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作者: 不悔初衷    时间: 2019-4-24 08:13
标题: 九个数字电路的基础实验，包括了常用集成门电路逻辑功能测试及其应用、组合逻辑电...
九个数字电路的基础实验，包括了常用集成门电路逻辑功能测试及其应用、组合逻辑电路功能分析与设计编码器、译码器及应用电路设计、用译码器实现组合逻辑电路、数据选择器逻辑功能测试及应用、触发器逻辑功能测试及应用等

数字电路实验基本知识
一、数字集成电路封装
中、小规模数字IC中最常用的是TTL电路和CMOS电路。TTL器件型号以74（或54）作前缀，称为74/54系列，如74LS10、74F181、54S86等。中、小规模CMOS数字集成电路主要是4XXX/45XX（X代表0—9的数字）系列，高速CMOS电路HC（74HC系列），与TTL兼容的高速CMOS电路HCT（74HCT系列）。TTL电路与CMOS电路各有优缺点，TTL速度高，CMOS电路功耗小、电源范围大、抗扰能力强。由于TTL电路在世界范围内应用极广，在数字电路教学实验中，我们主要使用TTL74系列电路作为实验用器件，采用单一作为供电电源。
数字IC器件有多+5V种封装形式。为了教学实验方便，实验中所用的74系列器件封装选用双列直插式。图1是双列直插封装的正面示意图。双列直插封装有以下特点：
           
图1 双列直插式封装图                    图2 PLCC封装图

1.从正面（上面）看，器件一端有一个半圆的缺口，这是正方向的标志。缺口左边的引脚为1，引脚号按逆时针方向增加。图1中的数字表示引脚号。双列直插封装IC引脚数有14、16、20、24、28等若干种。
2.双列直插器件有两列引脚。引脚之间的间距是2.54毫米。两列引脚之间的距离有宽（15.24毫米）、窄（7.62毫米）两种。两列引脚之间的距离能够少做改变，引脚间距不能改变。将器件插入实验台上的插座中去或者从插座中拔出时要小心，不要将器件引脚搞弯或折断。
3. 74系列器件一般左下角的最后一个引脚是GND，右上角的引脚是VCC。例如，14引脚器件引脚7是GND，引脚14是VCC；20引脚器件引脚10是GND，引脚20是VCC。但也有一些例外，例如16引脚的双JK触发器74LS76，引脚13（不是引脚8）是GND，引脚5（不是引脚16）是VCC。所以使用集成电路器件时要看清它的引脚图，找对电源和地，避免因接线错误造成器件损坏。

