数字逻辑电路实验箱使用说明 各个组成模块的主要功能： 1、数字逻辑电路实验箱主电路板1、信号源单元： 给实验箱其它功能模块提供信号源。主要由固定频率的信号源，三角波，正弦波，方波，连续可调信号源，单次脉冲源组成。固定频率信号源有：1HZ，10HZ，100HZ，500HZ，1KHZ，10KHZ，100KHZ，200KHZ， 500KHZ，1MHZ，2MHZ，4MHZ；三角波、正弦波的频率和幅值均可调，通过跳线 TX1，TX2，TX3 改变电容的容值来改变输出的频率的范围，调节 W101 可以细调输出频率，W105 改变输出幅值（方波不可变） ， W104 和 W103 调节正弦波的失真度，W102 调节方波的占空比，正弦波和三角波通过拨动开关来选择。连续可调信号源同样通过改变电容值来改变输出的频率的范围，电容有 1000pf(102),0.01uf(103),0.1uf(104)可选，调节 W106 可以细调输出的频率；单次脉冲源有正脉冲输出和负脉冲输出两种，按下 S101 就会产生一个正的或负的脉冲，它与按下的时间长短无关。当要使用这一个模块中的信号源时，只需要将其接入相应的输入端，对该模块上电即可。 2、逻辑电平输出 它的主要功能是提供高低电平。当需要一个高电平时，将拨位开关拨上即可，对应的发光二极管发光，同样需要一个低电平将拨位开关拨下即可。在 16 个拨位开关的下面是 8 个轻触按键开关，将其按下输出为低电平，不按始终输出高电平。 3、点阵和喇叭 点阵为 88 点阵，即有 8 行和 8 列。它的发光规律为：列为低电平，行为高电平时，对应的点发光，例如第一列为低电平，第一行为高电平则对应点阵的最左上角的点亮，即第一行，第一列亮。喇叭是带有功率放大的，调节 W1001，可以改变输出功率的大小。 4、逻辑电平显示 它的主要作用是对输出电平的高低进行显示，如果发光二极管发光，则对应的输出为高电平，相反发光二极管不发光，则对应的输出为低电 平。5、元件库 在元件库中提供了很多阻值和容值的电阻和电容，另外还有一个 10MHZ 的晶体和两个 IN4148 整流二极管，为学生做 555 定时器，多谐振荡器，单稳态触发器等实验提供硬件资源。1K，10K，47K，100K 四个多圈精密电位器使得实验箱的硬件资源更加丰富。 6、共阴数码管和共阳数码管 该模块设计力求灵活可变，当需要两个共阴的数码管时，只需将共阳数码管拔起，换上共阴数码管即可，同样需要两个共阳数码管，只需将共阴数码管拔起，换上共阳数码管。另外还可以做共阴共阳数码管的单独实验。 （实验箱上提供的 TOS5101AH 为共阴数码管，TOS5101BH 为共阳数码管，它们的第 3 脚和第 8 脚为公共端。 ） 实验注意事项 1、电源的打开顺序是：先开交流开关（实验箱中的船形开关） ，再开直流开关，最后打开各个模块的控制开关。电源关掉的顺序刚好与此相反。 2、切忌在实验中带电连接线路，正确的方法是断电后再连线，进行实验。3、实验箱主电路板上所有的芯片出厂时已全部经过严格检验，因此在做实验时切忌随意插拔芯片。 4、实验箱中的叠插连接线的使用方法为：连线插入时要垂直，切忌用力，拔出时用手捏住连线靠近插孔的一端，然后左右旋转几下，连线自然会从插孔中松开、弹出，切忌用力向上拉线，这样很容易造成连线和插孔的损坏。 5、实验中应该严格按照老师的要求和实验指导书来操作，不要随意乱动开关，芯片及其它元器件，以免造成实验箱的损坏。元件库中的二极管和数码管一定要注意极性。6、如果在实验中由于操作不当或其它原因而出现异常情况，如数码管显示不稳，闪烁，芯片发烫等，首先立即断电，然后报告老师，切忌无视现象，继续实验，以免造成严重后果。 数字逻辑电路实验基本知识 一、数字集成电路的分类 目前在数字系统中使用最广泛的是 TTL 和 CMOS 两类集成电路，TTL 集成逻辑电路由双极性半导体为元件构成，而 CMOS 集成电路是由金属氧化物半导体场效应管为元件构成的。1、晶体管晶体管逻辑电路（Transistor- Transistor Logic,简称 TTL） TTL（中速 TTL） STTL（肖特基 TTL） LSTTL（低功耗肖特基 TTL） ALSTTL（先进低功耗肖特基 TTL） 2、射级耦合逻辑电路（Emitter Coupled Logic） 3、CMOS 集成电路 CMOS（标准 CMOS4000 系列） HC（高速 CMOS 系列） HCT（与 TTL 兼容的 HCMOS 系列） 常用的集成逻辑电路有TTL，ECL，CMOS 三种系列。ECL 电路速度快，但是功耗大，抗干扰能力小，一般用于高速且干扰小的电路中；CMOS 电路静态功耗低，且线路简单集成度高；HCMOS 的速度有所提高，故目前在大规模和超大规模集成电路中应用广泛；TTL 介于两者之间，当要求工作频率不高而且不易损坏的情况下，可选用 LSTTL。 2、实验方法概述 数字集成电路的出现，特别是大规模集成电路的出现给数字电路带来了新的问题。设计者无需用分立元件构成各种门电路，触发器等逻辑部件。在大多数的情况下，也不需要自行设计，如计数器，译码器，移位寄存器等逻辑部件，只需要根据任务设计要求，合理的选择集成器件，用模块组装的方式将它们拼接起来即可。