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1、淮北师范大学计算机学院School of Computer Science & Technology,HuaiBei Normal University数字电路与数字逻辑实验指导书ZY11DC12BDSchool of Computer Science & Technology计算机学院编写 目 录实验箱总体框图 1实验箱使用说明 2实验注意事项 6数字逻辑电路实验基本知识.7一、数字集成电路封装 7二、数字电路测试及故障查找、排除 7实验一 电子器件测试实验9实验二 加法器实验.10实验三 组合电路实验.11实验四 校验电路实验 .14实验五 同步时序电路实验 .15实验六 异步时序电路实验
2、 .18实验七 综合设计实验.20 实验箱总体框图实验箱使用说明实验箱组成模块：一、 数字逻辑电路实验箱主电路板二、RAM&ROM模块扩展板三、A/D、D/A模块扩展板四、数字钟模块扩展板五、ALTERA 7128适配板六、LATTICE 1032E适配板各个组成模块的主要功能：一、数字逻辑电路实验箱主电路板1、信号源单元：该模块为实验箱其它功能模块提供丰富的信号源。主要由固定频率信号源，模拟信号源，单次脉冲源组成。固定频率信号源包含各种频率的方波：1HZ，10HZ，100HZ，500HZ，1KHZ，10KHZ，100KHZ，200KHZ，500KHZ，1MHZ，2MHZ，4MHZ；模拟信号源
3、包含三角波、正弦波和方波三种波形，通过跳线TX1，TX2，TX3改变电容的容值来改变模拟信号源各输出波形的频率段范围，电容有1000pf(102),0.01uf(103),0.1uf(104)可选，调节电位器W203可以细调各波形频率段范围的输出频率，另外调节电位器W206可改变模拟信号源正弦波和三角波的输出幅值（方波不可调），W204和W205调节正弦波的失真度，W202调节方波的占空比，正弦波和三角波的输出通过拨动“波形选择”开关来选择；单次脉冲源有正脉冲输出和负脉冲输出两种，按下S201就会产生一个正的或负的脉冲，它与按下的时间长短无关。当要使用信号源模块中的信号源时，只需要将其接入相应
4、的输入端，对该模块上电即可。 2、逻辑电平输出此模块的主要功能是提供高低电平。当需要一个高电平时，将拨位开关拨上即可，对应的发光二极管发光，同样需要一个低电平将拨位开关拨下即可。除了16个拨位开关提供的逻辑电平输出以外，本实验系统还提供由8个轻触按键开关组成的电平输出，将其按下输出为低电平，不按始终输出高电平。3、点阵和喇叭点阵为88点阵，即有8行和8列。它的发光规律为：列为低电平，行为高电平时，对应的点发光，例如第一列为低电平，第一行为高电平则对应点阵的最左上角的点亮，即第一行，第一列亮。喇叭是带有功率放大的，调节W501，可以改变输出功率的大小。4、逻辑电平显示它的主要作用是对输出电平的高
5、低进行显示，如果发光二极管发光，则对应的输出为高电平，相反发光二极管不发光，则对应的输出为低电平。5、可置换元件库此元件库的最大特点是元器件的可置换性。元件库中提供了八组元器件的转接装置，您可以根据需要自行选择合适的元件插入库中相应的位置，然后通过实验系统自带的连接线引出。元器件库的可置换性为实验系统的操作使用提供了足够的空间和极度的方便性、灵活性。10K，100K两个多圈精密电位器使得实验箱的硬件资源更加丰富。6、数码管模块此模块包含两个部分： 共阴数码管和共阳数码管此模块设计力求灵活可变，当需要两个共阴的数码管时，只需将共阳数码管拔起，换上共阴数码管即可，同样需要两个共阳数码管，只需将共阴
6、数码管拔起，换上共阳数码管。另外还可以做共阴共阳数码管的单独实验。（实验箱上提供的TOS5101AH为共阴数码管，TOS5101BH为共阳数码管，它们的第3脚和第8脚为公共端。） 带驱动显示电路的数码管模块此模块含有六个带有驱动显示电路的共阴极数码管。数码管由74LS248驱动，能够正常显示十进制数字。这种带有驱动显示电路的设计是在经过6.1模块的学习以后，节省实验时间的最好选择。7、逻辑笔模块此模块为使用者提供了一个非常方便而又实用的小工具逻辑笔。此逻辑笔能够显示逻辑电平的高、低、高阻、脉冲等四种状态。当被测电平为逻辑高电平（高于2.4V）时，对应高电平红色指示灯发光。当被测电平为逻辑低电平
