《数字电子技术基础》
实验指导书
广东海洋大学信息学院
二0一五年二月
目录
实验一 TTL 集成与非门的逻辑功能与参数测试 ......................... 3
实验二 74LS138译码器逻辑功能测试及应用 .............................. 7
实验三 触发器逻辑功能测试及应用 ............................................ 11
实验四 计数器逻辑功能测试及应用 ............................................ 14
附录 《数字电子技术基础》实验报告的撰写格式与要求 .......... 18
实验一 TTL 集成与非门的逻辑功能与参数测试
一、实验目的
1．掌握TTL 与非门逻辑功能；
2．掌握TTL 与非门逻辑功能和主要参数的测试方法。 二、实验内容及步骤
被测与非门74LS20电路图如图1-1所示。
图1-1
1、检查集成门电路的好坏，将测试的逻辑值填入表1中。
表
1
2、TTL 与非门的主要参数测试：
（1）低电平输出电源电流I CCL = 。
测试条件：V CC =5V，输入端悬空，输出空载，如图1-2（a ）所示。 （2）高电平输出电源电流I CCH 。
测试条件：V CC =5V，两输入端悬空，两输入端接地，输出空载，如图1-2（b ）所示。
（3）低电平输入电流I IL = 。
测试条件：V CC =5V，被测输入端通过电流表接地，其余输入端悬空，输出空载，如图1-2（c ）所示。
（4）高电平输入电流I IH = 免测（无微安表） 。
测试条件：V CC =5V，被测输入端通过电流表接V CC ，其余输入端接地，输出空载，如图1-2（d ）所示，每个输入端都测一下。
图1-2
3、（1）测试与非门74LS20的输出端允许灌入的最大负载电流I OL =
测试方法：如图1-3所示，V CC =5V， 门的输入端全部悬空，输出端接灌电流 负载R L ，调节R L ，使I OL 增大，V OL 随之 增高，当V OL 达到V OLm （0.4V ）时的I OL 就是允许灌入的最大负载电流。
图1-3
（2）根据实验中测得的I OL 和I IL 求出TTL 与非门的扇出系数N O 。
4、TTL 与非门电压传输特性：
（1）按图1-4接线，调节电位器R ，使V i 从0V 向高电平变化，逐点测量V i 和V o 的对应值，记入表2中。
表2
图1-4
（2）根据表2中测得的数据，画出与非门的电压传输特性曲线。
三、思考题。
1、如何识别集成门的管脚号？
2、根据对与非门集成块74LS20的功能测试，得出与非门的逻辑功能， 即有 出 ；全 出 。
3、TTL 与非门的某输入端悬空时，该输入端相当于接什么电平？
4、TTL 与非门的多余输入端可作怎样的处理？（提供3种方法）
5、该与非门集成块74LS20的开门电压是多少？
实验二 74LS138译码器逻辑功能测试及应用
一、实验目的
1．掌握中规模集成译码器74LS138的逻辑功能。 2．掌握应用74LS138实现组合逻辑函数的方法。 二、实验内容及步骤
1、74LS20与非门逻辑功能的测试
首先将74LS20与非门的14脚接直流电源＋5V ，7脚接地。将一个与非门的输入端1、2、4、5脚分别接至逻辑电平开关的四个输出口，输出端6脚连接在逻辑电平显示器的一个输入口上，拨动逻辑电平开关，测试该与非门的逻辑功能，如果结果满足“见0则1、全1则0”的原则，说明该与非门正常，否则已坏；同样的方法将74LS20芯片上的另一个与非门的9、10、12、13脚分别接至逻辑电平开关的四个输出口，输出端8脚连接在逻辑电平显示器的一个输入口上，拨动逻辑电平开关，测试该与非门的逻辑功能。 2．74LS138译码器逻辑功能测试
（1）图2-1为74LS138译码器芯片的引脚排列。 其中 A2 、A 1 、A 0 为地址输入端，
Y 0～Y 7为译码输出端， S 1、S 2、S 3为使能端。
图2-1
