯,东西向绿灯,南北向红灯,东西向红灯,南北向黄灯,东西向黄灯,则系统状态转换图为:
状态参数图的实现可采用以下两种方案。
②实现方案一:
算法状态机方案(AlgorithmicStateMachine)
湖南工学院教案用纸p.10
③实现方案二:
顺序脉冲控制法
由于系统状态循环不变,故可采用顺序脉冲控制方法进行,即将单位时间按需要进行分配即可控制系统循环变化的状态。
顺序脉冲的产生可采用扭环形计数器来实现。
具体方法参见教材P.226~227内容。
,(,各延续6个时间单位,不可同时点亮);
,(,各延续5个时间单位,且要求与、与须同时点亮);
,(,各延续1个时间单位,且要求与、与须同时点亮)。
显然,方案二比方案一简洁,故实验电路采用方案二设计。
3.定时电路:
可采用由555构成的多谐振荡器产生矩阵脉冲作为扭环形计数器的计数脉冲,从而实现电路的定时。
1.设计电路并画出满足控制要求的EWB仿真模拟电路;
2.在EWB平台上,利用逻辑分析仪记录a、b、c、d、e、f各处波形;
3.调整系统的定时单位,重复以上过程。
四、实验报告要求
1.根据交通灯控制要求,阐述系统设计思路与设计方法,画出EWB仿真用实验电路;
2.自拟表格记录仿真过程中的有关数据与波形,并进行必要整理、处理和分析;
3.讨论实验中遇到的问题,总结实验收获与体会,提出改进意见。
湖南工学院教案用纸p.11
实验8环形流水灯控制电路设计(虚拟设计性实验)
1.加深对555定时器电路的理解;
2.加深对计数与译码等MSI芯片的掌握;
3.加深对时序电路和组合电路的理解;
4.掌握基本电路在实际工程中的应用。
1.环形流水灯控制要求
8个LED排列成圆环形,设计一控制电路使之以逆时针方向循环点亮。
2.控制方案
根据控制要求,8个排列成圆环形的LED的循环点亮可采用顺序脉冲来控制,故电路的设计可以采用两种方案:
①定时器(多谐振荡器)+计数器+译码器=顺序脉冲发生器;
②定时器(多谐振荡器)+移位寄存器计数器=顺序脉冲发生器。
1.根据控制要求,预先设计适合于EWB平台构建的实验电路;
2.在EWB平台上构建所设计的电路,观察并记录流水灯点亮效果;
3.调整定时电路参数,观察并记录流水灯点亮效果的改变情况;
4.改进电路,使流水灯以顺时针方向点亮。
1.根据流水灯控制要求,阐述系统设计思路与设计方法,画出EWB仿真用实验电路;
湖南工学院教案用纸p.12
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