二、数字电路测试及故障查找、排除
设计好一个数字电路后，要对其进行测试，以验证设计是否正确。测试过程中，发现问题要分析原因，找出故障所在，并解决它。数字电路实验也遵循这些原则。
1.数字电路测试
数字电路测试大体上分为静态测试和动态测试两部分。静态测试指的是，给定数字电路若干组静态输入值，测试数字电路的输出值是否正确。数字电路设计好后，在实验台上连接成一个完整的线路。把线路的输入接电平开关输出端，线路的输出接电平指示灯，按功能表或状态表的要求，改变输入状态，观察输入和输出之间的关系是否符合设计要求。静态测试是检查设计是否正确，接线是否无误的重要一步。
在静态测试基础上，按设计要求在输入端加脉冲信号，观察输出端波形是否符合设计要求，这是动态测试。有些数字电路只需进行静态测试即可，有些数字电路则必须进行动态测试。一般地说，时序电路应进行动态测试。
2.数字电路的故障查找和排除
在数字电路实验中，出现问题是难免的。重要的是分析问题，找出出现问题的原因，从而解决它。一般地说，有四个方面的原因产生问题（故障）：器件故障、接线错误、设计错误和测试方法不正确。在查找故障过程中，首先要熟悉经常发生的典型故障。
（1）器件故障
器件故障是器件失效或器件接插问题引起的故障，表现为器件工作不正常。不言而喻，器件失效肯定会引起工作不正常，这需要更换一个好器件。器件接插问题，如管脚折断或者器件的某个（或某些）引脚没插到插座中等，也会使器件工作不正常。对于器件接插错误有时不易发现，需仔细检查。判断器件失效的方法是用集成电路测试仪测试器件。需要指出的是，一般的集成电路测试仪只能检测器件的某些静态特性。对负载能力等静态特性和上升沿、下降沿、延迟时间等动态特性，一般的集成电路测试仪不能测试。测试器件的这些参数，须使用专门的集成电路测试仪。
（2）接线错误
接线错误是最常见的错误。据有人统计，在教学实验中，大约百分之七十以上的故障是由接线错误引起的。常见的接线错误包括忘记接器件的电源和地；连线与插孔接触不良；连线经多次使用后，有可能外面塑料包皮完好，但内部线断；连线多接、漏接、错接；连线过长、过乱造成干扰。接线错误造成的现象多种多样，例如器件的某个功能块不工作或工作不正常，器件不工作或发热，电路中一部分工作状态不稳定等。解决方法大致包括：熟悉所用器件的功能及其引脚号，知道器件每个引脚的功能；器件的电源和地一定要接对、接好；检查连线和插孔接触是否良好；检查连线有无错接、多接、漏接；检查连线中有无断线。最重要的是接线前要画出接线图，按图接线，不要凭记忆随想随接；接线要规范、整齐，尽量走直线、短线，以免引起干扰。
（3）设计错误
设计错误自然会造成与预想的结果不一致。原因是对实验要求没有吃透，或者是对所用器件的原理没有掌握。因此实验前一定要理解实验要求，掌握实验线路原理，精心设计。初始设计完成后一般应对设计进行优化。最后画好逻辑图及接线图。
（4）测试方法不正确
如果不发生前面所述三种错误，实验一般会成功。但有时测试方法不正确也会引起观测错误。例如，一个稳定的波形，如果用示波器观测，而示波器没有同步，则造成波形不稳的假象。因此要学会正确使用所用仪器、仪表。在数字电路中，尤其要学会正确使用示波器。在对数字电路测试过程中，由于测试仪器、仪表加到被测电路上后，对被测电路相当与一个负载，因此测试过程中也有可能引起电路本身工作状态的改变，这点应引起注意。不过，在数字电路实验中，这种现象很少发生。
当实验中发现结果与预期不一致时，千万不要慌乱。应仔细观测现象，冷静思考问题所在。首先检查仪器、仪表的使用是否正确。在正确使用仪器、仪表的前提下，按逻辑图和接线图逐级查找问题出现在何处。通常从发现问题的地方，一级一级向前测试，直到找出故障的初始发生位置。在故障的初始位置处，首先检查连线是否正确。前面已说过，实验故障绝大部分是由接线错误引起的，因此检查一定要认真、仔细。确认接线无误后，检查器件引脚是否全部正确插进插座中，有无引脚折断、弯曲、错插问题。确认无上述问题后，取下器件测试，以检查器件好坏、或者直接换一个好器件。如果器件和接线都正确，则需考虑设计问题。

实验一   常用集成门电路逻辑功能测试及其应用

实验目的：

1、掌握集成门电路的逻辑功能、逻辑符号和逻辑表达式；

2、了解逻辑电平开关和逻辑电平显示的工作原理；

3、学会验证集成门电路的逻辑功能；

4、掌握集成门电路逻辑功能的转换；

5、学会连接简单的组合逻辑电路。

二、实验原理：

1、功能测试

（1）．TTL集成门电路的工作电压：+5V

（2）．TTL集成门引脚识别方法：从正面（上面）看，器件一端有一个半圆的缺口，这是正方向的标志。缺口左边的引脚为1，引脚号按逆时针方向增加。

（3）．TTL集成门电路管脚识别示意图及各个引脚的功能 （74LS00、74LS04、74LS08、74LS32）

                              
图1 双列直插式封装图                         图2 PLCC封装图
74系列器件一般左下角的最后一个引脚是GND，右上角的引脚是VCC。例如，14引脚器件引脚7是GND，引脚14是VCC；20引脚器件引脚10是GND，引脚20是VCC。但也有一些例外，例如16引脚的双JK触发器74LS76，引脚13（不是引脚8）是GND，引脚5（不是引脚16）是VCC。所以使用集成电路器件时要看清它的引脚图，找对电源和地，避免因接线错误造成器件损坏。
2、功能应用            
（1）.常用门电路的逻辑表达式：
与门：Y=AB 或门：Y=A+B  非门：Y=A▔

