【導(dǎo)讀】的實際動手能力。通過實驗深化對理論課教學(xué)內(nèi)容的進(jìn)一步理解；掌握通過實驗學(xué)習(xí)課程內(nèi)。容的方法，包括新內(nèi)容的方法，為今后通過科學(xué)實驗進(jìn)行研究打好必要的基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)萬用表、直流電源、示波器、信號發(fā)生器等的使用方法。MOS型和雙極型器件使。用的注意事項，調(diào)試數(shù)字電路的方法。驗報告成績按25%、50%、25%的比例計算學(xué)期總成績。際問題的能力，樹立科學(xué)的工作作風(fēng)。預(yù)習(xí)好壞，不僅關(guān)系到實驗?zāi)芊耥樌M(jìn)行，而且直接影響?；疽恢拢杂涗洷仨毲宄?、合理、正確，若不正確，則要現(xiàn)場及時重復(fù)測試，找出原因。，從記錄中應(yīng)能初步判斷實驗的正確性。象、結(jié)論加以討論，以便進(jìn)一步加深理解，此外，對實驗中的異常現(xiàn)象，可作一些簡要說明，實驗中操作的正確與否對實驗結(jié)果影響甚大。，應(yīng)對儀器設(shè)備進(jìn)行必要的檢查校準(zhǔn)，對所用集成電路進(jìn)行功能測試。，有效地分析并檢查故障，以確保電路工作穩(wěn)定可靠。線為排除故障的有效方法。

　　

【正文】 圖 81 74LS194的邏輯符號圖及引腳功能圖 . 其中 D0、 D D D3為并行輸入端； Q0、 Q Q Q3為并行輸出端； SR為右移串行輸入端；SL為左移串行輸入端； S0、 S1為操作模式控制端； 為直接無條件清零端； CP為時鐘脈沖輸入端。 74LS194 有 5種不同操作模式：即并行送數(shù)寄存，右移（方向由 Q0Q3） ,左移（方向由Q3→ Q0），保持及清零。 S S0和 端的控制作用如表 81 移位寄存器應(yīng)用很廣，可構(gòu)成移位寄存器型計數(shù)器：順序脈沖發(fā)生器；串行累加器； 可用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，即把串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)，或把并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)等。本實驗研究移位寄存器用作環(huán)形計數(shù)器和數(shù)據(jù)的串、并行轉(zhuǎn)換。 （ 1）環(huán)行計數(shù)器 把移位寄存器的輸出反饋到它的串行輸入端，就可以進(jìn)行循環(huán)移位。 （ 2）實現(xiàn)數(shù)據(jù)、并行轉(zhuǎn)換器 a）串行∕并行轉(zhuǎn)換器 串行∕并行轉(zhuǎn)換器是指串行輸入的數(shù)碼，經(jīng)轉(zhuǎn)換電路之后變換成并行輸出 b）并行∕串行轉(zhuǎn)換器 并行∕串行轉(zhuǎn)換器是指并行輸入的數(shù)碼經(jīng)轉(zhuǎn)換電路之后，換成串行輸出。 表 81 功能 輸 入 輸 出 CP S1 S0 SR SL D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 清零 0 0 0 0 0 送數(shù) ↑ 1 1 1 A B C D A B C D 右移 ↑ 1 0 1 DSR DSR Q0 Q1 Q2 左移 ↑ 1 1 0 DSL Q1 Q2 Q3 DSL 保持 ↑ 1 0 0 Qn0 Q1n Q2n Q3n 保持 ↓ 1 Q0n Q1n Q2n Q3n 【 實驗內(nèi)容 】 測試 74LS194 的邏輯功能完成表 82 33 按圖 81接線 、 S S0、 SL、 SR、 D0、 D D D3分別接至邏輯開關(guān)； Q0、 Q Q Q3接至發(fā)光二極管。 CP 端接單次脈沖源。按表 71 所規(guī)定的輸入狀態(tài)，逐項進(jìn)行測試。 74LS194 邏輯功能測試 （ 1）清除：令 =0，其它輸入均為任意態(tài)，這時寄存器輸出 Q0、 Q Q Q3應(yīng)均為 0。清除后，至 =1。 （ 2）送數(shù)：令 =S1=S0=1 ，送入任意 4 位二進(jìn)制數(shù)，如 D0、 D D D3=ABCD，加 CP 脈沖，觀察 CP=0、 CP 由 1→ 0、三種情況下寄存器輸出狀態(tài)的變化，觀察寄存輸出狀態(tài)變化是否發(fā)生在 CP 脈沖的上升沿。 （ 3）右移：清零后，令 =1， S1=0 S0=1，由右移輸入端 SR送入二進(jìn)制數(shù)碼如 0100，由 CP 端連續(xù)加 4個脈沖，觀察輸出情況，記錄之。 （ 4）左移：先清零或予至，再令 =1 S1=1， S0=0，由左移 輸入端 SL 送入二進(jìn)制數(shù)碼如 1111，連續(xù)加四個 CP 脈沖，觀察輸出端情況，記錄之。 （ 5）保持：寄存器予置任意 4 位二進(jìn)制數(shù)碼 ABCD，令 =1， S1=S0=0，加 CP 脈 沖，觀察寄存器輸出狀態(tài)，記錄之。 表 82 清除 模 式 時鐘 串 行 輸 入 輸 出 功能總結(jié) S1 S0 CP SR SL D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 0 1 1 1 ↑ A B C D 1 0 1 ↑ 0 1 0 1 ↑ 1 1 0 1 ↑ 0 1 0 1 ↑ 0 1 1 0 ↑ 1 1 1 0 ↑ 1 1 1 0 ↑ 1 1 1 0 ↑ 1 1 0 0 ↑ 環(huán)形計數(shù)器 自擬實驗步驟 .用并行送數(shù)法予置寄存器為某二進(jìn)制數(shù)碼（如 0100），然后進(jìn)行右移循環(huán)，觀察寄存器輸出端狀態(tài)的變化，記入表 83 中。 表 83 CP Q0 Q1 Q2 Q3 0 0 1 0 0 1 34 2 3 4 【 實驗報告要求 】 1的實驗步驟完成表 82。 2的完成表 83，并畫出 4 位環(huán)形計數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖及波形圖。 35 實驗 9 555定時器 【 實驗?zāi)康?】 1．掌握 555 定時器的性能。 2．了解 555 定時器的典型應(yīng)用。 【 實驗儀器及材料 】 序號 名 稱 型號與規(guī)格 數(shù)量 備 注 1 直流穩(wěn)壓電源 5V 固定 1 2 數(shù)字電壓表 山創(chuàng) A910D 1 3 通用實驗電路板及連線（面包板） SBY 1 4 555時基電路 NE555 1 5 電容 1 a)TDS4數(shù)電實驗箱、雙蹤示波器、數(shù)字萬用表。 b)參考元件： 555 定時器、電容 【 預(yù)習(xí)要求 】 555 定時器的外引線排列和功能。 555 定時器的電路結(jié)構(gòu)、工作原理和功能，以及用 555 定時器構(gòu)成施密特觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)、工作原理和工作波形。 3. 用 Proteus 軟件對實驗進(jìn)行仿真并分析實驗是否成功。 【 實驗原理 】 1． 555 定時器的引腳功能圖如圖 91： 36 2． 555 定時器的工作原理。 555 定時器是一種數(shù)字與模擬混合型的中規(guī)模集成電路 ，應(yīng)用廣泛。外加電阻、 電容 等元件可以構(gòu)成多諧振蕩器，單穩(wěn)電路，施密特觸發(fā)器等。 555 定時器原理圖及引線排列如圖91 所示。其功能見表 91。定時器內(nèi)部由比較器、分壓電路、 RS 觸發(fā)器及放電三極管等組成。分壓電路由三個 5K的電阻構(gòu)成，分別給 A1和 A2提供參考電平 2/3VCC 和 1/3VCC。 A1和A2 的輸出端控制 RS 觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)輸入信號自 6腳輸入大于 2/3VCC 時，觸發(fā)器復(fù)位， 3 腳輸出為低電平，放電管 T 導(dǎo)通；當(dāng)輸入信號自 2 腳輸入并低于 1/3VCC 時，觸發(fā)器置位， 3 腳輸出高電平，放電管截止。 4腳是 復(fù)位端，當(dāng) 4腳接入低電平時，則 V0=0；正常工作時 4接為高電平。 5 腳為控制端，平時輸入 2/3Vcc 作為比較器的參考電平，當(dāng) 5 腳外接一個輸入電壓，即改變了比較器的參考電平，從而實現(xiàn)對輸出的另一種控制。如果不在5 腳外加電壓通常接 電容到地，起濾波作用，以消除外來的干擾，確保參考電平的穩(wěn)定 。 