101数字电子技术实验指导北工大w9.docx

1、101数字电子技术实验指导北工大w9目 录第一部分 实验要求 。1第二部分 基本实验 。3实验一 常用电子仪器使用及反相器 。3实验二 门电路功能测试及逻辑代数应用 。5实验三 组合逻辑电路的分析与设计 。8实验四 多路选择器及函数发生器 。9实验五 触发器功能测试及应用 。11实验六 计数器和寄存器的实际应用 。14实验七 时序电路的分析和设计 。16实验八 定时电路的实际应用 。18第三部分 EDA实验 。21实验一 译码器及多路选择器的应用。21实验二 数码管扫描显示电路。27第四部分 常用电子仪器使用说明。 38第一节 SS-7804示波器 。38 SS-7802示波器的光标测量功能简

2、介 。55第二节 小型数字万用表9233使用说明 。58第三节 SXJZ2电子技术学习机 。62第五部分 附 录 。70附录一 常用集成电路简介 。70附录二 元器件介绍。74 第一部分 实验要求一、实验部分的教学基本要求 实验课的目的是培养学生的电子电路实验研究能力，培养学生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，使之符合性能要求。在实验中培养学生实事求是，严谨的科学作风。实验部分的基本要求是：1.正确使用常用电子仪器，如示波器、信号发生器、数字万用表、参数测试仪、稳压电源等。2.掌握基本的测试技术，如测量频率、相位、时间、脉冲波

3、波形参数、电压或电流的平均值、有效值、峰值以及电子电路的主要技术指标。3.具有查阅电子器件手册的能力。4.根据技术要求能选用合适的元器件，设计常用的小系统，并进行组装和调试。5.初步具有分析，寻找和排除电子电路中常见故障的能力。6.初步具有正确处理实验数据、分析误差的能力。7.能独立写出严谨的、有理论分析的、实事求是的、文理通顺、字迹端正的实验报告。二、实验规则 为了顺利完成实验任务，确保人身、设备安全，培养严谨、踏实、实事求是的科学作风和爱护国家财产的优秀品质，特制定以下实验规则。1.实验前必须充分预习，完成指定的预习任务。预习要求如下：1.1 认真阅读实验指导书，分析、掌握实验电路的工作原

4、理，并进行必要的估算。1.2 完成各实验“预习要求”中指定的内容。1.3 熟悉实验任务。1.4 复习实验中各仪器的使用方法及注意事项。未完成预习任务者不能进实验室做实验。2.使用仪器、设备前必须了解其性能、操作方法及注意事项，在使用时应严格遵守。3.实验时接线要认真，相互仔细检查，确信无误才能接通电源。初学或没有把握时应经指导教师审查同意后才能接通电源。4.实验时应注意观察，若发现有破坏性异常现象(例如有元件冒烟、发烫或有异味)，应立即关断电源，保持现场，报告指导教师。找出原因、排除故障并经指导教师同意才能再继续实验。如果发生事故(例如元件或设备损坏)应主动填写实验事故报告单，服从实验室和指导

5、教师对事故的处理决定(包括经济赔偿)，并自觉总结经验，吸取教训。5.实验过程中需要改接线时，应关断电源后才能拆、接线。6.实验过程中应仔细观察实验现象，认真记录实验结果(数据、波形及其现象)。所记录的实验结果必须经指导教师审阅签字后才能拆除实验线路。7.实验结束后，必须拉闸，并将仪器、设备、工具、导线等按规定整理好，才能离开实验室。8.在实验室不得做与实验无关的事。进行任课教师指定内容以外的实验，必须经指导教师同意。9.遵守纪律，不迟到、不乱拿他组的仪器、设备、工具、导线等。保持实验室内安静、整洁、爱护一切公物，不许在仪器设备或桌子上乱写乱画。10.实验后每个同学都必须按要求做一份实验报告。三

