实验十二集成与非门及其应用.doc

实验十二 集成与非门及其应用
一、实验目的
1. 验证与非门的逻辑功能;
2. 掌握基本门电路的逻辑功能;
3. 熟悉与非门的应用。
二、实验说明
1. 目前数字集成电路主要有TTL、ECL及CMOS（包括高速CMOS）三类产品。ECL速度快，但功耗较大；CMOS功耗低，但速度较慢；TTL的速度与功耗介于两者之间。它们各有优缺点，在构成具体数字电路时，可以通过接口电路相互补充，发挥各自所长，获得最佳效果。
2. COMS器件的使用规则
⑴ 电源： C4000系列：VDD=3～18V
74HC××系列：VDD=2～6V
⑵ 未使用输入端的处理：COMS集成电路中未使用的输入端不能悬空, 应根据要求接电源或地, 工作速度不高时，可与使用端并联。
⑶ 输出端的处理：输出端不允许直接与电源正、负极相连, 也不能接入输入信号。
3. TTL器件的使用规则
⑴ 电源：VCC=+5V±10%
⑵ 多余输入端的处理：对于输入端接有长线、触发器和中、大规模集成器件以及使用集成块较多的复杂电路，多余输入端必须按逻辑要求接电源或地，不得悬空处理，否则易受干扰。
⑶ 输出端的处理：输出端不允许直接与电源正、负极相连, 也不能接入输入信号。
4．本实验选用CC4011、74HC20集成块, 引脚功能如图2.12.1所示。
图2.12.1
三、实验设备
1. 电子技术实验箱 1台
2. 双踪示波器 1台
四、预习要求
1. 复习教材中关于门电路和组合逻辑电路的内容。
2. 完成表2.12.1中要求的逻辑电路图。
3. 按实验内容4的要求，画出三人表决电路的逻辑图。
4. 了解附录二介绍的数字电路实验箱的功能和使用方法。
五、思考题
把一个COMS多输入端与非门作非门使用时，输入端有哪些连接方法？
六、注意事项
1．使用集成电路时，电源端必须接入相应数值的直流电压。电源电压极性不能接反，否则无论是保护电路或是内部电路都可能因电流过大而损坏。
2．输入端的信号电压不能超过电源电压。未接通电源前，不得输入信号，否则将损坏输入端保护电路中的二极管。
3．关机时应先切断输入信号，后断开电源电压。插拔集成块时务必关闭电源。
表 2.12.1
电路名称
逻辑图(标出管脚号)
真 值 表
与非表达式

与非门

A B
F

0 0
0 1
1 0
1 1

与 门

A B
F

0 0
0 1
1 0
1 1

或 门

A B
F

0 0
0 1
1 0
1 1

异或门

A B
F

0 0
0 1
1 0
1 1

七、实验内容及步骤
1. 与非门逻辑功能测试
任选CC4011中一个与非门，按图2.12.2接线，当输
入端A、B分别为表2.12.1中各值时，观察发光二极管显
示的状态: 亮表示输出为高电平“1”；不亮表示输出为低
电平“0”，结果记入表2.12.1中。
2. 用与非门构成其它逻辑门
用与非门分别构成与门、或门和异或门, 改变输入电 图2.12.2与非门逻辑功能测试
平, 根据发光二极管显示状态, 记录输出端对应电平。
3. 观察与非门的门控作用
按图2.12.3(a)接线, 信号输入端ui接1KHZ 连续脉冲, 控制端Q接电平开关, 当电平开关分别置 H 和 L 时，用示波器观察相应输入、输出端波形并记入图2.12.3 (b) 中。
(a) 电路图 (b) 波形图
图2.12.3 与非门的门控作用
4. 双稳态电路
图2.12.4为与非门组成的双稳态电路。R (复位端)和S (置位端)分别输入高、低电平时, 观察输出端对应电平, 结果记入表2.12.2中。
表2.12.2
S R
Q Q
状态说明
0 1
1 1
1 0
1 1
0 0
1 1

图2.12.4 双稳态电路图

5．三人表决器电路设计
A
B
C
F
0
0
0
1
1
1
0
1
0
0
1
0
1
0
1
1
0
1
0
0
0
1
1
1

⑴ 设计一个逻辑电路供三人（A、B、C） 表2.12.3
表决使用。每人有一按键，如果他赞成，就按
按键表示“1”；如果不赞成，不按电键，表示
“0”。表决结果用指示灯来表示，如果多数赞
成，则指示灯亮，F=1；反之则不亮，F=0。
（要求用与非门实现）。
⑵ 按设计要求列出逻辑状态表。
⑶ 写出逻辑表达式并化简。
⑷ 画出逻辑电路图。
⑸ 按自己设计的逻辑电路连线，测试其功
能，结果记入表2.12.3中。
八、实验报告要求
1. 完成表2.12.1、2.12.2、2.12.3中各项值。
2．按图2.12.3(b) 要求画出波形。
3．根据实验中观察到的现象, 总结与非门的作用和基本RS触发器的功能。
4．根据实验内容4要求的逻辑功能列出状态表，写出与非表达式，画出逻辑图。

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