也就是说，现在对一个数字设计者来说，它们主要任务就是要完成逻辑构思，灵活地选择选择元器件，正确拼接等三项工作，就能完成一个逻辑系统设计。近年来由于可编程逻辑器件的出现和微电子技术的发展，改变了数字系统的程序方式，硬件的搭建被仿真所替代，所谓仿真就是在计算机上建立起系统的模型，然后加进合适的测试码或测试序列，对此模型进行测试以验证系统是否符合预期的设计，如不符合再进行修改，直至满足设计要求。1、实验准备 实验证明，实验前的准备工作做的是否充分，对实验结果有很大的影响。只有实验者对将要做的实验目的，内容以及与实验内容有关的理论知识，都真正做到心中有数，并且预先拟订好实验步骤。完成实验报告后，才能说做好了实验前的准备工作。实验一般分为验证性实验和设计性实验，对不同性质的实验，准备的重点和要求也有所不同。 验证性实验 由于验证性实验的实验内容，实验电路大都是预先指定的，那么对于验证性实验来说，实验者的主观能动性体现的不多。实验者处于一种被动的位置，实验的兴趣就不那么强烈。正因为如此，对于验证性的实验，实验者应预先弄清楚实验目的和具体要求，就显得格外重要了。另外验证性实验所验证的理论、现象都属于已知的范畴，因此对于实验中有可能出现的实验现象和实验结果，应该预先做出分析和估计。例如，正确的实验结果是什么？实验中是否会有异常现象？产生的结果是什么？应该采取那些措施等等。否则对实验结果稀里糊涂，似是而非，甚至做完了实验还不知道自己做的是什么内容和为什么要做实验，以至于实验的收获甚微。设计性实验 设计性实验的最大特点是，除了实验目的和具体要求外，实验电路、实验步骤等是实验者自己拟订，当然也可以由老师或专业人员拟订，但是需要学生自己设计具体的实验电路和具体的实现方法。实验者完全处于主导地位，主观能动性得到最大限度的发挥，但是在下面一些问题的疏忽或处理不当，往往会导致实验失败。 A、应首先熟悉元器件的使用条件和逻辑功能，然后才去设计实验电路。否则，将因为集成元器件的选用和使用不当，使得实验电路工作不正常，甚至无法工作。 B、设计电路一定要考虑全面一些，合理一些。例如，设计时序电路时应考虑触发器时钟脉冲和输入函数的同步关系，即输入信号要优先于时钟脉冲的边缘。 C、合理选择信号源，即是选用单次脉冲源还是选用模拟电平。模拟电平有颤抖现象，故不能作为时钟脉冲来用。 D、数字电路中的竞争冒险问题，在设计过程中也应该考虑进去。 实验预习报告 实验预习报告不同于正式的实验报告，没有书写格式和要求，只要自己能够看懂就可以。尽管如此，这决不意味着随便写写就行了。相反，从某种意义上说，实验预习报告的重要性和作用决不亚于正式的实验报告，因为实验预习报告体现了实验前的准备是否充分，因而它是实验操作的依据。实验预习报告写得尽可能简洁、思路清晰、一目了然。内容包括实验电路的设计和实验电路图，拟订实验步骤和记录实验结果及实验数据的有关图表。要会读元器件的管脚图，同时要把实验用到的仪器设备（电脑，软件，实验箱，其它实验室仪器仪表）的使用熟悉一下。 2、实验报告 实验结束后应写实验报告，这不仅是形式上的需要，更是一项重要的基本功训练。写实验报告是总结回顾实验结果，巩固实验成果，加深对基本理论的理解，从而可以进一步扩大视野。 写实验报告有一定的规范和要求，例如，实验报告必须写在规定的实验报告纸上，所有的图形、表格都必须用直尺、曲线板绘制，或者用电脑绘制并打印出来。 实验内容包括：实验目的，实验原理，实验所用到的仪器仪表，实验步骤和内容，思考和讨论等。3、设计方法和步骤 方框图 根据任务和要求首先画出方框图。方框图的作用是给出某一电路或系统的概念，能反映出该电路或系统的总体设计构思，因而在形式上较为简单。一个方框图反映的逻辑功能，并不涉及具体的元器件。但方框图要清晰的反映输入、数据流通、重要的控制和输出之间的逻辑关系。当系统比较复杂时，一个方框图往往是一个独立的子系统，这时就需要给出该子系统的详细方框图作为补充说明。 状态图或真值表 状态图或真值表是设计电路的依据，同时又是表达设计思想的最简洁的一种方式。通过状态图或真值表可以辅助理解逻辑电路的控制作用和逻辑功能。 文字说明 实验报告的文字说明要求简单明确。通过文字说明进一步阐述电路的工作原理，逻辑功能和设计思想。由于使用 MSI，LSI 集成电路（计数器，数据选择器，编码器，译码器等）不像用 SSI（门电路，触发器等）设计电路那样有经典的设计范例。更多的是一些设计技巧和逻辑构思，因而更需要用文字说明阐述设计方法。除此之外对实验有影响的注意事项等，也是文字说明的内容。 逻辑图 逻辑图的图形符号必须根据一定的标准绘制。逻辑图的信号流向或自上而下，或自左而右。这样便于看清所有的输入输出信号。逻辑图的核心部分应该绘制在图的中间或上面部分，并有显著的标志。 讨论 实验报告的最后一项是对实验结果进行讨论，其内容、范围和要求没有严格的规定，但是对重要的实验现象、结论都应加以讨论。 当然，以上给出的是一般的情况，学校和个人可以根据实际情况来确定实验报告的内容、范畴，但是目的只有一个，即巩固实验成果，加深对理论知识的理解，切忌将实验报告当成一种负担而敷衍了事，那样对自己没有任何好处。