（2）首先将74LS138译码器的16脚接直流电源＋5V ，8脚接地。 将译码器使能端S 1、S 2、S 3及地址端A 2、A 1、A 0 分别接至逻辑电平开关输出口，八个输出端
Y 7⋅⋅⋅Y 0依次连接在逻辑电平显示器的八个输入口上，拨动逻辑电平开关，按表1逐项测试74LS138逻辑功能。如果实现的功能与表1不符，首先请检查电路法是否正确，如果电路正确，那可能是译码器工作不正常，请换芯片再重新测试。
表1 74LS138功能表
3、用74LS138译码器实现组合逻辑函数
二进制译码器的特点是最小项输出，利用此特点可方便地实现逻辑函数。现 利用74LS138译码器和74LS20与非门实现以下逻辑函数：
Z ＝A B C +A B C +A B C ＋ABC
第一步：令A 为最高位，C 为最低位。逻辑函数可以表示为： Z ＝A B C +A B C +A B C ＋ABC = m0+m2+m4+m7
＝Y 0+Y2+Y4+Y7＝(Y0'.Y 2'.Y 4'.Y 7' ) '
第二步：连接电路。
将74LS138译码器的16脚接直流电源＋5V ，8脚接地。令S 1＝1，S 2＋S 3＝0，即S 1 端接＋5V ，S 2和S 3端接地。地址端A 2、A 1、A 0 分别接至逻辑电平开关输出口，把这三个口依次默认为A 、B 、C ，四个输出端0、2、4、7连接在与非门的输入端，与非门的输出端接电平显示器的一个输入口上。连接后的电路如图2-2所示。
图2-2 设计后的电路
第三步：拨动逻辑电平开关，按表2验证电路的逻辑功能。
表2 当A B C三个输入端输入为000、010、100、111这四种状态时，电平显示器的发光二极管亮； 当A B C三个输入端输入为001、011、101、110 这四种状态时，电平显示器的发光二极管不亮。否则，检查所设计的电路，找出故障原因，重新测试。
三、实验注意事项
1、74LS20与非门和74LS138译码器均要接＋5V 电源，均要接地。
2、在74LS138译码器的三个输入端A 0、A 1、A 2中A 2是最高位，A 0是最低位，实验中要注意输入变量A 、B 、C 与A 2、A 1、A 0的对应关系。
四、思考题
1、当74LS138译码器的S 1＝1，S 2＋S 3＝0，且输入端A 2A 1A 0=101时，哪一输出端有信号（为0）输出？
2、74LS138有多少个输入端？多少个输出端？输出的特点是什么？
3、用74LS138和与非门设计一个三输入的少数服从多数表决电路。
实验三 触发器逻辑功能测试及应用
一、实验目的
1、掌握集成触发器的逻辑功能及使用方法 2、熟悉触发器之间相互转换的方法 二、实验内容及步骤
1、测试双JK 触发器74LS112逻辑功能。
在输入信号为双端的情况下，JK 触发器是功能完善、使用灵活和通用性较强的一种触发器。本实验采用74LS112双JK 触发器，是下降边沿触发的边沿触发器。JK 触发器的状态方程为Q n+1 ＝J Q n ＋K Q n （1）JK 触发器74LS112逻辑电路引脚图3-1如下：
图3-1
（2）测试复位、置位功能，将测试结果填入表1。
表1
（3）触发功能测试，按表2要求测试JK 触发器逻辑功能。
表2
（4）根据图3-2逻辑图将JK 触发器分别连接成T 触发器和T ′触发器，并通过做实验进行验证。
注释：T 触发器的逻辑功能：当T ＝0时，时钟脉冲作用后，其状态保持不变；当T ＝1时，时钟脉冲作用后，触发器状态翻转。如果将T 触发器的T 端置“1”，即得T' 触发器。在T' 触发器的CP 端每来一个CP 脉冲信号，触发器的状态就翻转一次，故称之为反转触发器，广泛用于计数电路中。
图3-2
2、测试双D 触发器74LS74的逻辑功能
在输入信号为单端的情况下，D 触发器用起来最为方便，其状态方程为 Q
n+1
＝D ，其输出状态的更新发生在CP 脉冲的上升沿，故又称为上升沿触发的
n
边沿触发器，触发器的状态只取决于时钟到来前D 端的状态，D 触发器的应用很广，可用作数字信号的寄存，移位寄存，分频和波形发生等。
（1）D 触发器74LS74逻辑电路引脚图3-3所示。
