成都信息工程学院
电子基础教学实验中心实验报告
数字电路与逻辑设计A 课程实验报告 实验地点：
实 验 名 称 姓 名 座位号 组合及时序逻辑电路 班 级 同组者姓名 指 导 教 师 学 号 评 分 时 间 月 日 一、实验目的 1．熟悉与非门、异或门逻辑功能及应用。 2．熟悉原码、反码、补码的编码原理及应用。 3．掌握超前进位加法器、优先编码器、计数器的逻辑功能。 4．掌握超前进位加法器74LS283逻辑功能和工程应用电路的分析与设计方法。 5．掌握七段显示译码器74LS48逻辑功能和工程应用电路的分析与设计方法。 6．掌握十进制加法计数器74LS160逻辑功能和工程应用电路的分析与设计方法。 二、实验仪器 1．数字电路实验板 2．直流稳压电源 三、实验原理及预习要求 1．异或逻辑运算 设输出变量为Y，输入变量为A、B，异或的逻辑表达式为 Y= ， 完成以下异或逻辑真值表1： 表1 异或真值表 A B 0 0 0 1 1 0 1 1 2．由74LS86四异或门构成的四位原码反码发生器 Y 成都信息工程大学电子基础教学实验中心制
四个异或门的一个输入端分别接A0、A1、A2、A3，另一个输入端连接在一起作为公共控制端B，当B=1时，电路输出Y0、Y1、Y2、Y3为输入的 码；反之，当B=0时，电路输出为输入的 码。 Y0Y1Y2Y3=1=1=1=1B10A1A2A3 A0 图 1 四位原码反码发生器电路 3． 74LS283工程应用电路：加减运算电路 加减运算电路如图2所示。 A0A1A2A3B0B1B2B374LS283CI74LS86=1=1=1=1S0S1S2S3COADD/SUB 图2 可控的并行二进制加法器／减法器 图中ADD/SUB控制信号连接到四个异或门的一个输入端，作为什么功能？ 当ADD/SUB1 的时候，B以反变量形式B输入到并行加法器，进位输入端CI1,这样加法器完成(AB1)，(B1)为B的 码，运算结果为 。 当ADD/SUB0 的时候，B以原变量形式输入到并行加法器，进位输入端CI0，运算结果为(AB)。 这样，该电路可以对4位有符号或无符号二进制数作加减运算。 4．七段显示译码器 在数字测量仪表或其它数字设备中，常常将测量或运算结果用数字、文字或符号显示出来。因此，显示译码器和显示器是数字设备不可缺少的组成部分。 COMgfabRabVCC5VRabafededCOMcgbcDPdefgVCC5V阳极cdefgDP阴极cDPDP（b）（a）（c） (a) 数码显示器； (b)共阳极接法； （c）共阴极接法 图3 七段数码显示器及内部接法 完成以下七段显示译码器74LS48的真值表： 成都信息工程大学电子基础教学实验中心制
表2 七段显示译码器74LS48的真值表 输入输出显示数字01234567A3A2A1A0YaYbYcYdYeYfYg0000000010000111100011001100010101010110 5．优先编码器74LS147 根据优先编码器74LSl47的真值表： 表3 优先编码器74LSl47的真值表 输 入 输出 译码输入显示A A A A A A A A AY Y Y Y A A A A 字符 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 10 0 0 000 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 00 0 0 110 1 1 1 1 1 1 11 1 0 10 0 1 02 ×× ×0 1 1 1 1 1 11 1 0 00 0 1 130 1 1 1 1 1× × ×1 0 1 10 1 0 0 × × × ×0 1 1 1 11 0 1 00 1 0 145× × × × × 0 1 1 11 0 0 10 1 1 0 × × × × × × 0 1 11 0 0 00 1 1 1670 10 1 1 11 0 0 0× × × × × × × × × × × × × × × 00 1 1 01 0 0 1输入为 电平有效，输出为 码。 A1~A9输入端， 的优先级最高， 123456732103210 的优先级最低。 6. 任意进制计数器的设计 （1）采用反馈清零法用74LS160构成模七 的计数器： 由于，74LS160的清零端是 清零，所以计数器记到状态S 给清零端
CR一个清零信号，反馈状态码为 ，CR的函数是 。 完成如下电路连接： Q0Q1Q2Q3CTTCTPCPCO74LS160LDCRD0D1D2D3图4 用74LS160清零法构成模七计数器 （2）采用反馈置数法用74LS160构成S2 ～S 8 的计数器： 由于，74LS160的置数端是 置数，所以计数器记到状态S 给置成都信息工程大学电子基础教学实验中心制
