实验教学
数字电路实验
教学大纲
（一）课程简介
《数字电路》是一门既有理论又有很强实用性的技术基础课，更强调理论与实践相结合。《数字电路实验》旨在加深学生对已学过的《数字电路》内容的理解。
为了使学生掌握本学科的理论知识、实验技术和测量方法，本实验指导书在内容安排上，既有验证型实验，又有设计型实验，既有单元电路实验，又有综合性实验，有浅有深、有简有繁。
《数字电路实验》是配套于物理学与信息技术学院的物理学教育、应用电子技术教育和电子信息技术专业本科生《数字电路》专业基础课的实验教材，也适合相关专业选用。
（二）教学目的
培养学生的基本实验技能；掌握分析、设计、组装和调试数字电路的基本方法和步骤；进一步提高学生电路的分析研究能力，理论联系实际的能力（使学生能根据实验结果，利用所学理论，通过分析，找出内在联系，从而对电路参数进行调整，使之符性能要求）；在实验中培养学生实事求是、严谨的科学作风，为适应科学技术高速发展打好坚实基础。
（三）使用教材
《数字电路实验》
（四）考核方式
实验操作
（五）实验课内容
实验编号：006001
实验名称：集成门电路的逻辑功能的测试
实验学时：3学时
实验目的：熟悉及掌握门电路的逻辑功能和测试方法。
实验类型：验证
实验要求：必修
实验内容：1、与非门、异或门、与或非门逻辑功能的测试
2、利用与非门组成其它逻辑门电路，并测试其逻辑功能
实验编号：006002
实验名称：组合逻辑电路的分析与设计
实验学时：3学时
实验目的：1、掌握组合逻辑电路的分析方法，验证半加器的逻辑功能。
2、掌握组合逻辑电路的设计方法，验证自己所设计的电路。
实验类型：设计
实验要求：必修
实验内容：1、分析用异或门和与非门组成的电路的逻辑功能。
2、自己设计一个判断数A大于数B的比较电路，A、B两数为二进制数A＝X2X1，B＝Y2Y1，要求此电路用与非门构成。
3、用与非门设计一个三变量表决器。
实验编号：006003
实验名称：译码器及应用
实验学时：3学时
实验目的：1、了解译码器的工作原理及功能。
2、掌握译码器的典型应用。
实验类型：综合
实验要求：必修
实验内容：1、用三变量译码器(74LSl38)设计一位全加器。
2、用4—16译码器(74LSl54)实现单“1”检测电路。
3、用74LSl38设计一位全减器，计录实验结果。
4、用4-16译码器设计四变量判奇电路，计录实验结果。
实验编号：006004
实验名称：数据选择器及应用
实验学时：3学时
实验目的：1、了解数据选择器的工作原理及功能。
2、掌握数据选择器的典型应用。
实验类型：综合
实验要求：必修
实验内容：1、用八选一（74LSl51）实现逻辑函数
F(A、B、C、D)＝Σm(0、2、3、7、8、9、10、12、13)
2、分别用四选一(74LSl53)和八选一(74LSl51)实现三变量多数表决电路，记录实现结果。
3、用三片四选一或两片四选一和2---4译码器实现十六选一。
实验编号：006005
实验名称：全加器及应用
实验学时：3学时
实验目的：1、了解用SSI器件实现一位全加器的方法。
2、掌握用MSI器件实现四位全加器的方法，并掌握全加器的应用。
3、掌握MSI器件构成译码与显示的方法。
实验类型：综合
实验要求：必修
实验内容：1、用全加器实现8421码到余3码的转换。
分析：由842l码加3(即加0011)变换成余3码，所以在全加器的加数A输入8421码，加数B设置成0011，和数输出即为余3码。
2、用全加器设计8421BCD码加法器
（1）当两个842lBCD码表示的一位十进制数相加时，每个数不会大于9，考虑到低位来的进位，两数相加和最大为19(即9+9+1＝19)，和数用BCD码表示超过9或者有进位，都必须对这个和数进行加6（0110）修正。
（2）位C等于1时进行加6修正，产生十进制进位信号C等于1
（3）画出逻辑电路图
（4）进行加法实验(和数S用数码显示，C接LED)，将结果填入表中。
A3 |
A2 |
A1 |
A0 |
B3 |
B2 |
B1 |
B0 |
C |
S（数码显示） |
结果（十进制） |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|||
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|||
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
3、用全加器实现四位二进制减法
实验编号：006006
实验名称：触 发 器
实验学时：3学时
实验目的：1、学习触发器逻辑功能测试方法。
2、熟悉用TTL与非门构成的基本R—S触发器的组成、工作原理和性能。
3、熟悉集成JK触发器和D发器的功能。
4、掌握用六个与非门组成维持阻塞D触发器的方法、了解其结构及功能。
实验类型：验证
实验要求：必修
实验内容：1、基本R S触发器逻辑功能的测试
2、集成J K触发器逻辑功能的测试。
3、集成D触发器逻辑功能测试
4、由TTL与非门组成的维持阻塞T触发器的功能测试
实验编号：006007
实验名称：触发器的相互转换
实验学时：3学时
实验目的：1、通过实验进一步掌握RS、J—K、D、T、Tˊ触发器的基本逻辑功能。
2、通过实验掌握五种触发器相互转换，明确这种转换是逻辑功能之间的转换。
实验类型：综合
实验要求：必修
