电大《数字电子电路》形考题库

实验1 逻辑门电路功能测试

温馨提示：进行试验操作之前，您可能需要先了解一下电路仿真软件Multisim

实验目的

1.熟悉常用逻辑门电路的功能。

2.了解集成电路引脚排列的规律及其使用方法。

实验仪器与设备

1.数字电路实验箱。

2.数字万用表。

3.集成电路芯片74LS08、74LS32、74LS04、74LS00及74LS86各一片。

实验原理

1. 三种基本逻辑运算

（1）与运算

与运算逻辑表达式可以写成Y = A·B、Y= A·B·C、……，与运算的逻辑关系也就是与逻辑。与逻辑可以用图1-1所示开关电路来理解，它的状态组合见表1-1。

表1-1 与逻辑开关的状态组合

开关A 开关B 灯

断 断 灭

断 通 灭

通 断 灭

通 通 亮

图1-1 与逻辑开关电路

与逻辑开关的状态组合还可以用逻辑变量代替电路的状态组合的，这种表示形式就是真值表。与逻辑真值表见表1-4。与逻辑在数字电路中可以用图1-2所示符号表示。

表1-2 与逻辑真值表

A B Y

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

图1-2 与逻辑符号

（2）或运算

或运算逻辑表达式可以写成Y = A+B、Y = A+B+C、……，或运算的逻辑关系也就是或逻辑。或逻辑可以用图1-3所示开关电路来理解，它的状态组合见表1-3。

表1-3 与逻辑开关的状态组合

开关A 开关B 灯

断 断 灭

断 通 亮

通 断 亮

通 通 亮

图1-3 或逻辑开关电路

同样，或逻辑开关电路的几种状态组合也可以用真值表来表示其逻辑关系。在数字电路中，或逻辑的电路符号见图1-4所示。

表1-4 与逻辑真值表

A B Y

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

图1-4 或逻辑符号

（3）非运算

逻辑表达式是Y=A，非运算的逻辑关系也就是非逻辑。非逻辑开关电路只有表1-5所示两种状态组合。

表1-5 非逻辑开关的状态组合

开关A 灯

断 亮

通 灭

图1-5 非逻辑开关电路

同样，非逻辑的真值表和逻辑电路符号如表1-6和图1-6所示。

表1-6 与逻辑真值表

A Y

0 1

1 0

图1-6 非逻辑符号

2. 常用复合逻辑运算

几种常用的复合逻辑运算见表1-7所示。

表1-7 常用复合逻辑运算及其电路符号

实验内容与步骤

1.与逻辑功能测试

图1-7所示芯片74LS08为四2输入与门。图中管脚7为接地端，管脚14为电源端，管脚1、2为两个与输入端，它的输出端是管脚3，同样管脚4、5为输入端，管脚6为它的输出端，以此类推。

图1-7 74LS08管脚图

（1）打开数字电路试验箱，选择芯片74LS08并按图1-7所示接线，将其中任一门电路的输入端接逻辑开关，它的输出端接发光二极管。

（2）按表1-8要求完成实验，每改变一次输入开关状态，观察并记录输出端的状态。

表1-8 74LS08功能测试

输入状态 输出状态

UA UB Y

0 0

0 1

1 0

1 1

0 悬空

1 悬空

悬空 0

悬空 1

悬空 悬空

2.或逻辑功能测试

图1-8所示芯片74LS32为四2输入或门。图中管脚7为接地端，14为电源端，管脚1、2为两个或输入端，它的输出端是管脚3，同样管脚4、5为输入端，管脚6为它的输出端，以此类推。

