【正文】 0 1 0 0 1 1 0 0 1 計(jì) 數(shù) 計(jì) 數(shù) 計(jì) 數(shù) 計(jì) 數(shù) 目前常用的計(jì)數(shù)器都已有成品，一般來(lái)說(shuō)，除計(jì)數(shù)外，它們還具備清零或預(yù)置功能，本實(shí)驗(yàn)采用的計(jì)數(shù)器為 TTL 的 74LS90，是一塊二 五 十進(jìn)制異步計(jì)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(hào)如圖 54 所示。圖 51 是上升沿觸發(fā)的雙 D 邊沿觸發(fā)器 74LS74 的引腳排列圖，它有兩個(gè) D 觸發(fā)器，圖 52 是下降沿觸發(fā)的 JK 邊沿觸發(fā)器 74LS112 的引腳排列圖，它有兩個(gè) JK 觸發(fā)器。 二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件 序號(hào) 儀器或器件名稱 型號(hào)或規(guī)格 數(shù)量 1 數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)箱 1 2 74LS74 1 3 74LS112 1 4 74LS90 2 5 74LS48 1 6 74LS00 1 三、實(shí)驗(yàn)原理 觸發(fā)器 觸發(fā)器是各種時(shí)序邏輯電路的基本器件之一，雖然它也是由多個(gè)門電路組成，但是電路內(nèi)部存在輸 出對(duì)輸入的信號(hào)正反饋?zhàn)饔?，使得觸發(fā)器具有記憶功能。 熟悉中規(guī)模計(jì)數(shù)器的邏輯功能及其應(yīng)用。 圖 43 熱水器示意圖 五、實(shí)驗(yàn)思考 冒險(xiǎn)會(huì)不會(huì)影響組合電路的正常工作？ 最簡(jiǎn)的組合電路是否就是最佳的組合電路？ 24 實(shí)驗(yàn)五 觸發(fā)器計(jì)數(shù)器應(yīng)用 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解并掌握觸發(fā)器的邏輯功能及觸發(fā)特性。水面在 A、 B 間時(shí)為正常狀態(tài)，綠燈 G 亮；水面在 B、 C 間或 A 以上時(shí)為異常狀態(tài)，黃燈 Y亮；水面在 C 以下為危險(xiǎn)狀態(tài)，紅燈 R 亮。 試用 TTL 與非門電路，設(shè)計(jì) 3 位奇校驗(yàn)（ 0~7）電路。本實(shí)驗(yàn)主要用小規(guī)模門電路來(lái)模擬，并驗(yàn)證之。 以上設(shè)計(jì)過(guò)程中，邏輯問(wèn)題最關(guān)鍵，如果題意理解錯(cuò)誤，則設(shè)計(jì)出來(lái)的電路就不能符合要求；同時(shí)，邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)也是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，通過(guò)化簡(jiǎn)，可以用較少的邏輯門實(shí)現(xiàn)相同的邏輯功能，這樣一來(lái)，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(jiǎn)的意義已經(jīng)演變成為怎樣使電路最佳，所以，設(shè)計(jì)中必須考慮電路的穩(wěn)定性，即有無(wú)競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象，競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn) 會(huì)影響電路的正常工作，如果設(shè)計(jì)的電路有競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象，則需要采用合適的方法予以消除。組合電路設(shè)計(jì)的一般步驟下： 根據(jù)任務(wù)要求列出真值表； 通過(guò)對(duì)卡諾圖或邏輯表達(dá)式的化簡(jiǎn)，得出最簡(jiǎn)的邏輯函數(shù)表達(dá)式； 簡(jiǎn)化和變換邏輯表達(dá)式，從而畫出邏輯圖。 掌握各種邏輯門的應(yīng)用。改變開關(guān)狀態(tài)，觀察 5 個(gè)指示燈的變化，記錄四組數(shù)據(jù)： 21 表 33 A4 A3 A2 A1 B4 B3 B2 B1 CI L5 L4 L3 L2 L1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 五、實(shí)驗(yàn)思考 如何利用全加器 74LS283 實(shí)現(xiàn)余 3 碼至 8421BCD 碼的轉(zhuǎn)換？ 22 實(shí)驗(yàn) 四 組合邏輯電路的設(shè)計(jì) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 掌握組合邏輯電路的一般設(shè)計(jì)方法。改變開關(guān)狀態(tài)，觀察 9 個(gè)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(shí)現(xiàn)碼組轉(zhuǎn)換 利用上述實(shí)驗(yàn)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。 