实验一 门电路
一、实验目的
1. 掌握常见TTL集成门电路逻辑功能。 2. 掌握各种门电路的逻辑符号。
3. 了解集成电路的外引线排列及其使用方法。
二、实验原理
集成逻辑门电路是最简单、最基本的数字集成元件。任何复杂的组合电路和时序电路都可用逻辑门通过适当的组合连接而成。目前已有门类齐全的集成门电路，例如“与门”，“或门”，“非门”，“与非门”等。虽然，中、大规模集成电路相继问世，但组成某一系统时，仍少不了各种门电路。因此，掌握逻辑门的工作原理，熟练、灵活地使用逻辑门是数字技术工作者所必备的基本功之一。
TTL门电路
TTL集成电路由于工作速度高、输出幅度较大、种类多、不易损坏而使用较广，特别对学生实验论证，选用TTL电路比较合适。因此，本书大多采用74LS（或74）系列TTL集成电路。它的工作电源电压为5V正负0.5V。逻辑高电平1时>2.4V,低电平0时<0.4V。
图3-2-1为2输入“与门”，2输入“或门”，2输入4输入“与非门”和反相器的逻辑符号图。它们的型号分别是74LS08 2输入端四“与门”，74LS32 2输入端四“或门”，74LS00 2输入端四“与非门”，74LS20 4输入二“与非门”和74LS04 六反相器（反相器即“非门” ）。各自的逻辑表达式分别是：与门Q＝A·B，或门其Q＝A＋B，与非门Q= AB ,Q=ABCD,反相器Q＝ A。
图3-2-1
TTL集成门电路外引脚分别对应逻辑符号图中的输入、输出端。电源和地一般为集成块的两端，如14脚集成电路，则7脚为电源地（GND），14脚为电源正（Vcc），其余引脚为输入和输出，如图3-2-2所示。
外引脚的识别方法是：将集成块正面对准使用者，以凹口左边或小标志点“·”为起始脚1，逆时针方向向前数1，2，3??n脚，使用时，查IC手册即可知各管脚功能
图3-2-2 集成电路管脚排列 图3-2-3 TTL门电路实验接线图
三、实验设备与器件
1、 数字电子技术实验台
2、 集成电路：74LS00，74LS02，74LS04，74LS08，74LS20，74LS32
四、实验内容
1、TTL门电路逻辑功能验证
（1） 按图3-2-1在实验系统（箱）上找到相应的门电路。并把输入端接实验箱的逻
辑开关，输出端接发光二级管，如图3-2-3（a）所示TTL与门电路逻辑功能验证接线图。若实验系统上无门电路集成元件，可把相应型号的集成电路插入实验箱集成块空插座上，再接上电源正、负极，输入端接逻辑开关，输出端接LED发光二级管，即可进行验证实验，如图3-2-3（b）所示。
（2） 按状态表3-2-1中“与门”一栏输入A、B（0、1）信号，观察输出结果（看
LED备用发光二级管，如灯亮为1，灯灭为0）填入表3-2-1中
表3-2-1 门电路逻辑功能表 输 出 输 入 与门 D（K4） C（K3） B（K2） A（K1） 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 Q＝AB 或门 与非门 反相器 Q＝Q=A+B Q= AB Q=ABCD A 3、 用门电路完成下列逻辑变换，并画出逻辑线路图：
（1） Q=AB+CD （2） Q= AB+C D （3） Q=(AB+CD)· EF
五、实验报告
1. 画出实验用门电路的逻辑符号，并写出其逻辑表达式 2. 整理实验表格
3. 画出门电路逻辑变换的线路图。
六、预习要求
1. 复习门电路的逻辑功能及逻辑函数表达式。
2. 查找集成电路手册，画好进行实验用各芯片管脚图、实验接线图。 3. 画好实验用表格
实验二 组合逻辑电路设计
（ 适用于计算机类、电子类工科专业）
一、实验目的：
1、 学会用集成门芯片设计电路。
2、 用实验来验证所设计的电路的逻辑功能。 3、 了解消除冒险现象的方法。
二、实验任务：
用集成门电路来实现下列三个任务之一的逻辑功能： （1） 设计一个数字锁，该网络示意图如图一所示，其中A、B、C、D是四个