图1-8 74LS32管脚图

（1）打开数字电路试验箱，选择芯片74LS32并按图1-8所示接线。

（2）按表1-9要求完成实验，每改变一次输入开关状态，观察并记录输出端的状态。

表1-8 74LS32功能测试

输入状态 输出状态

UA UB Y

0 0

0 1

1 0

1 1

0 悬空

1 悬空

悬空 0

悬空 1

悬空 悬空

3.非逻辑功能测试

（1）用电脑或手机打开网络搜索引擎，查到芯片74LS04功能和管脚图。

（2）打开数字电路试验箱，选择芯片74LS04连接一个非逻辑功能测试实验电路。

（3）按表1-9要求完成实验，观察并记录输出端的状态。

表1-9 74LS32功能测试

输入状态UIN 输出状态Y

0

1

悬空

4.与非逻辑功能测试

（1）用电脑或手机打开网络搜索引擎，查到芯片74LS00功能和管脚图。

（2）打开数字电路试验箱，选择芯片74LS00连接一个与非逻辑功能测试实验电路。

（3）按表1-10要求完成实验，观察并记录输出端的状态。

表1-10 74LS00功能测试

输入状态 输出状态

UA UB Y

0 0

0 1

1 0

1 1

0 悬空

1 悬空

悬空 0

悬空 1

悬空 悬空

5.异或逻辑功能测试

（1）用电脑或手机打开网络搜索引擎，查到芯片74LS86功能和管脚图。

（2）打开数字电路试验箱，选择芯片74LS86连接一个异或逻辑功能测试实验电路。

（3）按表1-11要求完成实验，观察并记录输出端的状态。

表1-11 74LS86功能测试

输入状态 输出状态

UA UB Y

0 0

0 1

1 0

1 1

1.集成电路的输入端悬空，在逻辑上相当于输入低电平还是高电平？

2.利用与非逻辑集成芯片74LS00能否实现与运算功能？为什么？

实验2 组合逻辑电路设计

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实验目的

1.掌握组合逻辑电路的特点。

2.掌握小规模集成电路设计组合电路的方法。

实验仪器与设备

1.数字电路实验箱。

2.数字万用表。

3.TTL集成电路74LS10三输入三与非门2片。

实验原理

1.组合逻辑电路特点

（1）功能特点：电路的输出状态只与当前的输入信号有关，与电路原来的状态无关。或者说，当输入变量取任意一组确定的值以后，输出变量的状态就唯一地被确定。

（2）结构特点：

① 电路不包含具有记忆（存储）功能的元件或电路。

② 电路不存在反馈回路。

2. 组合逻辑电路的设计

根据给出的实际逻辑问题，设计出能实现这一逻辑功能的最简组合逻辑电路。组合逻辑电路设计的一般步骤如下：

（1）根据给出的实际问题进行逻辑抽象，确定变量，并进行逻辑赋值。

（2）列出真值表。

（3）写出逻辑函数表达式，需要时采用代数法或卡诺图法进行化简。

（4）选择合适的器件实现逻辑功能，画出逻辑图。

组合电路的设计分为：SSI设计和MSI设计，SSI设计的基本单元电路为门电路，MSI设计的基本单元电路为中规模集成电路。

实验内容与步骤

1.设计题目

用与非门设计一个表决电路。要求电路有三个输入端，当输入信号中有两个高电平时，输出才为高电平，否则输出为低电平。

2.设计步骤

（1）根据设计要求建立该逻辑函数的真值表

设三人的意见为变量A、B、C，表决结果为函数F。对变量及函数进行如下状态赋值：对于变量，表示同意为逻辑“1”，不同意为逻辑“0”，对于逻辑函数F，事情通过为逻辑“1”；不通过为逻辑“0”。由此列出真值表如表2-1所示。

