1、實驗一門電路的功能測試1. 實驗目的1熟悉數字電路實驗裝置，能正確使用裝置上的資源設計實驗方案；2熟悉雙列直插式集成電路的引腳排列及使用方法；3熟悉并驗證典型集成門電路邏輯功能。2. 實驗儀器與材料1數字電路實驗裝置 1臺；2萬用表1塊3雙列直插集成電路芯片74LS00、74LS86、74LS125各1片，導線假設干。3. 知識要點1數字電路實驗裝置的正確使用TPE-D6A電子技術學習機是一種數字電路實驗裝置，禾U用裝置上提供的電路連線、輸入 鼓勵、輸出顯示等資源，我們可以設計合理的實驗方案，通過連接電路、輸入鼓勵信號、測 試輸出狀態等一系列實驗環節，對所設計的邏輯電路進行結果測試。該實驗裝置

2、功能模塊組成如圖1.1所示。*1*圖中為集成電路芯片區，有15個IC插座及相應的管腳連接端子，其中A13是8管腳插座，A11、A12是14管腳插座，A1、A2、A3、A7、A8是16管腳插座，A4 A5是18管 腳插座，A9 A14、A16、A7、A8是20管腳插座，A10、A15是24管腳插座。根據雙列直插 式集成電路芯片的管腳數可以選擇相同管腳數的IC插座，并將集成電路芯片插入IC插座凹口側相對應，可以通過導線將管腳引出的接線端相連，實現電路的連接。圖中為元件區，內有多個不同參數值的電阻、電容以及二極管、三極管、穩壓管、蜂 鳴器等元件可供連接電路時選擇。圖中為電位器區，內有1k、10k、2

3、2k、100k、220k阻值的電位器等元件可供連接電路時選擇。圖中為直流穩壓電源區，是裝置內部的直流穩壓電源提供的+5V、-5V、+15V、-15V電源輸出引腳，可以為有源集成芯片提供工作電源電壓。圖中為邏輯電平輸入區，內有8個開關S0 S7,在測試電路邏輯功能時，可以提供高、低邏輯電平作為鼓勵輸入信號。圖1.2為其內部原理電路。+V ccs7S6H怎IIs4i JJS3IKT圖中為單脈沖輸入區，在測試電路邏輯功能時， 可以由按鍵手動單拍提供一個單脈沖作為鼓勵輸入信號，可以由不同端子選擇正脈沖或是負脈沖。圖中為可調連續脈沖輸入區，在測試電路邏輯功能時，可以由該端子提供連續脈沖作為鼓勵輸入信號。

4、連續脈沖的頻率可以通過開關I、n、川檔位粗調和旋鈕精調來確定。圖中為固定脈沖輸入區，可以提供1Hz、1kHz、1MHz三組連續脈沖，作為測試電路邏輯功能時的輸入鼓勵信號。圖中為電平顯示輸出區，內有8個發光二極管 DO D7,在測試電路邏輯功能時，可以作為輸出部件指示輸出信號的邏輯狀態是高電平還是低電平。圖1.3為其內部原理電路。D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 DO圖1.3圖中為數碼段位顯示輸出區，內有4個數碼管，每個數碼管的a、b、c、d、e、f、g、dp端由被測邏輯電路輸出的段選信號直接驅動。圖中？為數碼管譯碼顯示輸出區，有4個數碼管，由于裝置內部每個數碼管連接有顯示譯碼器，所以，

5、每個數碼管的顯示由被測電路輸出的4位二進制代碼信號驅動。圖中？為邏輯筆測試輸出區，將被測電路的輸出接至該區的測試插口，被測電路的三 態輸出情況可以由紅、綠、黃三個發光二極管分別指示出來。圖中？為實驗裝置交流電源開關。2雙列直插式TTL集成電路的正確使用74LS00、74LS86、74LS125都是具有14個管腳的雙列直插式 TTL集成電路。其管腳排列順序如圖1.4所示。引腳的識別方法是：將集成芯片正面有印刷的型號對準使用者，以凹口側小標志點 ？為起始腳1，逆時針方向前數1 , 2, 3-N 腳，其中，7號引腳為 接地引腳，14號引腳為+5V電源輸入引腳，其余引腳為邏輯電路輸入信號、輸出信號引腳