图3-3
（2）测试复位、置位功能，将测试结果填入表3。
表3
（3）D 触发器的功能测试，按表4要求测试D 触发器逻辑功能，填入表4。
表4
（4）、根据图3-4所示逻辑图，将D 触发器连接成计数单元（即T ′触发器）。并通过实验进行验证。
图3-4
三、思考题
1、根据表1的测试结果，R 端也称为异步 端。S 端也称为异 步 端。 2、总结JK 触发器74LS112的动作特点。
3、总结D 触发器74LS74的动作特点。
4、如何将JK 触发器转换为D 触发器？画出接线图。
实验四 计数器逻辑功能测试及应用
一、实验目的
1．熟悉MSI 计数器的使用方法；
2．掌握利用MSI 十进制计数器构成N 进制计数器的方法。 二、实验内容及步骤
1、同步十进制可逆计数器CC40192的管脚排列如图4-1所示。
图4-1
1
、测试CC40192同步十进制可逆计数器的逻辑功能，如表1。
表1
（1）清除：令CR=1，其它输入为任意态，此时Q 3Q 2Q 1Q 0=0000，译码数字显示为0。清除功能完成后，置CR=0。
（2）置数： 当CR=0，CP D ，CP U 任意，数据输入端D 3D 2D 1D 0输入任意一组二进制数，令LD =0，观察计数译码显示情况，预置功能是否完成，此后置LD =1。 2、根据所给CC40192功能表，将其接成8421码十进制加法计数器。 （1） 先按要求在下面空白处设计出连线图。
（2）按设计图接线，再将CC40192的输出接至数字实验板上的带译码功能的七段码显示数码管。CC40192的计数脉冲CP 由数字实验板上的脉冲信号提供，将脉冲信号的频率调低，要求在数码管上能看到数字的显示从0→1→2→3→„9循环变化。
3、将CC40192同步十进制可逆计数器连接成8421码十进制减法计数器。 在下面空白处画出电路接线示意图。
（1） 按设计图接线，再将CC40192的输出接至数字实验板上的带译码功能的
七段码显示数码管。
（2）CC40192的计数脉冲CP 由数字实验板上的脉冲信号提供，将脉冲信号的频率调低，要求在数码管上能看到数字的显示从0→9→8→7→„0循环变化。
4、用CC40192构成任意进制的计数器。
（1）利用清除功能CR 端（清零法），将CC40192构成五进制加法计数器。要求设计出电路连线图，按图接好电路后，观察数码管的显示情况，是否为自己设计的五进制加法计数器。
（2）利用预置功能LD 端（预置数法），将CC40192构成八进制加法计数器。要求设计出电路连线图，按图接好电路后，观察数码管的显示情况，是否为自己设计的八进制加法计数器。
三、思考题
1、根据所给CC40192功能表，该计数器的预置数据的功能和计数器的输出清零功能分别是同步清零还是异步清零？
2、同步清零和异步清零的区别是什么？
3、如要构成二十九进制的加法计数器，则需要几片CC40192？请画出电路连接图。
附录 数字电子技术基础实验报告的撰写格式与要求
实验和实验报告的撰写是理工科学生最基本的工程训练内容之一。在进电子实验室做实验之前，应先仔细阅读与本次实验有关的实验指导和说明，了解实验的基本原理，要用到的主要仪器设备的使用方法，设计好实验数据的记录表格（若实验指导书中已提供数据记录表格时实验数据可直接记录在实验指导书的数据表格中）。做完实验之后按实验记录撰写实验报告。
实验报告应包括以下各部份的内容： 1、实验的名称 2、实验目的 3、实验所依据的原理
4、实验用的几种主要设备的名称和型号 5、实验电路图（切忌徒手画图！）
6、简要的操作步骤（只写明简要步骤，不要细述） 7、数据表格及数据（忠实记录原始数据状态）
8、数据处理及结果（只列出计算用的公式和计算结果，不要列出分析计算过程。若认为分析计算过程很重要时，可作为附录写出）
9、有必要时画出相关的波形图 10、实验所得出的结论
11、其它（包括误差的来源及讨论，心得体会和建议等） 每份实验报告的篇幅约在三页左右（实验报告书用纸）。
为便于按顺序整理和保存实验报告，请每位同学务必写上自己学号。
《数字电子技术基础》
实验指导书
