数字电路实验指导书2011版new

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1、数字电路与逻辑设计实验指导书数字电路实验指导书张林行编吉林大学仪器科学与电气工程学院2011年1月数字电路与逻辑设计实验指导书目录第一章概述11.1数字集成电路的分类、特点及注意问题11.2集成电路外引线的识别41.3数字逻辑电路的测试方法51.4数字实验的基本过程51.5数字实验中操作规范和常见故障检查方法71.6实验要求9第二章实验内容11实验一实验设备认知及集成门电路测试11实验二组合逻辑电路分析与设计17实验三EDA工具软件MaxplusII使用20实验四基于EDA软件的组合逻辑设计24实验五集成触发器与时序电路25实验六集成计数器及其应用29实验七计数器设计31

2、实验八序列发生器与序列检测器33实验九交通灯控制器34实验十七段数码管动态显示控制器36附录I常用集成电路外引线功能端排列表38附录IIMAX+PLUSII快速入门41附录IIIVHDL入门教程49附录IVDXT-B型EDA实验开发系统6376数字电路与逻辑设计实验指导书第一章概述数字电路与逻辑设计是一门实践性很强的专业基础课，实验是数字逻辑电路课程重要的教学环节，通过实验使学生对数字集成电路从外型到功能有感性认识，并通过从简单到复杂的数字逻辑设计，提高学生的逻辑设计、实现、验证以及排错能力，加深学生对课堂所学知识的理解。1.1数字集成电路的分类、特点及注意问题当今，数字

3、电子电路几乎已完全集成化了。因此，充分掌握和正确使用数字集成电路，用以构成数字逻辑系统，就成为数字电子技术的核心内容之一。集成电路按集成度可分为小规模、中规模、大规模和超大规模等。小规模集成电路（SSI）是在一块硅片上制成约1～10个门，通常为逻辑单元电路，如逻辑门、触发器等。中规模集成电路（MSI）的集成度约为10～100门/片，通常是逻辑功能电路，如译码器、数据选择器、计数器、寄存器等。大规模集成电路（LSI）的集成度约为100门/片以上，超大规模（VLSI）约为1000门/片以上，通常是一个小的数字逻辑系统。现已制成规模更大的极大规模集成电路。数字集成电路还可分为双

4、极型电路和单极型电路两种。双极型电路中有代表性的是TTL电路；单极型电路中有代表性的是CMOS电路。国产TTL集成电路的标准系列为CT54/74系列或CT0000系列，其功能和外引线排列与国际54/74系列相同。国产CMOS集成电路主要为CC（CH）4000系列，其功能和外引线排列与国际CD4000系列相对应。高速CMOS系列中，74HC和74HCT系列与TTL74系列相对应，74HC4000系列与CC4000系列相对应。必须正确了解集成电路参数的意义和数值，并按规定使用。特别是必须严格遵守极限参数的限定，因为即使瞬间超出，也会使器件遭受损坏。TTL器件的特点：1．输入端

5、一般有钳位二极管，减少了反射干扰的影响。2．输出电阻低，增强了带容性负载的能力。76数字电路与逻辑设计实验指导书3．有较大的噪声容限。4．采用+5V的电源供电。为了正常发挥器件的功能，应使器件在推荐的条件下工作，对CT0000系列（74LS系列）器件，主要有：（1）电源电压应4.75～5.25V的范围内。（2）环境温度在00C～700C之间。（3）高电平输入电压VIH>2V，低电平输入电压VSL<0.8V。（4）输出电流应小于最大推荐值（查手册）。（5）工作频率不能高，一般的门和触发器的最高工作频率约30MHZ左右。TTL器件使用注意问题：1．电源电压应严格保持在5V±1

6、0%的范围内，过高易损坏器件，过低则不能正常工作，实验中一般采用稳定性好、内阻小的直流稳压电源。使用时，应特别注意电源与地线不能错接，否则会因过大电流而造成器件损坏。2．多余输入端最好不要悬空，虽然悬空相当于高电平，并不能影响与门（与非门）的逻辑功能，但悬空时易受干扰，为此，与门、与非门多余输入端可直接接到Vcc上，或通过一个公用电阻（几千欧）连到Vcc上。若前级驱动能力强，则可将多余输入端与使用端并接；不用的或门、或非门输入端直接接地，与或非门不用的与门输入端至少有一个要直接接地，带有扩展端的门电路，其扩展端不允许直接接电源。若输入端通过电阻接地，电阻值的大小将直接影响

7、电路所处的状态，当R≤680Ω时，输入端相当于逻辑“0”；当R≥4．7KΩ时，输入端相当于逻辑“1”。对于不同系列的器件，要求的阻值不同。3．输出端不允许直接接电源或接地，有时为了使后级电路获得较高的输出电平，允许输出端通过电阻R接至Vcc，一般取R＝3~5.1KΩ；不允许直接并联使用（集电极开路门和三态门除外）。4．应考虑电路的负载能力（即扇出系数），要留有余地，以免影响电路的正常工作。扇出系数可通过查阅器件手册或计算获得。5．在高频工作时，应通过缩短引线、屏蔽干扰源等措施，抑制电流的尖峰干扰。CMOS数字集成电路的特点1．