数电逻辑门电路实验报告doc.docx
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数电逻辑门电路实验报告doc
数电逻辑门电路实验报告
篇一：
组合逻辑电路实验报告
课程名称：
数字电子技术基础实验指导老师：
樊伟敏
实验名称：
组合逻辑电路实验实验类型：
设计类同组学生姓名：
__________一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）五、实验数据记录和处理七、讨论、心得
一．实验目的
1.加深理解全加器和奇偶位判断电路等典型组合逻辑电路的工作原理。
2.熟悉74LS00、74LS11、74LS55等基本门电路的功能及其引脚。
3.掌握组合集成电路元件的功能检查方法。
4.掌握组合逻辑电路的功能测试方法及组合逻辑电路的设计方法。
二、主要仪器设备
74LS00（与非门）74LS55（与或非门）74LS11（与门）导线电源数电综合实验箱
三、实验内容和原理及结果
四、操作方法和实验步骤
六、实验结果与分析（必填）
实验报告
（一）
一位全加器
1.1实验原理：
全加器实现一位二进制数的加法，输入有被加数、加数和来自相邻低位的进位；输出有全
加和与向高位的进位。
1.2实验内容：
用74LS00与非门和74LS55与或非门设计一个一位全加器电路，并进行功能测试。
1.3设计过程：
首先列出真值表，画卡诺图，然后写出全加器的逻辑函数，函数如下：
Si=Ai?
Bi?
Ci-1；Ci=AiBi+（Ai?
Bi）C
i-1
异或门可通过Ai?
Bi?
AB?
AB,即一个与非门；
（74LS00），一个与或非门（74LS55）来实现。
Ci=AiBi+（Ai?
Bi）C
再取非，即一个非门（
i-1
?
AiBi+（Ai?
Bi）C
i-1
，通过一个与或非门AiBi+（Ai?
Bi）C
i-1
，
用与非门）实现。
1.4仿真与实验电路图：
仿真与实验电路图如图1所示。
图1
1
实验名称：
组合逻辑实验姓名：
学号：
1.5实验数据记录以及实验结果
全加器实验测试结果满足全加器的功能，真值表：
（二）
奇偶位判断器
2.1实验原理：
数码奇偶位判断电路是用来判别一组代码中含1的位数是奇数还是偶数的一种组合电路。
2.2实验内容：
用74LS00与非门和74LS55与或非门设计四位数奇偶位判断电路，并进行功能测试。
2.3设计过程：
首先列出真值表，画卡诺图，然后写出电路的逻辑函数，即Z=A⊕B⊕
C⊕D
，当代码中
含1的位数为奇时，输出为1，二极管发光。
然后根据所提供的元件（两个74LS00与非门、
三个74LS55与或非门），对该逻辑函数进行转化，使得能在现有元件的基础上实现该逻辑函数。
Z=（（A⊕B）⊕（C⊕D））,可用设计三个异或门来实现，即两个74LS00与非门（实际用到了6个独立的与非门）、三个74LS55与或非门来实现。
2.4仿真与实验电路图：
仿真与实验电路图如图2所示。
2
图2
实验名称：
组合逻辑实验姓名：
学号：
数据选择器
（三）
3.1
实验原理：
设计一个2选1数据选择器。
2个数据输入端和1个输出端Y和1个选择输入端A。
设A取值分别0、1时，分别选择数据D1、D0输出。
3.2实验内容：
用74LS00与非门设计数据选择器，并进行功能测试。
3.3设计过程：
输出的逻辑表达式为
Y?
AD0?
AD1?
AD0?
AD1，使用4个与非门即一块
74LS00芯片即可。
3.4仿真与实验电路图：
仿真与实验电路图如图3所示。
3.5
图3
3
实验名称：
组合逻辑实验姓名：
学号：
（四）
密码锁
4.1实验原理：
设计一个密码锁。
密码锁上有三个按钮A、B、C。
要求当三个按钮同时按下，或A、B两
个同时按下且C不按下，或A、B中任一个单独按下且C不按下时，锁就能打开（L＝1）；而当按键不符合上述组合状态时，将使报警灯亮（E＝1）。
输出逻辑表达式L?
AB?
BC?
AC?
ABBCAC，E=!
L使用四片与非门和一个与门来实现。
4.2实验内容：
用74LS00与非门和74LS55与或非门设计代码转换电路电路，并进行功能测试。
4.3仿真与实验电路图：
仿真与实验电路图如（转自：
小草范文网:
数电逻辑门电路实验报告）图4所示。
图4
4.5
第七题：
四舍五入电路，用于判别8421码表示的十进制数是否大于等于5。
设输入变量为ABCD，输出函
数为L，当ABCD表示的十进制数大于等于5时，输出L为1，否则L为0。
输出逻辑表达式为L?
AB?
ACD，实验原理图
4
实验名称：
组合逻辑实验姓名：
学号：
第四题：
设计一个报警电路。
某一机械装置有四个传感器A、B、C、D，如果传感器A的输出为1，且B、
C、D三个中至少有两个输出也为1，整个装置处于正常工作状态，否则装置工作异常，报警灯L亮，即输出L＝1
输出逻辑表达式为L?