7、（低于0.4V）时，对应低电平黄色指示灯发光。当被测输出端为高阻态（介于0.42.4V之间）时，对应的高阻态绿色指示灯发光。当被测端为脉冲序列时，高低电平指示灯依照脉冲频率，轮换闪烁发光。二、RAM&ROM模块此模块主要是关于大规模集成电路中的存储器实验，分为RAM实验和EEPROM实验。1、RAM实验该实验是关于静态RAM即SRAM的实验，我们所要做的工作就是将数据按照一定的时序写入RAM中，然后按照一定的时序关系将其读出，这样来达到模拟实际应用中暂存数据的目的。通过这样一些操作来理解SRAM的使用方法和使用规则。2、EEPROM实验在EEPROM中，存有字符的程序，我们所要做的就是将这些数
8、据正确的读出来并显示，因为在微电子高速发展的今天，ASIC已经应用到各个领域，对于初学这些知识的学生来说，首先要弄清楚它们的基本原理，在此基础上，再学习它们的使用方法。如果条件允许，可以自己编写字符，然后用专用的芯片烧录器将程序写入EEPROM中。三、A/D、D/A模块此模块包含D/A和A/D两个部分的实验。1、D/A转换实验此实验有两种数据的输入方式，一种是自己通过高低电平输入数据，另外一种就是从计算机的并行口由计算机通过软件发送数据。经过D/A转换后，观察显示的模拟输出量，并分析D/A转换的原理。2、A/D转换实验此实验有两种处理数据的方式，一种是自己输入一个模拟量，如直流信号源，正弦波，
9、三角波等，经过A/D转换后用逻辑电平显示单元的发光二极管进行数据的显示，另外一种就是将A/D采集到的数据由计算机的并行口传送至计算机，通过软件处理后显示在一个界面上。注意做此实验时，转换时钟使用的是信号源单元的500KHZ时钟。四、数字钟模块数字钟实验由秒计时电路，分计时电路，小时计时电路，校时电路和报时电路组成。首先它们是一个一个单独的部分，只有读懂了他们的原理，才可能将其组成一个完整的数字钟。通过秒计时电路，分计时电路可以观察60进制的显示，小时计时电路是一个特殊的12进制计数器。当时钟走的不准，就需要校准，在数字钟实验中，只对分和小时进行校准，它有快校准和慢校准两种方式。当时钟走到了整点
10、，就会模仿电台，进行4低音1高音报时。此模块在数字钟的校时和整点报警部分只给出了电路原理图。需要学生自行搭建电路调试，最后实现数字钟的整体组合。这样设计的目的是增加本实验系统的实践动手性，此实验也是本实验系统中，由浅入深的六个数字电路分析、设计与实现实验的开始。此部分实验渐进式为学生充分掌握数字系统的分析、设计与实现方法、手段提供了精心的设计，合理的深度安排，各有侧重的知识点。使得学生通过完成此部分实验，真正领会数字电路系统开发的精髓。五、ALTERA 7128适配板1、安装将ALTERA 7128适配板装到实验箱主电路板的扩展区域上，注意保持线桥畅通以及稳固的连接，否则芯片无法上电，更无法下
11、载，甚至有可能损坏器件。另外四周的四个孔插上固定用橡胶头，以免摆动，损坏芯片。2、下载在计算机的并口与7128适配板的并口之间连上实验箱所附25芯电脑线，然后上电，此时适配板上的电源指示灯会发光指示。下载时，按照实验指导书中的步骤操作。六、LATTICE 1032E适配板1、安装将LATTICE 1032适配板装到实验箱主电路板的扩展区域上，注意保持线桥畅通以及稳固的连接，否则芯片无法上电，更无法下载，甚至有可能损坏器件。另外四周的四个孔插上固定用橡胶头，以免摆动，损坏芯片。2、下载在计算机的并口与1032适配板的并口之间连上实验箱所附25芯电脑线，然后上电，此时适配板上的电源指示灯会发光指示
12、。下载时，按照实验指导书中的步骤操作。数字逻辑电路实验箱扩展板1、关于线桥结构的说明本实验系统主电路板与扩展板（包括适配板）的连接方式采用线桥结构。主电路板有2个线桥接口，分别为线桥接口一和线桥接口二；扩展板与适配板可能用到12个线桥接口。每一个线桥接口有40路数据（或信号）通路，分别从扩展板的相应输出端连接至主电路板上的IC插座模块中。线桥接口一在每一个扩展板实验中都会用到，它的每个引脚端口引至IC插座模块的第四排，由IC-8（20个端口）、IC-9（14个端口）、A、B、C、D、+5V、GND共四十个端口组成。其中IC-8和IC-9的34个端口具有复用性：在进行扩展板实验时它们是输入或输出
