实验报告

实验一 门电路逻辑功能及测试

一、实验目的

1、熟悉门电路逻辑功能。

2、熟悉数字电路实验箱及示波器使用方法。

二、实验仪器

1、示波器；

2、实验用元器件：

74LS00 二输入端四与非门 2 片

74LS20 四输入端双与非门 1 片

74LS86 二输入端四异或门 1 片

74LS04 六反相器 1 片

三、实验内容及结果分析

1、测试门电路逻辑功能

⑴ 选用双四输入与非门74LS20 一只，插入面包板（注意集成电路应摆正放平），按图1.1接线，输入端接S1～S4(实验箱左下角的逻辑电平开关的输出插口)，输出端接实验箱上方的LED 电平指示二极管输入插口D1～D8 中的任意一个。

⑵ 将逻辑电平开关按表1.1 状态转换，测出输出逻辑状态值及电压值填表。

①实验电路如右图所示：

②实验结果：

表 1.1

③结果分析：

74LS20是双四输入与非门，其逻辑表达式为：Y=ABCD(___________)。设置如表1.1的输入，所得结果如表1.1所示。通过此电路，测试了与非门电路的逻辑功能为：只有当四个全为1时，输出为0；只要有一个不为1，输出为1。

2、逻辑电路的逻辑关系

⑴ 用 74LS00 双输入四与非门电路，按图1.2、图1.3 接线，将输入输出逻辑关系分别填入表1.2，表1.3 中。

 

⑵ 写出两个电路的逻辑表达式。

图1.2的逻辑表达式：

Y=（A+B）（A+B）

图1.3的逻辑表达式：

Z=AB     Y= (A+B）（A+B）

①实验电路如图所示：

②实验结果如下表所示：

表 1.2                                                    表 1.3

③结果分析：

经分析，上述两电路图的逻辑表达式如上所示。按表格1.2、1.3输入信号，得到如上图所示的结果，验证了逻辑电路的逻辑关系。

3、利用与非门控制输出

用一片74LS00 按图1.4 接线。S分别接高、低电平开关，用示波器观察S对输出脉冲的控制作用。

①电路图如图1.4所示。

②结果如下：

           

          

③结果分析：

根据电路图，可得逻辑表达式为：Y=SA(____)  ，其功能为，当S=1时，输出与输入反向，当S=0时，输出始终为高电平。可以通过该与非门控制输出结果。

4、用与非门组成其它门电路并测试验证

⑴ 组成或非门：

用一片二输入端四与非门组成或非门，画出电路图，测试并填表1.4。

①实验电路如下图所示：

②实验结果如表1.4所示

③实验结果分析：

对照表1.4的实验结果可知，用与非门组成其他电路，满足逻辑电路的逻辑表达式的结果。

⑵ 组成异或门：

① 将异或门表达式转化为与非门表达式； ②画出逻辑电路图；

③ 测试并填表1.5。

①实验电路图如下所示：

②实验结果如图表1.5所示：

                        表 1.4                                                               表 1.5

③实验结果分析：

对照表1.5的实验结果可知，用与非门组成其他电路，满足逻辑电路的逻辑表达式的结果。

5、异或门逻辑功能测试

⑴ 选二输入四异或门电路74LS86，按图1.5 接线，输入端1、2、4、5 接电平开关输出插口，输出端A、B、Y 接电平显示发光二极管。

⑵ 将电平开关按表1.6 的状态转换，将结果填入表中。

①实验电路图如下：

 

②实验结果如表格所示：

③实验结果分析：

分析实验结果可知：异或门的逻辑功能为当两个输入信号相同时，输出为0，当两个输入信号不同时，输出为1。

四．小结：

①试验中的问题：

  在做该实验时 ，第二步实验——逻辑电路的逻辑关系，其逻辑电路图中没有画出接入电源，故我们以为不用接电源就可以，但是做了半天也没有做出来。这个是个常识问题，有源器件使用时，都要接入电源。另外在第四部分，要求自己画出逻辑电路图，我们画的电路图上看去是正确的，但是也是怎么都得不到正确的结果。询问老师后，才知道引脚都是成组发挥功能的。