实验内容：1、由与非门构成主从RS触发器并完成RS触发器到D、J—K、T、Tˊ触发器的转换。
2、由与非门构成主从RS触发器并完成RS触发器到D、J—K、T、Tˊ触发器的转换。
3、J—K到RS、D、T、Tˊ的转换
实验编号：006008
实验名称：计数器
实验学时：3学时
实验目的：1、掌握计数器设计的基本方法。
2、通过试验进一步加深对计数器工作原理的理解。
实验类型：验证
实验要求：必修
实验内容：同步模八、二---十进制加法计数器的验证
实验编号：006009
实验名称：集成计数器及其应用
实验学时：3学时
实验目的：1、熟悉计数器的工作原理，掌握MSI计数器逻辑功能及其应用。
2、掌握计数器的级联方法，并会用MSI计数器实现任意进制计数器。
实验类型：设计
实验要求：必修
实验内容：1、设计一个模N=7加法计数器，计数序列及器件自选。画出计数器逻辑图，用示波器观测计数器各点波形图。
2、设计一个模N=24加法计数器，计数序列及器件自选。画出计数器逻辑图，用静态测试法检验计数器的功能。
3、用74LS192（T217）实现十进制可逆计数器，用静态测试验证计数器的逻辑功能，用示波器观察并记录CP、QA、QB 、QC 、QD及（OC）之同步波形。
4、用74LS161及74LS150（16选1多路选择器）实现模2-16可变计数器。
实验编号：006010
实验名称：移位寄存器
实验学时：3学时
实验目的：观察移位寄存器输入——输出的工作方法及其逻辑功能。
实验类型：验证
实验要求：必修
实验内容：验证移位寄存器的四种工作方式
实验编号：006011
实验名称：555定时器
实验学时：3学时
实验目的：1、熟悉555定时器的工作原理。
2、掌握定时器的典型应用。
实验类型：验证
实验要求：必修
实验内容：用555定时器构成施密特触发器、多谐振荡器、单稳态触发器和锯齿波产生电路
实验编号：006012
实验名称：DAC实验和ADC实验
实验学时：3学时
实验目的：1、熟悉DAC及ADC的工作原理。
2、掌握用DAC产生锯齿波三角波的方法。
实验类型：验证
实验要求：必修
实验内容：验证AD和DA
实验编号：006013
实验名称：十字路口交通灯控制
实验学时：3学时
实验目的：熟悉用同步时序设计交通灯自控制法
实验类型：设计
实验要求：必修
实验内容：1、要求红绿灯在两方向上每30秒钟循环一次，因此用555定时器设计一个频率f=4HZ的脉冲发生器，利用公式：T=2(R1+2R2)C，得到R1=20K,R2=7.5K,C=10μ。
2、f=4HZ的脉冲得到后，在利用74LS290设计一个10分频器，得到f=0.4HZ的脉冲，即T=2.5秒的脉冲。12个脉冲为30秒。
3、用74LS161的设计模12计数器，CP用T=2.5秒的脉冲，输出控制两方向的红绿灯，正好30秒一个循环。
4、画出完整电路图
5、联好实际电路，验证其功能。
实验编号：006014
实验名称：时钟控制器设计
实验学时：3学时
实验目的：熟悉用同步时序电路设计时钟控制器的方法。
实验类型：设计
实验要求：必修
实验内容：1、详细画出时钟控制器的原理电路图及主要波形图。
2、组装电路及调试
（1）断开Z点与计数器CP端之连线，将k4~k1予置成某个数，然后按下kp（负极性脉冲），观察Z端输出的脉冲个数（用LED显示）是否正确，重新予置某个数，再观察之。
（2）将Z点与计数器CP端相连，观察Z端输出的脉冲个数与显示器读数是否相符？若不符，请查明原因，直至相符为止。
（3）上述实验都是在时钟ф为1Hz脉冲信号情况下进行的静态观测实验，它只能验证放过的脉冲数，但不能验证放过的脉冲是否完整无缺。为此，应将Z点信号送到示波器作动态观测，同时将ф改为1KHz脉冲，此时你在示波器上看到的只是一条水平线（为什么？请验证），现在请你设计一个能动态观测Z点波形的实验线路，并验证之。
实验编号：006015
实验名称：四位二进制数加、减运算和比较
实验学时：3学时
实验目的：了解实现四位无符号二进制数加、减运算和比较的原理和实现的方法。
实验类型：设计
实验要求：
实验内容：1、实现二进制加法
（1）控制线C0＝“0”
（2）用开关ki置数
（3）四D寄存器清“0”
（4）设置总线BUS值
（5）接入CP
Ki设置的初值及每次累加结果均由数码显示器显示出来．而比较结果(大于、等于、小于)由LED显示。
2、实现二进制减法
除控制线C0接“1”电平外，其它步骤同实现加法时一样。
调试前先检查各片子是否完好，然后先调试寄存器和异或电路部分，再调试累加器部分，再调试比较电路部分，最后将以上各部分联起来进行总调。
实验编号：006016
实验名称：序列码发生器及序列码检测器的设计
实验学时：3学时
实验目的：通过实验掌握序列码发生器及序列码捡测器的设计方法，掌握中规模器件在设计中的应用。
实验类型：设计
实验要求：
实验内容：1、设计一个1110101011序列码发生器及101序列码检测器（代码可重叠）,并组装和调试。
序列码发生器输出 X：1110101011(最左端先移入)
序列码检测器输出 Z：0000101010
2、当检测到101序列码时,驱动扬声器发出频率为1KHz的脉冲信号。
3、设计系统时钟φ1、φ2、φ3、φ4分别为1KHz及1Hz的对称方波。
4、将序列码发生器和序列码检测器联合调试，用示波器动态观察X和Z的波形，看是否正确？音响设备是否正常工作。