计算机辅助电路设计实验

计算机辅助电路设计实验

实验一 集成门电路功能的测试

一、实验目的

1．熟悉集成门电路的工作原理和主要参数。

2．熟悉集成门电路的外型引脚排列及应用事项。

3．验证和掌握门电路的逻辑功能。

二、实验仪器

1．数字电路实验仪 一台

2．示波器 一台

3．信号发生器 一台

4．万用表 一块

三、理论准备

TTL门电路的工作原理

1．TTL门电路

(1)TTL门电路主要有非门、与非门、或门、异或门等。为了正确使用门电路，必须了解它们的逻辑功能及其测试方法。

(2)TTL集成电路除了标准形式外，而有其它四种结构形式：高速TTL(74H系列)，低功耗TTL(74L系列)、高速肖特基TTL(74S系列)以及低功耗肖特基TTL(74LS系列)。

2．TTL集成电路使用注意事项

1)通常TTL电路要求电源电压VCC=5V±0.25V。

2)TTL电路输出端不允许与电源短路，但可以通过提升电阻连到电源级，以提高输出高电平。

3)TTL电路不使用的输入端，通常有两种处理方法，一是与其它使用的输入端并联；二是把不用的输入端按其逻辑功能特点接至相应的逻辑电平上，不宜悬空。

4)TTL电路对输入信号边沿的要求。

通常要求其上升沿或下降沿小于50ns/v～100ns/v。当外加输入信号边沿变化很慢时，必须加整形电路(如施密特触发器)。

3．图1-1是几种集成门电路外型及引脚排列。

(a) 74LS00 (b) 74LS32

(c) 74LS02 (d) 74LS86 (e) 74LS20

图1-1

四、预习要求

了解数字实验仪的使用方法。

根据实验內容，画出逻辑电路图、写出逻辑表达式、列出真值表。

五、实验内容

１．测与非门的逻辑功能

将74LS20(四输入端二与非门)按图1-2接线，检查无误后接通实验仪电源，然后按表1-1中给出的输入端不同情况，测输出端的逻辑状态填入表中。

表1-1

输入端输出电压V0(V)输出逻辑０　０　０　００　０　０　１０　０　１　１０　１　１　１１　０　０　０１　０　１　１１　１　１　１２．测或门的逻辑功能

将74LS32(二输入端四或门)按图1-3接线，检查无误后接通实验仪电源，按表1-2中给出的输入端不同情况，测输出端的逻辑状态填入表中。

表1-2

输入端输出电压V0(V)输出逻辑　０　０　０　１　１　０　１　１

图1-3

３．测或非门的逻辑功能

将74LS02(二输入端四或非门)按图1-4接线，检查无误后接通实验仪电源，按表1-3中给出的输入端不同情况，测输出端的逻辑状态填入表中。

表1-3

输入端输出电压V0(V)输出逻辑　０　０　０　１　１　０　１　１

图1-4

４．测异或门的逻辑功能

将74LS86(二输入端四异或门)按图1-5接线，检查无误后接通实验箱电源，然后按表1-4中给出的输入端不同情况，测输出端的逻辑状态填入表中。

表1-4

输入端输出电压V0(V)输出逻辑　０　０　０　１　１　１　１　１

图1-5

5．测非门的逻辑功能

将74LS04(六输入端非门)按图1-6接线，检查无误后接通实验仪电源，然后按表1-5中给出的输入端不同情况，测输出端的逻辑状态填入表中。

表1-5

输入端输出电压V0(V)输出逻辑０　１

6．仿真实验

采用PROTUES软件平台，在计算机上仿真验证以上五种器件的功能它的逻辑功能。

实验二 半加器和全加器

实验目的

掌握半加器的工作原理及电路组成。

掌握全加器的工作原理及电路组成。

学习及掌握组合逻辑电路的设计、调试方法。

实验原理

计算机最基本的任务之一是进行算术运算，在机器中四则运算——加、减、乘、除都是分解成加法运算进行的，因此加法器便成为计算机中最基本的运算单元。

半加器

两个二进制数相加，叫做半加，实现半加操作的电路，称为半加器。

表2-1是半加器的真值表，图2-1为半加器的符号，A表示加数；B表示被加数；S表示半加和；C表示向高位的进位。

表2-1

图2-1

从二进制数加法的角度看，真值表中只考了两个加数本身，没有考虑低位来的进位，