6、、实验报告要求 1.每次实验后每人必须独立完成一份实验报告。2.实验报告一般应包括以下内容：2.1.必须有原始记录(数据、波形、现象及所用仪器设备编号等)。原始记录必须有指导教师签定，否则无效。2.2.画出实验电路，简述(不要抄写实验指导书上的步骤、公式等)所做实验内容及结果。2.3.对原始记录进行必要的分析、整理。并将原始记录与预习时理论分析所得的结果进行比较，若误差较大，分析原因。2.4.重点报告实验中体会较深、收获较大的一、两个问题(如果实验中出现故障，应将分析故障、查找原因作为重点报告内容)，详细报告其过程，说明出现过什么现象，当时是怎么分析的，采取了什么措施，结果如何，有什么收获或应

7、吸取什么教训。2.5.回答任课教师指定的思考题。3.实验报告封面上应写明实验名称、班号、实验者姓名、学号、实验日期和完成实验报告日期等，并将实验报告整理装订好，按任课教师指定的时间上交。4.有下列情况之一者，按“缺交实验报告”处理：4.1.没有按时上交实验报告。4.2.实验报告上没有写班号、学号、姓名。4.3.实验报告中没有指导教师签字的原始记录。四、实验室地点一实403室和415室，电子技术实验室 第二部分 基本实验实验一、常用电子仪器使用及反相器一、实验目的1.学会使用双迹示波器测试波形。2.正确使用直流稳压电源，万用表，逻辑实验箱。掌握多路电源的接法。3.反相器中晶体管三种工作状态的测试

8、，用双迹示器观察反相器输入与输出关系及电容负载对波形的影响。4.学会用万用表检查二极管，三极管，稳压管的好坏及电极。 二、实验电路及参数三、实验步骤及内容：(一) 放大：1.调R 1中的3.9K电位器，使U RC=5.1V(即I C=1mA)2.测UBE， UCE,UR1。U R3,R 1 、U CB，并与理论值进行比较。(二) 截止：1.调R 1中3.9K电位器，使其为最大。2.测U BE， U CE,U R1。U R3,R 1、UCB，并与理论值进行比较。(三) 饱和：1.调R1中3.9K电位器，使其为最小。2.测UBE， UCE, UR1。UR3,R1 、UCB，并与理论值进行比较。(四

9、) 输入脉冲信号，观察输入、输出波形，画出波形的相位关系，并标出幅值条件：R1=2K(五)输入脉冲信号、输出加上电容负载(CL=200P)观察输出波形的变化，进行理论分析，画出实验电路。(六)输入脉冲信号，输出加上二极管箝位电路，使输出幅值(高电平)在3.5V至2.5V之间，画出波形、标出幅值，画出实验电路。四、预习要求1.预习数字电子技术指导书中，示波器的使用练习。2.计算反相器中晶体管在三种状态下的VBE、VCE、VR1、VR2、R1 、VCB的理论值。3.画出反相器输入与输出的理论波形。4.画出带电容负载后输出的理论波形。五、报告要求： 1.总结示波器常用旋钮的使用方法。2.总结晶体管三

10、种工作状态下发射结和集电结的偏向，并回答提出的问题。3.总结反相器输入与输出之间的关系及电容负载的影响。4.总结用万用表测量晶体管的方法。 实验二 门电路功能测试及逻辑代数应用一、实验目的： 1.熟悉门电路的逻辑功能。2.学会运用逻辑代数解决实际问题。二、实验仪器设备1.SXJZ2电子技术学习机，TPE-D3多功能电路学习机2.双迹示波器3.万用表4.器件： 74LS20 一块74LS00 两块74LS54 一块74LS55 一块三、实验内容 （一）门电路的功能测试1. 测与非门的逻辑功能： 1) 按图1接线。 图12)测与非门的逻辑功能。填入表1。写出函数表达式。 表1输入端(逻辑状态)输

