TEC-8数字逻辑实验
白中英《计算机组成原理》(第5版)教材精讲(课程教学实验设计 TEC—8实验系统平台)
10.1 TEC—8实验系统平台一、TEC一8实验系统技术特点1．模型计算机采用8位字长，简单而实用,有利于学生掌握模型计算机整机的工作原理。
通过8位数据开关用手动方式输入二进制测试程序，有利于学生从最底层开始了解计算机工作原理。
2．指令系统采用4位操作码，可容纳l6条指令。
已实现加、减、与、加l、存数、取数、条件转移、无条件转移、输出、中断返回、开中断、关中断和停机等14条指令，指令功能非常典型。
3．采用双端口存储器作为主存，实现数据总线和指令总线双总线体制，实现指令流水功能，体现出现代CPU设计理念。
4．控制器采用微程序控制器和硬连线控制器2种类型，体现了当代计算机控制器技术的完备性。
5．微程序控制器和硬连线控制器之间的转换采用独创的一次全切换方式，切换不用关电源，切换简单、安全可靠。
6．制存储器中的微代码可用PC下载，省去了E2PROM器件的专用编辑器和对器件的插、拔。
7．运算器中ALU采用2片74181实现，包含4个8位寄存器组使用1片EPM7064实现，设计新颖。
8．一条机器指令的时序采用不定长机器周期方式，符合现代计算机设计思想。
9．在TEC-8上进行计算机组成原理或计算机组成与系统结构课程时实验接线较少，让学生把精力集中在实验现象的观察、思考和实验原理的理解上。
二、TEC-8实验系统组成TEC-8实验系统由下列部分构成：1．电源安装在实验箱的下部，输出+5V，最大电流为3A。
220V交流电源开关安装在实验箱的右侧。
220V交流电源插座安装在实验箱的背面。
实验台上有一个+SV电源指示灯。
2．实验台实验台安装在实验箱的上部，由一块印制电路板构成。
TEC-8模型计算机安装在这块印制电路板上。
学生在实验台上进行实验。
3．下载电缆用于将新设计的硬连线控制器或者其他电路下载到EPM7128器件中。
下载前必须将下载电缆的一端和PC机的并行口连接，另一端和实验台上的下载插座连接。
4．USB通信线USB通信线用于在PC机上在线修改控制存储器中的微代码。
计算机组成原理双端口存储器实验报告
计算机组成原理实验报告实验名称双端口存储器实验专业软件工程学院计算机与软件学院姓名徐振兴班级（2）学号20111344069 指导老师任勇军实验日期2013.5.24 得分一、实验类别原理性+分析性二、实验目的⑵了解双端口静态存储器IDT7132的工作特性及其使用方法；⑵了解半导体存储器怎样存储和读取数据；⑶了解双端口存储器怎样并行读写；⑷熟悉TEC-8模型计算机中存储器部分的数据通路。
三、实验设备⑴TEC-8 实验系统1台⑵双踪示波器1台⑵直流万用表1块⑷逻辑测试笔（在TEC-8 实验台上） 1 支四、实验电路双端口RAM 电路由1 片IDT7132 及少许附加电路组成，存放程序和数据。
IDT7132 有2 个端口，一个称为左端口，一个称为右端口。
2 个端口各有独立的存储器地址线、数据线和3 个读、写控制信号： CE#、R/W#和OE#，可以同时对器件内部的同一存储体同时进行读、写。
IDT7132 容量为2048 字节，TEC-8 实验系统只使用64 字节。
在TEC-8 实验系统中，左端口配置成读、写端口，用于程序的初始装入操作，从存储器中取数到数据总线DBUS，将数据总线DBUS 上的数写入存储器。
当信号MEMW 为1 时，在T2 为1 时，将数据总线DBUS 上的数D7～D0 写入AR7～AR0 指定的存储单元；当MBUS 信号为1 时，AR7～AR0 指定的存储单元的数送数据总线DBUS。
右端口设置成只读方式，从PC7～PC0 指定的存储单元读出指令INS7～INS0，送往指令寄存器IR。
程序计数器PC 由2 片GAL22V10（U53 和U54）组成。
向双端口RAM 的右端口提供存储器地址。
当复位信号CLR#为0 时，程序计数器复位，PC7～PC0 为00H。
当信号LPC 为1 时，在T3 的上升沿，将数据总线DBUS 上的数D7～D0 写入PC。
当信号PCINC 为1 时，在T3 的上升沿，完成PC 加1。
实验三 8位算术逻辑运算实验
实验一 讲解结束 实验开始
二、实验环境
硬件：DVCC－C8JH 实验箱。
三、实验内容
1、算术逻辑运算功能发生器 74LS181（U31、U32） 以手动方式用二进制开关S3、S2、S1、S0、CN、M来 模拟74LS181（U31、U32）的功能控制信号S3、S2、 S1、S0、CN、M ； 2、其它电平控制信号以手动方式用二进制开关 LDDR1、LDDR2、ALUB、SWB来模拟 3、通过跳线器切换，其中ALUB`、SWB`为低电平 有效，LDDR1、LDDR2为高电平有效。 另有信号T4为脉冲信号，在手动方式下进行实验时， 只需将跳线器J23上T4与手动脉冲发生开关的输出端 SD相连，按动手动脉冲开关，即可获得实验所需的单
⑴ 连接线路，仔细查线无误后，接通电源。
⑵ 用二进制数码开关KD0～KD7向DR1和DR2寄存器置数。方法：关闭 ALU输出三态门（ALUB`=1），开启输入三态门（SWB`=0），输入脉冲 T4按手动脉冲发生按钮产生。
