【正文】 符號的 4 位二進制數(shù)相加，即原碼的相減變?yōu)檠a碼的相加，而正數(shù)的補碼就是本身，負數(shù)的補碼是反碼加 1，這樣， AB=A+（ B），就可利用74LS283 實現(xiàn)減法運算。從器件角度看，它是一種最基本的二進制算術運算器件。 74LS151 的功能表見表 21。 掌握數(shù)據(jù)選擇器的邏輯功能和它的測試方法。（其值是整個集成塊四個與非門電源電流之和，單個門的電源電流僅為四分之一）。 這種在控制端加 0 信號時電路才能正常工作的工作方式稱為低電平使能。實驗時輸入端的高低電平可由邏輯開關提供，開關撥上為邏輯“ 1”，撥下為邏輯“ 0”，輸出可用指示燈顯示，輸出高電平則指示燈亮，低電平則滅，這樣就可觀察指示燈的變化情況確定輸入輸出的邏輯關系。而一般普通的 TTL 門電路，由于它的輸出電阻太小，所以它們的輸出不可以并聯(lián)接在一起構 12 成“線與”。 了解上拉電阻 RP 對集電極開路門工作狀態(tài)的影響。這樣不僅不會在布其它導線時無意碰落，布線用導線長度不宜太長，最好貼近通用底板。 10 布線用導線直徑應和通用底板孔直徑相一致，不宜太粗（容易損壞插孔），也不宜過細（與插扎接觸不好）。實踐證明事情并不象想象的那樣簡單，當實驗電路稍為復雜，加之布線方法不合理，是很難通過查對接線糾正布線錯誤的。 4．測試方法不正確 如果不發(fā)生前面所述三種 錯誤，實驗一般會成功。 1．器件故障 器件故障是指器件失效或器件接插問題引起的故障，表現(xiàn)為器件工作不正常。如測量結(jié)果和表 2相符，則該與非門是正常的，否則有故障，需要進一步檢查。由圖可見，當黑表筆（相當于電池正極）接地端，紅表筆接輸入端時，電流如 圖中虛線所示：地→ R5→ BG4 bc 結(jié)→ R4→ R1→ BG1 be 結(jié)→輸入端。 圖 1 集成塊的檢測 首先，應從手冊中找出該集成塊的接地和接電源的管腳，然后將萬用表置于 電阻 檔 “ 100” 檔， 用萬用表的黑表筆接到待測集成塊的接地腳 （ 集成塊要從設備中取下 ） ， 紅表筆則依次接到其他各腳 ， 測量對地端的直流電阻 （ 見圖 1） 。 6 集成塊使用注意事項 及檢測 集成塊使用注意事項 一、電源 TTL 電路對電源 Vcc 的要求 +5V+10%（或 +5%，視器件類別而定），即允許電源電壓變化范圍是 ~。 （ 3） 實驗時萬一發(fā)生觸電事故或其他的異常現(xiàn)象，不要驚慌失措，應立即切斷電源。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。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)。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。在可能的情況下，檢查一下芯片的邏輯功能是否正常。 三 、 認真撰寫實驗報告 實驗報告是科學的總結(jié)，也是實踐 課的繼續(xù)和提高。 一 、 實驗前要認真預習，寫出預習報告 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閱讀實驗指導書，復習理論教材中有關章節(jié)的內(nèi)容，理解實驗原理，明確實驗目的和要求，對實驗步驟作到心中有數(shù)。在充分預習的基礎上，寫出實驗預習報告 。通過撰寫實驗報告，可以培養(yǎng)學生綜合問題的能力，使知識理化。 （ 2） 采用不同顏色的導線，以便區(qū)別。接上電源后，應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線錯接或連接點接觸不良引起的。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。關鍵是當一個電路有多個波形時，波形之間的時序關系不能畫錯，否則記錄的波形不能正確地反映出電路的功能。如距電源開關較遠時，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，報告指導老師檢查事故 原因。當電源波動超出此范圍時，電路就不能保證正常工作。 正常情況下 ， 各腳對地電阻應為 5KΩ左右 （ 對應于 500 型萬用表 。這相當兩個正向 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。 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。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。但有時測試方法不正確也會引起觀測錯誤。因此，為了盡可能減少故障，注意布線的合理性和科學性就是顯得十分必要了。導線最好用色線，以示區(qū)別不同用途，如一般習慣于接電源的導線用深紅色，接地線用黑色等。在布線時，盡量避免導線相互重疊，更不要覆蓋插孔。 二、 實驗設備與器件 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。 通過這次實驗，希望同學們初步掌握數(shù)字電路實驗的基本方法，學會查閱器件手冊，學會邏輯箱的使用，正確掌握操作規(guī)范。 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。本實驗中所用的三態(tài)門（ 74LS126）是高電平使能。