数端 LD一个置数信号，反馈状态码为 ，初态为S2= ， LD的函数是 。 完成如下电路连接： Q0Q1Q2Q3CTTCTPCPCO74LS160LDCRD0D1D2D3图5 用74LS160置数法构成S2 ～S8计数器 四、 实验项目内容及要求 （一）水箱水位监测显示电路设计 一个水箱高10米，为了监测水箱水位的变化情况，试设计一个水箱中水面高度监测显示电路。显示分辨率以整数米（m）为单位。 根据题意，可在水箱内每隔1m安装一个检测探头，其中最低的一个检测探头安装在距水箱底1m处，最高的一个检测探头安装在距水箱底9m处，当水面低于检测探头时对应的逻辑电平为1（高电平），当水面高于检测探头时对应的逻辑电平为0（低电平），水面高度用一个七段显示数码管来显示。 可选用：10线-4线优先编码器74LSl47、四个非门、七段显示译码器74LS48和数码管来实现。 1. 完成总体监测显示电路图 VCCVCCY3A3A2A1A07×R1kA1A2A3T1T2T3VCCYaYbYcYdYeYfYgY1Y0T9A9LTRBIBI/RBO74LS48Y2abcdefg74LS147图6 水箱水位监测显示电路 2. 在实验板上连接显示电路，用板载电位器替代水箱水位监测探头。调节电位器，观察柱状LED的点亮位置及数码管的对应显示数值，验证电路功能并列表记录实验结果。 成都信息工程大学电子基础教学实验中心制
表4 列表记录水箱水位监测显示电路实验结果 ABCD0000000100100011010001010110011110001001字型 （二）加减法运算电路设计 1. 将其中原反码发生电路，测试结果填入下表： 表5 列表记录原反码发生电路实验结果 输B00001111A300110011A2入A1A0Y3输Y2Y1出Y0 2. 设计电路如图2所示，A3~A0和B3~B0两个4位二进制数的输入端和CI，分别 由逻辑开关控制，相加的和数输出端S3~S0和进位输出端CO分别接LED发光二极管显示，将测量结果填入下表中。 表6 列表记录加减法运算电路实验结果 0000010 0 01 1 10 0 00 0 10 0 01 1 1ADD/SUB 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 A3~A0 0010 0011 0101 1010 1101 1010 0011 1101 1011 1001 B3~B0 1001 0110 1011 0111 1100 -1001 -0111 -1011 -0110 -1100 S3~S0 CO 数据分析： 成都信息工程大学电子基础教学实验中心制 （三）任意进制计数器设计 1、用两片74LSl60，片间连接采用同步方式，使用整体清零法（置零法），设计一个模54的大容量计数器，画出电路图,连接实验电路,测试并以状态转换方式记录结果。 数据分析： 完成实验电路图： Q0Q1Q2Q3Q0'Q1'Q2'Q3'CTTCO74LS160(低位片)CTPCPCTPCTT74LS160(高位片)COLDCRD0D1D2D3LDCRD0'D1'D2'D3' 图7 模54实验电路图 完成状态转换图： Q3'Q2'Q1'Q0'Q3Q2Q1Q0/CO/0/010//图8 模54状态转换图 00000000//…… 2、 应用两片74LSl60，片间连接采用同步方式，使用整体置数法设计一个计数状态从S12至S67的大容量计数器，画出电路图，连接实验电路，测试并以状态图方式记录结果。 数据分析： 完成实验电路图： 成都信息工程大学电子基础教学实验中心制
Q0Q1Q2Q3Q0'Q1'Q2'Q3'CTTCO74LS160(低位片)CTPCPCTPCTT74LS160(高位片)COLDCRD0D1D2D3LDCRD0'D1'D2'D3' 图9 S12至S67实验电路图 完成状态转换图 Q3'Q2'Q1'Q0'Q3Q2Q1Q0/CO/0/010//图10 S12至S67状态转换图 00010010//…… 五、思考题 1、同或、异或和与非的逻辑功能？用异或门构成码制变换（原码与反码、二进制码与格雷码）电路的原理和方法？ 2、二进制半加器、全加器、超前进位加法器三者之间有哪些主要区别?全加器、超前进位加法器的工作原理和逻辑功能。 成都信息工程大学电子基础教学实验中心制
3、七段显示译码器、一般编码器和优先编码器的工作原理和特点。 4、如图2所示的可控四位并行二进制加法／减法运算参考电路在运算过程中并未体现出符号位的变化情况，如果要求增加符号位的运算过程，则电路应做怎样调整。 . 5、通过具体的设计体验后，你认为组合逻辑电路设计的关键点或关键步骤是什么？ 心得体会 （实验过程中遇到了哪些问题，怎么查找原因，怎么分析问题和解决问题，有什么知识、能力、思维或思想方面的收获。） 教师签名： 成都信息工程大学电子基础教学实验中心制
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