六、 实 验 数 据
七、思考题
1、在向DR1和DR2寄存器置数时S3、S2、S1、 S0、M、Cn如何设置？ 2、DR1置数完成后，如果不关闭控制端， LDDR1会怎样？ 3、为什么在读取74LS181的输出结果时要打开 输出三态门的控制端ALUB’ ？
四、 实 验 线 路 连 接
四、实验线路连接（续）
本实验用到4个主要模块：⑴低8位运算器模块，⑵数 据输入并显示模块，⑶数据总线显示模块，⑷功 能开关模块（借用微地址输入模块）。 根据实验原理详细接线如下： ⑴ ALUBUS连EXJ3； ⑵ ALUO1连BUS1； ⑶ SJ2连UJ2； ⑷ 跳线器J23上T4连SD； ⑸ LDDR1、LDDR2、ALUB、SWB四个跳线器拨在左 边（手动方式)； ⑹ AR跳线器拨在左边，同时开关AR拨在“1”电平。
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本文部分内容来自网络整理，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将立即删除！== 本文为word格式，下载后可方便编辑和修改！ ==tec-8实验指导书篇一：TEC-XP实验指导书nTEC-XP计算机组成原理与系统结构实验系统清华大学科教仪器厂清华大学计算机系201X年8月目录第一章 TEC-XP计算机组成原理实验系统概述---------------------11．11．2 TEC-XP教学机系统的技术指标与系统配置-----------------------------------1 教学机系统支持的实验项目----------------------------------- ------------------------21.2.1 基本实验项目---------------------------------------------------------------------21.2.2 其他实验项目---------------------------------------------------------------------3第二章2.12.22.32.42.5 I/O2.62.72.7.1附录实验指导------------------------------------------------------------5 基础汇编语言程序设计-------------------------------------------------------------5 脱机运算器实验---------------------------------------------------------------------12 组合逻辑控制器部件教学实验---------------------------------------------------21 存储器部件教学实验---------------------------------------------------------------30 口扩展实验----------------------------------------------------------------------34 中断实验------------------------------------------------------------------------------36 微程序控制器部件教学实验------------------------------------------------------50 技术资料汇总------------------------------------------------------------50 2.7.2 微程序控制器实验------------------------------------------------------57 实验注意事项-------------------------------------------------------------------------72 I第一章 TEC-XP计算机组成原理与系统结构实验系统概述1.1TEC-XP教学计算机系统概述1.1.1 TEC-XP教学计算机系统系列和总体组成概述TEC-XP是由清华大学计算机系和清华大学科教仪器厂联合研制并通过了教育部主持的成果鉴定的适用于计算机组成原理与系统结构的实验系统，主要用于计算机组成原理和计算机系统结构等课程的硬件教学实验，同时还支持监控程序、汇编语言程序设计、BASIC高级语言程序设计等软件方面的教学实验。
实验报告册模板-组成实验1
实验名称：实验环境认识
实验小组：
其他成员：
实验目的：熟悉TEC-8实验系统组成。
掌握逻辑测试笔的使用。
实验内容：熟悉TEC-8实验系统组成。
逻辑测试笔的使用。
实验设备：
TEC-8实验系统
实验步骤、实验结果、实验现象及分析、实验拓扑：
1实验步骤
识别TEC-8实验系统各部分组成。
