【正文】 他的異?，F(xiàn)象，不要驚慌失措，應(yīng)立即切斷電源。 總之，實驗中要邊測量、邊記錄、邊分析，隨時糾正出現(xiàn)的問題與故障。示波器顯示的波形往往處子高低電平交 5 替狀態(tài)，這點比較容易掌握。雙蹤顯示時，一般是選用兩個被測信號中相對頻率低的那個信號作為觸發(fā)信號，即把其它波形氣最低頻率的波形作比較，從而確定時序關(guān)系。圖 1（ a）為正確的輸入信號，幅度 Va 為 4V，零偏移為 2V，占空比根據(jù)要求調(diào)節(jié)，無特別要求則為 50%，頻率則是根據(jù)實驗要求調(diào)節(jié)。例如，無論對實驗電路加什么信號，輸出端始終高電平，則很 可能是集成電路芯片沒接地或地線接觸不良。查線只是排除故障的一種初級手段，許多故 4 障因素用查線的方法是發(fā)現(xiàn)不了的． 二、 測試 （ 1）加上電源 TTL 電路的電源電壓為 5V? 5%，高速 CMOS 的 54HC/74HC 系列產(chǎn)品也使 用 +5V 電源，一般的 CMOS 電路電源電壓范圍為 3— 18V，實驗中均取 +5V。 導(dǎo)線要貼近實驗底板，盡量使連接線短一些，并且連線盡可 能少交叉，也不要從集成電路芯片上跨越而過。在可能的情況下，檢查一下芯片的邏輯功能是否正常。 杜絕抄襲現(xiàn)象，一經(jīng)發(fā)現(xiàn) 有雷同版本， 將取消 雷同版本學(xué)生的當(dāng) 次實驗成績。 三 、 認(rèn)真撰寫實驗報告 實驗報告是科學(xué)的總結(jié)，也是實踐 課的繼續(xù)和提高。因此實驗者必須做到以下幾點： （ 1） 實驗課時首先要認(rèn)真聽老師的講解，明確實驗中的有關(guān)問題； （ 2） 在進入指定實驗位置后，檢查實驗所需的元器件、儀器儀表和測試線等是否齊全和符合要求； （ 3） 按實驗指導(dǎo)書和實驗原理的要求連接，一般不要隨意更動； （ 4） 實驗過程要按擬訂的步驟進行，實驗過程中遇到問題 要仔細(xì)研究，找到解決問題的正確方法； 3 （ 5） 實驗過程中應(yīng)及時分析所測數(shù)據(jù)和觀察到的各種波形是否合理，如有問題應(yīng)及時找出原因。 一 、 實驗前要認(rèn)真預(yù)習(xí)，寫出預(yù)習(xí)報告 為了避免盲目性，使實驗過程有條不紊地進行，在每個實驗前都要仔細(xì)閱讀實驗指導(dǎo)書，復(fù)習(xí)理論教材中有關(guān)章節(jié)的內(nèi)容，理解實驗原理，明確實驗?zāi)康暮鸵?，對實驗步驟作到心中有數(shù)。 數(shù)字 電子技術(shù) 實驗指導(dǎo)書 目 錄 第一章 數(shù)字電子技術(shù)實驗的概述 ........................................ 2 實驗的基本知識和安全規(guī)定 .................................... 2 集成塊使用注意事項及檢測 .................................... 6 13 布線和故障排除 .............................................. 9 第二章 實驗部分 ..................................................... 11 實驗一 門電路參數(shù)測試 .......................................... 11 實驗二 數(shù)據(jù)選擇器應(yīng)用 .......................................... 16 實驗三 全加器應(yīng)用 .............................................. 18 1 實驗四 組合邏輯電路的設(shè)計 ...................................... 22 實驗五 觸發(fā)器計數(shù)器應(yīng)用 ........................................ 24 實驗六 移位寄存器應(yīng)用 .......................................... 29 實驗七 555 定時器應(yīng)用 ........................................... 32 實驗八 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換器 ......................................... 