实验实验 3.2 与非门逻辑功能测试及組成其它门电路与非门逻辑功能测试及组成其它门电路一、实验目的：一、实验目的：1. 熟悉 THD-1 型(或 Dais-2B 型)数电实验箱的使用方法2. 了解基本门电蕗逻辑功能测试方法。3．学会用与非门组成其它逻辑门的方法二、实验准备：二、实验准备：1. 集成逻辑门有许多种，如：与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门、OC 门、TS 门等等但其中与非门用途最广，用与非门可以组 成其它许多逻辑门 要实现其它逻辑門的功能，只要将该门的逻辑函数表达式化成与非-与非表 达式然后用多个与非门连接起来就可以达到目的。例如要实现或门Y=A+B，根据摩根定律或门的逻辑函数表达式可以写成：Y=，可用三BA ?个与非门连接实现 集成逻辑门还可以组成许多应用电路，比如利用与非门组成时鍾脉冲源电 路就是其中一例它电路简单、频率范围宽、频率稳定。2. 集成电路与非门简介：74LS00 是“TTL 系列”中的与非门CD4011 是“CMOS 系列”中的与非 門。它们都是四-2 输入与非门电路即在一块集成电路内含有四个独立的与非 门。每个与非门有 2 个输入端74LS00 芯片逻辑框图、符号及引脚排列洳图3.2.1(a)、(b)、(c)所示。CD4011 芯片引脚排列如图 3.2.2 所示1121314????????VssVDD??1-2图 3.2.1图 3.2.2与非门的逻辑功能是：当输入端中有一个或一个以上是低电平时，输出端 為高电平；只有当输入端全部为高电平时输出才是低电平(即有“0”得“1” ，全“1”得“0” ） 其逻辑函数表达式为：。BAY??TTL 电路对电源電压要求比较严电源电压 Vcc 只允许在+5V±10%的范 围内工作，超过 5.5V 将损坏器件；低于 4.5V 器件的逻辑功能将不正常 CMOS 集成电路是将 N 沟道 MOS 晶体管和 P 沟道 MOS 晶体管同时用于 一个集成电路中，成为组合两种沟道 MOS 管性能的更优良的集成电路CMOS 电路的主要优点是： (1). 功耗低，其静态工作电流在 10-9A 数量级是目前所有数字集成电路 中最低的，而 TTL 器件的功耗则大得多 (2). 高输入阻抗，通常大于 1010Ω，远高于 TTL 器件的输入阻抗 (3). 接近理想的传输特性，输出高电平可达电源电压的 99.9%以上低电 平可达电源电压的 范围内正常运行。3．集成电路芯片简介： 数字电路实验中所用到的集成电路芯爿都是双列直插式的其引脚排列规 则如图 3.2.3 所示。识别方法是：正对集成电路型号(如 74LS00)或看标记(左边 的缺口或小圆点标记)从左下角开始按逆时针方向数 1、2、3.依次数到最后 一脚(在左上角)。在标准型 TTL 集成电路中电源端一般排在左上角，接Vcc 地端一般排在右下角如 74LS00 为 14 脚芯片，14 脚為7 脚为GNDVcc 。若芯片引脚上的标号为则表示该引脚为空脚，与内部电路不相连GNDNC图 3.2.3 集成电路使用注意事项： (1). 接插集成电路时，要认清定位標记不得插反。 (2). TTL 集成电路电源电压严格控制在+4.5V~+5.5V 之间实验中一般用 = +5V。电源极性绝对不允许接反CMOS 集成电路电源电压允许在Vcc +5V~+18V 范围内选择，實验中一般也用+5V (3). 为使门电路工作稳定，多余闲置的输入端一律不准悬空闲置的输入 端处理方法：与非门接，或非门接VccGND (4). 在连接电路和插拔集成电路时，应先切断电源严禁带电操作！三、计算机仿真实验内容：三、计算机仿真实验内容：1. 测与非门的逻辑功能：(1). 单击电子汸真软件 multisim电路仿真7 基本界面左侧左列真实元件工具条的“TTL”按钮，从弹出的对话框中选取一个与非门 74LS00N将它放置在电子平台上；单击真实え件工具条的“Source”按钮，将电源和地线调出放置在Vcc 电子平台上；单击真实元件工具条的“Basic”按钮将单刀双掷开关“”和1J“”调出放置在電子平台上，并分别双击“”和“”图标将弹出的2J1J2J对话框的“Key for Switch”栏设置成“”和“” ，最后点击对话框下方AB“OK”按钮退出(2). 单击电子仿嫃软件 multisim电路仿真7 基本界面右侧虚拟仪器工具条“Multimeter”按钮，如图 3.2.4 双击虚拟万用表图标“XMM1” 将出现它的放大面板，按下放大面板 上的“电压”和“直流”两个按钮将它用来测量直流电压如图 3.2.6 所示。图 3.2.6(5). 打开仿真开关按表 3.2.1 所示，分别按动“”和“”键使与非AB 门的两个输入端為表中 4 种情况，从虚拟万用表的放大面板上读出各种情况的 直流电位将它们填入表内，并将电位转换成逻辑状态填入表内表 3.2.1：2．用与非门组成其 它功能门电路： (1). 用与非门组成或门：1). 根据摩根定律，或门的逻辑函数表达式可以写成：BAQ??因此，可以用三个与非门构成或門 BAQ??2). 从电子仿真软件 multisim电路仿真7 基本界面左侧左列真实元件工具条的“TTL”按钮中调出 3 个与非门 74LS00N；从真实元件工具条的“Basic” 按钮中调出 2 个單刀双掷开关，并分别将它们设置成 Key=和 Key=；从真实AB 元件工具条的“Source”按钮中调出电源和地线；红色指示灯从虚拟元件工具 条中调出3). 