ABD?
ABC?
ACD?
ABD?
ABC?
ACD，即使用二片与或非门来实现。
原理图：
第六题:
设计一个判别电路:
有两组代码
A2A1A0
和
B2B1B0
，判别两码组是否相等。
如果相等则输出1信号；
否则，输出0信号。
A2与B2进行同或比较，同样对A1、B1和A0、B0进行同或，最后把结果求余。
Y=
（A2?
B2）（A1?
B1）（A0?
B0）,其中?
表示
同或
第十题：
设计一个组合逻辑电路，要求有三个输入A2A1A0,二个输出Y1Y0表示一个二进制数，其值等于
输入“1”的数目。
例如A2A1A0=110时，Y1Y0=10。
Y1=A0A1+A1A2+A2A0?
A0A1?
A1A2?
A2A0;
5
，实验原理图：
篇二：
数字电子电路数电实验报告组合逻辑电路设计
组合逻辑电路设计
一、实验目的
1、掌握用基本门电路实现组合电路的设计方法。
2、掌握实现组合电路的连接及调试方法。
通过功能验证锻炼解决实际问题的能力。
二、实验内容
（一）概论
设计电路的一般过程：
实际逻辑问题→抽象逻辑问题→列真值表→画卡诺图→图形化简→简化表达式→画出逻辑图
设计中应该注意的问题：
卡诺图或公式化简是实现组合电路设计的关键步骤。
为使电路简单，使用器件最少，往往要对不同的化简方法进行比较，得到一个合理的电路。
对于多输出实现组合电路，为了使得总的逻辑电路最简，在各个输出函数化简时不能孤立地考虑各个输出函数如何化简，而应注意尽可能找出多个输出函数的同类项，使总体设计最简。
（二）实践
实验题目
装……订……线
实验要求：
从实验内容所列的题目中选择一个题目进行设计，设计方法和方案不限。
要求首先进行计算机仿真，实现题目功能。
然后在数字实验系统中完成实际操作。
自行设计测试表格，完成实际电路的测试。
（三）实验设计
（1）设计一个四人表决电路
要求：
四人表决（用电平开关表决，当开关为高电平时表示同意，当开关为低电平时表示反对）时，当多数人通过时（三个以上开关为高电平）用发光二极管显示有效，否则发光二极管显示无效。
试用基本逻辑门设计该电路。
具体电路形式不限。
并在实验台上进行调试及验证。
（2）器材：
数字试验系统一台，TTL型集成电路与门74LS11，或门74LS32各一块。
（3）电路设计过程
根据设计任务要求建立输入、输出变量，并列出真值表：
A、B、C、D为表决输入信号，Q为输出显示信号。
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三、实验步骤1、选好芯片，并连线
布线图
2、测试结果
真值表
装
……订……线
四、实验总结
根据真值表写出逻辑表达式
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′
用逻辑表达式化简法简化逻辑表达式
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本次实验总体效果较为满意，通过做表决器实验，了解到了芯片的用途，与书本相结合。
各个方面都达到了预期的效果和目标。
本次实验收获较大。
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篇三：
关于数字逻辑门电路平均延迟时间的实验测量
关于数字逻辑门电路平均传输延迟时间的实验测量
胥学金
（西南科技大学电工电子中心中国绵阳621010）
摘要本文在数字电子技术基础普通实验技术条件下，给出了几种门电路平均延迟
时间实验测量方法，以便于大家实验时选用。
关键词逻辑门电路平均传输延迟时间实验测量方法
1．引言
在数字技术中，关于逻辑门电路参数的测试，对掌握电气特性和应用非常重要。
特别是门电路平均传输延迟时间的测量。
现就门电路平均延迟时间（tpd）的定义和有关实验测试方法总结如下，以供实验者在做实验时选用和参考。
2．tpd的定义
现以二输入与非门为例，说明门电路平均延迟时间tpd的定义。
TTL与非门传输延迟时间tpd，当与非门输入一个脉冲波形时，其输出波形有一定的延迟，如图1所示。
定义了以下两个延迟时间：
导通延迟时间tPHL——从输入波形上升沿的中点到输出波形下降沿的中点所经历的时间。
截止延迟时间tPLH——从输入波形下降沿的中点到输出波形上升沿的中点所经历的时间。
Vi
Vo
图1TTL与非门的传输时间
PHL
tPLH
由于导通延迟时间与截止延迟时间一般不等，所以与非门的传输延迟时间tpd是tPHL
和tPLH的平均值。
即定义为：
tpd
tPLH?
tPHL?