11、出 端ABCD电位(V)逻辑状态11110111001100010000 图2 2.测与或非门的逻辑功能: 1)按图2接线2) 测与或非门的逻辑功能，填入表2。写出函数表达式。 表2输入端(逻辑状态)输 出 端ABCD电位(V)逻辑状态110011010011011101010000 3.观察与非门对脉冲的控制作用。按图3(a)(b)接线，用双迹示波器分别观察输入、输出波形，并记录。写出函数表达式。 (a) (b) 图 3(二) 逻辑代数应用：1.设计一个保密锁电路，保密锁上有三个键钮A、B、C。要求当三个键钮同时按下时，或A、B两个同时按下时，或按下A、B中的任一键钮时，锁就能被打开；而当不

12、符合上列组合状态时，将使电铃发出报警响声。试设计此电路，列出真值表，写出函数式，画出最简的实验电路。(用最少的与非门实现)。(注：取A、B、C三个键钮状态为输入变量，开锁信号和报警信号为输出变量，分别用F1用F2表示。设键钮按下时为“1”，不按时为“0”；报警时为“1”，不报警时为“0”，A、B、C都不按时，应不开锁也不报警。)2.设计一个燃油锅炉报警逻辑电路。要求在燃油喷嘴处于开启状态时，如锅炉水温或烟道温度过高则发出报警信号。(用最少与非门实现)(注：炉水温为A，烟道温度为B， 喷嘴状态为C， 报警信号为F)3.用8421码表示十进制数09，要求当十进制数为0，2，3，8时输出为1， 其余

13、六个状态(10101111)不会出现，求实现此逻辑函数的最简表达式和逻辑图，用实验验证之。(用两个与或非门实现。)三、予习要求：(一) 门电路功能测试1.在表格中填入理论值 。2.画出理论波形。(二)逻辑代数应用。1.画出最简的实验电路图。实验电路注明管脚号码。2.画出真值表，填出理论值。四、报告要求：1.与非门什么情况下输出高电平?什么情况下输出低电平，与非门中不用的输入端应如何处理?2.与或非门在什么情况下输出高电平?什么情况下输出低电平?与或非门中不用的与门输入端应如何处理?3.如果与非门的一个输入端接连续时钟脉冲，那么：1)其余输入端是什么状态时，允许脉冲通过?输出波形与输出入波形有何

14、差别?2)其余输入端是什么状态时，不允许脉冲通过?输出端是什么状态?4.小结如何应用逻辑代数解决实际问题?实验三 组合逻辑电路分析与设计一、实验目的： 1.掌握组合逻辑电路的分析方法和设计方法。2.验证组合逻辑电路的功能。二、实验仪器设备1.SXJZ2电子技术学习机，TPE-D3多功能电路学习机2.万用表3.器件：74LS86一块，74LS20一块，74LS32一块，74LS138一块。三、实验内容： (一)组合逻辑电路分析：写出函数式，画出真值表并用实验验证之，说明其逻辑功能。(二)组合逻辑电路设计1.设计一个路灯的控制电路，要求在四个不同的路口都能独立地控制路灯的亮灭。(用异或门实现)画出

15、真值表，写出函数式，画出实验逻辑电路图。2.试用中规模138译码器和与非门设计一个全减器。画出真值表，写出表达式，画出实验电路图。(设Ai为被减数，Bi为减数，Ci-1为低位向本位的借位，Si是差值，Ci是本位向高位的借位)。注：138译码器和74LS20与非门功能和管脚图见附录。三、予习要求： 1.复习组合电路的分析方法和设计方法。2.画出实验用电路图和记录表格，填好理论值，实验电路注明管脚号码。四、报告要求： 1.总结组合电路的分析方法。2.总结组合电路的设计方法。3.收获和体会。实验四 多路选择器及函数发生器一、实验目的：(一)掌握多路选择器集成电路的一般使用。(二)利用多路选择器实现N