13、端口，在进行基础性实验时，它们分别是20PIN和14PIN的IC插座。A、B、C、D四个端口为纯预留端口，它们只与线桥连接。+5V和GND端口已经与电源模块+5V和GND连接，实验时不用另外连接；线桥接口一从上到下，从左往右引脚值依次递增。插孔数顺序：从DIP20（IC-8）的1脚开始到20脚，再从DIP14（IC-9）的1脚开始到14脚，然后是A、B、C、D、GND、5V。线桥接口二则是专门为7128适配板、1032适配板预留的，它的每个引脚端口引至IC插座模块的第三排，由IC-7组成，同样IC-7的40个端口具有复用性。线桥接口二与DIP40周围的40个插孔一一对应。线脚接口二从上到下，从
14、左往右引脚值依次递增。插孔数顺序：DIP40的1脚开始到40脚。用户也可以根据实际需要自行设计扩展板，以配合实验系统提供的丰富的硬件资源和信号资源综合使用。这样高二次开发性能的结构也正是本实验系统的设计初衷。2、安装与连接将数字逻辑电路实验箱扩展板或适配板装到实验箱主电路板的扩展区域上，注意保持线桥畅通以及稳固的连接（注意正反顺序不要接错），否则扩展板无法固定，更无法上电。另外四周的四个孔插上固定用的香蕉头，以免摆动，损坏芯片。做相关扩展板或适配板的实验时扩展板或适配板的线桥接口和主板的线桥接口通过实验箱提供的40芯连接线对应连接。3、使用将扩展板或适配板固定并连接后，实验操作全部在主电路板上
15、完成，这样方便各种资源的利用和操作的集中性。需要观察的实验现象，部分有扩展板提供，部分通过线桥连接到主电路板上的硬件资源中显示，如果需要借助其他的测量仪器（如数字万用表、双踪示波器等）测量时，在主电路板中都专门留出测试点以供测量。实验注意事项1、 电源的打开顺序是：先开交流开关（实验箱中的船形开关），再开直流开关，最后打开各个模块的控制开关。电源关掉的顺序刚好与此相反。2、 切忌在实验中带电连接线路，正确的方法是断电后再连线，进行实验。3、 实验箱主电路板上所有的芯片出厂时已全部经过严格检验，因此在做实验时切忌随意插拔芯片。4、 实验箱中的叠插连接线的使用方法为：连线插入时要垂直，插入后稍做旋
16、转，切忌用力，拔出时用手捏住连线靠近插孔的一端，然后左右旋转几下，连线自然会从插孔中松开、弹出，切忌用力向上拉线，这样很容易造成连线和插孔的损坏。5、 实验中应该严格按照老师的要求和实验指导书来操作，不要随意乱动开关，芯片及其它元器件，以免造成实验箱的损坏。6、 IC插座的IC-7插座中，可以在上面的两个20PIN插座（J2、J3处）中插上相应芯片，只需管脚对应即可；也可以插上40PIN芯片（J1、J3插座中插上相应芯片）；但切忌在J1插座与J2插座之间装用芯片作实验，因为它们是连通的。7、 如果在实验中由于操作不当或其它原因而出现异常情况，如数码管显示不稳定、闪烁，芯片发烫等，首先立即断电，
17、然后报告老师，切忌无视现象，继续实验，以免造成严重后果。8、 实验中所用的元件都需要自行配置，元件名称都在实验设备与器件中写出，在实验中不同公司和国家的同种功能的元件可替换，比如CD系列的与CC系的同各功能的集成芯片可替换。数字逻辑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）
18、。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、抗干扰能力强。由于TTL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。数字IC器件有多种封装形式。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。双列直插式封装有以下特点：1、 正面（上面）看，器件一端有一个半园的缺口，这是正方向的标志。缺口左边的引脚号为1，引脚号按逆时针方向增加。双列直插式封装IC引脚数有8、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能够稍作改变，引脚间距不能改