則單個門的靜態(tài)功耗最大 Pmax=VCC*ICCL/4。 掌握應用數(shù)據(jù)選擇器組成其它邏輯電路的方法。 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，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。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。 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。改變開關狀態(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 選取適當值，輸出 S4S3S2S1，要求是余 3 碼。 以上設計過程中，邏輯問題最關鍵，如果題意理解錯誤，則設計出來的電路就不能符合要求；同時，邏輯函數(shù)的化簡也是一個重要的環(huán)節(jié)，通過化簡，可以用較少的邏輯門實現(xiàn)相同的邏輯功能，這樣一來，就降低成本、節(jié)約器件及增加電路可靠性，隨著集成電路的發(fā)展，化簡的意義已經(jīng)演變成為怎樣使電路最佳，所以，設計中必須考慮電路的穩(wěn)定性，即有無競爭冒險現(xiàn)象，競爭冒險 會影響電路的正常工作，如果設計的電路有競爭冒險現(xiàn)象，則需要采用合適的方法予以消除。 圖 43 熱水器示意圖 五、實驗思考 冒險會不會影響組合電路的正常工作？ 最簡的組合電路是否就是最佳的組合電路？ 24 實驗五 觸發(fā)器計數(shù)器應用 一、實驗目的 了解并掌握觸發(fā)器的邏輯功能及觸發(fā)特性。 圖 53 74LS90 引腳圖 圖 54 74LS90 邏輯符號圖 表 51 74LS90 功能真值表 輸 入 輸 出 R1 R2 P1 P2 Q3 Q2 Q1 Q0 1 1 0 φ 1 1 φ 0 0 φ 1 1 φ 0 1 1 0 φ 0 φ 0 φ φ 0 φ 0 0 φ φ 0 φ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 計 數(shù) 計 數(shù) 計 數(shù) 計 數(shù) 目前常用的計數(shù)器都已有成品，一般來說，除計數(shù)外，它們還具備清零或預置功能，本實驗采用的計數(shù)器為 TTL 的 74LS90，是一塊二 五 十進制異步計數(shù)器，外形為雙列直插，引腳排列如圖 53 所示，圖中的 NC 表示此腳為空腳，不接線，邏輯符號如圖 54 所示。計數(shù)器、譯碼器及數(shù)碼管的連接如圖 57 所示。 R2； PD =P1移位寄存器的數(shù)據(jù)的輸入和輸出都有串行和并行之分，數(shù)據(jù)的移動受公共時鐘信號的控制，也就是同步工作的。 Q 輸出通過不同的組合電路接到 DSR端還可得到不同模值的移位計數(shù)器或偽隨機序列發(fā)生器。 步驟：器件初態(tài)清零，先使 Q0Q1Q2Q3=0001，輸出 Q0 Q1Q2Q3 接指示燈，記錄指示燈結(jié)果： 圖 66 實現(xiàn)偽隨機序列電路圖 （ 2）用 74LS194 及適當門實現(xiàn) M=4 的環(huán)形計數(shù)器，記錄指示燈結(jié)果。比較器的參考電壓由電阻分壓器決定，在控制電壓輸入 CV 端（接于 CA1“ –”端，參考電壓為 VRH）懸空時， VRH=2VCC/3，而接于 CA2“ +”端上的參考電壓 VRL=VCC/3；若控制電壓輸入 CV 端外接另一固定電壓 VCV，則 VRH= VCV ， VRL= VCV /2。在輸出端產(chǎn)生一個寬度為 tW 的矩形脈沖。 要求：觀察示波器，畫出 VC 、 Q1 波形；從示波器顯示的波形測量脈沖參數(shù) tW tWVOH、 VOL，并與理論值比較，計算 T、 f。把離散的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為連續(xù)變化的模擬量，需要用數(shù) /模轉(zhuǎn)換器，簡稱 D/A 轉(zhuǎn)換器或DAC。 D/A 芯片 DAC0832 是用 CMOS 工藝制成的單片式 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器，由兩個 8 位寄存器（輸入寄存器和 DAC 寄存器），一個 8 位數(shù)模轉(zhuǎn)換器組成 。 START：啟動信號，為了啟動 A/D 變換過程，應在此引腳施加一個正脈沖，脈沖的上升沿將所有內(nèi)部寄存器清零，在其下降沿開始 A/D 變換過程 。 XFER ：傳送控制信號，低電平有效，用來控制 2WR 。 AGND：模擬接地端 。 表 81 ADC0809 地址譯碼與輸入選通關系 四、實驗內(nèi)容及步驟 A/D 轉(zhuǎn)換 圖 83 A/D 轉(zhuǎn)換電路圖 圖 84 D/A 轉(zhuǎn)換電路圖 a、 按圖 83 實驗電路接線； 被選的輸入模擬通道 輸入地址控制（ ADD） C B A IN0 0 0 0 IN1 0 0 1 IN2 0 1 0 IN3 0 1 1 IN4 1 0 0 IN5 1 0 1 IN6 1 1 0 IN7 1 1 1 39 b、將 3 條地址線 ADDC、 ADDB、 ADDA 都接地，因而選通模擬輸入 INO 通道進行 A/D 變換； c、設時鐘信號 CLOCK 的頻率為 6