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目录
实验一 TTL 集成与非门的逻辑功能与参数测试 ......................... 3
实验二 74LS138译码器逻辑功能测试及应用 .............................. 7
实验三 触发器逻辑功能测试及应用 ............................................ 11
实验四 计数器逻辑功能测试及应用 ............................................ 14
附录 《数字电子技术基础》实验报告的撰写格式与要求 .......... 18
实验一 TTL 集成与非门的逻辑功能与参数测试
一、实验目的
1．掌握TTL 与非门逻辑功能；
2．掌握TTL 与非门逻辑功能和主要参数的测试方法。 二、实验内容及步骤
被测与非门74LS20电路图如图1-1所示。
图1-1
1、检查集成门电路的好坏，将测试的逻辑值填入表1中。
表
1
2、TTL 与非门的主要参数测试：
（1）低电平输出电源电流I CCL = 。
测试条件：V CC =5V，输入端悬空，输出空载，如图1-2（a ）所示。 （2）高电平输出电源电流I CCH 。
测试条件：V CC =5V，两输入端悬空，两输入端接地，输出空载，如图1-2（b ）所示。
（3）低电平输入电流I IL = 。
测试条件：V CC =5V，被测输入端通过电流表接地，其余输入端悬空，输出空载，如图1-2（c ）所示。
（4）高电平输入电流I IH = 免测（无微安表） 。
测试条件：V CC =5V，被测输入端通过电流表接V CC ，其余输入端接地，输出空载，如图1-2（d ）所示，每个输入端都测一下。
图1-2
3、（1）测试与非门74LS20的输出端允许灌入的最大负载电流I OL =
测试方法：如图1-3所示，V CC =5V， 门的输入端全部悬空，输出端接灌电流 负载R L ，调节R L ，使I OL 增大，V OL 随之 增高，当V OL 达到V OLm （0.4V ）时的I OL 就是允许灌入的最大负载电流。
图1-3
（2）根据实验中测得的I OL 和I IL 求出TTL 与非门的扇出系数N O 。
4、TTL 与非门电压传输特性：
（1）按图1-4接线，调节电位器R ，使V i 从0V 向高电平变化，逐点测量V i 和V o 的对应值，记入表2中。
表2
图1-4
（2）根据表2中测得的数据，画出与非门的电压传输特性曲线。
三、思考题。
1、如何识别集成门的管脚号？
2、根据对与非门集成块74LS20的功能测试，得出与非门的逻辑功能， 即有 出 ；全 出 。
3、TTL 与非门的某输入端悬空时，该输入端相当于接什么电平？
4、TTL 与非门的多余输入端可作怎样的处理？（提供3种方法）
5、该与非门集成块74LS20的开门电压是多少？
实验二 74LS138译码器逻辑功能测试及应用
一、实验目的
1．掌握中规模集成译码器74LS138的逻辑功能。 2．掌握应用74LS138实现组合逻辑函数的方法。 二、实验内容及步骤
1、74LS20与非门逻辑功能的测试
首先将74LS20与非门的14脚接直流电源＋5V ，7脚接地。将一个与非门的输入端1、2、4、5脚分别接至逻辑电平开关的四个输出口，输出端6脚连接在逻辑电平显示器的一个输入口上，拨动逻辑电平开关，测试该与非门的逻辑功能，如果结果满足“见0则1、全1则0”的原则，说明该与非门正常，否则已坏；同样的方法将74LS20芯片上的另一个与非门的9、10、12、13脚分别接至逻辑电平开关的四个输出口，输出端8脚连接在逻辑电平显示器的一个输入口上，拨动逻辑电平开关，测试该与非门的逻辑功能。 2．74LS138译码器逻辑功能测试
（1）图2-1为74LS138译码器芯片的引脚排列。 其中 A2 、A 1 、A 0 为地址输入端，
Y 0～Y 7为译码输出端， S 1、S 2、S 3为使能端。
图2-1