36 實驗九 智力競賽搶答電路設(shè)計 .................................... 40 實驗十 電子秒表 ................................................ 42 附錄：部分 TTL 及 CMOS 集成電路引出端功能圖 ........................... 46 2 第一章 數(shù)字 電子技術(shù) 實驗的概述 實驗的基本知識和安全規(guī)定 實驗的基本知識 《 數(shù)字 電子技術(shù) 實驗 》 主要包括驗證性實驗和設(shè)計性實驗，與理論課內(nèi)容基本同步。在充分預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上，寫出實驗預(yù)習(xí)報告 。一般可從電路接線、實驗方法、測量儀器的使用和連線（特別是接地線）、數(shù)據(jù)讀測的方法和準(zhǔn)確性，以及各種外界干擾等方面尋找原因。通過撰寫實驗報告，可以培養(yǎng)學(xué)生綜合問題的能力，使知識理化。 實驗操作過程 一、 布線 布線對學(xué)生來說 看似容易，實際 并 非如此。 （ 2） 采用不同顏色的導(dǎo)線，以便區(qū)別。 （ 4） 對于使用芯片較多的實驗，可將實驗電路劃分成幾個單元電路后再將各個單元電路連接成一個整 體 。接上電源后，應(yīng)先用萬用表檢查一下電路中集成電路芯片的電源端上是否已有電壓，若沒有電壓則往往是導(dǎo)線錯接或連接點接觸不良引起的。 排除故障一方面依靠實踐經(jīng)驗，另一方面更依靠基于對基本理論的掌握和對實驗電路的熟悉的邏輯思維方法，即能夠根據(jù)電路的邏輯關(guān)系進行分析，判斷及推理。圖 1（ b）、圖 1（ c）信號偏移不正確，容易引起輸出錯誤或電路故障，甚至損壞器件。 Y 軸輸入藕合開關(guān)一般置于“ DC”，因為被測的脈沖信號中往往含有直流分量。關(guān)鍵是當(dāng)一個電路有多個波形時，波形之間的時序關(guān)系不能畫錯，否則記錄的波形不能正確地反映出電路的功能。 實驗安全 實驗安全包括人身安全和儀器設(shè)備安全。如距電源開關(guān)較遠(yuǎn)時，可使用絕緣器具將電源切斷，使觸電者立即脫離電源，并保護現(xiàn)場，報告指導(dǎo)老師檢查事故 原因。 （ 3） 實驗時注意力要集中，隨時觀察儀器及實驗電路工作情況。當(dāng)電源波動超出此范圍時，電路就不能保證正常工作。 不允許將輸出端并聯(lián)使用。 正常情況下 ， 各腳對地電阻應(yīng)為 5KΩ左右 （ 對應(yīng)于 500 型萬用表 。表 1 列出了各端對地電阻阻值的正常值，可供測量時 參考。這相當(dāng)兩個正向 PN 結(jié)和三個低值電阻的阻值總和，若紅表筆接輸出端時，電流通路如圖 2 中點線所示：地→ R3→ BG5 bc 結(jié)→輸出，這相于一個正向 PN 結(jié)和一個低值電阻之和。因此，與晶體三極管一樣，可以用測量各端直流電阻的方法來判斷 TTL 集成塊的好壞。 一般說，如測得某一輸入端電壓為 0V，則該輸入與內(nèi)部電路斷路；若電壓超過 2V，則該輸入端出現(xiàn)短路。 Vb1= Vbc1+Vbe2 +Vbe2+ Vbe5= + V+ = V 考慮到 BG1 管發(fā)射結(jié)壓降 Vbe= 各輸入端懸空對地電壓應(yīng)是 Ve=Vb1Vbe== 這也是用萬表測得的輸入端電壓值。其中器件失效肯定會引起工作不正常，需要更換一個好器件。接線錯誤造成的現(xiàn)象多種多樣，例如器件的某個功能塊不工作或工作不正常，器件不工作或發(fā)熱，電路中一部分工作狀態(tài)不穩(wěn)定等。但有時測試方法不正確也會引起觀測錯誤。不過，在數(shù)字電子技術(shù)實驗中，這種現(xiàn)象很少發(fā)生。因此，為了盡可能減少故障，注意布線的合理性和科學(xué)性就是顯得十分必要了。 接插集成元件時要認(rèn)清方向，不要插倒。導(dǎo)線最好用色線，以示區(qū)別不同用途，如一般習(xí)慣于接電源的導(dǎo)線用深紅色，接地線用黑色等。 布線最好有順序地進行，不要隨意接線，以免造成漏接。在布線時，盡量避免導(dǎo)線相互重疊，更不要覆蓋插孔。 11 第二章 實驗部分 實驗一 門電路參數(shù)測試 一、實驗?zāi)康? 熟悉數(shù)字邏輯電路實驗箱的結(jié)構(gòu)、基本功能和使用方法。 二、 實驗設(shè)備與器件 序號 儀器或器件名稱 型號或規(guī)格 數(shù)量 1 數(shù)字邏輯電路實驗箱 1 2 數(shù)字萬用表 1 3 雙蹤示波器 1 4 74LS00 1 5 74LS22 1 6 74LS126 1 7 74LS04 1 三、實驗原理 集成邏輯門電路是最簡單和最基本的數(shù)字集成元件。