暨南大學數(shù)字電子技術(shù)實驗3報告.doc

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暨南大學本科實驗報告專用紙 課程名稱 數(shù)字邏輯電路實驗 成績評定 實驗項目名稱 組合邏輯電路組裝與設(shè)計測調(diào)試指導教師 秦嶺松 實驗項目編號 實驗項目類型 驗證型 實驗地點 B406 學生姓名 學號 學院 電氣信息 系 　　　　專業(yè) 實驗時間 年 月 日下午～ 月 日 午 溫度 ℃濕度 一． 實驗?zāi)康? 1. 深入學習掌握組合邏輯電路的設(shè)計和安裝方法。 2. 進一步加深數(shù)字邏輯電路調(diào)測試方法掌握。 3. 學習DS-4 型 數(shù)字系統(tǒng)綜合實驗平臺可編輯數(shù)字波形發(fā)生器組成和使用方法。 二． 實驗器件、儀器和設(shè)備 1. 四雙輸入與非門74LS00 1片 2. 四異或門74LS86 1片 3. 雙4輸入與非門74LS20 1片 4. PC機（數(shù)字信號顯示儀） 5. 數(shù)字萬用表UT56 6. TDS－4數(shù)字系統(tǒng)綜合實驗平臺 7. GOS－6051示波器 暨南大學本科實驗報告專用紙(附頁) 三． 實驗步驟和測試分析 1. 組合邏輯電路測試方法介紹 數(shù)字電路靜態(tài)測試方法是：給定數(shù)字電路若干組靜態(tài)輸入值，測定數(shù)字電路的輸出值是否正確。數(shù)字電路狀態(tài)測試的過程是在數(shù)字電路設(shè)計好后，將其安裝連接成完整的線路，把線路的輸入接到邏輯電平開關(guān)上，線路的輸出接到電平指示燈（LED）或用萬用表測量進行電平測試,按功能表或狀態(tài)表的要求，改變輸入狀態(tài)，觀察輸入和輸出之間的關(guān)系是否符合設(shè)計要求。數(shù)字電路電平測試是測量數(shù)字電路輸入與輸出邏輯電平（電壓）值是否正確的一種方法。 靜態(tài)測試是檢查設(shè)計與接線是否正確無誤的重要一步。 數(shù)字電路動態(tài)測試方法是：在靜態(tài)測試的基礎(chǔ)上，按設(shè)計要求在輸入端加動態(tài)脈沖信號，觀察輸出端波形是否符合設(shè)計要求，這是動態(tài)測試，動態(tài)測試的主要目的測試電路的頻率特性（如測試電路使用時的頻率范圍）等）及穩(wěn)定特性等。 測試數(shù)據(jù)分析： 1) 要使74系列TTL集成芯片正確工作除了必須接好電源（＋VCC＝5V和地GND）外，還必須使邏輯輸入低電平≤0.8V（越靠近0V越好），輸入高電平≥2V （越靠近5V越好），如果不按照此輸入電平要求進行信號輸入就可能損壞芯片或得不到正確的邏輯輸出電平。 2) 74系列TTL集成芯片正確的輸出邏輯低電平≤0.2V （越靠近0V越好），輸出高電平≥3.5V （越靠近5V越好），如果芯片輸出邏輯電平不符合以上值，這說明有可能芯片損壞、或者電路連接、或者設(shè)計存在問題，實驗過程中隨時必須對測試的數(shù)據(jù)進行分析，當發(fā)現(xiàn)測試數(shù)據(jù)不符合邏輯電平的有效輸出值或不滿足設(shè)計要求邏輯電平時，電路可能存在問題，對于存在的問題必須查找原因，并解決存在問題，這樣才能使得實驗者獲得理論和實驗水平的提高，從而達到做實驗的真正目的。 2. 裁判合格信號邏輯電路組裝與測試 1) 邏輯電路組裝 根據(jù)預習時畫出的舉重比賽裁判合格信號邏輯電路接線圖，采用74LS00芯片組裝實現(xiàn)舉重比賽裁判合格信號邏輯電路。 2) 電路測調(diào)試 i. 采用靜態(tài)測試方法進行電路測調(diào)試。 暨南大學本科實驗報告專用紙(附頁) 接好電路后，將三個裁判信號用邏輯開關(guān)置入（由邏輯電平信號源提供輸入信號），裁判結(jié)果輸出接LED指示燈（輸出信號通過邏輯電平指示燈進行顯示測試）。 逐個檢測八種裁判輸入信號下的輸出狀態(tài)，獲得邏輯電路真值表，通過分析實驗結(jié)果（實測真值表）確定出那位是主裁判輸入端，那兩位是副裁判輸入端及裁決結(jié)果與裁判的表決結(jié)果關(guān)系，從而得出邏輯電路功能。 實驗序號 甲 乙 丙 裁判結(jié)果 1 0 0 0 0 2 0 0 1 0 3 0 1 0 0 4 0 1 1 1 5 1 0 0 0 6 1 0 1 0 7 1 1 0 1 8 1 1 1 1 ii. 