表2-1 表决电路真值表

（2）由真值表写出逻辑表达式：F=ABC+ABC+ABC+ABC

（3）逻辑表达式化简

用卡诺图化简法进行化简。将上面得到的逻辑函数填人卡诺图，合并最小项后可得最简逻辑表达式为

F=AB+BC+AC

（4）画出用与非门实现三变量表决的逻辑图

为了使用与非门实现三变量表决，上述最简逻辑表达式必须变换成所有变量之间均为与非关系的逻辑式。由逻辑代数的基本定律反演律A+B=AB可得：

由此可画出如图2-1所示的三变量表决电路。

图2-1 三变量表决电路

3. TTL集成电路74LS10两三输入与非门引脚图如图2-2所示。

按图2-1接好电路。

图2-2 74LS10引脚图

4.改变电路输入状态，记录结果并判断结果是否正确。

1.如何处理集成电路多余输入端？

2.应用小规模集成电路设计组合逻辑电路，应该注意哪些主要问题？

实验4 555定时器的应用

温馨提示：进行试验操作之前，您可能需要先了解一下电路仿真软件Multisim

实验目的

1.掌握555集成定时器的功能及使用方法。

2.掌握用555集成定时器构成多种应用电路的方法。

实验仪器与设备

1.数字电路实验箱。

2.双踪示波器。

3.数字万用表。

4.555定时器2片。

5.电阻、电容、发光二极管、扬声器若干。

实验原理

555定时器是一种数字、模拟混合型多用途的中规模集成电路，该器件只需外接少量的阻容元件就可以构成多谐振荡器、单稳态触发器和施密特触发器，在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器与防盗报警等多领域都有广泛的应用。555器件有双极型和CMOS型两大类，其结构与工作原理类似，工作电源电压很宽。双极型定时器的电源电压范围为5~16V，最大负载电流可达到200mA；CMOS定时器的电源电压范围为3~18V，最大负载电流小于4mA。

555定时器的引脚图如图4-1所示，图中GND为接地端，TR为低电平触发端，uo为输出端，RD为复位端，Vco为控制电压端，TH为高电平触发端，DISC为放电端，Vcc为正电源端。功能说明见表4-1所示。

图4-1 555定时器引脚图

表4-1 555功能表

由555定时器组成的多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器分别如图4-2（a）、（b）、（c）所示。图4-2（a）中，调节多谐振荡器电路中的可变电阻Rw，可产生脉宽可变的矩形波输出，其周期T≈0.7（R+2Rw）C；如（b）中，输入端UI加入一个负跃变的窄脉冲，则在输出端UO输出一个延时的正脉冲；图（c）中，输入端UI输入三角波（或正弦波、其他不规则的波形）则在输出端输出一个矩形波。

图4-2 555定时器组成的基本应用电路

利用两片555定时器可构成一个如图4-3所示的声光报警电路。该电路由两个555多谐振荡器组成，第一个为低频多谐振荡器，输出端连接发光二极管，闪光频率为1~2Hz。第二个振荡器输出接扬声器，产生1KHz音频信号。电路中，第一个振荡器的输出UO（3脚）接到第二个振荡器的复位端RD（4脚）。当第一个振荡器输出高电平时，由于复位信号RD=1，第二个振荡器不受复位信号影响而振荡；当第一个振荡器输出低电平时，第二个振荡器则停振。这样，扬声器将发出间隙声响。

图4-3 555定时器组成的声光报警电路

实验内容与步骤

1.555定时器的功能测试

将555定时器插入集成芯片插座。复位端RD（4脚），高电平触发端TH（6脚）和低电平触发端TR（2脚）分别接开关，输出端UO（3脚）接发光二极管，用万用表测量放电端状态（7脚）的状态，控制端（5脚）接一个0.1pF电容到地。按表4-2测试555定时器的功能。

表4-2 测试555定时器

2. 555定时器的应用电路连接与测试

（1）多谐振荡器

① 按图4-2（a），连接由555定时器组成的多谐振荡器。

② 输出端UO接示波器并接一发光二极管，检查无误后，接通电源。

③ 调节可变电阻Rw的值，可从示波器上观测脉冲波形的变化，也可看到发光二极管闪烁的变化。记录输出波形频率为1kHz时的幅值。

实验完成后该电路不要拆，留做单稳态实验的信号源。

（2）单稳态触发器

① 按图4-2（b），连接由555定时器组成的单稳态触发器。

② 用多谐振荡器的输出作为单稳态的输入，单稳态的输出端UO接示波器，检查无误后，接通电源。

③ 调节多谐振荡器的Rw，使低电平的脉冲宽度Tw较窄。

④ 用示波器观测单稳态触发器的输出波形，测出脉冲宽度T，并与理论值比较。

（3）声光报警电路

① 按图4-3，连接由555定时器组成的声光报警电路。

② 检查接线无误后，接通电源。观察指示灯和扬声器的工作情况。

③ 用示波器观察并记录输出波形UO1和UO2。

实验报告要求

1.实验目的、内容。

2.整理实验线路、实验数据，画出各实验波形。

3.分析脉冲宽度Tw理论值和实验测试值的误差为多少？

1.多谐振荡器的振荡频率主要由哪些元件决定？

2.如何构成一个占空比可调的多谐振荡器？画出电路，分析其工作原理。