圖 33 實(shí)現(xiàn)兩個(gè) 4 位二進(jìn)制數(shù)減法電路圖 圖 34 74LS86 引腳圖 圖 35 74LS86 邏輯功能圖 圖 36 74LS04 引腳圖 圖 37 74LS04 邏輯功能圖 圖 38 用 74LS283 實(shí)現(xiàn) 8 位二進(jìn)制加法電路圖 20 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 用二片 4 位二進(jìn)制加法器實(shí)現(xiàn) 8 位二進(jìn)制加法 用兩塊 74LS283 完成級(jí)聯(lián)，邏輯電路見圖 38。其中， 74LS86 引腳排列如圖 34 所示，邏輯符號(hào)如圖 35 所示。按習(xí)慣，把 CO 通過(guò)非門作為符號(hào)位。 A 數(shù)照常輸入， B 數(shù)通過(guò)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(gè)結(jié)果為補(bǔ)碼，要通過(guò) C4 來(lái)判別結(jié)果的正負(fù)。有些碼組變換存在加法關(guān)系，如 8421BCD 碼轉(zhuǎn)換至余 3 碼，只要在 8421BCD 碼基礎(chǔ)上加 3（ 0011）即可實(shí)現(xiàn)變換。利用 74LS283 可以實(shí)現(xiàn)一些算術(shù)運(yùn)算。本實(shí)驗(yàn)采用的邏輯器件為 4 位全加器，即 TTL 雙極型數(shù)字集成電路 74LS283，它是組合邏輯電路，特點(diǎn)是 超前進(jìn)位，因此運(yùn)算速度很快，其外形為雙列直插，引腳排列如圖 31 所示，邏輯符號(hào)如圖 32 所示。實(shí)際的加法運(yùn)算，必須同時(shí)考慮由低位的進(jìn)位，這種由被加數(shù)、加數(shù)和一個(gè)來(lái)自低位的進(jìn)位數(shù)三者相加的運(yùn)算稱為全加運(yùn)算。 二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件 序號(hào) 儀器或器件名稱 型號(hào)或規(guī)格 數(shù)量 1 數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)箱 1 2 74LS283 2 3 74LS04 1 4 74LS86 1 5 74LS00 1 三、實(shí)驗(yàn)原理 圖 31 74LS283 引腳圖 圖 32 74LS283 邏輯功能圖 全加器是一種廣義名稱，就其電路的結(jié)構(gòu)而言，它是一種二進(jìn)制運(yùn)算的單元電路。 了解算術(shù)運(yùn)算電路的結(jié)構(gòu)。 用二片 8 選 1 數(shù)據(jù)選擇器和 TTL 與非門實(shí)現(xiàn)函數(shù)： F（ A， B， C， D） =Σ m（ 1， 5， 6， 7， 9， 11）。 圖 21 74LS151 引腳排列圖 圖 22 74LS151 邏輯符號(hào) 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(shí)驗(yàn)內(nèi)容 驗(yàn)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(xiàng)進(jìn)行測(cè)試，記錄測(cè)試結(jié)果。其中 D0、 D D D D DD D7 為 8 個(gè)數(shù)據(jù)輸入端；具有 2 個(gè)互補(bǔ)輸出端， Q 為同相輸出端， Q 為反相輸出端 ； A0、A A2 為數(shù)據(jù)選擇器的 3 個(gè)控制端（地址碼）； S 為使能端，低電平有效。在控制端的作用下，數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)從多路數(shù)據(jù)傳輸中選擇任何一路信號(hào)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(hào)的分時(shí)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。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)選擇功能的邏輯電路稱為數(shù)據(jù)選擇器。 掌握應(yīng)用數(shù)據(jù)選擇器組成其它邏輯電路的方法。 五、實(shí)驗(yàn)思考 與非門輸入端懸空可以看成邏輯“ 1”還是邏輯“ 0”？ 在什么情況下與非門輸出高電平或低電平？其電壓值分別等于多少？ TTL 門的輸出端可短接電源或接地嗎？ TTL 門的輸出端能否并聯(lián)使用？ 16 實(shí)驗(yàn)二 數(shù)據(jù)選擇器應(yīng)用 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 掌握數(shù)據(jù) 選擇器基本電路的構(gòu)成及電路原理。 2) 參考圖 13 所示電路的線與功能，實(shí)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(gè)控制端均為 0，然后輪流使其中一個(gè)為 1（注意不允許同一時(shí)刻有兩個(gè)以上控制端同時(shí)為 1）。記錄：?jiǎn)蝹€(gè)門 IIL= （ 3） IIH 按圖 18 聯(lián)接，與非門輸入端中任 取一個(gè)串接電流表接電源，另一輸入端接地，記錄電流表讀數(shù)即為 IIH。