实验一 逻辑门电路功能测试与组合
- 1 -
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
- 2 - 数字电子技术实验指导书
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
实验一 逻辑门电路功能测试与组合
表1—1 4输入与非门测试
- 3 -
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
图1—5 逻辑电路原理图
- 4 - 数字电子技术实验指导书
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 =A ∙1。 ● 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=A +B =A ∙B 。
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。
图1－6 数字密码锁控
实验一 逻辑门电路功能测试与组合
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。
- 5 -
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。
实验一 逻辑门电路功能测试与组合
- 1 -
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
- 2 - 数字电子技术实验指导书
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
实验一 逻辑门电路功能测试与组合
表1—1 4输入与非门测试
- 3 -
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
图1—5 逻辑电路原理图
- 4 - 数字电子技术实验指导书
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 =A ∙1。 ● 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=A +B =A ∙B 。
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。
图1－6 数字密码锁控
实验一 逻辑门电路功能测试与组合
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。
- 5 -
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。