2
。
。
。
。
。
。
（1）
一般TTL与非门传输延迟时间tpd的值约为几纳秒～十几个纳秒。
3．定义法[1]对tpd的实验测量
在实验测量时，选用CD4069（六反相器）、TTL74LS00（4-2输入与非门），或74HC08（4-2输入与门）等芯片，在含有上述芯片的面包板或实验板上，给芯片加载5伏直
流电源，用EE1641B函数发生器的TTL输出端，输出4伏/200KHZ方波，作为门电路的输入信号，然后用VP-5220D型双踪示波器，双通道校准后，同时测试芯片上某个门电路的输入/输出端信号波形。
实验原理电路如图2所示。
图2定义法测tpd实验原理图
注意，示波器灵敏度打到1V/DIV，扫描时间用uS/DIV并用X10扩展与之配合；示波器信号可选用DC耦合。
测试过程中，让输入/输出信号波形的上、下幅度，分别关于X标尺对称，并重合，显示边缘清晰，然后在X标尺上读出前、后延迟时间，代入
（1）式计算tpd，并填于表1.中，比较异同。
从表1中可看出:
（
1）实验测试tpd参数与手册tpd
参数有误差，这里忽略示波器固有延迟时间，但测试数据与手册数据变化趋势一致，说明测试方法正确、结果可信。
（2）测试结果表明，不同门电路芯片
tpd不同，CMOS比TTL大。
4.振荡法[2]的实验测量
用74LS00上3/4个门（或3个以上的奇数个门）接成3级环型振荡器，如图3所示。
图3振荡法测tpd实验原理图
上电后，用VP-5220D型双踪示波器，单通道校准后，扫描时间用uS/DIV并用X10扩展，对地测试某个门输出端信号波形，该波形为自激振荡正弦波，靠扰动起振。
读出正弦波周期T，然后用下式
（2）计算tpd，为5.3ns量级（级联法为13ns）。
计算公式:
tpd=T/2n……
（2）
其中，T为周期,n=3（环型振荡器上门的个数）。
5级联法[3]的实验测量
用CD4069上的5/6个门（也可以用6个，主要是增加延迟时间以利于测量）串联起来，接成如下级联实验电路，如图4示。
图4级联法测tpd实验原理图
上电后，用EE1641B函数发生器的TTL输出端，输出200KHZ以上标准幅度方波，作为门电路的输入信号ui，用VP-5220D型双踪示波器，如定义法一样，用双通道测量级联门电路的输入/输出端信号uo波形，读出前、后延迟时间，代入下式（3）计算tpd，并填入下表中。
Tpd=1/2n*（tlh+thl）…..（3），
其中，n=5（级联门的个数）。
然后，撤除门电路输入端上信号和示波器输入通道，把级联门电路的输出端与输入端首尾相联，构成5级环型振荡器，如图5所示。
并振荡法测算tpd==T/2n，其中n=5（串联门的个数）。
填于表2.中，并与级联法tpd比较。
从表2中可看出，即使相同芯片的门电路，tpd不同测试方法间存在有一定的误差，但结果都在几个ns量级。
图5环型振荡器
6.尖峰法[3]及其测试
在逻辑电路，特别是在组合电路中，由竞争引起的冒险要出现尖峰脉冲干扰现象（俗称毛刺）。
它的产生原因[4]有三:
（1）信号在传输线路上的延迟时间,或不能同时到达;
（2）信号在芯片上通过有关门电路的传输延迟;（3）信号的上沿升和下降沿时间不为零.等引起竞争，进而可能产生冒险现象。
若不考滤
（1）、（3）和输出级的延迟，而主要考滤有关组合门电路的延迟时间，或门电路的延迟时间占主要矛盾时（在某些频率不高的电路中是客观存在的），引起组合电路的竞争与冒险原因，主要就是tpd。
因此，若能测量尖峰脉宽的量级，就是tpd的量级。
于是可构造尖峰产生电路，既可观察竞争与冒险，又能测量尖峰脉宽，还能得到tpd的数量级。
实验原理如图6所示。
其中,图6.1、6.2、6.3，是用CD4069分别与TTL74LS00、74HC08
和74LS86（4-2输入异或门）构造的.
表3.
图6.1在
Cp为200KHZ
下,用示波器测得“0”型输出uo尖峰脉宽为26ns.
图6.2在Cp为200KHZ下,用示波器测得“1”型输出uo尖峰脉宽为24ns.
CH1
图6.2“1”型尖峰产生电路
图6.3在Cp为200KHZ下,用示波器测得“1”型输出uo尖峰脉宽为22ns.
图6.3“1”型尖峰产生电路
7.结语
以上是我们在数字电子技术基础实验中，用双踪示波器测量逻辑门电路平均传输延迟时间tpd的4种方法，其中,定义法概念清楚，容易理解;振荡法和级联法简单,易于测量;尖峰法在一定条件下成立,误差较大.感兴趣读者,可以一试.以上方法仅供实验者参考,欠妥之处,望同仁批评指正.
参考书
[1]数字逻辑及数字集成电路,王尔乾等,清华版,1998.[2]电子技术基础实验（2版）,何金茂,高教版,XX.5.[3]数字电路典型实验范例剖析王泽保等,邮电版,XX.5.[4]数子设计引论,沈嗣昌,高教版XX.4附:
作者：
胥学金，男，43岁，工程师，西南科技大学教师，长期致力于电子技术实践教学和科研
工作，已发表学术论文10余篇。
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