代码输入端，E为开锁控制输入端。每把锁都有规定的四位数字代码 （如1011等），可由实验者自已定义。如果输入代码符合该锁的代码，开锁（控制输入端E=1）时，锁才能被打开（F1=1）；如果不符合开锁代码，则开锁的时候，电路将发出报警信号（F2=1），要求使用最少的门电路来实现。实验时，锁被打开或报警可分别用两个发光二极管辉光示意。 代码输入
C A B D 控制输入
E
控制电路
F1 F2
锁开信号输出 报警信号输出
图3-4-1
（2） 按表3-4-1的要求设计一个逻辑电路。 表3-4-1 真值表
A 0 0 0 0 0 0 0 0 B 0 0 0 0 1 1 1 1 C 0 0 1 1 0 0 1 1 D 0 1 0 1 0 1 0 1 F 0 0 1 1 0 0 0 1 A 1 1 1 1 1 1 1 1 B 0 0 0 0 1 1 1 1 C 0 0 1 1 0 0 1 1 D 0 1 0 1 0 1 0 1 F 0 0 1 0 1 1 1 1 a. 设计要求：输入信号仅提供原变量，要求用最少数量的2输入端与非门画出逻辑图。
b. 搭接电路，进行静态测试，验证逻辑功能。 （3） 人类有四种血型—A、B、AB和O型。输血者与受血者的血型必须符合
下述原则：
a. O型血可以输给任意血型的人，但O血型的人只能接受O型血；
b. AB型血只能输给AB血型的人，但AB血型的人能接受所有所有血型的人； c. A型血能输给A血型与AB血型的人，而A血型的人能接受A型血与O型
血；
d. B型血能输给B血型与AB血型的人，而B血型的人能够接受B型与O型
血。 A
A
B B AB AB
O
O
图3-4-2
如图3-4-2，试用与非门设计一个检验输血者与受血者血型是否符合上诉规定的 逻辑电路，如果输血者与受血型的血型符合规定电路输出1。
三、实验设备与器件：
1、数字电子技术实验台 2、万用表
四、预习要求：
1． 复习组合电路的设计方法。
2． 根据任务要求设计逻辑电路，拟定实验步骤，提出器材清单。 3． 复习组合电路冒险现象的产生原因及消除方法。
4． 分析为实验任务2设计的 电路，可能存在哪些冒险现象，拟定使用校正项消除
逻辑冒险的措施。
五、实验报告要求：
1． 写出设计过程，画出电路逻辑。记录实验验证的结果。
2． 写出实验观察冒险现象的方法，步骤，记录冒险现象的波形，叙述所采用的消除
冒险的方法，记录实验结果，并加以总结。
3． 任务2中如果允许使用多输入端与非门，试设计逻辑图，并分析该电路是否存在
逻辑冒险。
4． 为什么说有的冒险现象不会影响电路正常工作?试举例说明。
实验三 数据选择器
一、实验目的
1. 熟悉中规模集成数据选择器的逻辑功能及测试方法。 2. 学习用集成数据选择器进行逻辑设计。
二、实验原理
数据选择器是常用的组合逻辑部件之一。它由组合逻辑电路对数字信号进行控制来完成较复杂的逻辑功能。它有若干个数据输入端D0、D1、?，若干个控制输入端A0、A1、?和一个输出端Y0。在控制输入端加上适当的信号，即可从多个输入数据源中将所需的数据信号选择出来，送到输出端。使用时也可以在控制输入端上加上一组二进制编码程序的信号，使电路按要求输出一串信号，所以它也是一种可编程序的逻辑部件。
中规模集成芯片74LS153为双四选一数据选择器，引脚排列如图3-6-1所示，其中D0，D1，D2，D3为四个数据输入端，Y为输出端，A1，A2为控制输入端(或称地址端)同时控制两个四选一数据选择器的工作，G为工作状态选择端(或称使能端)。74LS153的逻辑功能如表3-6-1所示，当1G(?2G)?1时电路不工作，此时无论A1、A0处于什么状态，输出Y总为零，即禁止所有数据输出，当1G(?2G)?0时，电路正常工作，被选择的数据送到输出端，如A1A0=01，则选中数据D1输出。
图3-6-1 图3-6-2