（2）首先将74LS138译码器的16脚接直流电源＋5V ，8脚接地。 将译码器使能端S 1、S 2、S 3及地址端A 2、A 1、A 0 分别接至逻辑电平开关输出口，八个输出端
Y 7⋅⋅⋅Y 0依次连接在逻辑电平显示器的八个输入口上，拨动逻辑电平开关，按表1逐项测试74LS138逻辑功能。如果实现的功能与表1不符，首先请检查电路法是否正确，如果电路正确，那可能是译码器工作不正常，请换芯片再重新测试。
表1 74LS138功能表
3、用74LS138译码器实现组合逻辑函数
二进制译码器的特点是最小项输出，利用此特点可方便地实现逻辑函数。现 利用74LS138译码器和74LS20与非门实现以下逻辑函数：
Z ＝A B C +A B C +A B C ＋ABC
第一步：令A 为最高位，C 为最低位。逻辑函数可以表示为： Z ＝A B C +A B C +A B C ＋ABC = m0+m2+m4+m7
＝Y 0+Y2+Y4+Y7＝(Y0'.Y 2'.Y 4'.Y 7' ) '
第二步：连接电路。
将74LS138译码器的16脚接直流电源＋5V ，8脚接地。令S 1＝1，S 2＋S 3＝0，即S 1 端接＋5V ，S 2和S 3端接地。地址端A 2、A 1、A 0 分别接至逻辑电平开关输出口，把这三个口依次默认为A 、B 、C ，四个输出端0、2、4、7连接在与非门的输入端，与非门的输出端接电平显示器的一个输入口上。连接后的电路如图2-2所示。
图2-2 设计后的电路
第三步：拨动逻辑电平开关，按表2验证电路的逻辑功能。
表2 当A B C三个输入端输入为000、010、100、111这四种状态时，电平显示器的发光二极管亮； 当A B C三个输入端输入为001、011、101、110 这四种状态时，电平显示器的发光二极管不亮。否则，检查所设计的电路，找出故障原因，重新测试。
三、实验注意事项
1、74LS20与非门和74LS138译码器均要接＋5V 电源，均要接地。
2、在74LS138译码器的三个输入端A 0、A 1、A 2中A 2是最高位，A 0是最低位，实验中要注意输入变量A 、B 、C 与A 2、A 1、A 0的对应关系。
四、思考题
1、当74LS138译码器的S 1＝1，S 2＋S 3＝0，且输入端A 2A 1A 0=101时，哪一输出端有信号（为0）输出？
2、74LS138有多少个输入端？多少个输出端？输出的特点是什么？
3、用74LS138和与非门设计一个三输入的少数服从多数表决电路。
实验三 触发器逻辑功能测试及应用
一、实验目的
1、掌握集成触发器的逻辑功能及使用方法 2、熟悉触发器之间相互转换的方法 二、实验内容及步骤
1、测试双JK 触发器74LS112逻辑功能。
在输入信号为双端的情况下，JK 触发器是功能完善、使用灵活和通用性较强的一种触发器。本实验采用74LS112双JK 触发器，是下降边沿触发的边沿触发器。JK 触发器的状态方程为Q n+1 ＝J Q n ＋K Q n （1）JK 触发器74LS112逻辑电路引脚图3-1如下：
图3-1
（2）测试复位、置位功能，将测试结果填入表1。
表1
（3）触发功能测试，按表2要求测试JK 触发器逻辑功能。
表2
（4）根据图3-2逻辑图将JK 触发器分别连接成T 触发器和T ′触发器，并通过做实验进行验证。
注释：T 触发器的逻辑功能：当T ＝0时，时钟脉冲作用后，其状态保持不变；当T ＝1时，时钟脉冲作用后，触发器状态翻转。如果将T 触发器的T 端置“1”，即得T' 触发器。在T' 触发器的CP 端每来一个CP 脉冲信号，触发器的状态就翻转一次，故称之为反转触发器，广泛用于计数电路中。
图3-2
2、测试双D 触发器74LS74的逻辑功能
在输入信号为单端的情况下，D 触发器用起来最为方便，其状态方程为 Q
n+1
＝D ，其输出状态的更新发生在CP 脉冲的上升沿，故又称为上升沿触发的
n
边沿触发器，触发器的状态只取决于时钟到来前D 端的状态，D 触发器的应用很广，可用作数字信号的寄存，移位寄存，分频和波形发生等。