开关、按钮、指示灯的作用。
实验地点：组成原理实验室
实验成绩：
逻辑测试笔测试电平信号。
2实验结果
SD7~SD0为数据开关，拨向上输入1，拨向下输入0。
S15~S9为电平设置开关，拨向上输入1，拨向下输入0。
逻辑测试笔最多测试3个脉冲：00无脉冲，01为1个脉冲，10为2个脉冲，11为3个脉冲。
3实日期：
指导教师：
实验时间：
批阅日期：
《计算机组成原理》实验报告---8位算术逻辑运算实验
.'.计算机专业类课程实验报告课程名称：计算机组成原理学 院：信息与软件工程学院专 业：软件工程学生姓名：学 号：指导教师：日 期： 2012 年 12 月 15 日电子科技大学实验报告一、实验名称：8位算术逻辑运算实验二、实验学时：2三、实验内容、目的和实验原理：实验目的：1.掌握算术逻辑运算器单元ALU（74LS181）的工作原理。
2.掌握模型机运算器的数据传送通路组成原理。
3.验证74LS181的组合功能。
4.按给定数据，完成实验指导书中的算术／逻辑运算。
实验内容：使用模型机运算器，置入两个数据DR1=35，DR2=48，改变运算器的功能设定，观察运算器的输出，记录到实验表格中，将实验结果对比分析，得出结论。
实验原理：1.运算器由两片74LS181以并/串形式构成8位字长的ALU。
.'. 2.运算器的输出经过一个三态门（74LS245）和数据总线相连。
3.运算器的两个数据输入端分别由两个锁存器（74LS273）锁存。
4.锁存器的输入连至数据总线，数据开关（INPUT DEVICE）用来给出参与运算的数据，并经过一三态门（74LS245）和数据总线相连。
5.数据显示灯（BUS UNIT）已和数据总线相连，用来显示数据总线内容。
实验器材（设备、元器件）：模型机运算器四、实验步骤：1. 仔细查看试验箱，按以下步骤连线1）ALUBUS连EXJ32) ALU01连BUS13) SJ2连UJ24) 跳线器J23上T4连SD5) LDDR1,LDDR2,ALUB,SWB四个跳线器拨在左边6) AR跳线器拨在左边，同时开关AR拨在“1”电平2. 核对线路，核对正确后接通电源3. 用二进制数据开关KD0-KD7向DR1和DR2寄存器置入8位运算数据。
①调拨8位数据开关KD0-KD7为01100101（35H），准备向DR1送二进制数据。
②数据输出三态缓冲器门控信号ALUB=1（关闭）。
③数据输入三态缓冲器门控信号SWB=0（打开）。
TEC-8实验(new)
把值送往 ALU 的 A 端口，同时也选中了能写入的寄存器。地址信号 RS1、RS0 选中的寄存器把值送往
ALU 的 B 端口。（都是 00 选 R0，01 选 R1，10 选 R2，11 选 R3）
3、8 位的 ALU 通过两片 74LS181 芯片实现。虚线框内的 4 个寄存器、两个 4 选 1 选择器、2：4
TEC-8 计算机组成原理 实验指导
计算机与信息工程学院 马辉
aymahui@
TEC-8 整体描述
1、电源安装在试验箱的下部，电源接口在后侧面，电源开关在右侧面，实验台上有一个+5V 的 电源指示灯。
2、实验台由一块印刷电路板构成，上面分模块实现了模型计算机和数字电路综合实验所需部分。
6、指示灯 µA5~µA0 显示 17H，这时指示灯 C 显示加法运算得到的进位 C，指示灯 Z 显示加法运 算得到的结果为 0 信号。指示灯 A7~A0 显示被减数 A（R0），指示灯 B7~B0 显示减数 B（R1），D7~D0 指示灯显示运算结果 A-B。按一次 QD 按钮，进入下一步。
7、指示灯 µA5~µA0 显示 18H，这时指示灯 C 显示减法运算得到的进位 C，指示灯 Z 显示减法运 算得到的结果为 0 信号。指示灯 A7~A0 显示数 A（R0），指示灯 B7~B0 显示数 B（R1），D7~D0 指示 灯显示运算结果 A and B。按一次 QD 按钮，进入下一步。
数据开关 SD7~SD0 上设置数 B，在数据总线 DBUS 指示灯 D7~D0 上可查看数据。然后按一次 QD，将 数据写入 R1，进入下一步。
5、指示灯 µA5~µA0 显示 16H，指示灯 A7~A0 显示被加数 A（R0），指示灯 B7~B0 显示加数 B（R1）， D7~D0 指示灯显示运算结果。按一次 QD 按钮，进入下一步。
TEC 8实验指导书
2
前 言……………………………………………………………………………………..1 第 1 章 TEC-8 计算机硬件综合实验系统…………………………………………….…..5 1.1 TEC-8 实验系统的用途…………………………………………………………….…5 1.2 TEC-8 实验系统技术特点…………………………………………………….………5 1.3 TEC-8 实验系统组成………………………………………………………….………6 1.4 逻辑测试笔……………………………………………………………………………6 1.5 TEC-8 实验系统结构和操作……………………………………………….