（2）.逻辑代数基本定理：

     1：0 ?0=0 ?1=0   1 ?1=1   0+0=0   0+1=1+0=1+1=1   1▔=0   0▔=1

0-1率：A+0=0   A+1=1  A?0=0?A=0   A?1=1

互补率：A+A▔=1    A ?A▔=0            重叠率：A+A=A     A ?A=A

还原率：A▔▔=A           交换律：A+B=B+A   A ?B=B ?A

结合律：A+(B+C)=(A+B)+C=(A+C)=B   A ?(B ?C)=(A ?B) ?C=(A ?C) ?B

分配率：A ?(B+C)=A ?B=A ?C  A+B ?C=(A+B) ?(A+C)

吸收率：A+AB=A   A(A+B)=A  A+A▔B=A+B   A(A▔+B)=AB

反演率：（A+B）▔=A▔?B▔     (A?B) ▔= A▔+B▔

包含率：AB+A▔C+BC=AB+A▔C      (A+B)(A▔+C)(B+C)=(A+B)(A▔+C)

（3）、简单组合逻辑电路的连接注意事项:

     简单组合逻辑电路的连接注意事项:熟悉所用器件的功能及其引脚号，知道器件每个引脚的功能;器件的电源和地一定要接对、 接好;检查连线和插孔接触是否良好;检查连线有无错接、多接、漏接;  检查连线中有无断线。最重要的是接线前要画出接线图，按图接线，  不要凭记忆随想随接;接线要规范、整齐，尽量走直线、短线，  以免引起干扰。

三、实验仪器设备及器材：

    集成块：74LS00、74LS04、74LS08、74LS32、

四、实验内容与步骤：

（一）功能测试

1、集成门电路逻辑功能测试：         

（1）、集成门的逻辑功能测试

a|、电路图：


b、测试结果：


（二）功能应用
1.用与非门实现非门；
输入
输出
逻辑表达
VCC
0
1
VCC
1
0
  电路图：


输入
输出
逻辑表达
0
0
0
=A+B
0
1
1
1
0
1
1
1
1
2.用非门和与非门实现或门；
电路图：
         
输入
输出
逻辑表达
0
0
0
  =A+B
0
1
0
1
0
0
1
1
1
3.用与非门和与非门实现或门；
电路图：
输入
输出
逻辑表达
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
1
4.用非门和与门实现同或门；
电路图：
输入
输出
逻辑表达
0
0
0
0



Y=

0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
1
0
1
0
1
1
0
0
1
1
1
1
5.用74LS00和74LS08实现逻辑函数表达式：Y=。
电路图：

五、实验总结和体会：

1、做实验时一定要看清实验要求，按步骤做，一定要仔细。

2、这次实验让我知道了各类芯片的组成与原理，知道了与门、或门、非门之间的相互作用。

3、仿真时可以不用连线直接编号，让电路图看起来整洁而且方便。


实验二 组合逻辑电路功能分析与设计

1、了解组合逻辑电路的特点；

2、掌握组合逻辑电路功能的分析方法；

3、学会组合逻辑电路的连接方法;

4、掌握组合逻辑电路的设计方法。

二、实验原理：

1、组合逻辑电路的特点：

任意时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入，与电路原来的状态无关，电路无记忆功能。

2、组合逻辑电路的分析方法：

1. 根据给定的组合逻辑电路，逐级写出逻辑函数表达式；

    2. 化简得到最简表达式；

3. 列出电路的真值表；

4. 确定电路能完成的逻辑功能

3、组合逻辑电路的设计步骤：

1.仔细分析设计要求,确定输入、输出变量。

2.对输入和输出变量赋予0、1值,并根据输入输出之间的因果关系,列出输入输出对应关系表,即真值表。

3.根据真值表填卡诺图,写输出逻辑函数表达式的适当形式。

4.画出逻辑电路图。

三、实验器件

集成块：74LS00、74LS04、74LS08、74LS32

四、实验内容：

   （一）、组合逻辑电路功能分析

分析图4-1所示电路的逻辑功能：

1.根据电路图得出表达式

2.真值表如下

输入
输出
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
1

3.由上可得：此电路的逻辑功能相当于同或门，即“输入相同出1，输入不同出0”
（二）、组合逻辑电路设计（根据组合逻辑电路的设计步骤，分别写出各个组合逻辑电路的设计步骤。）
1、设计一个举重裁判表决器。设举重比赛有三个裁判，一个主裁判和两个副裁判。杠铃完全举上的裁决由每一个裁判按一下自己面前的按钮来确定。只有当两个或两个以上裁判（其中必须有主裁判）判明成功时，表示“成功”的灯才亮。（要求用与非门实现）
解：设三个裁判分别为A、B、C，Y表示输出，成功，1表示成功，0表示失败。
输入
输出
A
B
C
Y
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
1
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1