②实验的结果与理论分析结果比较：

如果不考虑误差的存在，本次试验的结果与理论分析结果一致。

③实验任务完成情况：

第一次试验，我们做了一上午，因为一些基础知识不是很清楚，加上准备工作也没有做的非常好，所以这次做的很慢。但是我们保证质量的完成了此次试验。

⑤思考题：

⑴ 怎样判断门电路逻辑功能是否正常?

答：门电路功能正常与否的判断：(1)按照门电路功能，根据输入和输出，列出真值表。(2)按真值表输入电平，查看它的输出是否符合真值表。(3)所有真值表输入状态时，它的输出都是符合真值表，则门电路功能正常；否则门电路功能不正常。

⑵ 与非门一个输入接连续脉冲，其余端什么状态允许脉冲通过？什么状态时禁止脉冲通过？对脉冲信号有何要求？

答：与非门接髙电平则其他信号可以通过，接低电平则输出恒为0，与非门的真值表是“有0出1，全1出0”。所以一个输入接时钟，就是用时钟控制与非门，当时钟脉冲为高电平时，允许信号通过，为低电平时关闭与非门。

⑶ 异或门又称可控反相门，为什么？

答：异或门有两个输入端 其中一个作为控制端 当控制端为0 则输出与另一输入端输入相同 即异或门不改变逻辑值 但控制端为1的时候 输出端与另一输入端输入反向 这时异或门相当于一个反向门
因此 异或门又称可控反向门。

第二篇：数字实验一 门电路逻辑功能与测试

实验一  门电路逻辑功能及测试

一、实验目的：

1. 熟悉常用集成门电路的逻辑功能及测试方法。

2. 熟悉各种门电路的管脚排列，进一步熟悉仿真软件和数字试验箱的使用。

3．学习利用与非门组成其它逻辑门电路并验证其逻辑功能。

二、实验仪器及设备

    

1.数字电路实验箱

2.万用表

3.集成芯片：

74LS00   2输入端四与非门   2片

  74LS86   2输入端四异或门   1片

三、实验原理

1. TTL集成电路的输入端和输出端均为三极管结构，所以称作三极管、三极管逻辑电路（Transistor -Transistor Logic ）简称TTL电路。54 系列的TTL电路和74 系列的TTL电路具有完全相同的电路结构和电气性能参数。所不同的是54 系列比74 系列的工作温度范围更宽，电源允许的范围也更大。74 系列的工作环境温度规定为0—700C，电源电压工作范围为5V±5%V，而54 系列工作环境温度规定为-55—±1250C，电源电压工作范围为5V±10%V。

54H 与74H,54S 与74S 以及54LS 与74LS 系列的区别也仅在于工作环境温度与电源电压工作范围不同，就像54 系列和74 系列的区别那样。在不同系列的TTL 器件中，只要器件型号的后几位数码一样，则它们的逻辑功能、外形尺寸、引脚排列就完全相同。

TTL 集成电路由于工作速度高、输出幅度较大、种类多、不易损坏而使用较广，特别对我们进行实验论证，选用TTL 电路比较合适。因此，本实训教材大多采用74LS(或74)系列TTL 集成电路，它的电源电压工作范围为5V±5%V，逻辑高电平为“1”时≥2.4V，低电平为“0”时≤0.4V。

2. 集成逻辑门有许多种，如：与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门等等。但其中与非门用途最广，74LS00是“TTL系列”中的与非门，是四-2输入与非门电路，即在一块集成电路内含有四个独立的与非门。每个与非门有2个输入端。