采用動態(tài)測試方法進行電路測調(diào)試。 三個裁判信號均為動態(tài)信號,由固定方波信號源提供，頻率分別為2MHz、1MHz和0.5MHz（思考：選擇的輸入信號是否合理？為什么？）；裁判輸出結(jié)果和全部輸入信號由數(shù)字信號顯示儀波形，并記錄波形，通過分析數(shù)字波形判斷確定出哪位是主裁判輸入端，哪兩位是副裁判輸入端及裁決結(jié)果與裁判的表決結(jié)果關(guān)系，從而得出邏輯電路功能。 測試要求：全部輸入信號和輸出信號由數(shù)字信號顯示儀波形測試，并記錄波形，分析電路邏輯功能，得出分析結(jié)論。 頻率為2MHZ,1MHZ,0.5MHZ： 頻率為1MHZ,0.5MHZ,0.1MHZ： 暨南大學本科實驗報告專用紙(附頁) 3. 加/減運算組合邏輯電路設(shè)計與組裝 1) 采用本實驗所給芯片74LS00、 74LS86和 74LS20設(shè)計一個全加\全減法器，該電路在控制信號的作用下可以分別進行加運算或減運算。當控制信號M＝0時，實現(xiàn)加運算，當控制信號M＝1時，實現(xiàn)減運算。請預先在預習實驗時設(shè)計出邏輯電路，并畫好邏輯電路圖及接線圖，根據(jù)電路接線圖實現(xiàn)設(shè)計電路組裝。 布爾代數(shù)： 邏輯電路： 2) 分別采用靜態(tài)測試方法和動態(tài)測試方法對設(shè)計電路進行測試。 i. 靜態(tài)測試方法測調(diào)試設(shè)計電路 根據(jù)靜態(tài)測試方法原理及實驗臺所能提供的各種測試條件自行設(shè)計測試步驟且畫出測試接線圖，進行靜態(tài)測試，記錄測試結(jié)果。分析測試結(jié)果是否滿足設(shè)計要求，如果電路邏輯功能不正確，查找原因并解決存在的問題。 提示：測試步驟及方法可參考實驗內(nèi)容2中的舉重比賽裁判合格信號邏輯電路的方法步驟。 輸入 輸出 A B C 加法M=0 減法M=1 S Co S Co 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 暨南大學本科實驗報告專用紙(附頁) ii. 采用動態(tài)測試方法測調(diào)試設(shè)計電路 測試要求： 輸入信號和控制信號均由DS-4 型 數(shù)字系統(tǒng)綜合實驗平臺可編輯數(shù)字波形發(fā)生器提供（可編輯數(shù)字波形發(fā)生器使用方法參考其使用說明）。思考：是否能直接利用可編輯數(shù)字波形發(fā)生器中固化好的BCD碼作為本項實驗的輸入信號？ 全部輸入信號和輸出信號由數(shù)字信號顯示儀波形測試，并記錄波形，分析是否滿足設(shè)計要求。 答：由于實驗室的PC機壞了，無法同時查看輸入與輸出波形。所以采用了示波器并對單個波形進行分別測試。這樣造成各個波形沒有參照，這里只貼出兩個輸出波形。 Si： Ci： 四． 回答問題和實驗小結(jié) 1. 通過實驗?zāi)銓W會了用哪幾種實驗方法分析邏輯電路邏輯功能？具體解釋說明其實驗方法。 答：兩種方法。 靜態(tài)測試方法：給定數(shù)字電路若干組靜態(tài)輸入值，測定數(shù)字電路的輸出值是否正確。數(shù)字電路狀態(tài)測試的過程是在數(shù)字電路設(shè)計好后， 暨南大學本科實驗報告專用紙(附頁) 將其安裝連接成完整的線路，把線路的輸入接到邏輯電平開關(guān)上，線路的輸出接到電平指示燈（LED）或用萬用表測量進行電平測試,按功能表或狀態(tài)表的要求，改變輸入狀態(tài)，觀察輸入和輸出之間的關(guān)系是否符合設(shè)計要求。 動態(tài)測試方法：在靜態(tài)測試的基礎(chǔ)上，按設(shè)計要求在輸入端加動態(tài)脈沖信號，輸入輸出信號連接到示波器上觀察輸出端波形是否符合設(shè)計要求。 2. 實驗過程遇到的問題、現(xiàn)象及是否解決？怎樣解決？ 答：在進行第二個實驗時，無法得出正確的實驗結(jié)果，最后通過萬用表測試每根接線的電壓，找出有一根線壞了，更換接線后解決了問題。 3. 實驗小結(jié) 通過這一個實驗，我比較好的地熟悉了幾種比較典型的邏輯電路設(shè)計。但是第三個實驗在設(shè)計時花了不少時間。一是不知道全減器如何實現(xiàn)，于是上網(wǎng)找了其布爾代數(shù)表達式，最后通過卡諾圖化簡得出最終的電路設(shè)計。