2、某设备有开关A、B、C，要求仅在开关A接通的条件下，开关B才能接通；开关C仅在开关B接通的条件下才能接通。违反这一规程，则发出报警信号。设计一个由与非门组成的能实现这一功能的报警控制电路。（要求用与非门实现）

解：设开关接通为1，未接通为0；输出信号为Y，报警为1 ，不报警为0。

输入
输出
A
B
C
Y
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
1
1
0
0
0
1
0
1
1
1
1
0
0
1
1
1
0

3、设计全减器，（要求用与非门实现）

解：1.分析如下：可用集成译码器74LS138和与非门实现

2.真值表如下：其中Ai和Bi表示二进制数的第i位，Ci表示本位最终运算结果，即就是低位向本位借位或本位向高位借位之后的最终结果，Di-1表示低位是否向本位借位，Di表示本位是否向高位借位。


Ai
Bi
Di-1
Ci
Di
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
0
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
五、实验总结与体会：

1、了解了全加器和全减器的原理。

2、更了解了逻辑电路的功能。



实验三  编码器、译码器及应用电路设计

一、实验目的：

二、实验原理：            

1、什么是编码：

              用文字、符号、或者数字表示特定对象的过程称为编码

2、编码器74LS147的特点及引脚排列图：

   译码是编码的逆过程，把给定的代码进行“翻译”，变成相应的状态，使输出通道中相应的一路有信号输出。

  译码器按照功能的不同，一般分为三类：

二进制译码器、二—十进制译码器、显示译码器。

74LS138的特点及其引脚排列图：

74LS138的特点反码输出，

ABC：地址输入端，

Y0—Y7：输出端，

G1、G2A’、G2B’：使能端，只有当G1=G2A’

=G2B’=1时，译码器才工作。

译码器74LS42的特点及其引脚排列

译码器74LS42的特点是能将8421BCD码译成10个对象，

它有四个输入端，十个输出端。

（3）数码显示与七段译码驱动器：

a、七段发光二极管数码显示管的特点：（共阴极）

b、七段译码驱动器：

此类译码器型号由74LS247（共阳）、74LS248（共阴）、CC4511（共阴）等，本实验采用CC4511BCD码来驱动共阴数码管。图6-5为CC4511引脚图：

4、在本数字电路实验装置上已完成了译码器74LS48和数码管之间的连接图。
三、实验器件：集成块：74LS147  74LS138   74LS42  

四、实验内容与步骤：

输                         入
输          出
I9
I8
I7
I6
I5
I4
I3
I2
I1
Q3
Q2
Q1
Q0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
X
X
X
X
X
X
X
X
0
1
1
0
1
0
X
X
X
X
X
X
X
0
1
1
1
1
1
0
X
X
X
X
X
X
1
0
0
0
1
1
1
0
X
X
X
X
X
1
0
0
1
1
1
1
1
0
X
X
X
X
1
0
1
0
1
1
1
1
1
0
X
X
X
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
X
X
1
1
0
0
1
1
1
1
1
1
1
0
X
1
1
0
1

2、274LS138 译码器逻辑功能测试：
将译码器的使能端 输入端、分别接到逻辑电平开关上，八个输出端依次连接在逻辑电平显示上，改变输入端的状态组合，观察输出端的变化，并将实验结果记录下表:
输        入
输            出
A2
A1
A0
Y7
Y6
Y5
Y4
Y3
Y2
Y1
Y0
0
1
X
X
X
1
1
1
1
1
1
1
1
X
0
X
X
X
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
0
1
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
0
1
1
0
0
1
0
1
1
1
1
1
0
1
1
1
0
0
1
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
0
1
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
1
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
0
1
1
0
1
0
1
1
1
1
1
1