19、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系列器件一般右下角的最后一个引脚是GND，左上角的引脚是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先看清楚它的引脚图，找对电源和地，避免因接线错误造成器件损坏。本实验箱上的接线采用自锁紧插头、插孔（插座）。使用自锁紧插头、插孔接线时，首先把插头插进插孔中，然后将插头按顺时针方向轻轻一拧则锁紧。拔
20、出插头时，首先按逆时针方向轻轻拧一下插头，使插头与插孔之间松开，然后将插头从插孔中拔出。不要使劲拔插头，以免损坏插头和连线。必须注意，不能带电插、拔器件。插、拔器件只能在关断电源的情况下进行。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。 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，线路的输出接电平指
21、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上动态脉冲信号，观察输出端波形是否符合设计要求，这是动态测试。有些数字电路只需要进行静态测试即可，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。 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。一般的说，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准确。在查找故障过程中，首先要熟悉经常发生的典型故障。（1） 器
22、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查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70以上的故障是由接
23、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；连接线和插孔接触不良连线经多次使用后，有可能外面的塑料包皮完好，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模块不工作或者工作不正常，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；检查连线和插孔是否接触良好；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
24、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。最后画好逻辑图以及接线图。（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。在数字电路实验中，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，对被测电路相当于一个负载，因此测试过程中也有可能引起电路本
25、身工作状态的改变，这点应引起足够的注意。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入插座中，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
26、。如果器件和接线都正确，则需要考虑设计问题。数字逻辑与数字电路实验项目实验一 电子器件测试实验一、实验目的1、测试TTL集成芯片中的与门、或门、非门、与非门、或非门与异或门的逻辑功能。2、了解测试的方法与测试的原理。二、实验原理实验中用到的基本门电路的符号为： 在测试芯片逻辑功能时输入端用逻辑电平输出单元输入高低电平，然后使用逻辑电平显示单元显示输出的逻辑功能。三、实验设备与器件1、 数字逻辑电路实验箱 2、 芯片与门74LS08、或门74LS32、非门74LS04、与非门74LS00、或非门74LS02、异或门74LS86各一片四、实验预习及内容1、 掌握集成芯片74LS08、74LS32、