16、变量任意组合逻辑电路。二、实验仪器设备1.SXJZ2电子技术学习机，TPE-D3多功能电路学习机2. 万用表3.器件： 双“四选一” 74LS153一块与非门 74LS20一块或门 74LS32一块三、实验内容及步骤： (一)多路选择器的功能测试1. 运用二个“四选一”构成一个“八选一”2. 测试八选一数字选择器的逻辑功能，把结果填入自拟的表格中。方法：变换输入控制端C、B、A的排列组合如：/C/B/A /C/BA.CBA即可分别使d0、d1、d7和输出端F连通。例如：A=1，B=0，C=0，则d1和输出端连通，此时，d1=0，F=0,d1=1,F=1。(二)利用双“四选一”和与非门及或门完成

17、下列设计，并用实验验证其正确性。画出实验电路，注明脚号。1.用“八选一”实现下列真值表的功能，写出函数式。(注：先用双“四选一”组成“八选一”。输 入输 出A BF0 00 101 0C1 112. 人类有四种基本血型，A、B、AB、O型，O型血可以输给任意血型的人，而他只能接受O型；AB型可以接受任意血型，但他只能输给AB型；A型能输给A型或AB型，可以接受A型或O型；B型能输给B型或AB型，可以接受B型或O型；请设计一个逻辑电路，其输入是欲进行“输送接受”的血型，当符合上述规则时，电路输出F为1，其余为O，写出函数式，画出真值表。画出实验电路图。(注：只要四个输入变量X，Y，Z，W，用X，

18、Y的不同组合表示输送者的血型，用Z，W的不同组合表示接受者的血型，如下表所示：血 型X YZ WA1 00 1B0 11 0AB1 10 000 01 13.某导弹发射场有正、副指挥员各一名，操作员两名。当正副指挥员同时发出命令时，只要两名操纵员中有一人按下发射按钮，即可产生一个点火信号，将导弹发射出去，请设计一个组合逻辑电路。完成点火信号的控制，写出函数式，列出真值表，画出实验电路图。4.A、B、C三个车间，由发电机F1、F2供电，F1的发电量是F1的两倍，A的用电量等于F1的发电量，B或C的用电量等于F2的发电量，当车间用电超过发电量时，应产生报警信号L，请设计发电机启停控制电路和报警电路

19、，写出函数式，列出真值表，画出实验电路。四、予习要求： (一)复习集成多路选择器构成逻辑电路的方法。(二)在实验前熟悉附录所给出的集成与非门，多路选择器，译码器管脚图，使能端用法及原理图。五、实验报告要求： (一)绘出上述四个部分实验内容的具体电路图(注明管脚号)(二)列出需完成逻辑函数的真值表，并求出理论值， 以便和实验值比较、验证。(三)对集成电路使用有何体会? 实验五 触发器功能测试及应用一、实验目的： 1.熟悉JK触发器，D触发器的功能测试。2.熟悉触发器的实际应用。二、实验仪器设备1.SXJZ2电子技术学习机，TPE-D3多功能电路学习机2双迹示波器3.万用表4.器件：74LS20、

20、74LS76、74LS74三、实验内容(一)触发器功能测试1.JK触发器功能测试：器件：74LS76，74LS148,74LS279，74LS48,数码管(1)复位端，置位端功能测试测试当J、K、CP端为任意状态时，、是否能使触发器可靠置“0”，置“1”。CPJKQ端逻辑状态XXX01XXX10(2)逻辑功能的测试JK触发器CP端输入单脉冲，初始状态Q可先置“1”或置“0”，将实验结果填入表中。CP0000J000000111111K000111000111Q置“1”Q置“0”注：表示CP的上升沿，表示CP的下降沿将JK触发器接成计数状态(即J=K=1),然后CP端输入连续脉冲，用示波器观察Q

21、端或Q端的波形，并绘出波形图。测出周期和幅值。2.D触发器逻辑功能测试：器件：74LS74(1),端功能测试：利用置位和利用复位时，CP是否必须为“O”，即利用,时，对CP是否有要求?CPDQO01O10101110(2)逻辑功能的测试在D为“1”或“0”状态下，CP端输入单脉冲观察时钟脉冲CP作用前后，触发器Q端状态和D端输入信号之间的关系。CP为“O”先将触发器置“1”，然后使D端为“O”，观察触发器是否翻转为“O”。D仍为“O”，CP加一单脉冲，观察Q端是否翻转为“O”CP端继续加单脉冲，触发器是否再翻转。在触发器Q=“O”状态下，使D=“1”重复上述内容。将实验结果填入下表。D01CP