雖然大、中規(guī)模集成電路相繼問世，但組成某一個系統(tǒng)時，仍少不了各種門電路。 通過這次實驗，希望同學(xué)們初步掌握數(shù)字電路實驗的基本方法，學(xué)會查閱器件手冊，學(xué)會邏輯箱的使用，正確掌握操作規(guī)范。注意圖示器件，四個門的電源 VCC引線是連在一起的。 集電極開路門（ OC） OC 門工作時，輸出端必須通過一只外接電阻 RL 和電源 Vcc 相連接，以保證輸出電平符合電路要求。 圖 13 輸入 “線與”電路 圖 14 電極開路門 RP 值的確定 圖 15 三態(tài)門邏輯符號 三態(tài)輸出門（ TSL）（ 3S 門） 三態(tài)門除了通常的高電平和低電平兩個輸出狀態(tài)外，還有第三種輸出狀態(tài) —高阻態(tài)。本實驗中所用的三態(tài)門（ 74LS126）是高電平使能。 四、實驗內(nèi)容 TTL 與非門的邏輯功能的測試 14 實驗箱總開關(guān)處 OFF 狀態(tài)，把一塊 74LS00 固定在實驗箱的插座上（可選中間合適的插座），聯(lián)接 14 腳電源 VCC至實驗箱 +5V 端口，聯(lián)接 7 腳 GND 至實驗箱接地端口，從 74LS00 中任選一個與非門，它的兩個輸入端 A、 B 分別接兩個邏輯開關(guān)，由開關(guān)提供輸入的高、低電平，輸出端接指示燈，由指示燈的亮、滅表示輸出的高、低電平。則單個門的靜態(tài)功耗最大 Pmax=VCC*ICCL/4。 2) 參考圖 13 所示電路的線與功能，實現(xiàn)邏輯功能： CDABCDABFFF ?????? 21 15 將 74LS126 中三態(tài)門按圖 19 連接，先使兩個控制端均為 0，然后輪流使其中一個為 1（注意不允許同一時刻有兩個以上控制端同時為 1）。 掌握應(yīng)用數(shù)據(jù)選擇器組成其它邏輯電路的方法。在控制端的作用下，數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)從多路數(shù)據(jù)傳輸中選擇任何一路信號輸出，選擇的控制由特設(shè)的端口編碼決定，稱為地址碼，數(shù)據(jù)選擇器可以完成多路信號的分時傳輸、組合邏輯函數(shù)的構(gòu)成、數(shù)據(jù)的并 串轉(zhuǎn)換和譯碼等功能。 圖 21 74LS151 引腳排列圖 圖 22 74LS151 邏輯符號 17 表 21 74LS151 的功能表 輸 入 輸 出 S A2 A1 A0 Q Q 1 0 1 0 0 0 0 D0 D0 0 0 0 1 D1 D1 0 0 1 0 D2 D2 0 0 1 1 D3 D3 0 1 0 0 D4 D4 0 1 0 1 D5 D5 0 1 1 0 D6 D6 0 1 1 1 D7 D7 四、實驗內(nèi)容 驗證 74LS151 的邏輯功能 地址端 A0、 A A2，數(shù)據(jù)端 D0~D7，使能端 S 接邏輯開關(guān)，輸出端 Q 接邏輯電平顯示器，按 74LS151 功能表逐項進行測試，記錄測試結(jié)果。 了解算術(shù)運算電路的結(jié)構(gòu)。實際的加法運算，必須同時考慮由低位的進位，這種由被加數(shù)、加數(shù)和一個來自低位的進位數(shù)三者相加的運算稱為全加運算。利用 74LS283 可以實現(xiàn)一些算術(shù)運算。 A 數(shù)照常輸入， B 數(shù)通過反相器輸入，加 1 可以使 CI=1 得到，這樣輸出的結(jié)果就是兩數(shù)之差，但是這個結(jié)果為補碼，要通過 C4 來判別結(jié)果的正負(fù)。其中， 74LS86 引腳排列如圖 34 所示，邏輯符號如圖 35 所示。改變開關(guān)狀態(tài)，觀察 9 個指示燈的變化，記錄四組數(shù)據(jù)： 表 31 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 B8 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 C8 S8 S7 S6 S5 S4 S3 S2 S1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 實現(xiàn)碼組轉(zhuǎn)換 利用上述實驗電路，在 A 處輸入 8421BCD 碼， B 和 CI 選取適當(dāng)值，輸出 S4S3S2S1，要求是余 3 碼。 掌握各種邏輯門的應(yīng)用。 以上設(shè)計過程中，邏輯問題最關(guān)鍵，如果題意理解錯誤，則設(shè)計出來