27、74LS04、74LS00、74LS02、74LS86的管脚分布图。2、 分别列出芯片74LS08、74LS32、74LS04、74LS00、74LS02、74LS86的真值表。五、实验步骤1、依次选用芯片74LS08、74LS32、74LS04、74LS00、74LS02、74LS86做实验，在实验箱IC插座模块找到相应管脚数目的IC插座，插上并保持连接正常。2、对照附录的相应芯片引脚图，按照芯片的管脚分布图接线，注意确保电源VCC（+5V）输入脚和地输入脚的连接，芯片输入端连接到逻辑电平输出单元，通过逻辑电平输出单元控制输入电平，当逻辑输出高电平时对应的发光二极管亮，否则不亮。芯片输出端连
28、接到逻辑电平显示单元，输出高电平时对应的发光二极管亮，否则不亮。 3、按照芯片各逻辑门的真值表检验芯片的逻辑功能芯。六、实验报告要求1、画好实验中各门电路的真值表表格，将实验结果填写到表中。2、根据实验结果，写出各逻辑门的逻辑表达式，并判断逻辑门的好坏。实验二 加法器实验一、实验名称：加法器实验二、仪器、设备：数字逻辑实验仪：一台74LS86：一片74LS10：两片三、实验（设计）目的：1. 熟悉数字逻辑实验仪的用法2. 设计并实现一个全加器四、实验步骤：1. 熟悉数字逻辑实验仪的各组成部分及其功能；2. 熟悉芯片的用法；3. 分析实验原理，确定实验方案；4. 按照实验方案对所使用的芯片进行连
29、线；5. 检查线路连接；6. 接通电源，验证实验结果，填写实验数据；7. 若实验结果出现错误，则切断电源，重新检查线路和芯片，查找并纠正错误；8. 实验结果完全正确，则完成实验，关闭电源，整理实验操作台。五、实验原理、数据（程序）记录：1. 实验原理全加器真值表被加数A加数B进位输入Ci和S进位输出Co0000000110010100110110010101011100111111输出表达式S=； Co=ABBCi+ACi实验电路图和芯片引脚图2. 实验数据记录： 请同学们观察实验数据并填入下表：被加数A加数B进位输入Ci实验结果和S进位输出Co000001010011100101110111
30、实验三 组合电路实验一、实验目的1、掌握组合逻辑电路的分析与设计方法。2、加深对基本门电路使用的理解。二、实验原理1、组合电路是最常用的逻辑电路，可以用一些常用的门电路来组合完成具有其他功能的门电路。例如，根据与门的逻辑表达式Z= AB = 得知，可以用两个非门和一个或非门组合成一个与门，还可以组合成更复杂的逻辑关系。2、分析组合逻辑电路的一般步骤是：(1) 由逻辑图写出各输出端的逻辑表达式；(2) 化简和变换各逻辑表达式；(3) 列出真值表；(4) 根据真值表和逻辑表达式对逻辑电路进行分析，最后确定其功能。 3、设计组合逻辑电路的一般步骤与上面相反，是：(1) 根据任务的要求，列出真值表；(
31、2) 用卡诺图或代数化简法求出最简的逻辑表达式；(3) 根据表达式，画出逻辑电路图，用标准器件构成电路；(4) 最后，用实验来验证设计的正确性。4、组合逻辑电路的设计举例(1) 用“与非门”设计一个表决电路。当四个输入端中有三个或四个“1”时，输出端才为“1”。设计步骤：根据题意，列出真值表如表13-1所示，再填入卡诺图表13-2中。D0000000011111111A0000111100001111B0011001100110011C0101010101010101Z0000000100010111表13-1 表决电路的真值表表13-2 表决电路的卡诺图然后，由卡诺图得出逻辑表达式，并演化成
32、“与非”的形式： 最后，画出用“与非门”构成的逻辑电路如图13-1所示：图13-1 表决电路原理图输入端接至逻辑开关（拨位开关）输出插口，输出端接逻辑电平显示端口，自拟真值表，逐次改变输入变量，验证逻辑功能。(2) 试用10线-4线优先编码器74LS147(相关资料见实验六)和基本门电路构成输出为8421BCD码并具有编码输出标志的编码器。逻辑图为：图13-2 输出为8421BCD码并具有编码输出标志的编码器的逻辑图三、实验设备与器材 1、数字逻辑电路实验箱。2、数字万用表。3、芯片74LS147、74LS00、74LS02、74LS04、74LS10、74LS20、74LS86。四、实验内容