6、， 使用時根據功能查找IC手冊可知各管腳功能。例如，74LS00是四一2輸入與非門，74LS00管腳示意圖。74LS86是四一2輸入異或門，圖1.6為74LS86管腳示意圖。74LS125是四一 三態同相輸出緩沖器，圖 1.7為74LS125管腳示意圖。VCC 4B 4A 4Y 3B 3A 3Y圖1.4圖1.5VCC 4B 4A 4Y 3B 3A 3Y1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND 圖1.6圖1.7 74LS125邏輯功能及管腳圖3各種常用門電路的邏輯符號如下圖。與非月一與非7 sy毗非根本門電路邏輯符號4集成電路使用考前須知a) TTL集成電路i. TTL電路OC門和三態門除外的

7、輸出端不允許并聯使用，也不允許直接與+5V 電源或地線相連，否那么將會使電路的邏輯混亂并損害器件。ii. TTL電路輸入端外接電阻要慎重，要考慮輸入端負載特性。針對邏輯門不同外 接電阻阻值有特別要求，否那么會影響電路的正常工作。iii. 多余輸入端的處理：輸入端可以串入1只100Q 10KQ的電阻或直接接電源來獲得高電平輸入。直接接地為低電平輸入。或門及或非門等TTL電路的多余輸入端不能懸空，只能接地。與門，與非門等TTL電路的多余輸入端可以懸 空相當高電平，但懸空時對地呈現阻抗很高，容易受到外界干擾，因此可 將它們接電源或與其他輸入并聯使用，但并聯時對信號的驅動電流的要求增加了。iv. 嚴禁

8、帶電操作，要在電路切斷電源的時候拔插集成電路，否那么容易引起集成電路的損壞。bCMOS!成電路i. VCC接電源正極，VSS接電源負極通常接地，不允許反接。同樣在裝接電路，拔插集成電路時，必須切斷電源，嚴禁帶電操作。ii. 多余輸入端不允許懸空，應按邏輯要求處理接電源或地，否那么將會使電路的邏輯混亂并損害器件。iii. 器件的輸入信號不允許超出電源電壓范圍，或者說輸入端的電流不得超過10毫安假設不能保證這一點，必須在輸入端串聯限流電阻，CMOS電路的電源電壓應先接通，再接入信號，否那么會破壞輸入端的結構，關機時應先斷輸入信 號再切斷電源 。4. 實驗內容及要求使用數字電路實驗裝置，將相應的集成

9、芯片插入IC插座，并使用導線將門電路輸入端接實驗箱的邏輯開關，輸出端接發光二極管 LED,測試與非門、異或門、三態緩沖器的邏輯 功能。1驗證與非門的邏輯功能。a選擇74LS00集成電路芯片中的一個與非門，按照圖 1.9連接電路注意：按 實驗操作標準要求，嚴禁帶電操作。b電路通電運行，驗證不同輸入信號下，輸出信號的邏輯狀態輸入A, B0,1信號，觀察輸出結果看發光二極管，如燈亮為1,燈滅為0，并將實驗數據填入表1.1中。c分析實驗數據，歸納總結實驗測試結果，說明與非門電路邏輯功能。表與非門電路邏輯功能測試表輸入與非門輸出Q=ABA S1B S2LED燈D0丨狀態邏輯值0或1用文字說明0 L 10

10、 L011 011圖1.9 TTL與非門電路實驗接線圖(2)與非門的應用一a) 選擇74LS00集成電路芯片中的另一個與非門，將兩個輸入端短接，當一個輸入端用，參考圖1.10連接電路注意：按實驗操作標準要求，嚴禁帶電操作b) 電路通電運行，撥動開關S3,觀察輸出信號邏輯狀態隨輸入的變化，并將實驗數據填入表1.2中。分析實驗現象，歸納總結實驗測試結果。表與非門實現反相器非門電路邏輯功能測試表輸入反相器輸出Q=(A)A=B S3LED燈D1丨狀態邏輯值(0或1)用文字說明01c) 分析表1.1的測試結果，設計用與非門實現反相器 非門的第二種接線方案。與非門電路實驗接線圖圖 1.10 TTL(3)與