…………7 1.5.1 模型计算机时序信号………………………………………………………………7 1.5.2 模型计算机组成……………………………………………………………………7 1.6 模型计算机指令系统………………………………………………………………… 10 1.7 开关、按钮、指示灯……………………………………………………..…………11 1.8 数字逻辑和数字系统实验部分…………………………………..…………………12 1.8.1 基本实验通用区…………………………………………………………………...12 1.8.2 大型综合设计实验装臵………………………………………………………..….13 1.9 E2PROM 中微代码的修改………………………………………………….……….…13 第 2 章 计算机组织与体系结构基本实验………………………………………………18 2.1 运算器组成实验……………………………………………………………………..18 2.2 双端口存储器实验…………………………………………………………………..22 2.3 数据通路实验………………………………………………………………………..26 2.4 微程序控制器实验…………………………………………………………………..30 2.5 CPU 组成与机器指令的执行…………………………………………………………36 2.6 中断原理实验………………………………………………………………………..39 第 3 章 课程综合设计…………………………………………………………………....43 3.1 模型机硬连线控制器设计…………………………………………………………..43 3.2 模型机流水微程序控制器设计……………………………………………………..47 3.3 模型机流水硬连线控制器设计……………………………………………………..50 3.4 含有阵列乘法器的 ALU 设计………………………………………………………..51 第 4 章 数字逻辑与数字系统基本实验…………………………………………………55 4.1 基本逻辑门逻辑实验………………………………………………………………..55 4.2 TTL、HC 和 HCT 器件的电压传输特性实验………………………………………..56 4.3 三态门实验…………………………………………………………………….…….59 4.4 数据选择器和译码器实验……………………………………………………….….61 4.5 全加器构成及测试实验………………………………………………………….….63 4.6 组合逻辑中的冒险现象实验…………………………………………………….….64 4.7 触发器实验……………………………………………………………………….….66 4.8 简单时序电路实验…………………………………………………………………..69 4.9 计数器和数码管实验………………………………………………………………..70 4.10 四相时钟分配器实验………………………………………………………………74 第 5 章 数字逻辑与数字系统综合设计实验…………………………………………...76 5.1 简易电子琴实验……………………………………………………………………..76
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计算机学院实验中心系统结构实验室
实验三 触发器
实验内容： 1.用74LS00构成一个 RS触发器。R′,S′ 端 接电平开关输出, Q,Q′端接电平指示灯。 改变R,S的电平，观测并记录Q,Q′ 的值。
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实验三 触发器
2.双D触发器74LS74中一个触发器功能测试。 （ 1 ）将 CLR( 复位 ), PR( 置位 ) 引脚接实验台 电平开关输出， Q,Q′引脚接电平指示灯。 改变 CLR, PR 的电平，观察并记录 Q,Q′的 值。
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实验三 触发器
（2）在（1）的基础上，置CLR, PR引脚为 高电平，D(数据)引脚接电平开关输出， CP(时钟)引脚接单脉冲。在D为高电平和低 电平的情况下，分别按单脉冲按钮，观察 Q,Q′的值，记录下来。
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实验三 触发器
（3）在（1）的基础上，将D引脚接1MHz脉 冲源，CP引脚接10MHz脉冲源。用双踪示 波器同时观测D端和CP端，记录波形；同 时观测D端，Q端，记录波形。分析原因。 3. 制定对双 JK 触发器 74LS73 一个 JK 触发 器的测试方案，并进行测试。
实验五 在系统编程实验1
实验四 简单时序电路
D触发器构成的二进制计数器输出波形:
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实验四 简单时序电路
JK触发器构成的二进制计数器实验电路:
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实验四 简单时序电路
JK触发器构成的二进制计数器输出波形:
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实验四 简单时序电路
异步十进制计数器实验电路:
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集成电路芯片简介
数字电路实验中所用到的集成电路芯片 都是双列直插式的。现以74LS00芯片为 例，其引脚排列规则如图所示：
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实验一 基本门电路与三态门
实验器件和设备： 二输入四与非门：74LS00； 二输入四或非门：74LS28（02）； 二输入四异或门：74LS86； 四总线缓冲器（三态输出）：74LS125； TEC8数字电路实验系统； V-212 20MHZ双踪示波器。
74LS139实验电路:
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实验二
数据选择器和译码器
实验报告要求: 画出实验接线图或逻辑电路图； 根据实验结果写出74LS139的真值表； 根据实验结果写出74LS153的真值表； 记录实验现象； 分析74LS139和74LS153中引脚G的功能。
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实验四 简单时序电路
3.画出实验2的电路图。 4.写出实验3中,用单次脉冲做计数脉冲时 ， Q3，Q2，Q1，Q0的状态转移表；画出 连续时钟下Q3，Q2，Q1，Q0的波形； 5.画出实验4的电路图。用单次脉冲做计数 脉冲时，Q3，Q2，Q1，Q0的状态转移表 。
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实验一 基本门电路与三态门
74LS125实验电路1：
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实验一 基本门电路与三态门
74LS125构成总线实验电路：
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实验一 基本门电路与三态门
实验报告要求： 画出实验接线图或逻辑电路图； 真值表表示出实验结果； 记录实验现象； 分析实验结果；
实验四 简单时序电路
3.异步十进制计数器：按设计接线，将Q0 ，Q1，Q2，Q3复位；由时钟端CLK输入单 脉冲，记录输出状态；由时钟端CLK输入 连续脉冲，观测输出波形。
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实验四 简单时序电路
4.自循环寄存器： (1)用双D触发器74LS74构成一个4位自循环 寄存器。方法是第1级的Q端接第2的D端， 依此类推，最后第4级的Q端接第1级的D端 。4个D触发器的CLK端连接在一起，然后 接单脉冲时钟。 (2)将Q0，Q1，Q2，Q3清0，再将Q0置1，按 单脉冲按钮，观察并记录Q0，Q1，Q2，Q3 的值。
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实验四 简单时序电路
异步十进制计数器输出波形:
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实验四 简单时序电路
自循环计数器实验电路:
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实验四 简单时序电路
自循环计数器输出波形:
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实验四 简单时序电路
实验报告要求: 1.写出实验内容1中，用单次脉冲做计数脉 冲时，Q3，Q2，Q1，Q0的状态转移表； 画出连续时钟下Q3，Q2，Q1，Q0的波形 ； 2./Q3，/Q2，/Q1，/Q0构成计数器吗？如 果是，那么是递增还是递减？
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实验四 简单时序电路
实验内容:
1.双D构成的二进制计数器：按设计接线 ，将Q0，Q1，Q2，Q3复位；由时钟端CLK 输入单脉冲，记录输出状态；由时钟端 CLK输入连续脉冲，观测输出波形。 2.用74LS73构成一个二进制计数器，重做 内容1的实验。
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实验四 简单时序电路
实验提示: 74LS73引脚11是GND，引脚4是VCC。 D触发器74LS74是上升沿触发，JK触发器 74LS73是下降沿触发。
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实验四 简单时序电路
D触发器构成的二进制计数器实验电路:
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实验二 数据选择器和译码器
实验目的 ： 熟悉数据选择器的逻辑功能。 熟悉译码器的逻辑功能。
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实验二 数据选择器和译码器
实验器件和设备: 双4选1数据选择器74LS153； 双2-4线译码器74LS139； TEC8数字电路实验系统； TDS-1001 40MHZ双踪示波器。
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实验二
数据选择器和译码器
74LS153实验电路:
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实验二
数据选择器和译码器
74LS153实验电路:
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实验二
数据选择器和译码器
74LS139实验电路:
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实验二
数据选择器和译码器
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实验一 基本门电路与三态门
异或门逻辑电路：
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实验一 基本门电路与三态门
74LS86实验电路：
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实验一 基本门电路与三态门
三态门逻辑电路：
74LS125的控制端G为低电平有效
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实验二
数据选择器和译码器
实验内容: 测试74LS153中一个4选1数据选择器的逻辑功 能。 测试74LS139中一个2-4译码器的逻辑功能。
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实验二
数据选择器和译码器
实验提示: 74LS153的数据输入端C0~C3分别接实验台上 的10MHZ，1MHZ，500KHZ，100KHZ脉冲源，改 变数据选择端A，B和使能端G的电平，观察各 组合条件下数据选择器的输出波形。 74LS139的译码输出Y0~Y3接电平指示灯， 改变使能端G和选择端B，A的电平，观测并 记录指示灯的显示状态。
2
计算机学院实验中心系统结构实验室
时钟信号发生器
计算机学院实验中心系统结构别是1MHz、100KHz、10KHz、 1KHz、100Hz、10Hz、1Hz，占空比为50%的 时钟信号。
DZ3和DZ4不能同时短接，CP1：100KHz/10KHz； DZ5和DZ6不能同时短接，CP2：1KHz/100Hz； DZ7和DZ8不能同时短接，CP3：10Hz/1Hz。
MF、CP1、CP2、CP3通过插孔输出。
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4
逻辑测试笔
计算机学院实验中心系统结构实验室
5
逻辑测试笔
将红色逻辑笔接TEC-8的逻辑测试笔插孔。 逻辑笔在测试信号的电平时， 红灯亮表示高电平， 绿灯亮表示低电平， 红灯和绿灯都不亮表示高阻态。 在测试脉冲个数时，首先按一次Reset按钮， 使2个黄灯D1、D0灭，处于测试初始状态。 逻辑笔最多能够测试3个连续脉冲。
D触发器输出波形：
计算机学院实验中心系统结构实验室
实验三 触发器
双JK触发器实验电路图：
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实验三 触发器
JK触发器J=1，K=1时的输出波形：
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实验三 触发器
实验报告要求 总结触发器逻辑功能及特点。 整理实验中测试的结果，填好真值表， 画出波形图。 比较不同类型触发器的触发方式有什么 不同。
计算机学院实验中心系统结构实验室
实验一 基本门电路与三态门
与非门逻辑电路：
计算机学院实验中心系统结构实验室
实验一 基本门电路与三态门
74LS00实验电路：
计算机学院实验中心系统结构实验室
实验一 基本门电路与三态门
或非门逻辑电路：
计算机学院实验中心系统结构实验室
实验一 基本门电路与三态门
74LS28(02)实验电路：
实验三 触发器
实验目的： 掌握RS触发器、D触发器、JK触发器的工作 原理。 学会正确使用RS触发器、D触发器、JK触发 器。
计算机学院实验中心系统结构实验室
实验三 触发器
实验器件和设备： 二输入四与非门：74LS00； 双D触发器：74LS74； 双JK触发器：74LS73； TEC8数字电路实验系统； TDS-1001 40MHZ双踪示波器。