0
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1

3、74LS47译码器逻辑功能测试：
4、编码器、译码器和显示器三者之间的联接：
5、用两片74LS138组合成一个4-16线的译码器，并进行实验。

五、实验报告结果进行分析、讨论。

1.了解译码，编码的概念;译码和编码互为逆过程;

2.74LS147是优先编码器,当输入端有两个或两个以上为低电平，它将对优先级别相对较高的优先编码;

3.74LS138: Y0 -Y7 是输出端，G1、G2A’、G2B' 为使能端，只有当G1=G2A’=G2B’=1时，译码器才工作

4了解共阴、共阳和数码管的接法;




实验四用译码器实现组合逻辑电路

一、实验目的：学会用译码器实现组合逻辑电路

二、实验原理：

用译码器加上门电路的方法，来实现较复杂的组合逻辑电路，简单方便。本实验主要使用的译码器是74LS138。对门电路的选择以与非门居多。

72LS138译码器的功能特点：

1.译码器的工作条件：只有当使能端G1=G2A’=G2B’=1时，译码器才工作。                       

2、译码器实现函数所用门电路的特点：

                                      

三、实验仪器及器材：

集成块：74LS138    74LS42    74LS20    74LS08

四、实验内容与步骤：（要求写出各电路的设计步骤，并画出实验电路图。）

1、设计一个三变量，判断奇数个“1”的电路（要求用译码器和与非门实现）。
解：设三个输入变量分别为A、B、C,输出变量为Y，输入有奇数个1输出1，否则输出0
输入
输出
A
B
C
Y
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
1
0
1
1
0
0
1
1
1
1

2、某工厂有A、B、C三台设备，A、B的功率均为10W，C的功率为20W，这些设备由和两台发电机供电，两台发电机的最大输出功率分别为10W和30W，要求设计一个逻辑电路以最节约能源的方式启、停发电机，来控制三台设备的运转、停止（要求用译码器和与非门、与门实现）。
解：设三个输入变量分别为A、B、C,输出变量为D、E
1.真值表如下
A
B
C
甲
乙
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
0
1
1
0
0
1
0
1
0
1
0
1
1
1
0
0
1
1
1
1
1
1

3、设计一个全加器（要求用译码器和与非门实现）。
输入
输出
A
B
C
Y1
Y2
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
0
1
1
1
0
1
0
0
0
1
1
0
1
1
0
1
1
0
1
0
1
1
1
1
1
解：1.真值表如下

2.逻辑电路如下所示

五、实验体会：通过与“实验三”实现组合逻辑电路的方法的比较，写出使用自己的体会。

译码是编码的逆过程。它的功能是将具有特定含义的二进制码转换成对应的输出信号

1


实验五　数据选择器逻辑功能测试及应用

1、掌握集成数据选择器的逻辑功能及使用方法；

2、学会用数据选择器实现组合逻辑电路的方法。

二、实验原理：

数据选择器的芯片种类很多，常用的2选1、4选1、8选1、16选1、32选1等。本实验使用的是8选1 数据选择器74LS151。

用数据选择器实现逻                            辑函数表达式有两种常用的方法：

数据选择器又叫“多路开关”。 数据选择器在地址控制端（或叫选择控制）的控制下，从多个数据输入通道中选择其中一通道的数据传输至输出端。

工作条件：

：接低电平     Y：输出端

A、B、C：地址输入端

D0-D7：辅助输入端

W：扩展端

    图5—1数据选择器74LS151引脚排列

三、实验仪器及器材：

实验仪器设备：D2H+型数字电路实验箱

集成块：74LS151  74LS153  74LS04

四、实验内容与步骤：（写出用数据选择器实现逻辑函数设计过程、画出接线图）

1、测试数据选择器74LS151的逻辑功能：

E

C

B

A

Y

1

X

X

X

0

1

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

0

1

1

1

0

1

0

0

0

1

0

1

0

1

1

0

0

1

1

1


2、用数据选择器74LS151实现逻辑函数：

解：74LS151的表达式为

   

  因为

  所以有：

   

  电路图如下所示

解：

故：D0=D3=0,D1=D2=1

1E
3
4
5
6
A
B
Y
0
0
0
X
0
0
0
1
0
0
1
X
0
0
1
0
0
1
0
1
0
1
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1