11、非門的應用二a) 將上兩步實驗電路中的第一個與非門輸出端與第二個反相器的輸入端相連，女口圖1.11所示。使用裝置上的邏輯開關輸入、LED燈邏輯電平顯示輸岀資源進行功能驗證，將實驗數據記錄于表1.3中。表 與非門應用二電路邏輯功能測試表輸入輸出 Q=(AB) ABA S1B S2_ED燈顯示狀態邏輯值0或1說明0 0 0 1 1 0 1 1b合理選擇數字電路實驗裝置中的輸入、輸出資源模塊，設計實驗方案，實現對圖1.12所示輸入、輸出信號的驗證測試。ABjLrLrLrLrLrLnLrLrLrLnnjLrLrLrLrLrLrLnjinjLrLrwLrLrLRrLYRnjLrurLTLfWLJirLm

12、uwLnnrLrL圖 1.12c將上述實驗方案及測試效果寫入實驗報告。4驗證異或門的邏輯功能。a選擇74LS86集成電路芯片中的一個異或門，進行異或門邏輯功能驗證。參照 圖1.9與非門實驗電路，畫出異或門實驗電路圖，并按照自己設計的實驗方 案連線電路注意：按實驗操作標準要求，嚴禁帶電操作。b電路通電運行，上、下撥動相應輸入開關，觀察不同輸入信號下輸出信號的邏 輯狀態，并將實驗數據填入異或門功能驗證測試表中。c選擇適宜的萬用表電壓檔位進行量測。測量開關信號上下撥動時的高、低電平值，測量在開關電平輸入信號鼓勵下異或門輸出信號的高、低電平值，將測量結果記錄補充填入表 1.3。節點電平值：即電氣節點“

13、對地的電壓值。表異或門電路邏輯功能測試表輸入異或門輸出Q=A BA S1電平BS2電平邏輯值0或1電平值單位說明00011011測試中萬用表電壓測量量程檔位:d分析實驗數據，歸納總結實驗測試結果，說明異或門邏輯功能。e分析表1.3，將異或門的一個輸入端分別接0或接1應用情況，說明這種應用下異或門實現的輸入、輸出之間的邏輯變換功能。5三態門功能驗證a74LS125是一個內部集成了 4個三態同相緩沖器的集成電路芯片，其內部邏輯及管腳分配如圖1.7所示。選擇74LS125集成電路芯片中的1個三態同相緩 沖器，按照圖1.13連接電路注意：按實驗操作標準要求，嚴禁帶電操作。b電路通電運行，首先，撥動開關

14、S1至“ H，隨后上、下撥動開關S2,觀察并記錄LED燈的邏輯狀態；然后，將開關 S1撥至“ L，隨后上、下撥動開關 S2,觀察并記錄LED燈的邏輯狀態。將實驗數據填入表1.4中。c總結歸納三態同相緩沖器的三個輸出狀態以及同相輸出的含義。al轉開先表 三態同相輸岀緩沖器邏輯功能測試表輸入輸岀QA S1B S2LED燈D0丨狀態邏輯值0或1說明1 H0 L1 H 0 L 0 L 1 H 6三態門應用a使用一片74LS125內部的3個三態門接成圖1.14所示電路。3個三態門的控制端分別由是S1、S2、S3控制，數據輸入端分別接連續脈沖信號、+VCC+5V以及接地，將3個三態門輸出端短接，實現一個輸出。b根據三個開關不同狀態觀察指示燈的變化，按照表1.5記錄實驗數據。c分析實驗數據，總結歸納三態門輸出短接正常應用時S1、S2、S3控制信號的組合情況。表二態門應用測試表輸入信號輸出A1A2A3S1S2S3LED狀態邏輯值0地1 +5V連續脈 沖0000010100111001011101115. 預習要求1認真閱讀實驗講義內容2查閱 74LS0074LS8674LS125 器件手冊3畫好進行實驗用各芯片管腳圖，實驗接線圖。4畫好實驗用記錄表格。6. 實驗報告要求1分析、整理實驗表格，總結歸納實驗結果。2分析