課時數(shù)電實(shí)驗(yàn)講義()()

1、TPE-D型系列數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書信 息 學(xué) 院2015 年 7 月33目 錄第一部分 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一 門電路邏輯功能測試1實(shí)驗(yàn)二 組合邏輯電路（邏輯運(yùn)算及全加器）5實(shí)驗(yàn)三 交通燈報(bào)警電路(Multisim)8實(shí)驗(yàn)四 組合邏輯功能器件的應(yīng)用9實(shí)驗(yàn)五 集成觸發(fā)器的邏輯功能測試12實(shí)驗(yàn)六 計(jì)數(shù)、譯碼、顯示綜合實(shí)驗(yàn)15實(shí)驗(yàn)七 555時基電路的應(yīng)用17實(shí)驗(yàn)八 D/A、A/D轉(zhuǎn)換器22第二部分 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題目1 編碼譯碼顯示電路的設(shè)計(jì)27題目2 奇/偶校驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)27題目3 巡回檢測電路 27題目4 聲控開關(guān)的設(shè)計(jì)與制作28題目5 籃球競賽24秒定時電路 28題目6 電子密碼鎖 28

2、題目7 簡易頻率計(jì)的設(shè)計(jì)28題目8 多功能數(shù)字鐘29附錄一 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式30附錄二 本講義所用集成塊管腳排列圖及部分真值31數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1 每次實(shí)驗(yàn)前，必須預(yù)習(xí)，并自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)原始記錄表格，提交預(yù)習(xí)報(bào)告。2 每次實(shí)驗(yàn)完畢，須做好實(shí)驗(yàn)原始記錄；關(guān)閉所有儀器的電源，關(guān)閉電源插座板上的開關(guān)；整理實(shí)驗(yàn)臺，并在學(xué)生實(shí)驗(yàn)記錄本上簽名，并記錄儀器使用情況。該項(xiàng)工作作為部分成績記入實(shí)驗(yàn)總成績。最后，經(jīng)老師同意方可離開實(shí)驗(yàn)室。3 做好實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告，準(zhǔn)時在下次實(shí)驗(yàn)時提交。4 撥插芯片請使用專用工具，在把芯片插入插座之前，請用鑷子將芯片管腳修理整齊，撥芯片須使用起撥器。5 將芯片插入插座時，一定注意芯

3、片的方向。6 每次接線完畢，須檢查正確后，方可接上電源。實(shí)驗(yàn)一 門電路邏輯功能及測試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1熟悉門電路邏輯功能 2熟悉數(shù)字電路學(xué)習(xí)機(jī)及示波器使用方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器及材料 1雙蹤示波器、萬用表 2器件 74LS00 74LS02 74LS04 74LS08 74LS32 74LS86 三、預(yù)習(xí)要求 1復(fù)習(xí)門電路工作原理及相應(yīng)邏輯表達(dá)式 2熟悉所用集成電路的引線位置及各引線用途 3了解示波器使用方法 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1門電路邏輯功能測試：實(shí)驗(yàn)前，先檢查邏輯箱電源是否正常，然后選擇實(shí)驗(yàn)用的集成塊，按接線圖接好連線。特別注意：VCC與地線不能接錯。實(shí)驗(yàn)中改動接線應(yīng)先斷開電源，接好線后再通電實(shí)驗(yàn)。（

4、1） 與非門（74LS00）：表11將74LS00中的某個與非門的輸入端A、B分別接邏輯開關(guān)Ki+1、Ki，輸出端Y接發(fā)光二極管，電路如圖1-1，檢查線路正常之后，接通電源，撥動邏輯開關(guān)，使輸入處于如表所示的各種狀態(tài)，并記錄對應(yīng)的輸出狀態(tài)，并同時用數(shù)字萬用表測其具體的電壓值。填入表1-1。&ABY+5V圖11輸 入輸 出ABY電壓（V）00011011表12輸 入輸 出ABY00011011ABY+5V圖12（2） 與門（74LS08）：步驟同上，結(jié)果填入表1-2。1ABY+5V表13（3） 或門（74LS32）：步驟同上，結(jié)果填入表1-3。輸 入輸 出ABY00011011 圖13

5、（4） 非門（74LS04）：步驟同上，結(jié)果填入表1-4。Y 1 A+5V表14輸 入輸 出AY01圖14 5) 或非門（74LS02）：步驟同上，結(jié)果填入表1-5。輸 入輸 出ABY000110111ABY+5V表1-5圖15 表1-66) 異或門（74LS86）：步驟同上，結(jié)果填入表1-6。輸 入輸 出ABY00011011=1ABY+5V圖16 2. 用與非門組成其他門電路并測試驗(yàn)證。用一片二輸入端、四與非門74LS00組成以下門電路(1) 組成或非門。(a) 將或非門表達(dá)式轉(zhuǎn)化成與非門表達(dá)式。(b) 畫出邏輯電路圖。(c) 測試并填表17。(2) 組成異或門(a) 將異或門表達(dá)式轉(zhuǎn)化成

6、與非門表達(dá)式。(b) 畫出邏輯電路圖。(c) 測試并填表18。表17 表1 8輸入輸出ABY00011011輸入輸出ABY000110113. 邏輯門傳輸延遲時間的測量。用六反相器（非門）按圖17接線，分別輸入20KHz、200KHz、2MHz連續(xù)脈沖，用雙蹤示波器觀察輸入信號和輸出信號的相位差，計(jì)算每個門的平均傳輸延遲時間的tpd值。111111圖174. 利用與非門控制輸出。用一片74LS00按圖18、圖19接線，輸入端A接電平開關(guān)K，輸入端B接1KHZ的脈沖信號，用雙蹤示波器觀察電平開關(guān)K對輸出脈沖的控制作用，畫出輸入端A、B輸出端Y的時序圖。 五.實(shí)驗(yàn)報(bào)告1.按要求填寫各實(shí)驗(yàn)表格。2.

