数电实验（组合逻辑电路、时序电路，555定时器）

本文章为数电实验整理内容，其电路仿真资料可以在我的资料中自行下载，其包括所说内容全部仿真内容。

一、组合逻辑电路的设计与验证

利用 二输入四与非门74LS00和二输入四异或门74LS86和LED来达到实验效果

                             74LS00                                                           74LS86

1.1 设计奇数位校验器

       要求：判别由三位二进制数组成的含“1”的位数是奇数的一种组合电路，并利用74LS86进行逻辑功能验证。

 奇数位校验器真值表：

输入			输出
A	B	C	L
1	1	1	1
1	0	1	0
1	1	0	0
1	0	0	1
0	0	1	0
0	1	0	1
0	1	1	1
0	0	0	0

 逻辑函数关系式:

 逻辑电路图:

仿真图：（其六个仿真如下，全部仿真和真值表一一对应）

 

 

 1.2 三人表决器

说明：三人中的1人为主裁判，其余二人为副裁判，即：只有在主裁判通过，并且至少有一名副裁判通过的情况下才算表决通过，请用一片74LS00设计一个电路实现此功能。

3人表决器真值表：

输入			输出
A(主)	B（副）	C（副）	L
0	0	0	0
0	0	1	0
0	1	0	0
0	1	1	0
1	0	0	0
1	0	1	1
1	1	0	1
1	1	1	1

 逻辑函数关系式：

 逻辑电路图：

 仿真电路：（只列出6种，和真值表对应）

 

1.3  一位数的半加器

 要求：请用一片74LS00和一片74LS86设计一个电路实现此功能。

一个1位半加器真值表：

输入		输出
A	B	S（和）	C（进位）
0	0	0	0
0	1	1	0
1	0	1	0
1	1	0	1

 逻辑函数关系式：

 逻辑电路图：

仿真电路： 

 

 

 1.4   2选1数据选择器

 请用一片74LS00设计一个电路实现此功能。

 2选1数据选择器真值表:

输入			输出
A	D1	D0	Y
1	1	1	1
1	1	0	1
1	0	1	0
1	0	0	0
0	1	1	1
0	1	0	0
0	0	1	1
0	0	0	0

 逻辑函数关系式:

逻辑电路图:

仿真电路：（只列出前四种情况）
 

 

 1.5     1位二进制数比较器

 要求：用1片74LS86和2片74LS00实现一个1位二进制数比较器。

真值表：

 逻辑函数表达式：

 逻辑电路图:

 

 仿真电路：

 

 二、时序逻辑电路的分析和设计

 2.1 D触发器同步时序电路

2.1.1 电路的激励方程组：

 转换方程为：

 列出方程：

 2.1.2 转换表；

2.1.3  状态图

 2.1.4 电路仿真

 波形从上往下分别为U5，A，Q0，Q1，Y。时序图与分析一致

这里波形初始状态为Q1Q0=11

 2.2  JK触发器计数器电路 

2.2.1 逻辑方程组

激励方程组：

 转换方程组：

2.2.2  转换表；

2.2.3 状态图 

 2.2.4 电路仿真

2.3 JK触发器设计同步时序电路 

 要求：其状态图如下所示，要求电路使用的门电路最少。

需要用到2个JK触发器，输入引脚分别对应J，K2; J，K;输入变量为A，输出为Y。

 

输出方程：Y=Q2Q1A

激励方程： J2=Q1A ,K2=Q1A ,J1=A,K1=A

 

 电路仿真：

 2.4  74LVC161芯片设计计数器

要求：其计数序列以自然二进制数1000～1111顺序循环。

由设计要求可知,74HC161在计数过程中要跳过0000 - 1000九个状态而保留1001 -1111七个状态。因此，可用“反馈置数法"实现:令74HC161的数据输入端D3D2D1D0= 0000，所设计的电路如图所示。

 

 三、 555定时器及其应用

3.1   555定时器构成单稳态触发器 

 原理分析：

电容C1接到了 7脚Discharge上。在稳定状态下，3脚Output和7脚Dissharge均为低电平，因此电容C1与地(7脚)短接，不会通过R1充电。2脚通过.上拉电阻R2连到高电平上，并通过一 一个接地的开关来产生低电平脉冲。按下开关会导致2脚Trigger接地，产生低电平。由于此时2脚< 1/3 Vcc，因此3脚Output变成高电平，同时7脚Discharge变成高阻态。这会使电容C1不再与地短接，开始通过R1充电。充电时C1两端电压升高，直到电压达到2/3 VCc。6脚Threashold达到2/3 Vcc后，3脚Output变成低电平，同时7脚Discharge也变成低电平， 于是C1不再充电，通过7脚放电。

3.2  555定时器构成多谐振荡器

 

（1）按图3.2（a）接线。用示波器观察uc1和uo的波形，并测出输出波形的幅值和频率，数据及波形，并与理论值比较。

（2）将图中5脚所接电容开路，改为加入0.5~4.5V的可调电压，观察输出波形的变化，说明原因。

 控制电压端(5脚)，平时输出2/3VCC作为比较器C1 的参考电平，当5脚外接一个输入电压， 即改变了比较器的参考电平,从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01μF的电容器接地, 起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。

3.3   555定时器构成施密特触发器

       按图3.3（a）接线。ui输入f=1kHz，Uim=2V的三角波，用示波器同时观察ui和uo的波形，并记录下来。