五、实验收获、体会：

数据选择是指经过选择，把多路数据的某一路数据传送到公共数据线上，实现数据选择功能的逻辑电路。它的作用相当于多个输入的单刀多掷开关。




实验六   触发器逻辑功能测试及应用

一、实验目的：

1、掌握基本RS、JK、D、T和T′触发器的逻辑功能；

2、学会验证集成触发器的逻辑功能及使用方法；

3、熟悉触发器之间相互转换的方法。

二、实验原理：

触发器：根据触发器的逻辑功能的不同，又可分为:

三、实验仪器与器件：

实验仪器设备：D2H+型数字电路实验箱。

集成块：74LS112   74LS74    74LS04    74LS08   74LS02    74LS86

四、实验内容与步骤：

1、基本RS触发器逻辑功能的测试：

  
(约束条件）
状态图为：
    S
R
Qn
Qn+1
0
0
0
X
0
0
1
X
0
1
0
1
0
1
1
1
1
0
0
0
1
0
1
0
1
1
0
0
1
1
1
1

电路图为：

2、JK触发器逻辑功能测试：

状态图为：
J
K
Qn
Qn+1
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
0

电路图为：

3、D触发器逻辑功能测试：

（1）异步输入端功能测试：

S
R
Qn
Qn+1
1
1
0
0
1
1
1
1
0
1
0
0
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
1
1
0
0
0
不定
0
0
1
不定


  • D
Qn
Qn+1
0
0
0
0
1
0
1
0
1
1
1
1

   

4、不同类型时钟触发器间的转换：

JK转换为D触发器：D转换为JK 触发器：

D转换为JK 触发器：

JK转换为T触发器：T转换为JK触发器：

JK转换为RS触发器：RS转换为JK触发器：

五、实验体会与要求：

    1、根据实验结果，写出各个触发器的真值表。

2、试比较各个触发器有何不同？

3、写出不同类型时钟触发器间的转换过程。




实验七  时序逻辑电路的测试

1、熟悉时序逻辑电路的分析方法。

2、掌握时序逻辑电路的测试方法。

二、实验原理：

   简述时序逻辑电路的分析方法：

根据时序逻辑电路分析步骤，得出电路的逻辑功能，进行测试。在时钟信号输入端加入合适的脉冲信号，然后观察各单元部件之间的配合是否满足要求，将实验现象和理论分析结果进行比较。

例如，图10—2是4位二进制异步加法计数器的测试，

图10—1 实验电路图   图10—2  实验电路图       图10—3 实验电路图

可以采用以下几种方法：

（1）用示波器观察波形。在计数器的CP端加入时钟脉冲信号，然后用示波器分别测试脉冲信号CP的波形及计数器的输出端Q3、Q2、Q1、Q0的波形。

（2）用数码管显示。 在计数器的CP端加入时钟脉冲信号，将计数器的输出端接至字符显示译码器，由数码管可以显示出计数器CP端输入脉冲的个数。

（3）用0—1显示器显示二进制数。在计数器的CP端加入时钟脉冲信号，然后用0—1显示器观察计数器的输出端Q3、Q2、Q1、Q0状态的变化。

三、实验仪器及器材：

实验仪器设备：DGJ—2型电工技术实验装置 （D71—2数电实验挂箱）

集成块：74LS112   74LS74    74LS00

四、实验内容与步骤：

（1）根据图10—1连接电路，然后分别用“实验原理”介绍的方法对该电路进行测试，并画出电路的工作波形、状态表，描述电路的逻辑功能。

（2）根据图10—2连接电路，然后分别用“实验原理”介绍的方法对该电路进行测试，并画出电路的工作波形、状态表，描述电路的逻辑功能。

（3）根据图10—3连接电路，然后分别用“实验原理”介绍的方法对该电路进行测试，并画出电路的工作波形、状态表，描述电路的逻辑功能。

五、实验报告要求

   1、分析实验中各个电路的工作波形、状态表，弄清各个实验电路的逻辑功能及工作特点。

   2、分别画出各个电路的状态转换图和时序图。

六、写出实验体会

实验八  移位寄存器逻辑功能测试及应用

1、掌握中规模4位双向移位寄存器逻辑功能及使用方法；

2、熟悉移位寄存器的应用——构成环形计数器和实现数据的串行、并行转换。

二、实验原理：

   移位寄存器是一个具有移位功能的寄存器，是指寄存器中所存的代码能够在移位脉冲的作用下依次左移或右移。既能左移又能右移的称为双向移位寄存器，只需要改变左、右移的控制信号便可实现双向移位要求。本实验选用的4位双向移位寄存器，型号为74LS194，其引脚排列如图11—1所示。

