数字电路基础实验讲义

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1、数字电路与逻辑设计基础实验云南大学信息学院电路实验室二○○七年三月前言数字电路与逻辑设计实验作为电子、信息类专业的学科基础课，是一门重要的实践课程，具有很强的实践性。当今，现代电子技术飞速发展，电子系统设计方法、手段日新月异，众所周知，电子系统数字化已经成为电子技术和电子设计发展的必然趋势。为此，我院数字电路与逻辑设计实验课程也进行了相应的教学改革，开展了PLD、CPLD、FPGA等先进的EDA教学内容。与此同时，经过多年的实践教学总结和资料积累，我们感到要发展和应用先进电子技术，必须掌握牢固学科基础理论和基础

2、应用，这在电子设计不断推陈出新的时代，更显得尤为重要。本实验指导书是理论教学的延伸，旨在培养和训练学生勤奋进取、严肃认真、理论联系实际的工作作风和科学研究精神。通过本实验课，夯实数字电子技术基础理论的学习，进一步加强基本实验方法和基本实验技能的掌握，为培养锻炼学生的综合能力、创新素质打下坚实的基础。本指导书按照教学大纲的要求编写，在前一版的基础上进行了修订，增减了部分内容，精心设计了14个典型的数字电路基础实验范例，基本涵盖了数字电路与逻辑设计课的教学内容。每个实验均给出了实验目的、预习要求、实验原理、内容、步

3、骤和思考题，所有实验均可在纯硬件或EDA实验环境中完成。附录部分给出了实验箱的操作使用、实验中所使用到的集成电路管脚图，以及常用逻辑符号对照表，方便学生查阅。限于编者水平有限，加之编写时间仓促，错误和疏漏之处在所难免，真诚希望各位教师和同学提出批评和改进意见。编者2007年3月目录实验一数字电路实验基础1实验二集成逻辑门电路的逻辑功能5实验三组合逻辑电路的分析7实验四数据选择器10实验五小规模组合逻辑电路的设计14实验六中规模组合逻辑电路的设计15实验七触发器17实验八同步时序逻辑电路的分析20实验九中规模集成

4、时序逻辑器件的应用22实验十*同步时序电路的设计27实验十一*序列信号发生器29实验十二*脉冲波形的产生和整形电路30实验十三*A/D、D/A转换器33实验十四*数字钟35附录A实验设备及其使用39附录B常用集成电路外部引脚图44附录C常用门逻辑符号对照表49ii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⑵74LS00、74L

5、S02、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37§ALS系列——快速、低功耗、品种少§AS系列——S系列的改进

6、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

7、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

8、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。37⑷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