數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)(multisim)

實(shí)驗(yàn)一集成電路的邏輯功能測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握Multisim軟件的使用方法。2、掌握集成邏輯門(mén)的邏輯功能。3、掌握集成與非門(mén)的測(cè)試方法。二、實(shí)驗(yàn)原理TTL集成電路的輸入端和輸出端均為三極管結(jié)構(gòu),所以稱(chēng)作三極管、三極管邏輯電路(Transistor-TransistorLogic簡(jiǎn)稱(chēng)TTL電路。54系列的TTL電路和74系列的TTL電路具有完全相同的電路結(jié)構(gòu)和電氣性能參數(shù)。所不同的是54系列比74系列的工作溫度范圍更寬,電源允許的范圍也更大。74系列的工作環(huán)境溫度規(guī)定為0—700C,電源電壓工作范圍為5V±5%V,而54系列工作環(huán)境溫度規(guī)定為-55—±1250C,電源電壓工作范圍為5V±10%V。54H與74H,54S與74S以及54LS與74LS系列的區(qū)別也僅在于工作環(huán)境溫度與電源電壓工作范圍不同,就像54系列和74系列的區(qū)別那樣。在不同系列的TTL器件中,只要器件型號(hào)的后幾位數(shù)碼一樣,則它們的邏輯功能、外形尺寸、引腳排列就完全相同。TTL集成電路由于工作速度高、輸出幅度較大、種類(lèi)多、不易損壞而使用較廣,特別對(duì)我們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)論證,選用TTL電路比較合適。因此,本實(shí)訓(xùn)教材大多采用74LS(或74系列TTL集成電路,它的電源電壓工作范圍為5V±5%V,邏輯高電平為“1”時(shí)≥2.4V,低電平為“0”時(shí)≤0.4V。它們的邏輯表達(dá)式分別為:圖1.1分別是本次實(shí)驗(yàn)所用基本邏輯門(mén)電路的邏輯符號(hào)圖。圖1.1TTL基本邏輯門(mén)電路與門(mén)的邏輯功能為“有0則0,全1則1”;或門(mén)的邏輯功能為“有1則1,全0則0”;非門(mén)的邏輯功能為輸出與輸入相反;與非門(mén)的邏輯功能為“有0則1,全1則0”;或非門(mén)的邏輯功能為“有1則0,全0則1”;異或門(mén)的邏輯功能為“不同則1,相同則0”。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、硬件:計(jì)算機(jī)2、軟件:Multisim四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)步驟1、基本集成門(mén)邏輯電路測(cè)試(1測(cè)試與門(mén)邏輯功能74LS08是四個(gè)2輸入端與門(mén)集成電路(見(jiàn)附錄1,請(qǐng)按下圖搭建電路,再檢測(cè)與門(mén)的邏輯功能,結(jié)果填入下表中。2.5V(2測(cè)試或門(mén)邏輯功能74LS32是四個(gè)2輸入端或門(mén)集成電路(見(jiàn)附錄1,請(qǐng)按下圖搭建電路,再檢測(cè)或門(mén)的邏輯功能,結(jié)果填入下表中。2.5V(3測(cè)試非門(mén)邏輯功能74HC04是6個(gè)單輸入非門(mén)集成電路(見(jiàn)附錄1,請(qǐng)按下圖搭建電路,再檢測(cè)非門(mén)的邏輯功能,結(jié)果填入下表中。VCC5VJ5Key=SpaceX32.5VVCC0U3A74HC04D_6V78非門(mén)74HC04(4測(cè)試與非門(mén)邏輯功能74LS00是四個(gè)2輸入端與非門(mén)集成電路(見(jiàn)附錄1,請(qǐng)按下圖搭建電路,再檢測(cè)與非門(mén)的邏輯功能,結(jié)果填入下表中。2.5V(5測(cè)試或非門(mén)邏輯功能74LS02是四個(gè)2輸入端或非門(mén)集成電路(見(jiàn)附錄1,請(qǐng)按下圖搭建電路,再檢測(cè)或非門(mén)的邏輯功能,結(jié)果填入下表中。