實(shí)驗(yàn)1-門電路的功能測(cè)試

實(shí)驗(yàn)一門電路的功能測(cè)試1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）熟悉數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)裝置，能正確使用裝置上的資源設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案；（2）熟悉雙列直插式集成電路的引腳排列及使用方法；（3）熟悉并驗(yàn)證典型集成門電路邏輯功能。2.實(shí)驗(yàn)儀器與材料（1）數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)裝置1臺(tái)；（2）萬用表1塊（3）雙列直插集成電路芯片74LS00、74LS86、74LS125各1片，導(dǎo)線若干。3.知識(shí)要點(diǎn)（1）數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)裝置的正確使用TPE-D6A電子技術(shù)學(xué)習(xí)機(jī)是一種數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)裝置，利用裝置上提供的電路連線、輸入激勵(lì)、輸出顯示等資源，我們可以設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案，通過連接電路、輸入激勵(lì)信號(hào)、測(cè)試輸出狀態(tài)等一系列實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，對(duì)所設(shè)計(jì)的邏輯電路進(jìn)行結(jié)果測(cè)試。該實(shí)驗(yàn)裝置功能模塊組成如圖1.1所示。圖中①為集成電路芯片區(qū)，有15個(gè)IC插座及相應(yīng)的管腳連接端子，其中A13是8管腳插座，A11、A12是14管腳插座，A1、A2、A3、A7、A8是16管腳插座，A4、A5是18管腳插座，A9、A14、A16、A7、A8是20管腳插座，A10、A15是24管腳插座。根據(jù)雙列直插式集成電路芯片的管腳數(shù)可以選擇相同管腳數(shù)的IC插座，并將集成電路芯片插入IC插座（凹口側(cè)相對(duì)應(yīng)），可以通過導(dǎo)線將管腳引出的接線端相連，實(shí)現(xiàn)電路的連接。圖中②為元件區(qū)，內(nèi)有多個(gè)不同參數(shù)值的電阻、電容以及二極管、三極管、穩(wěn)壓管、蜂鳴器等元件可供連接電路時(shí)選擇。圖中③為電位器區(qū)，內(nèi)有1k、10k、22k、100k、220k阻值的電位器等元件可供連接電路時(shí)選擇。圖中④為直流穩(wěn)壓電源區(qū)，是裝置內(nèi)部的直流穩(wěn)壓電源提供的+5V、-5V、+15V、-15V電源輸出引腳，可以為有源集成芯片提供工作電源電壓。圖中⑤為邏輯電平輸入?yún)^(qū)，內(nèi)有8個(gè)開關(guān)S0S7，在測(cè)試電路邏輯功能時(shí)，可以提供高、低邏輯電平作為激勵(lì)輸入信號(hào)。圖1.2為其內(nèi)部原理電路。圖1.2圖中⑥為單脈沖輸入?yún)^(qū)，在測(cè)試電路邏輯功能時(shí)，可以由按鍵手動(dòng)單拍提供一個(gè)單脈沖作為激勵(lì)輸入信號(hào)，可以由不同端子選擇正脈沖或是負(fù)脈沖。圖中⑦為可調(diào)連續(xù)脈沖輸入?yún)^(qū)，在測(cè)試電路邏輯功能時(shí)，可以由該端子提供連續(xù)脈沖作為激勵(lì)輸入信號(hào)。連續(xù)脈沖的頻率可以通過開關(guān)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ檔位粗調(diào)和旋鈕精調(diào)來確定。圖中⑧為固定脈沖輸入?yún)^(qū)，可以提供1Hz、1kHz、1MHz三組連續(xù)脈沖，作為測(cè)試電路邏輯功能時(shí)的輸入激勵(lì)信號(hào)。圖中⑨為電平顯示輸出區(qū)，內(nèi)有8個(gè)發(fā)光二極管D0D7,在測(cè)試電路邏輯功能時(shí)，可以作為輸出部件指示輸出信號(hào)的邏輯狀態(tài)是高電平還是低電平。圖1.3為其內(nèi)部原理電路。圖1.3圖中⑩為數(shù)碼段位顯示輸出區(qū)，內(nèi)有4個(gè)數(shù)碼管,每個(gè)數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g、dp端由被測(cè)邏輯電路輸出的段選信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)。圖中?為數(shù)碼管譯碼顯示輸出區(qū)，有4個(gè)數(shù)碼管,由于裝置內(nèi)部每個(gè)數(shù)碼管連接有顯示譯碼器，所以，每個(gè)數(shù)碼管的顯示由被測(cè)電路輸出的4位二進(jìn)制代碼信號(hào)驅(qū)動(dòng)。圖中?為邏輯筆測(cè)試輸出區(qū)，將被測(cè)電路的輸出接至該區(qū)的測(cè)試插口，被測(cè)電路的三態(tài)輸出情況可以由紅、綠、黃三個(gè)發(fā)光二極管分別指示出來。圖中?為實(shí)驗(yàn)裝置交流電源開關(guān)。（2）雙列直插式TTL集成電路的正確使用74LS00、74LS86、74LS125都是具有14個(gè)管腳的雙列直插式TTL集成電路。其管腳排列順序如圖1.4所示。引腳的識(shí)別方法是：將集成芯片正面（有印刷的型號(hào)）對(duì)準(zhǔn)使用者，以凹口側(cè)小標(biāo)志點(diǎn)“”為起始腳1，逆時(shí)針方向前數(shù)1，2，3-----N腳，其中，7號(hào)引腳為接地引腳，14號(hào)引腳為+5V電源輸入引腳，其余引腳為邏輯電路輸入信號(hào)、輸出信號(hào)引腳，使用時(shí)根據(jù)功能查找IC手冊(cè)可知各管腳功能。例如，74LS00是四—2輸入與非門，圖1.5為74LS00管腳示意圖。