   移位寄存器不仅可以组成串行—并行数码转换器，还可以方便地组成移位寄存器型计数器、脉冲分配器等电路。常用的移位寄存器有环行计数器和扭环型计数器。

图11—1   74LS194引脚排列及功能

三、实验仪器及器材：

实验仪器设备：DGJ—2型电工技术实验装置 （D71—2数电实验挂箱）

集成块：74LS194   74LS04

四、实验内容与步骤：

1、验证移位寄存器74LS194的逻辑功能：

    计数脉冲由单次脉冲源提供，清零端、工作状态控制端M1 M2、并行数据输入端D0—D3、DSL为左移串行数据输入端、DSR右移串行数据输入端分别接逻辑电平开关，输出端Q0—Q3均接逻辑电平显示。按如下逐项测试并判断该集成块的功能是否正常。

  （1）异步清零功能：当=0时，这时Q3Q2Q1Q0=0000，双向移位寄存器清零。其它输入信号都不起作用，与CP无关，故称为异步清零。

   （2）保持功能：当=1，且CP=0或M1 =M2=0时，双向移位寄存器保持状态不变。

（3） 同步并行送数功能：当=1，M1 =M2=1时，在CP上升沿操作下，并行输入数据d3 d2 d1 d0送入寄存器。

（4）右移串行送数功能：当=1，M1 =0、M2=1时，在CP上升沿操作下，可依次把加在端的数据从时钟触发器    行送入寄存器中。

（5）左移串行送数功能：当=1，M1 =1、M2=0时，在CP上升沿操作下，可依次把加在DSL端的数据从时钟触发器串行送入寄存器中。


Cr
S2
S1
CP
Sr
S1
D0
D1
D2
D3
Q0
Q1
Q2
Q3
清零
0
X
X
X
X
X
X
X
X
X
0
0
0
0
保持
1
1
0
0
X
X
X
X
X
X
X
Q0
Q1
Q2
Q3
送数
1
1
1
↑
X
X
D0
D1
D2
D3
D0
D1
D2
D3
右移
1
1
0
0
1
1
↑
X
X
0
X
X
X
X
0
1
Q0
Q0
Q1Q1
Q2
Q2
左移
1
1
1
1
0
0
↑
0
1
X
X

X
X
X
Q1
Q1
Q2
Q2
Q3
Q3
0
1

2、用74LS194构成环行计数器，画出实验电路图及其状态图，并陈述电路功能。

状态图为：
1000 ←0000← 0001 ←0011
↓                   ↑
1100→ 1110 →1111 →0111

1001 ← 0100 ←1010 ←1101
↑                     ↓
0010 ←0101← 1011 ←0110

五、实验报告要求

  整理实验数据，总结本次实验的收获与体会。

只要将寄存器最高位的输出接至最低位的输入，或将最低位的输出接至最高位的输入，就可以实现环形移位寄存器。




实验九  算术运算电路设计
一、实验目的：
二、实验原理：
1、中规模集成加法器74X83的逻辑功能；
2、一位BCD码相加的电路如图1所示

二位二进制BCD码数字相加参考电路图如图2所示

。
三、实验内容
1、设计两位BCD码相加，和为BCD码输出的算术运算电路
2、设计输出为原码的4位减法运算逻辑图
设计提示：
若n位二进制的原码为N原，则与它相对应的2 的补码为
补码与反码的关系式
设两个数A、B相减，利用以上两式可得：
因此，在实际应用中，通常是将减法运算变为加法运算来处理，即采用加补码的方法完成减法运算。
参考电路如图3
四、你的设计过程：（包括分析过程，推到过程，器件功能与选择等）


1、全加器

两位8421BCD码相加，个位如果不需要进位则为其结果，个位如果需要进位则将个位的进位输入到十位即完成。电路图如下所示：


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