2.5V(6測(cè)試異或門(mén)邏輯功能74LS86是四個(gè)2輸入端異或門(mén)集成電路,請(qǐng)按下圖搭建電路,再檢測(cè)異或門(mén)的邏輯功能,結(jié)果填入下表中。2.5V(7測(cè)試同或門(mén)邏輯功能74LS266是四個(gè)2輸入端同或門(mén)集成電路,請(qǐng)按下圖搭建電路,再檢測(cè)同或門(mén)的邏輯功能,結(jié)果填入下表中。2.5V2、利用與非門(mén)組成其他邏輯門(mén)電路⑴組成與門(mén)電路將74LS00中任意兩個(gè)與非門(mén)組成如下圖所示的與門(mén)電路,輸入端接邏輯電平開(kāi)關(guān),輸出端接指示燈LED,撥動(dòng)邏輯開(kāi)關(guān),觀察指示燈LED的亮與滅,測(cè)試其邏輯功能,結(jié)果填入下表中。2.5V2.5V⑵組成或門(mén)電路將74LS00中任選三個(gè)與非門(mén)組成如下圖所示的或門(mén)電路,輸入端接邏輯電平開(kāi)關(guān),輸出端接指示燈LED,撥動(dòng)邏輯開(kāi)關(guān),觀察指示燈LED的亮與滅,測(cè)試其邏輯功能,結(jié)果填入下表中。2.5V⑶組成異或門(mén)電路將74LS00中的與非門(mén)按照下圖所示的電路連線,輸入端接邏輯電平開(kāi)關(guān),輸出端接指示燈LED,撥動(dòng)邏輯開(kāi)關(guān),觀察指示燈LED的亮與滅,測(cè)試其邏輯功能,結(jié)果填入下表中。2.5V五、思考題請(qǐng)用或非門(mén)實(shí)現(xiàn)其他邏輯門(mén)電路,如與門(mén)、或門(mén)、非門(mén)、異或、同或。實(shí)驗(yàn)二組合邏輯電路分析與設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握Multisim軟件對(duì)組合邏輯電路分析與設(shè)計(jì)的方法。2、掌握利用集成邏輯門(mén)構(gòu)建組合邏輯電路的設(shè)計(jì)過(guò)程。3、掌握組合邏輯電路的分析方法。二、實(shí)驗(yàn)原理全加全減器是一個(gè)實(shí)現(xiàn)一位全加和全減功能的組合邏輯電路,通過(guò)模式變量M來(lái)控制全加/全減算術(shù)運(yùn)算。本實(shí)驗(yàn)可以使用74LS00,74LS86芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。Ai和Bi分別表示二進(jìn)制數(shù)A與B的第i位,Ci表示Ai-1和Bi-1位全加時(shí)產(chǎn)生的進(jìn)位,Ci+1表示第Ai和Bi位全加時(shí)產(chǎn)生的進(jìn)位,函數(shù)S和Ci+1的卡諾圖化簡(jiǎn)后為:Si=Ai⊕Bi⊕CiCi+1=BiCi+(Ci+Bi(M⊕Ai=(BCMABBCC?⊕????三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、硬件:計(jì)算機(jī)2、軟件:Multisim四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)步驟1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理構(gòu)建全加全減器功能電路并測(cè)試邏輯功能。SiCo2、利用邏輯分析儀測(cè)試第1步電路的功能及函數(shù)表達(dá)式。說(shuō)明:上面的第一個(gè)圖是測(cè)試Ci+1,下面的圖是測(cè)試S的,要求分析出真值表及相應(yīng)函數(shù)表達(dá)式及最簡(jiǎn)函數(shù)表達(dá)式。3、利用設(shè)計(jì)全加全減器功能電路并測(cè)試邏輯功能。4、利用邏輯分析儀測(cè)試第3步電路的功能。(參考設(shè)計(jì)圖略五、思考題1、設(shè)X=AB,請(qǐng)用與非門(mén)實(shí)現(xiàn)Y=X3的組合邏輯電路。2、設(shè)計(jì)一個(gè)血型配對(duì)