实验3.2  与非门逻辑功能测试及组成其它门电路
一、实验目的：
1. 熟悉THD-1型(或Dais-2B型)数电实验箱的使用方法。
2. 了解基本门电路逻辑功能测试方法。
3．学会用与非门组成其它逻辑门的方法。
二、实验准备：
1. 集成逻辑门有许多种，如：与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门、OC门、TS门等等。但其中与非门用途最广，用与非门可以组成其它许多逻辑门。
要实现其它逻辑门的功能，只要将该门的逻辑函数表达式化成与非-与非表达式，然后用多个与非门连接起来就可以达到目的。例如，要实现或门Y=A+B，根据摩根定律，或门的逻辑函数表达式可以写成：Y=，可用三个与非门连接实现。
集成逻辑门还可以组成许多应用电路，比如利用与非门组成时钟脉冲源电路就是其中一例，它电路简单、频率范围宽、频率稳定。
2. 集成电路与非门简介：
74LS00是“TTL系列”中的与非门，CD4011是“CMOS系列”中的与非门。它们都是四-2输入与非门电路，即在一块集成电路内含有四个独立的与非门。每个与非门有2个输入端。74LS00芯片逻辑框图、符号及引脚排列如图3.2.1(a)、(b)、(c)所示。CD4011芯片引脚排列如图3.2.2所示。
图3.2.1
图3.2.2
与非门的逻辑功能是：当输入端中有一个或一个以上是低电平时，输出端为高电平；只有当输入端全部为高电平时，输出才是低电平(即有“0”得“1”，全“1”得“0”）。其逻辑函数表达式为：。
TTL电路对电源电压要求比较严，电源电压Vcc只允许在+5V±10%的范围内工作，超过5.5V将损坏器件；低于4.5V器件的逻辑功能将不正常。                                       
CMOS集成电路是将N沟道MOS晶体管和P沟道MOS晶体管同时用于一个集成电路中，成为
组合两种沟道MOS管性能的更优良的集成电路。CMOS电路的主要优点是：                           
(1). 功耗低，其静态工作电流在10-9A数量级，是目前所有数字集成电路中最低的，而TTL器件的功耗则大得多。
(2). 高输入阻抗，通常大于1010Ω，远高于TTL器件的输入阻抗。
(3). 接近理想的传输特性，输出高电平可达电源电压的99.9%以上，低电平可达电源电压的0.1%以下，因此输出逻辑电平的摆幅很大，噪声容限很高。
(4). 电源电压范围广，可在+5V~+18V范围内正常运行。
3．集成电路芯片简介：
数字电路实验中所用到的集成电路芯片都是双列直插式的，其引脚排列规则如图3.2.3所示。识别方法是：正对集成电路型号(如74LS00)或看标记(左边的缺口或小圆点标记)，从左下角开始按逆时针方向数1、2、3...依次数到最后一脚(在左上角)。在标准型TTL集成电路中，电源端一般排在左上角，接地端一般排在右下角。如74LS00为14脚芯片，14脚为，7脚为。若芯片引脚上的标号为，则表示该引脚为空脚，与内部电路不相连。
图3.2.3
集成电路使用注意事项：
(1). 接插集成电路时，要认清定位标记，不得插反。
(2). TTL集成电路电源电压严格控制在+4.5V~+5.5V之间，实验中一般用= +5V。电源极性绝对不允许接反。CMOS集成电路电源电压允许在+5V~+18V范围内选择，实验中一般也用+5V。
(3). 为使门电路工作稳定，多余闲置的输入端一律不准悬空，闲置的输入端处理方法：与非门接，或非门接。
(4). 在连接电路和插拔集成电路时，应先切断电源，严禁带电操作！
三、计算机仿真实验内容：
1. 测与非门的逻辑功能：
(1). 单击电子仿真软件Multisim7基本界面左侧左列真实元件工具条的“TTL”按钮，从弹出的对话框中选取一个与非门74LS00N，将它放置在电子平台上；单击真实元件工具条的“Source”按钮，将电源和地线调出放置在电子平台上；单击真实元件工具条的“Basic”按钮，将单刀双掷开关“”和“”调出放置在电子平台上，并分别双击“”和“”图标，将弹出的对话框的“Key for Switch”栏设置成“”和“”，最后点击对话框下方“OK”按钮退出。
(2). 单击电子仿真软件Multisim7基本界面右侧虚拟仪器工具条“Multimeter”按钮，如图3.2.4左图所示，调出虚拟万用表“XMM1”放置在电子平台上，如图3.2.4右图所示。
图3.2.4
(3). 将所有元件和仪器连成仿真电路如图3.2 5所示。
图3.2 5
(4). 双击虚拟万用表图标“XMM1”，将出现它的放大面板，按下放大面板上的“电压”和“直流”两个按钮，将它用来测量直流电压如图3.2.6所示。
图3.2.6
(5). 打开仿真开关，按表3.2.1所示，分别按动“”和“”键，使与非门的两个输入端为表中4 种情况，从虚拟万用表的放大面板上读出各种情况的直流电位，将它们填入表内，并将电位转换成逻辑状态填入表内。
表3.2.1：
输入端
输出端
电位(V)
逻辑状态
multisim开关在哪里
  0   
  0
  0
  1
  1
  0
  1
  1
2．用与非门组成其它功能门电路：
(1). 用与非门组成或门：
1). 根据摩根定律，或门的逻辑函数表达式可以写成：，因此，可以用三个与非门构成或门。      
2). 从电子仿真软件Multisim7基本界面左侧左列真实元件工具条的“TTL”按钮中调出3个与非门74LS00N；从真实元件工具条的“Basic” 按钮中调出2个单刀双掷开关，并分别将它们设置成Key=和Key=；从真实元件工具条的“Source”按钮中调出电源和地线；红指示灯从虚拟元件工具条中调出。
    3). 连成或门仿真电路如图3.2.7所示。
图3.2.7
4). 打开仿真开关，按表3.2.2要求，分别按动“”和“”，观察并记录指示灯的发光情况，将结果填入表3.2.2中，根据表3.2.2分析是否就是或门电路的真值表。
表3.2.2：
输  入
输    出
指示灯状况
逻辑状态
0
0
0
1
1
0
1
1

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