3. 利用与非门可以组成其它许多逻辑门。要实现其它逻辑门的功能，只要将该门的逻辑函数表达式化成与非-与非表达式，然后用多个与非门连接起来就可以达到目的。例如，要实现或门Y=A+B，根据摩根定律，或门的逻辑函数表达式可以写成：Y=，可用三个与非门连接实现。

四、实验室操作实验内容：

1．测试与非门的逻辑功能：

(1). 首先将集成电路芯片74LS00插在实验箱上，取一根导线将芯片的14管脚和试验箱上的5V直流电压输出端相连，再取一导线将芯片的7管脚与试验箱上的地端相连。然后从此芯片中任选一个与非门，将它的两个输入端A、B分别与实验箱逻辑电平输出插孔连接，每个插孔下方都对应一个拨动开关，用于控制此孔输出电平为“1”或“0”。输出端Q和试验箱上任一个发光二极管相连。测试电路如图4.1所示。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

                                                                                     

图4.1 与非门逻辑功能测试

(2). 当输入端、的输入电平分别为表4.1中情况时，用万用表分别测出输出端对地的电压值，万用表的连接方法如图4.1所示：其中红表笔接输出端Q，黑表笔接实验箱的地端。测量电压的同时观察发光二极管的状态，发光二极管亮时，表示Q端逻辑状态为“1”，发光二极管灭时，表示Q端逻辑状态为“0”。将测试结果填入表4.1中。                       

表4.1：

2.测试四2输入异或门74LS86的逻辑功能

(1). 首先将集成电路芯片74LS86插在实验箱上，取一根导线将此芯片的14管脚和试验箱上的5V直流电压输出端相连，再取一导线将此芯片的7管脚与试验箱上的地端相连。然后从此芯片中任选一个异或门，进行逻辑功能的测量，测量电路连接方法同上一步与非门的测量。异或门逻辑功能测量电路如图4.2所示。

         图4.2 异或门的逻辑功能测试

(2). 测量步骤同上一步与非门的测量。按照表4.2改变输入端电平，将测量结果填入表4.2中。

表4.2

3．用与非门组成其它功能门电路：

(1). 用与非门组成与门

1）与门的逻辑函数表达式可以写成：。按此表达式可知两个与非门即可组成与门。逻辑电路图如图4.3所示。

2）在74LS00中任意选两个与非门按图4.3连接电路，输入端A、B接逻辑电平开关，输出端Q接发光二极管，拨动逻辑开关，观察发光二极管的亮与灭，测试其逻辑功能，结果填入下表4.3中。

图4.3 与门电路连接图

表4.3  与门测量结果

(2). 用与非门组成或门：

1). 根据摩根定律，或门的逻辑函数表达式，可以写成：，因此，可以用三个与非门组成或门。        

2). 画出实验电路图，自拟实验步骤，并在实验箱上连好实验电路，利用逻辑电平开关给出输入端的高低电平，利用发光二极管亮或灭确定输出端Q的逻辑状态。将检测电路的输入和输出结果，填入表4.4中。

表4.4：或门测量结果

(3)．用与非门组成异或门：

1). 异或门的逻辑函数表达式，可以写成：

。由此可知用5个与非门即可组成异或门。

 2）在实验箱上用2片74LS00按照以上表达式组成如图4.4所示电路。其中、两个输入端分别接入逻辑电平开关；输出端Q接到实验箱任意一个发光二极管对应的接线孔，用以观察输出电平的高低。

图4.4 与非门组成异或门

3). 按以下表4.5要求，分别扳动输入端A、B的两个拨动开关，设置电路输入端的4种逻辑状态，观察并记录指示灯的发光情况，将测量结果填入表4.4中。

表4.5：异或门测量结果

五、实验报告要求：

1.画出实验室操作实验中全部实验电路图，整理各表格数据，并对实验结果进行分析。能写出电路中各级与非门的输出逻辑表达式。

2. 整理并填写仿真实验各数据。

3. 比较实验室数据和仿真数据，总结两种实验方法的优缺点。