33、实验步骤1、完成组合逻辑电路的设计中的两个例子。2、设计一个四人无弃权表决电路(多数赞成则提议通过即三人以上包括三人)，要求用四2输入与非门来实现。3、设计一个保险箱用的4位数字代码锁，该锁有规定的地址代码A、B、C、D四个输入端和一个开箱钥匙孔信号E的输入端，锁的代码由实验者自编。当用钥匙开箱时，如果输入的四个地址代码正确，保险箱被打开；否则，电路将发出警报（可用发光二极管亮表示）。提示：4位数字代码锁，每位数字量为0-9，实现每位数字量的输入需要四个地址代码来译码，比如9需输入1001来表示1位数字代码，故需要16个输入量，共组成4位数字代码。4、用与非门74LS00和异或门74LS86设
34、计一可逆的4位码变换器。要求：(1) 当控制信号C=1时，它将8421码转换成为格雷码；当控制信号C=0时，它将格雷 码转换成为8421码。(2) 写出设计步骤，列出码变换关系真值表并画出逻辑电路图。(3) 连接电路并测试逻辑电路的功能。五、实验预习要求 1、复习各种基本门电路的使用方法。2、实验前，画好实验用的电路图和表格。3、自己参考有关资料画出实验内容2、3、4中的原理图，找出实验将要使用的芯片，以备实验时用。六、实验报告要求1、将实验结果填入自制的表格中，验证设计是否正确。2、总结组合逻辑电路的分析与设计方法。实验四 校验电路实验一、实验名称：校验电路实验二、仪器、设备：数字逻辑实验仪
35、：一台74LS86：一片三、实验（设计）目的：设计并实现一个奇/偶校验电路四、实验步骤：1. 熟悉芯片的用法；2. 分析实验原理，确定实验方案；3. 按照实验方案对所使用的芯片进行连线；4. 检查线路连接；5. 接通电源，验证实验结果，填写实验数据；6. 若实验结果出现错误，则切断电源，重新检查线路和芯片，查找并纠正错误；7. 实验结果完全正确，则完成实验，关闭电源，整理实验操作台。五、实验原理、数据（程序）记录：1. 实验原理奇/偶校验电路真值表ABCD000111100011011111111011ABCD000111100011011111111011偶校验位P真值表奇校验位Q真值表输出
36、表达式P=； Q=实验电路图和芯片引脚图2. 实验数据记录：请同学们观察实验数据并填入下表：输入信号A B C D输出信号P Q0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111实验五 同步时序电路实验一、实验目的1、掌握四位双向移位寄存器的逻辑功能与使用方法。2、了解移位寄存器的使用实现数据的串行，并行转换和构成环形计数器。二、实验原理1、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
37、要求。根据寄存器存取信息的方式不同分为：串入串出、串入并出、并入串出、并入并出四种形式。本实验选用的4位双向通用移位寄存器，型号为74LS194或CC40194，两者功能相同，可互换使用，其逻辑符号及引脚排列如图15-1所示。图15-1 74LS194(或CC40194)的逻辑符号及引脚排列其中SR为右移串行输入端，SL为左移串行输入端；功能作用如表15-1所示。2、移位寄存器应用很广，可构成移位寄存器型计数器、顺序脉冲发生器和串行累加器；可用作数据转换，即把串行数据转换为并行数据，或把并行数据转换为串行数据等。（1）环形计数器把移位寄存器的输出反馈到它的串行输入端，就可以进行循环移位，如下图
38、所示。将输出端Q3与输入端SR相连后，在时钟脉冲的作用下Q0Q1Q2Q3将依次右移。同理，将输出端Q0与输入端SL相连后，在时钟脉冲的作用下Q0Q1Q2Q3将依次左移。（2）实现数据串、并转换 串行/并行转换器串行/并行转换是指串行输入的数据，经过转换电路之后变成并行输出。下面是用两片74LS194构成的七位串行/并行转换电路。电路中S0端接高电平1，S1受Q7控制，两片寄存器连接成串行输入右移工作模式。Q7是转换结束标志。当Q7=1时，S1为0，使之成为S1S0=01的串入右移工作方式。当Q7=0时，S1为1，有S1S0=11，则串行送数结束，标志着串行输入的数据已转换成为并行输出。 并行/
