简易型数字集成电路实验板

【摘要】数字电路实验板是学习数字电路技术课程中要使用的实验装置，简易型数字集成电路实验板具有电路简单、容易制作、操作方便、可靠性高等优点，适合于职业院校学生或电子技术爱好者学习数字电路技术中使用。

【关键词】数字电路；实验板；原理；操作

学习数字电路技术都要使用实验箱或实验板来搭建电路，以验证数字电路的功能，使实践和理论相结合。本文所介绍的简易型数字集成电路实验板（实物见图1），具有电路简单、容易制作、操作方便、可靠性高等优点，经教学实践证明，十分适合于职业院校学生或电子技术爱好者学习数字电路技术中使用。

一、实验板电路原理

本实验板由电源电路、8位逻辑电平产生电路、单次脉冲产生电路、数字集成电路安装区、8位逻辑电平指示电路和1位数码管显示电路组成（电路原理图见图2），所有的电路输出和输入接口使用了空心铜铆钉作为电路的连接点，采用在铆钉上焊接导线的方式连接各部分电路元件。

1.电源电路

实验板的电源使用5V/1A开关直流电源作为稳压电源，用直流电源插座接插到实验板，由于开关电源内含有短路保护功能，所以当实验电路出现严重短路时能起到过载保护作用，避免扩大故障。LED9是电源指示灯，C1和C2是电源滤波电容。+5V和GND的电源连接点向其他电路提供5V稳压，其中逻辑电平产生电路、单次脉冲产生电路、逻辑电平指示电路的供电已通过印刷电路板线路连到电源电路，所以不需要另外用导线连接电源连接点。

2.8位逻辑电平产生电路

本电路由八位的拨码开关S1、上拉电阻R1-R8构成和逻辑电平输出连接点X1-X8组成，X1-X8连接点能对其他电路提供高电平和低电平，模拟产生8位的二进制数，当将拨码开关S1的左边第1位开关拨到上方时，连接点X1会输出高电平，反之拨到下方时X1接地输出低电平。

3.单次脉冲产生电路

本电路主要由按钮开关S2和CD4011集成电路IC5组成，IC5中两个与非门组成了RS触发器，当按放一次S2时，能在DQ1输出连接点输出1个无抖动的高电平脉冲，用于计数器实验中，避免需要输入时单个脉时产生多个脉冲串而导致实验出错。

4.数字集成电路安装区

本电路装有4块双列16脚的集成电路插座，分别是IC1-IC4，插座上可安装引脚数量为16脚以下的数字集成电路，每个插座的引脚都已分别连接到外围铆钉的连接点上，需要连接集成电路引脚时，只需用导线焊到相应的铆钉上。

5.8位逻辑电平指示电路

本电路主要由三极管VT1-VT8和发光二极管LED1-LED8组成，L1-L8为逻辑电平输入连接点。当L1输入低电平时，VT8截止，LED8熄灭指示低电平，当L1输入高电平时，VT8导通，LED8发光指示高电平。

6.1位数码管显示电路

本电路由1位数码管插座、限流电阻R17-R24组成，a、b、c、d、e、f、g连接点分别连接数码管的各字段发光二极管，COM连接点是数码管的公共引脚。数码管安装在插座上，当安装共阳极数码管时，用导线将COM连接点连接到电源的+5V连接点，安装共阴极数码管时连接到电源的GND连接点。

二、实验板的安装制作

1.电路板的制作

本实验板的印刷电路板尺寸为22.5× 14.5CM，学校批量制作可交厂家生产，个人可使用热转印或感光法等技术制作，或用万用电路板分别安装各部分电路，实验时再将各块电路进行拼接实验。

2.安装注意事项

先将所有的空心铆钉焊接到板上，再安装各部分电路的其他元件。发光二极管和电解电容元件体要贴板安装，三极管元件体距离电路板的高度不要超过3mm，以防元件过高使实验板上的元件在中操作和存放过程容易折断。拨码开关需要倒装，数码管的插座使用两条4P排针座。

三、实验板的操作

以74LS00与非门逻辑功能测试实验为例，首先要熟悉74LS00的外形引脚排列，确定测试第1个与非门，在数字集成电路安装区的IC1插座上找到与这个与非门的对应引脚，74LS00只有14只引脚，所以将IC座上的8和9脚不用，把16脚的IC座作为14脚的IC座使用。然后将与非门两个输入端的引脚连接点A1和A2点分别用导线焊接到8位逻辑电平产生电路的K1和K2接点，输出端的引脚接点A3连接到8位逻辑电平指示电路的L1连接点，D16和D7接点连到电源电路的+5V和GND连接点。最后在数字集成电路安装区的IC座上安装上74LS00集成电路，接通电源，拨动拨码开关S1的第1和第2位开关，最后观察逻辑电平指示电路LED8发光二极管的亮和灭完成本实验的功能测试（接线图参考图3）。实验时要注意：因数字集成电路容易受静电击穿，所以应先按实验电路图焊接导线，最后才安装集成电路通电测试。

当进行振荡或单稳态等电路实验时，数字集成电路需要外接电阻、电容、晶体管、晶振等元件，可直接将元件的引脚焊接在铆钉上，进行“棚架式”搭建电路。如果实验的集成电路超过4块时，还可把两块或以上的实验板拼接起来进行复杂的数字电路实验。

四、实验板的优点

1.易于操作，电路可靠性高。本实验板与常用的数字电路实验箱相比面板工作区简单，初学者很快能掌握实验的操作，基本能完成数字电路教材中的实验项目。实验板采用导线焊接在空心铆钉的方式来连接电路，连接可靠，有效解决了其他实验箱板中插座和插头在使用一段时间后常出现接触不良的问题，提高了实验成功率。

2.价格低廉，容易制作。数字电路实验箱体积大和价格高，不便于管理和多配置，本实验板所用材料容易购买，价格低廉，仅需几十元成本，体积小重量轻，每个学生可制作一块实验板，为单人单组实验提供了条件，比过去几个学生一组配一个实验箱的实验效果要好，人人能动手做实验，达到“做中学”。

3.电路简单，维修方便。本实验板电路原理简单，元件少，电路结构可视化，容易维修，学生在教师稍加指导下就可独立完成电路维修。而一般实验箱电路面积大，电路复杂，需要拆开面板维修，维修较复杂。

作者简介：黄颖松，广东省中山市中等专业学校教师，电子科实训教研室主任。