实验一 门电路逻辑功能及测试
1、实验目的
1、熟悉门电路逻辑功能。
2、熟悉数字电路实验箱及示波器使用方法。
二、实验仪器及器件
1、示波器；
2、实验用元器件：74LS00 二输入端四与非门 2 片
74LS20 四输入端双与非门 1 片
74LS86 二输入端四异或门 1 片
74LS04 六反相器 1 片
三、实验内容及结果分析
实验前检查实验箱电源是否正常。然后选择实验用的集成电路，按自己设计的实验接线图接好连线，特别注意Vcc 及地线不能接错(Vcc=+5v，地线实验箱上备有)。实验中改动接线须先断开电源，接好后再通电实验。
1、测试门电路逻辑功能
⑴ 选用双四输入与非门74LS20 一只，插入面包板（注意集成电路应摆正放平），按图1.1接线，输入端接S1～S4(实验箱左下角的逻辑电平开关的输出插口)，输出端接实验箱上方的LED 电平指示二极管输入插口D1～D8 中的任意一个。
⑵ 将逻辑电平开关按表1.1 状态转换，测出输出逻辑状态值及电压值填表。
表 1.1A 表1.1B 表1.1 A B C D L 0 X X X 1 X 0 X X 1 X X 0 X 1 X X X 0 1 VA(V) VB(V) VC(V) VD(V) VL(V) 0.024 5.020 5.020 5.020 4.163 5.020 0.010 5.020 5.020 4.163 5.020 5.020 0.001 5.020 4.163 5.020 5.020 5.020 0.009 4.163 A B C D L 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 5.020 5.020 5.020 5.020 0.184 1 1 1 1 0 将逻辑电平开关按表1.1A要求加入到IC的输入端，采用数字万用表直流电压档测得输入输出的电平值如表1.1B所示，转换为真值表如表1.1。
结论：根据实际测试的到的真值表，该电路完成了所设计的逻辑功能。
2、逻辑电路的逻辑关系
⑴ 用 74LS00 双输入四与非门电路，按图1.2、图1.3 接线，将输入输出逻辑关系分别填入表1.2，表1.3 中。
⑵ 写出两个电路的逻辑表达式。
图1.2的逻辑电路表达式
图1.3的逻辑电路表达式
表 1.2A 表1.2B 表1.2 A 0 0 1 B 0 1 0 Y 0 1 1 VA(V) 0.005 0.006 5.017 5.017 VB(V) 0.001 5.016 0.001 5.016 VY(V) 0.175 4.131 4.131 0.175 A 0 0 1 B 0 1 0 Y 0 1 1
1 1 0 1 1 0 表1.3A 表1.3B 表1.3 A B Y Z 0 0 0 0 VA(V) 0.001 VB(V) 0.004 5.015 0.001 0.015 VY(V) 0.174 4.121 4.124 0.174 VZ(V) 0.161 0.162 0.162 4.142 A B Y Z 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0.001 1 0 1 0 5.015 1 1 0 1 5.015
将逻辑电平开关按表1.2A和表1.3A的要求分别加入到IC的输入端，采用数字万用表直流电压档测得输入输出的电平值如表1.2B和表1.3B所示，转换为真值表如表1.2和表1.3。
结论：根据实际测试的到的真值表，该电路完成了所设计的逻辑功能。
3、利用与非门控制输出
用一片74LS00 按图1.4 接线。S分别接高、低电平开关，用示波器观察S对输出脉冲的控制作用。
（1）高电平：
低电平：
（2）高电平：
低电平：
4、用与非门组成其它门电路并测试验证
⑴ 组成或非门：用一片二输入端四与非门组成或非门 ，画出电路图，测试并填表1.4。
⑵ 组成异或门：
① 将异或门表达式转化为与非门表达式；
②画出逻辑电路图；
③ 测试并填表1.5。
表 1.4A 表1.4B 表1.4 A 0 0 1 B 0 1 0 Y 1 0 0 VA(V) 0.001 0.001 5.017 5.017 VB(V) 0.001 5.017 0.001 5.017 VY(V) 4.160 0.161 0.161 0.161 A 0 0 1 B 0 1 0 Y 1 0 0 1 1 0 1 1 0 表1.5A 表1.5B 表1.5 A 0 0 B 0 1 Y 0 1 VA(V) 0.005 0.005 VB(V) 0.001 5.016 VY(V) 0.175 4.131 A 0 0 B 0 1 Y 0 1 1 0 1 5.017 5.017 0.001 5.016 4.131 0.175 1 0 1 1 1 0
1 1 0 将逻辑电平开关按表1.4A和表1.5A的要求分别加入到IC的输入端，采用数字万用表直流电压档测得输入输出的电平值如表1.4B和表1.5B所示，转换为真值表如表1.4和表1.5。
结论：根据实际测试的到的真值表，该电路完成了所设计的逻辑功能。
5、异或门逻辑功能测试
⑴ 选二输入四异或门电路74LS86，按图1.5 接线，输入端1、2、4、5 接电平开关输出插口，输出端A、B、Y 接电平显示发光二极管。
⑵ 将电平开关按表1.6 的状态转换，将结果填入表中。
表
1.6A 表1.6B 1 2 4 5 A B Y 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 V1(V) V2(V) V4(V) V5(V) VA(V) VB(V) VY(V) 0.001 0.003 0.001 0.000 0.1 0、156 0.162 5.018 0.003 0.001 0.000 4.157 0.155 4.161 0.1 4.163 0.166 0.187 1 1 0 0 0 0 0 5.018 5.018 0.001 0.000 0.196 0.159 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 5.018 5.018 5.018 0.000 0.199 4.161 5.018 5.018 5.018 5.018 0.200 0.191 0.001 5.018 0.001 5.018 4.158 4.160 表1.6 1 0 1 1 1 1 0
2 0 0 1 1 1 1 4 0 0 0 1 1 0 5 0 0 0 0 1 1 A 0 1 0 0 0 1 B 0 0 0 1 0 1 Y 0 1 0 1 0 0 将逻辑电平开关按表1.6A的要求分别加入到IC的输入端，采用数字万用表直流电压档测得输入输出的电平值如表1.6B所示，转换为真值表如表1.6。
结论：根据实际测试的到的真值表，该电路完成了所设计的逻辑功能。
思考题：
⑴ 怎样判断门电路逻辑功能是否正常?
首先，按照门电路功能，根据输入和输出，列出真值表。其次，按真值表输入电平，查看它的输出是否符合真值表。最后，所有真值表输入状态时，它的输出都是符合真值表，则门电路功能正常；否则门电路功能不正常。
⑵ 与非门一个输入接连续脉冲，其余端什么状态允许脉冲通过？什么状态时禁止脉冲通过？对脉冲信号有何要求？
答：其余的输入端口全置高电平，则这个输入端的脉冲，才能在输出端产生相应的变化（非门作用）。如果其余的输入端口有任意一个是低电平，则信号即被阻断，输出端将无脉冲输出。
⑶ 异或门又称可控反相门，为什么？
答：“异或”函数当有奇数个输入变量为真时，输出为真。当输入X＝0，Y＝0时，输出S＝0；当输入X＝0，Y＝1时，输出S＝1。其中，0代表假，1代表真。