22、00Qn+1QnQn=1Qn=0(二)触发器的实际应用：器件：74LS74， 74LS20， 74LS761. 设计一个用在智力竞赛中四组抢答者的灯光显示电路：要求：当先抢答者发出灯光显示时，同时封锁后抢答者的灯光显示电路，最后由主持人清除灯光显示和封锁信号，用实验验证其设计结果。(画出原理图)选作：用数码管显示抢答结果2.用一个主从JK触发器和一个与非门设计一个“检1”电路，当输入为“1”时，Q端输出的脉冲为CP的非，当输入为“0”时，Q端输出为“0”，这个电路通常用来检测数字系统中是否有“1”状态出现，试用实验验证其设计结果，用示波器观察并画出其波形，若输出为一条线，用万用表测其电位标在线

23、上，简要说明所设计电路的工作原理，画出原理图，注明管脚。四、予习要求： 1.将内容(一)中的表格填入理论值。2.画出内容(一)(2)的 理论波形。3.画出实验电路图，注明管脚。五、报告要求： 1.总结异步输入端，和同步输入端的作用。2.回答内容(一)中提出的问题。3.简要说明自己设计的灯光显示电路的工作原理。实验六 计数器和寄存器的实际应用一、实验目的一)熟悉集成二进制计数器工作原理及使用方法。(二)熟悉移位寄存器的工作原理及实际应用。(三)熟悉示波器的使用方法。二、实验仪器设备1.SXJZ2电子技术学习机，TPE-D3多功能电路学习机2双迹示波器3.万用表4.器件：74LS161，74LS0

24、8，74LS00，74LS20，74LS93，74LS175，74LS20三、实验内容： (一)应用74LS161计数器，74LS08与门和74LS00(或74LS20)与门构成60进制计数器，要求计数前先清零。试设计出两种电路：一种用数码管显示，一种用发光二极管显示。(二)应用74LS93(不用门)构成十二分频器(T输出=12Tcp)要求输出为对称方波。(三)应用74LS175和74LS20构成八位循环移位寄存器，并有一个新数码输入端。通过此输入端能输入新的数码，形成如图所示两组系列脉冲，用于舞台灯光控制，使八个灯顺序亮灭。用单脉冲观察八个灯亮灭的顺序是否对。用连续脉冲(开关打到Hz)观察灯

25、亮灭的顺序。用连续脉冲(开关打到KHz)观察波形、并记录波形。实验内容(三)两组系列脉冲图三、予习要求：1.设计出实验电路并简要加以说明。2.画出实验内容(二)的理论波形。3.写出实验内容(三)对应两组波形所需输入的数码。四、报告要求： 1.总结设计方法和实验调试方法。2.总结实验中所出现的问题，提出改进方案。3.心得体会。实验七 时序电路分析和设计一、实验目的： (一)掌握时序电路的分析和设计。(二)应用时序电路解决实际问题。二、实验仪器设备1.SXJZ2电子技术学习机，TPE-D3多功能电路学习机2双迹示波器3.万用表4.器件：74LS76，74LS20，74LS86，74LS74 三、实验内容： (一)时序电路分析：分析下列时序电路，说明其功能，画出Q1，Q0,Z1,Z2的波形图，并用实验验证。(二)时序电路设计：用74LS74及与非门设计一个同步时序逻辑电路，要求满足如下图所示的波形。1.简要写出设计过程，画出原理图，注明管脚。2.用实验验证，观察并绘出实验波形。3.检查能否自启动，画出检查自启动的实验电路图，说明无效状态如何进入哪个有效状态。(三)设计一个控制电路，控制一台自动出售四分邮票的装置。输入是代表一分、二分、五分