39、串行转换器并行/串行转换是指并行输入的数据，经过转换电路之后变成串行输出。下面是用两片74LS194构成的七位并行/串行转换电路，如图15-4所示。与图15-3相比，它多了两个与非门，而且还多了一个转动换启动信号（负脉冲或低电平），工作方式同样为右移。对于中规模的集成移位寄存器，其位数往往以4位居多，当所需要的位数多于4位时，可以把几片集成移位寄存器用级连的方法来扩展位数。三、实验设备与器材 1、数字逻辑电路实验箱。 2、双踪示波器，数字万用表。3、芯片74LS00、74LS04、74LS30（8输入与非门）、74LS194（或CC40194）。 四、实验内容及实验步骤 1、测试74LS194
40、（或CC40194）的逻辑功能参考图15-1连线，、S1、S0、SL、SR、D0、D1、D2、D3分别接至逻辑开关的输出插孔；Q0、Q1、Q2、Q3分别接至逻辑电平显示输入插孔。CP接单次脉冲源。自拟表格，逐项进行测,并与实验指导书给出的功能表做对比。注意：当接数码管时，因为所用数码管的驱动器4511是BCD码驱动器，所以，当组成的16进制数大于9时，4511处于消隐状态，数码管不显示；要看大于9的状态应该接四位发光二极管或用能显示十六进制的译码器，如MC14495，CD14495等。2、环形计数器自拟实验线路用并行送数法预置计数器为某二进制代码（如0100），然后进行右移循环，观察寄存器输出
41、端状态的变化；再进行循环左移，观察寄存器输出端状态的变化，将结果记录下来。3、实现数据的串行/并行转换按图15-3连线，进行右移串入、并出实验，串入数据自定，自拟表格并记录下实验结果。4、 实现数据的并行/串行转换按图15-4连线，进行右移并入、串出实验，并入数据自定，自拟表格并记录下实验结果。五、实验预习要求1、复习有关寄存器的有关章节的内容，弄懂移位寄存器工作的基本原理。2、查阅74LS194（或CC40194）的资料，熟悉其逻辑功能及引脚排列。3、画好实验要用的表格。六、实验报告要求1、若要进行循环左移，图15-3、15-4接线应如何修改？2、画出用两片CC40194构成的七位左移串/并
42、行转换器电路。3、画出用两片CC40194构成的七位左移并/串行转换器电路。4、分析实现数据串/并转换器、并/串行转换器电路所得结果的正确性。实验六 异步时序电路实验一、实验名称：异步时序电路实验二、仪器、设备：数字逻辑实验仪：一台；74LS74：两片三、实验（设计）目的：设计并实现一个四位二进制异步计数器四、实验步骤：1. 熟悉芯片的用法；2. 分析实验原理，确定实验方案；3. 按照实验方案对所使用的芯片进行连线；4. 检查线路连接；5. 接通电源，验证实验结果，填写实验数据；6. 若实验结果出现错误，则切断电源，重新检查线路和芯片，查找并纠正错误；7. 实验结果完全正确，则完成实验，关闭电
43、源，整理实验操作台。五、实验原理、数据（程序）记录：1. 实验原理状态图和电路图74LS74功能说明：正沿触发双D触发器预置PR清除CLR时钟CK功能1011011110清零（Q=0）置1（Q=1）接数（Q=D）保持（Q=Q0）2. 实验数据记录：请同学们观察实验数据并填入下表：节拍时钟信号CP实验结果显示Q4Q3Q2Q112345678910111213141516011111111111111100001 1 1 1实验七 综合设计实验一、实验名称：综合设计实验二、仪器、设备：数字逻辑实验仪：一台实验用芯片：若干三、实验（设计）目的：利用组合电路和时序电路设计并实现具有一定功能的电路。参考实验题：序列检测器、脉冲信号发生器等四、实验步骤：1. 分析实验原理，确定实验方案；2. 根据实验方案选择适当的芯片；3. 按照实验方案对所使用的芯片进行连线；4. 检查线路连接；5. 接通电源，验证实验结果，填写实验数据；6. 若实验结果出现错误，则切断电源，重新检查线路和芯片，查找并纠正错误；7. 实验结果完全正确，则完成实验，关闭电源，整理实验操作台。五、实验要求1. 熟悉组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计步骤2. 掌握常用的芯片的功能和引脚图3. 按照逻辑电路的设计步骤进行相关电路的设计，得出逻辑电路图，并根据设计的电路图选择合适的芯片六、实验报告