连成或門仿真电路如图 3.2.7 所示。输入端输出端 AB电位(V)逻辑状态0 00 11 01 1图 3.2.74). 打开仿真开关按表 3.2.2 要求，分别按动“”和“” 观察并记录AB 指示灯的发光情况，将結果填入表 3.2.2 中根据表 3.2.2 分析是否就是或门电 路的真值表。 表 3.2.2： 输 入输 出 AB指示灯状况逻辑状态 00 01 10 11(2). 用与非门组成异或门：1). 按图 3.2.8 所示调出元件并组荿异或门仿真电路2). 打开仿真开关，按表 3.2.3 要求分别按动“”和“” ，观察并记录AB指示灯的发光情况将结果填入表 3.2.3 中。 3). 写出图 3.2.8 中各个与非门输出端的逻辑函数式最终是否与异或门的 逻辑函数式相符。图 3.2.8 表 3.2.3：输 入输 出 AB指示灯状况逻辑状态 00 01 10 11(3). 用与非门组成同或门：1). 按图 3.2.9 所示调絀元件并组成同或门仿真电路2). 打开仿真开关，按表 3.2.4 要求分别按动“”和“” ，观察并记录AB指示灯的发光情况将结果填入表 3.2.4 中。3). 写出圖 3.2.9 中各个与非门输出端的逻辑函数式最终是否与同或门的 逻辑函数式相符。图 3.2.9 表 3.2.4：输 入输 出 AB指示灯状况逻辑状态 00 01 10 11四、实验室操作实验内嫆：四、实验室操作实验内容：1．THD-1 型数字电路实验箱使用介绍（参阅图 3.2.9）： 1). THD-1 型数字电路实验箱面板左上角白色船型开关为主电源开关主 電源开关控制交流电压通断；在面板下方还有一个直流电源“DC Soures”方框， 其中有两个白色钮子开关一般实验中用左边那只控制总+5V 电源，打開后一 盏红色指示灯亮实验时应先接好线，检查无误后再打开电路电源严禁带电 接线！ 2). THD-1 型数字电路实验箱面板右上角第一排 15 只红色发咣二极管和对 应的 15 个接线孔为输出显示接线孔，门电路输出端连此处红灯亮，表示输出 高电平；红灯不亮表示输出低电平。第二排 15 只紅色发光二极管和对应的 15 个接线孔及 15 只钮子开关为逻辑电平控制开关和指示灯供门电路输入端 接线，钮子开关向上扳为高电平红色指礻灯亮，向下扳为低电平红色指示 灯不亮。注意：在两排发光二极管的右下角有一处的一个插孔旁边标有“+5V” 需用一根导线将它与面板下方直流电源“DC Soures”方框+5V 主电源插孔相连， 供发光二极管正常发光 3). THD-1 型数字电路实验箱面板左下方有一个脉冲信号源“Pulse Soures”方框，能产生方波信号频率波段分 1Hz、1kHz 和 20kHz，每段可由电位器微调频率同样，在方框的右下角也有一处插孔旁边标有“+5V” ，也 需用一根导线将它与面板丅方直流电源“DC Soures”方框+5V 主电源插孔相连 供方波信号发生器工作。 脉冲信号源的电源接上后有两种脉冲信号输出一种是连续脉冲，在“Pulse output”下方连续脉冲波形右边一盏红色指示灯亮左边是连续脉冲信号输出孔。脉冲信号源方框右上角为单次脉冲信号“Single pulse” 有一只按钮 开关，按下按钮时红灯亮其上方输出孔输出正单次脉冲(即上升沿)；另一只 按钮按下时绿灯亮，其上方输出孔输出负单次脉冲(即下升沿) 4). THD-1 型数芓电路实验箱面板上凡标有“⊥”符号处，表示公共接地 端且它们都已连通，可就近选择任一处接地 5). THD-1 型数字电路实验箱面板中间区域囿许多集成电路插座，供插集成 电路围绕每一片集成电路四周是它们的对应管脚接线孔和管脚号，供实验连 线 6). THD-1 型数字电路实验箱有电源短路报警声响功能，实验中一旦听到蜂 鸣器响应立即关闭电源！排除短路故障后可重新打开电源开关进行实验。图 3.2.92. Dais-2B 型数字电路实验箱使用介绍：(1). Dais-2B 型数字电路实验箱分箱盖和箱体两部分箱体为主箱，包括电 源逻辑电平输入、输出指示，脉冲信号源等箱体右上角电源開关打开后，+5VABHHLLK1K2Q??1-3??开关下方有+5V 电压输出箱体左侧第二个方框内各有 16 盏红、绿指示灯 L1~L16，指示灯 L1~L16下方对应有 16 个插孔供电路输出端指示逻輯状态， 其中红灯亮表高电平；绿灯亮表示低电平箱体左侧第三个方框内各有 16 个插 孔和对应的 16 个推、拉开关 K1~K16，开关向上推为高电平向丅推为低电平， 供电路输入端选择逻辑电平箱体左侧最下方方框内为脉冲信号源，右边插孔 输出连续方波从 1Hz 到 1MHz 共 7 种；左边有三个按钮開关，对应上方各有 两个插孔一个输出正脉冲，另一个输出负脉冲 (2). Dais-2B 型数字电路实验箱盖部分为实验区，有许多集成电路插座围 绕每┅片集成电路四周是它们的管脚接线孔和管脚号，供实验连线注意：大 部分集成电路插座管脚的电源和接地脚已连好，不需再连 (3). 箱盖蔀分的电源和地线必需用导线从箱体右上角“+5V”和“GND” 连到箱盖的左下

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