74LS86是四—2輸入異或門，圖1.6為74LS86管腳示意圖。74LS125是四—三態(tài)同相輸出緩沖器，圖1.7為74LS125管腳示意圖。表1.3與非門應(yīng)用二電路邏輯功能測(cè)試表輸入 輸出Q=((AB)’)’=ABA（S1）B（S2）LED燈顯示狀態(tài)邏輯值(0或1)說明0（）0（） 0（） 1（） 1（）0（） 1（）1（） 合理選擇數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)裝置中的輸入、輸出資源模塊，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖1.12所示輸入、輸出信號(hào)的驗(yàn)證測(cè)試。將上述實(shí)驗(yàn)方案及測(cè)試效果寫入實(shí)驗(yàn)報(bào)告。(4)驗(yàn)證異或門的邏輯功能。選擇74LS86集成電路芯片中的一個(gè)異或門，進(jìn)行異或門邏輯功能驗(yàn)證。參照?qǐng)D1.9與非門實(shí)驗(yàn)電路，畫出異或門實(shí)驗(yàn)電路圖，并按照自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案連線電路（注意：按實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范要求，嚴(yán)禁帶電操作）。電路通電運(yùn)行，上、下?lián)軇?dòng)相應(yīng)輸入開關(guān)，觀察不同輸入信號(hào)下輸出信號(hào)的邏輯狀態(tài)，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表1.3異或門功能驗(yàn)證測(cè)試表中。選擇合適的萬用表電壓檔位進(jìn)行量測(cè)。測(cè)量開關(guān)信號(hào)上下?lián)軇?dòng)時(shí)的高、低電平值，測(cè)量在開關(guān)電平輸入信號(hào)激勵(lì)下異或門輸出信號(hào)的高、低電平值，將測(cè)量結(jié)果記錄補(bǔ)充填入表1.3。（節(jié)點(diǎn)電平值：即電氣節(jié)點(diǎn)“對(duì)地”的電壓值。）表1.3異或門電路邏輯功能測(cè)試表輸入 異或門輸出Q=ABA（S1電平）B（S2電平）邏輯值(0或1)電平值（單位）說明0（）0（） 0（） 1（） 1（）0（） 1（）1（） 測(cè)試中萬用表電壓測(cè)量量程檔位：分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，歸納總結(jié)實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果，說明異或門邏輯功能。分析表1.3，將異或門的一個(gè)輸入端分別接0或接1應(yīng)用情況，說明這種應(yīng)用下異或門實(shí)現(xiàn)的輸入、輸出之間的邏輯變換功能。（5）三態(tài)門功能驗(yàn)證74LS125是一個(gè)內(nèi)部集成了4個(gè)三態(tài)同相緩沖器的集成電路芯片，其內(nèi)部邏輯及管腳分配如圖1.7所示。選擇74LS125集成電路芯片中的1個(gè)三態(tài)同相緩沖器，按照?qǐng)D1.13連接電路（注意：按實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范要求，嚴(yán)禁帶電操作）。電路通電運(yùn)行，首先，撥動(dòng)開關(guān)S1至“H”，隨后上、下?lián)軇?dòng)開關(guān)S2，觀察并記錄LED燈的邏輯狀態(tài);然后，將開關(guān)S1撥至“L”，隨后上、下?lián)軇?dòng)開關(guān)S2，觀察并記錄LED燈的邏輯狀態(tài)。將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表1.4中。總結(jié)歸納三態(tài)同相緩沖器的三個(gè)輸出狀態(tài)以及同相輸出的含義。圖1.13表1.4三態(tài)同相輸出緩沖器邏輯功能測(cè)試表輸入 輸出QA（S1）B（S2） LED燈（D0）狀態(tài)邏輯值(0或1) 說明1（H）0（L） 1（H） 0（L） 0（L） 1（H） （6）三態(tài)門應(yīng)用使用一片74LS125內(nèi)部的3個(gè)三態(tài)門接成圖1.14所示電路。3個(gè)三態(tài)門的控制端分別由是S1、S2、S3控制，數(shù)據(jù)輸入端分別接連續(xù)脈沖信號(hào)、+VCC(+5V)以及接地，將3個(gè)三態(tài)門輸出端短接，實(shí)現(xiàn)一個(gè)輸出。根據(jù)三個(gè)開關(guān)不同狀態(tài)觀察指示燈的變化，按照表1.5記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)歸納三態(tài)門輸出短接正常應(yīng)用時(shí)S1、S2、S3控制信號(hào)的組合情況。圖1.14表1.5三態(tài)門應(yīng)用測(cè)試表輸入信號(hào)輸出A1A2A3S1S2S3LED狀態(tài)邏輯值0（地）1（+5V）連續(xù)脈沖0000010100111001011101115.預(yù)習(xí)要求（1）認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)講義內(nèi)容（2）查閱74LS00\74LS86\74LS125器件手冊(cè)（3）畫好進(jìn)行實(shí)驗(yàn)用各芯片管腳圖，實(shí)驗(yàn)接線圖。（4）畫好實(shí)驗(yàn)用記錄表格。6.實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求（1）分析、整理實(shí)驗(yàn)表格，總結(jié)歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)果。（2）分析總結(jié)與非門、異或門、三態(tài)門功用及正確的使用方法。（3）回答思考題。7.思考題（1）如果與非門的一個(gè)輸入端接連續(xù)時(shí)鐘脈沖，