（1）D 触发器74LS74逻辑电路引脚图3-3所示。
图3-3
（2）测试复位、置位功能，将测试结果填入表3。
表3
（3）D 触发器的功能测试，按表4要求测试D 触发器逻辑功能，填入表4。
表4
（4）、根据图3-4所示逻辑图，将D 触发器连接成计数单元（即T ′触发器）。并通过实验进行验证。
图3-4
三、思考题
1、根据表1的测试结果，R 端也称为异步 端。S 端也称为异 步 端。 2、总结JK 触发器74LS112的动作特点。
3、总结D 触发器74LS74的动作特点。
4、如何将JK 触发器转换为D 触发器？画出接线图。
实验四 计数器逻辑功能测试及应用
一、实验目的
1．熟悉MSI 计数器的使用方法；
2．掌握利用MSI 十进制计数器构成N 进制计数器的方法。 二、实验内容及步骤
1、同步十进制可逆计数器CC40192的管脚排列如图4-1所示。
图4-1
1
、测试CC40192同步十进制可逆计数器的逻辑功能，如表1。
表1
（1）清除：令CR=1，其它输入为任意态，此时Q 3Q 2Q 1Q 0=0000，译码数字显示为0。清除功能完成后，置CR=0。
（2）置数： 当CR=0，CP D ，CP U 任意，数据输入端D 3D 2D 1D 0输入任意一组二进制数，令LD =0，观察计数译码显示情况，预置功能是否完成，此后置LD =1。 2、根据所给CC40192功能表，将其接成8421码十进制加法计数器。 （1） 先按要求在下面空白处设计出连线图。
（2）按设计图接线，再将CC40192的输出接至数字实验板上的带译码功能的七段码显示数码管。CC40192的计数脉冲CP 由数字实验板上的脉冲信号提供，将脉冲信号的频率调低，要求在数码管上能看到数字的显示从0→1→2→3→„9循环变化。
3、将CC40192同步十进制可逆计数器连接成8421码十进制减法计数器。 在下面空白处画出电路接线示意图。
（1） 按设计图接线，再将CC40192的输出接至数字实验板上的带译码功能的
七段码显示数码管。
（2）CC40192的计数脉冲CP 由数字实验板上的脉冲信号提供，将脉冲信号的频率调低，要求在数码管上能看到数字的显示从0→9→8→7→„0循环变化。
4、用CC40192构成任意进制的计数器。
（1）利用清除功能CR 端（清零法），将CC40192构成五进制加法计数器。要求设计出电路连线图，按图接好电路后，观察数码管的显示情况，是否为自己设计的五进制加法计数器。
（2）利用预置功能LD 端（预置数法），将CC40192构成八进制加法计数器。要求设计出电路连线图，按图接好电路后，观察数码管的显示情况，是否为自己设计的八进制加法计数器。
三、思考题
1、根据所给CC40192功能表，该计数器的预置数据的功能和计数器的输出清零功能分别是同步清零还是异步清零？
2、同步清零和异步清零的区别是什么？
3、如要构成二十九进制的加法计数器，则需要几片CC40192？请画出电路连接图。
附录 数字电子技术基础实验报告的撰写格式与要求
实验和实验报告的撰写是理工科学生最基本的工程训练内容之一。在进电子实验室做实验之前，应先仔细阅读与本次实验有关的实验指导和说明，了解实验的基本原理，要用到的主要仪器设备的使用方法，设计好实验数据的记录表格（若实验指导书中已提供数据记录表格时实验数据可直接记录在实验指导书的数据表格中）。做完实验之后按实验记录撰写实验报告。
实验报告应包括以下各部份的内容： 1、实验的名称 2、实验目的 3、实验所依据的原理
4、实验用的几种主要设备的名称和型号 5、实验电路图（切忌徒手画图！）
6、简要的操作步骤（只写明简要步骤，不要细述） 7、数据表格及数据（忠实记录原始数据状态）
8、数据处理及结果（只列出计算用的公式和计算结果，不要列出分析计算过程。若认为分析计算过程很重要时，可作为附录写出）
9、有必要时画出相关的波形图 10、实验所得出的结论
11、其它（包括误差的来源及讨论，心得体会和建议等） 每份实验报告的篇幅约在三页左右（实验报告书用纸）。
为便于按顺序整理和保存实验报告，请每位同学务必写上自己学号。