表 91 555定時器的功能表 1）電路結(jié)構(gòu)：將 TH(6 腳 )和 /TR(2 腳 )相連作為信號輸入端即可構(gòu)成施密特觸發(fā)器，如圖 92。 37 2）工作原理： 1）當(dāng) Ui由 0上升至≤ Ucc*1/3 時， Uc1=1,Uc2=0，觸發(fā)器低電平置位， Q=U0=1 2）當(dāng) Ui 上升，在 Ucc*1/3 至 Ucc*2/3 之間， Uc1=1,Uc2=1，觸發(fā)器保持， Q=U0=1。 3）當(dāng) Ui≥ Ucc*2/3 時， Uc1=1,Uc2=0，觸發(fā)器低電平復(fù)位， Q=U0=0。 4）當(dāng) Ui由 Ucc*下降至≤ Ucc*1/3 時， Uc1=1,Uc2=0，觸 發(fā)器低電平置位， Q=U0=1。 若輸入電壓的波形是個三角波，在輸入端外接三角波 ui,當(dāng) ui上升到 2VCC/3時 ,輸出 uO從高電平翻轉(zhuǎn)為低電平；當(dāng) ui下降到 VCC/3時 ,輸出 uO從低電平翻轉(zhuǎn)為高電平。施密特觸發(fā)器將輸入的三角波整形為矩形波輸出。電路的工作波形如圖 53所示。 回差電壓：△ u＝ 32 VCC－ 31 VCC＝ 31 VCC。 圖 93施密特觸 發(fā)器波形圖 圖 94單穩(wěn)態(tài)電路的電路圖和波形圖 單穩(wěn)態(tài)電路的組成和波形如圖 94 所示。當(dāng)電源接通后， Vcc 通過電阻 R 向電容 C充電，待電容上電壓 Vc 上升到 2/3Vcc 時， RS觸發(fā)器置 0，即輸出 Vo為低電平，同時電容 C通過三極管 T 放電。當(dāng)觸發(fā)端②的外接輸入信號電壓 Vi＜ 1/3Vcc 時， RS 觸發(fā)器置 1,即輸出 38 Vo 為高電平，同時，三極管 T截止。電源 Vcc 再次通過 R 向 C 充電。輸出電壓維持高電平的時間取決于 RC 的充電時間，當(dāng) t=tW 時，電容上的充電電壓為； CCRCtCCC VeVvw321 ????????? ?? ? 所以輸出電壓的脈寬 tW=RCln3≈ 一般 R 取 1kΩ～ 10MΩ， C＞ 1000pF。 值得注意的是： t 的重復(fù)周期必須大于 tW，才能保證放一個正倒置脈沖起作用。由上式可知，單穩(wěn)態(tài)電路的暫態(tài)時間與 VCC 無關(guān)。因此用 555 定時器組成的單穩(wěn)電路可以作為精密定時器。 【 實驗內(nèi)容 】 555 定時器構(gòu)成施密特觸發(fā)器： 將 555 定時器接成圖 92 所示電路，在其 2 管腳上加輸入信號 Ui(Ui 為 0～ 5V 變化、f=1KHZ 的三角波 )，用示波器同時觀察并記錄 Ui（ 2 管腳）、 Uo（ 3管腳） 的波形。 94 所示用 555 集成定時器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)電路。 當(dāng) C= F時，選擇合理輸入信號 Vi的頻率和脈寬，調(diào)節(jié) RW以保證 T＞ tW ，使每一個正倒置脈沖起作用。加輸入信號后，用示波器觀察 Vi、 Vc 以及 Vo 的電壓波形，比較它們的時序關(guān)系，繪出波形，并在圖中標(biāo)出周期、幅值、脈寬等。 【 實驗報告要求 】 整理實驗數(shù)據(jù)，畫出實驗內(nèi)容中所要求畫的波形，按時間坐標(biāo)對應(yīng)標(biāo)出波形的周期、脈寬和幅值等。 ⒈ 按實驗內(nèi)容的各個步驟要求整理相關(guān)實驗數(shù)據(jù)。 ⒉ 記錄實驗原始數(shù)據(jù)附在實驗報告后面。 ⒊ 總結(jié) 555 時基電路組成的典型電路及使用方法。 【 注意事項 】 1．單穩(wěn)態(tài)電路的輸入信號選擇要特別注意。 Vi的周期 T必須大于 vO的脈寬 tW，并且低電平的寬度要小于 vO 的脈寬 tW 2．所有需繪制的波形圖均要按時間坐標(biāo)對應(yīng)描繪，而且要正確選擇示波器的 AC、 DC 輸入方式，才能正確描繪出所有波形的實際面貌。在圖中標(biāo)出周期、脈寬以及幅值等。 39 附 錄 一． 74LS 系列 TTL 集成電路引腳功能圖。（頂視） 40 41 42 二、 CMOS 系列及其它集成電路引腳功能圖。（頂視） 43