与非逻辑门电路功能测试与组合电子教案

实验一逻辑门电路功能测试与组合

一、实验目的

1．熟悉电子实验箱的功能及使用方法。

2．认识集成电路的型号、外形和引脚排列，学习在实验箱上实现数字电路的方法。

2．掌握逻辑门电路逻辑功能的测试、使用的基本方法。

3．掌握逻辑门电路的替换方法。

二、实验用元器件

四2输入与非门7400×2

二4输入与非门7420×1

四异或门7486×1

四2输入或门7432×1

六非门7404×1

二4输入与门7421×1

实验中使用7400四2输入与非门和7420二4输入与非门，引脚图如图1—1和图1—2，7400内部有四个独立的2输入与非门，7420内有二个4输入与非门。

图1—1 7400集成电路图1—2 7420集成电路实验中提供的集成块为74LS系列的低功耗肖特基TTL电路如74LS00和74LS20，74HC 系列的高速CMOS电路如74HC00和74HC20，它们在逻辑上兼容，但具体物理参数不同。在CMOS电路中输出高电平≈Vcc，输出低电平≈0V，规定输入高电平电压≥0.7Vcc，输入

低电平电压≤0.3 Vcc，在我们的实验中Vcc＝＋5V；TTL电路的输出高电平电压2.4～3.6V，输入开门电平1.4～1.8V。输出低电平电压0～0.5V，输入关门电平0.8～1V。在实验中采用同一电源，经实际测定可以直接互接，但有些条件下要通过接口互接，当74LS门电路驱动74HC门电路时，要测量输出高电平电压是否够高，实际测量值要≥3.5V。而74HC门电路驱动74LS门电路时，扇出系数较小，小于10。

三、预习要求

1.熟悉本实验所用的集成电路，并认真阅读附录中注意事项。

2.设计好实验内容中的门电路转换的电路图。

3.根据实验原理，用铅笔填好本次实验所有的真值表，以便核实实验结果。

四、实验内容

1.与非门逻辑功能测试。

选用双4输入与非门74LS20（或74HC20）集成块一片，集成块引脚排列规则：半圆形缺口或黑点朝左时，缺口或黑点下方为第1脚，引脚号逆时针顺序数。按图1—3电路图和所标引脚接线，输入端A、B、C、D分别接四个电平开关，开关接通“+5V”时输入高电平，接通“地”时输入低电平。输出端Y输出经过三极管放大后驱动发光二极管（虚线内电路在实验箱内部已接好），发光二极管亮时输出为高电平，发光二极管不亮时输出为低电平。根据表1—1输入状态，分别测量输出端Y的电压及逻辑状态，结果填入表1—1中。

图1—3 门电路测试原理图

表1—1 4输入与非门测试

输入端输出端Y 输入端输出端Y

A B C D 电压(V) 逻辑状态 A B C D 电压(V) 逻辑状态

0 0 0 0 0 1 0 1

0 0 1 0 1 0 0 1

0 0 1 1 1 1 1 0

0 1 0 0 1 1 1 1

2.用与非门控制信号输出

●用一片7400集成块，按图1—4的电路图分别在实验箱上接线，S接电平开关，Y

接指示灯即发光二级管，观察S对输出脉冲的控制作用。

●回答：与非门一个输入端输入脉冲源，其余端什么状态时脉冲可通过？什么状态时

禁止脉冲通过？如要输出的波形与输入波形同相，用什么门电路？

注意：在实验箱上观察时，输入的脉冲频率必须小到眼睛能看清。改变输入脉冲频率，观测指示灯变化，S接电平开关。

图1—4控制输出电路原理图

3.组合电路逻辑功能测试。

用7400集成电路，按图1—5在实验箱上接线，将输入、输出的逻辑关系分别填入表1—2中。说明A、B与Y、Z之间的逻辑关系。

表1—2 逻辑电路的逻辑关系

输入输出

A B Y Z

0 0

0 1

1 0

1 1

图1—5 逻辑电路原理图

4. 利用与非门组成其它逻辑门电路。

例如用2输入与非门74LS00（或74HC00

）集成块组成非门。 ● 写出转换公式：Y=A =A A • =1•A 。 ● 画出如下原理图：

● 在原理图上标上引脚号，按照原理图在实验箱接线验证，将结果记录到真值表。 ① 用2输入与非门组成或门。

转换公式如下：Y=A+B=B A + =B A •。

② 用2输入与非门组成与门 Y =A ·B ③ 用2输入与非门组成同或门 Y=A ⊙B ④ 用2输入与非门组成异或门 Y=A ⊕B

● 写出以上门电路转换公式，画出电路图，在实验箱上接

线验证，根据表1—3的式样填真值表。

5. 设计一个4位二进制数为密码的数字密码锁，功

能框图见图1－6，如果A1、B1、C1、D1输入的密码与事先设置的密码A0、B0、C0、D0一样时，开锁灯亮；密码错误时，警报灯亮。元器件可以选择7486异或门、与非门、或门、非门、与门等，具体引脚图见指导书附录。

五、实验报告内容

1. 实验目的、内容、画出逻辑电路图。 输 入 输出 A B Y 0 0 0 1 1 0 1 1

图1－6 数字密码锁控

表1—3 用与非门组成 门

2.在电路图上标明接线时使用的集成块名称和引脚号，作为实验接线图。

3.按照实验操作过程记录、整理实验内容和结果，填好测试数据。分析、确认实验结

果的正确性，说明实验结论。

4.对门电路转换实验，要求写出设计过程(转换公式)。

5.在实验总结中写上实验中遇到的问题，解决办法，体会、建议等，要求简洁、务实，

不用套话。