則單個(gè)門的靜態(tài)功耗最大 Pmax=VCC*ICCL/4。 TTL 與非門的參數(shù)測(cè)試 （ 1） ICCL、 ICCH 按圖 16 聯(lián)接，電流表 串接在電源和門之間，注意電流表的量程和極性，當(dāng)所有的輸入端懸空時(shí)，電流表讀數(shù)即為 ICCL；當(dāng)所有的輸入端接地時(shí)，電流表讀數(shù)即為 ICCH。 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 TTL 與非門的邏輯功能的測(cè)試 14 實(shí)驗(yàn)箱總開關(guān)處 OFF 狀態(tài)，把一塊 74LS00 固定在實(shí)驗(yàn)箱的插座上（可選中間合適的插座），聯(lián)接 14 腳電源 VCC至實(shí)驗(yàn)箱 +5V 端口，聯(lián)接 7 腳 GND 至實(shí)驗(yàn)箱接地端口，從 74LS00 中任選一個(gè)與非門，它的兩個(gè)輸入端 A、 B 分別接兩個(gè)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。使用時(shí)要求只有需要傳輸信息的那個(gè)三態(tài)門的控制端處于使能狀態(tài)，其余各門皆處于禁止?fàn)顟B(tài)。本實(shí)驗(yàn)中所用的三態(tài)門（ 74LS126）是高電平使能。 TSL 門按邏輯功能入控制方式來(lái)區(qū)分，有各種不同的類型，其邏輯符號(hào)如圖 15 所示 ， 它有一個(gè)控制端（又稱禁止端或使能端） E， E=0 為正常工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn) FA? 的功能； E=1 為禁止工作狀態(tài)， F 輸出呈高阻狀態(tài)。 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(hào) 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(gè)輸出狀態(tài)外，還有第三種輸出狀態(tài) —高阻態(tài)。 c) 實(shí)現(xiàn)邏輯電平的轉(zhuǎn)換，以驅(qū)動(dòng)熒光數(shù)碼管、繼電器、 MOS 器件等各種數(shù)字集成電路。 集電極開路門（ OC） OC 門工作時(shí)，輸出端必須通過(guò)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。 TTL 與非門的邏輯功能 根據(jù)與非門的工作原理，輸入端全為高電平時(shí)輸出為低電平，否則輸出為高電平。注意圖示器件，四個(gè)門的電源 VCC引線是連在一起的。輸入為 A、 B 端，輸出為 Y 端， ABY? 。 通過(guò)這次實(shí)驗(yàn)，希望同學(xué)們初步掌握數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)的基本方法，學(xué)會(huì)查閱器件手冊(cè)，學(xué)會(huì)邏輯箱的使用，正確掌握操作規(guī)范。 圖 11 74LS00 引腳圖 圖 12 74LS00 邏輯符號(hào) OC 門即集電極開路門 ， OC 門是特殊的 TTL 電路，若干個(gè) OC 門的輸出端可并接在一起。雖然大、中規(guī)模集成電路相繼問(wèn)世，但組成某一個(gè)系統(tǒng)時(shí)，仍少不了各種門電路?；具壿嬤\(yùn)算有與、或、非運(yùn)算，相應(yīng)的基本邏輯門有與、或、非門。 二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件 序號(hào) 儀器或器件名稱 型號(hào)或規(guī)格 數(shù)量 1 數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)箱 1 2 數(shù)字萬(wàn)用表 1 3 雙蹤示波器 1 4 74LS00 1 5 74LS22 1 6 74LS126 1 7 74LS04 1 三、實(shí)驗(yàn)原理 集成邏輯門電路是最簡(jiǎn)單和最基本的數(shù)字集成元件。 熟悉 TTL 集電極開路門（ OC）和三態(tài)門（ TSL）的特點(diǎn)與邏輯功能。 11 第二章 實(shí)驗(yàn)部分 實(shí)驗(yàn)一 門電路參數(shù)測(cè)試 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 熟悉數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)箱的結(jié)構(gòu)、基本功能和使用方法。正確的方法是導(dǎo)線貼近底板在集成塊周圍走線。在布線時(shí)，盡量避免導(dǎo)線相互重疊，更不要覆蓋插孔。這些連線盡可能短一些，并布在接近電源正極和電源負(fù)極（地線）的位置。 布線最好有順序地進(jìn)行，不要隨意接線，以免造成漏接。剝頭部分不要留有刀痕，也不允許彎曲，凡導(dǎo)線剝頭裸露部分不夠光滑的，均應(yīng)剪去重新剝頭。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。在實(shí)驗(yàn)時(shí)都必須十分小心。 接插集成元件時(shí)要認(rèn)清方向，不要插倒。將集成元件插到底板上時(shí)，用力要輕，均勻，不要一下子插緊，待確定集成元件的管腳和插孔位置一致后，再