101数字电子技术实验指导北工大w9.docx
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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。
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第二部分基本实验。
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3实验一常用电子仪器使用及反相器。
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3实验二门电路功能测试及逻辑代数应用。
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5实验三组合逻辑电路的分析与设计。
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8实验四多路选择器及函数发生器。
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9实验五触发器功能测试及应用。
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11实验六计数器和寄存器的实际应用。
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14实验七时序电路的分析和设计。
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16实验八定时电路的实际应用。
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18
第三部分EDA实验。
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21实验一译码器及多路选择器的应用。
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21实验二数码管扫描显示电路。
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27
第四部分常用电子仪器使用说明。
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38第一节SS-7804示波器。
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38SS-7802示波器的光标测量功能简介。
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55第二节小型数字万用表9233使用说明。
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58第三节SXJ—Z2电子技术学习机。
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第五部分附录。
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附录一常用集成电路简介。
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附录二元器件介绍。
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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、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，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R1中的3.9K电位器，使URC=5.1V（即IC=1mA）
2.测UBE，UCE,UR1。
UR3,R1、UCB，并与理论值进行比较。
（二）截止：
1.调R1中3.9K电位器，使其为最大。
2.测UBE，UCE,UR1。
UR3,R1、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）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.SXJ—Z2电子技术学习机，TPE-D3Ⅱ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1
2）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）
输出端
A
B
C
D
电位（V）
逻辑状态
1
1
1
1
0
1
1
1
0
0
1
1
0
0
0
1
0
0
0
0
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
A
B
C
D
电位（V）
逻辑状态
1
1
0
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
1
1
1
0
1
0
1
0
0
0
0
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0～9，要求当十进制数为0，2，3，8时输出为1，其余六个状态（1010～1111）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.SXJ—Z2电子技术学习机，TPE-D3Ⅱ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变量任意组合逻辑电路。
二、实验仪器设备
1.SXJ—Z2电子技术学习机，TPE-D3Ⅱ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
AB
F
00
01
0
10
C
11
1
2.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，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
XY
ZW
A
10
01
B
01
10
AB
11
00
0
00
11
3.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，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.SXJ—Z2电子技术学习机，TPE-D3Ⅱ多功能电路学习机
2．双迹示波器
3.万用表
4.器件：
74LS20、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”。
CP
J
K
Q端逻辑状态
X
X
X
0
1
X
X
X
1
0
（2）逻辑功能的测试
①JK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。
CP
0
↑
↓
0
↑
↓
0
↑
↓
0
↑
↓
J
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
K
0
0
0
1
1
1
0
0
0
1
1
1
Q
置“1”
Q
置“0”
注：
↑表示CP的上升沿，↓表示CP的下降沿
②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?
CP
D
Q
O
×
0
1
O
×
1
0
1
×
0
1
1
×
1
0
（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。
①CP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”。
②D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。
③在触发器Q=“O”状态下，使D=“1”重复上述内容。
④将实验结果填入下表。
D
0
1
CP
0
↑
↓
↑
↓
0
↑
↓
↑
↓
Qn+1
Qn
Qn=1
Qn=0
（二）触发器的实际应用：
器件：
74LS74，74LS20，74LS76
1.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）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.SXJ—Z2电子技术学习机，TPE-D3Ⅱ多功能电路学习机
2．双迹示波器
3.万用表
4.器件：
74LS161，74LS08，74LS00，74LS20，74LS93，74LS175，74LS20
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。
①用单脉冲观察八个灯亮灭的顺序是否对。
②用连续脉冲（开关打到Hz）观察灯亮灭的顺序。
③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.SXJ—Z2电子技术学习机，TPE-D3Ⅱ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
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