东南大学数字电路实验报告（二）

东南大学电工电子实验中心

实验报告

课程名称：数字逻辑电路实验

第二次实验

实验名称：门电路和组合逻辑

院（系）：电气工程 专业：电气工程及自动化 姓名： 学号：

实验室: 104 实验时间：2013年11月8日 评定成绩：审阅教师：

一、 实验目的

（1）掌握TTL和CMOS器件的静态特性和动态特性测量方法及这些特性对数字系统设计的影响；

（2）掌握通过数字器件手册查看器件静态和动态特性参数； （3）掌握不同结构的数字器件之间的互连； （4）掌握OC门和三态门的特性和使用方法； （5）加深示波器测量技术的训练；

（6）掌握小规模组合逻辑的工程设计方法；

（7）了解竞争和冒险的产生原因，消除方法，掌握用示波器和逻辑分析捕捉毛刺的方法。

二、 实验器材

74LS00

74LS20

74LS244

74HC01

74LS04

三、 必做实验

1.（1）用 OC 门实现三路信号分时传送的总线结构

a. 用OC门实现三路信号分时传送的总线结构，框图如图2.5.5所示，功能如表2.5.2

所示。（注意OC门必须外接负载电阻和电源，EC取5V）

D2A2D1A1D0A0

待设计电路表2.5.2 设计要求的逻辑功能 控制输入 输出 A0 1 0 0 Y D0 D1 D2 YA2 0 0 1 A1 0 1 0 图2.5.5三路分时总线原理框图

① 查询相关器件的数据手册，计算OC门外接负载电阻的取值范围，选择适中的电阻值，

连接电路。

RCmax?EC?VOHmin5?4.9??66.7?103(?) ?6nICEO?N'?IIH3?0.5?10EC?VOLmax5?0.26??911.5(?) ?3IOLmax?N?IIL5.2?10RCmin?选取RC?2k?。

设计图如右图所示

接线图如下

② 静态验证：控制输入和数据输入端加高低电平，用电压表测量输出高低电平的电压值，

注意测量A2A1A0=000时的输出值。

Ec=5.1V A2 0 0 0 0 1 1 0 A1 0 0 1 1 0 0 0 A0 1 1 0 0 0 0 0 D2 X X X X 0 1 X D1 X X 0 1 X X X D0 0 1 X X X X X 输出Y 0 1 0 1 0 1 1 电压/V 0.195 5.017 0.194 5.013 0.193 5.011 5.008 ③ 动态验证：控制输入加高低电平，数据输入端加连续脉冲信号，用示波器双踪显示输入

和输出波形，测量波形的峰峰值、高电平电压和低电平电压，对结果进行分析并解释为什么要选择“DC”。 A2 0 0 1 输入波形 输出波形 A1 0 1 0 A0 1 0 0 频率/Hz 100 100 D2 X X TTL 峰-峰值/V 5.20 4.08 D1 X TTL X D0 TTL X X 高电平/V 5.20 3.60 输出Y 低电平/V 0.00 -0.48

④ 器件电源电压VCC仍为5V，将EC改为10V，重复①和②，分析两者的差别。注意，不要直接将VCC改为10V，避免烧毁器件。 选取RC?2k?，真值表如下：Ec=10.02V

A2 0 0 0 A1 0 0 1 A0 1 1 0 D2 X X X D1 X X 0 D0 0 1 X 输出Y 0 1 0 电压/V 0.342V 9.99V 0.332V 0 1 1 0

1 0 0 0 0 0 0 0 X 0 1 X 1 X X X X X X X 1 0 1 1 9.96V 0.346V 9.95V 9.95V 1.(2)用三态门实现三路信号分时传输

要求：用三态门实现实验内容7中的三路信号分时传输 ① 重复实验内容7中的②和③，注意不要同时将两个或两个以上的三态门的控制端处于使

能状态。

② 将A2A1A0设为“000”， D2D1D0设为“111”，此时输出端为高阻状态，测量输出端电压值，

总结如何用万用表判断高阻态。

用三态门实现三路信号分时传送的总线结构电路图如下图所示。

实验接线图如下

真值表如下：

A2 0 0 0 0 1 1 0 A1 0 0 1 1 0 0 0 A0 1 1 0 0 0 0 0 D2 X X X X 0 1 X D1 X X 0 1 X X X D0 0 1 X X X X X Y 0 1 0 1 0 1 1 电压/V 0.012 4.845 0.011 4.846 0.013 4.847 0.252V

输入TTL方波：

A2 0 0 1 A1 0 1 0 A0 1 0 0 D2 X X TTL D1 X TTL X D0 TTL X X 输出Y

波形参数如下： 输入波形 输出波形 频率/Hz 峰-峰值/V 高电平/V 低电平/V 100.0 100.0 5.12 5.04 5.12 4.98 0.00 -0.06 波形图如下：

2（1）2.10节实验：SSI组合逻辑设计及竞争-冒险现象 内容1．数值判别电路

① 设计一个组合逻辑电路，它接收8421BCD码B3B2B1B0，仅当2

=(( B2B1’)’?( B2B0’)’?( B2’B1B0)’)’

接线图见下页

经实验测试，真值表同上，能完成所需功能。

② 设计一个组合逻辑电路，它接收4位二进制数B3B2B1B0，仅当2

Y=B3’B2B1’ +B3’B2B0’+B3’B2’B1B0

=((B3’B2B1’)’?(B3’B2B0’)’?(B3’B2’B1B0)’)’

接线见下页，逻辑电路图略。

经实验测试，真值表同上，能完成所需功能。

（2）内容4.停车场交通控制系统

某停车场有一个交通控制系统，控制入口处的3个车道，如图2.10.1所示。这三个车道分别为“左车道”、“右车道”和“VIP车道”。每个车道有一个信号灯，红灯禁止通行，绿灯允许通行，任何时候只能有一个通道是绿灯。每个车道有一个传感器，用来监测是否有车通过，另外还有一个时间控制信号用于控制车道循环。整个控制规则如下：当VIP车道有车时，该车道信号灯变为绿灯；当VIP车道没有车且右车道也没有车时，左车道信号灯变为绿灯；当VIP车道没有车且左车道也没有车时，右车道信号灯变为绿灯；当VIP车道没有车，但左、右车道都有车时，由时间控制信号控制左右车道轮流通行；

停车场入口左车道右车道VIP车道

输入:A2代表VIP车道有车; A1= 1 代表左车道有车; A0= 1 代表右车道有车; C = 1 代表时间控制信号使左车道通行;C = 0 代表时间控制信号使右车道通行

输出: Y2 = 1 代表VIP车道信号灯为红灯; Y1 = 1 代表左车道信号灯为红灯; Y0 = 1 代表右车道信号灯为红灯

设计真值表见下页

A2 0 0 0 0 0 1 A1 0 0 1 1 1 X A0 0 1 0 1 1 X C X X X 1 0 X Y2 1 1 1 1 1 0 Y1 1 1 0 1 0 1 Y0 1 0 1 0 1 1 由卡诺图化简真值表可得：

Y2=B2’

Y1=A2+A1’+A0C’=(A2’?A1?(A0C’)’)’ Y0= A2+A0’+A1C=( A2’?A0?(A1C)’)’

逻辑电路图如右图

设计电路图如下图，经实验检测， 电路能够实现题目所要求的功能， 真值表同上。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/pxjg.html