7、回答問題：（1）怎樣判斷門電路邏輯功能是否正常？（2）TTL與非門電路多余輸入端的處理方法有幾種？試舉一、二例子。（3）與非門一個輸入端接連續(xù)脈沖時，另一端什么狀態(tài)時允許脈沖通過？什么狀態(tài)時禁止脈沖通過？（4）與非門輸入端通過電阻接地，電阻值對邏輯功能的影響是什么？（5）異或門又稱可控反相門，為什么？實(shí)驗(yàn)二 組合邏輯電路（邏輯運(yùn)算及全加器）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握組合邏輯電路的功能調(diào)試。2. 驗(yàn)證半加器和全加器的邏輯功能。3. 學(xué)會M進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算規(guī)律。二、實(shí)驗(yàn)儀器及材料 邏輯箱 74LS00 （3片） 74LS86 （1片）三、預(yù)習(xí)要求 1預(yù)習(xí)組合邏輯電路的分析方法 2預(yù)習(xí)用與非門和異或門構(gòu)成的

8、半加器、全加器的工作原理。 3預(yù)習(xí)二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1 組合邏輯電路功能測試 （1）用2片74LS00組成圖2.1所示邏輯電路。為便于接線和檢查，在圖中已注明芯片編號及各引腳對應(yīng)的編號。 圖2.1（2） 先按圖2.1寫出Y1和Y2的邏輯表達(dá)式并化為最簡。（3） 圖中A、B、C接邏輯開關(guān)，Y1，Y2接發(fā)光管電平顯示。（4） 按表2.1要求，改變A、B、C輸入的狀態(tài)，填表寫出Y1，Y2的輸出狀態(tài)。（5） 將運(yùn)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。2. 用門電路組成半加器電路根據(jù)半加器的邏輯表達(dá)式可知，半加器Y是A、B的異或，而進(jìn)位Z是A、B相與，即半加器可用一個異或門和二個與非門組成一個電路。如圖2

9、.2。（1）依圖，連接異或門芯片74LS86和與非門芯片74LS00。輸入端A、B接邏輯開關(guān)，Y，Z接發(fā)光管電平顯示。（2）按表2.2要求改變A、B狀態(tài)，填表并寫出y、z邏輯表達(dá)式。表2.1輸入輸出ABCY1Y2000001011111110100101010圖2.2表2.2輸入端A0101B0011輸出端YZ3. 全加器組合電路的邏輯功能測試（1）寫出圖2.3電路中各字母的邏輯表達(dá)式（化為Ai、Bi和Ci-1的最小項(xiàng)之和）。（2）根據(jù)邏輯表達(dá)式完成Si和Ci的真值表2.3。（3）按原理圖選擇與非門并接線進(jìn)行測試，將測試結(jié)果記入表2.4，并與表2.3進(jìn)行比較看邏輯功能是否一致。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1.

10、 整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、圖表并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析討論。2. 總結(jié)全加器卡諾圖的分析方法。 3總結(jié)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題和解決的辦法。圖2.3表2.3-Si的真值表 表2.3- Ci的真值表表2.4AiBiCi-1YZX1X2X3SiCi000010100110001011101111實(shí)驗(yàn)三 交通燈報(bào)警電路仿真(Multisim)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握虛擬儀器庫中關(guān)于測試數(shù)字電路儀器的使用方法；2進(jìn)一步了解Multisim仿真軟件基本操作和分析方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 交通燈故障電路要求如下：紅燈、黃燈、綠燈三種燈在下列情況下屬于正常情況：單獨(dú)的紅燈指示、單獨(dú)的黃燈指示、單獨(dú)的綠燈指示以及黃燈和綠燈同時指示。其他情況下

11、屬于故障狀態(tài)，要求故障時報(bào)警燈亮。設(shè)R、Y、G分別表示紅、黃、綠三個指示燈，Z表示報(bào)警燈。高電平表示燈亮，低電平表示燈滅。要求：1. 寫出報(bào)警燈Z的邏輯表達(dá)式（只包含與非門形式）以及真值表；402. 交通燈報(bào)警電路設(shè)計(jì)圖如圖3.1所示。利用Multisim進(jìn)行仿真。3. 仿真電路圖上注明姓名和學(xué)號，保存并拷貝打印，與實(shí)驗(yàn)報(bào)告一起交；60圖3.1 Multisim仿真電路圖實(shí)驗(yàn)四 組合邏輯功能器件的應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜ぷg碼器、數(shù)據(jù)選擇器的原理及應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)儀器與器材儀器：邏輯箱、數(shù)字萬用表、二蹤示波器。器材：74LS138、74LS151、 74LS20 各一片三、預(yù)習(xí)要求查閱附錄中相應(yīng)芯片的

12、管腳及功能，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容所要求的任務(wù)。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1. 74LS138的測試(1) 74LS138的功能測試74LS138的使能端G1=1，G2A=G2B=0時，譯碼器處于工作狀態(tài)。將其三個使能端以及三個輸入端CBA分別接至邏輯開關(guān)，注意C為最高位，A為最低位。將輸出端Y0Y7接發(fā)光二極管，測試其邏輯功能。表41 輸 入輸 出G1G2AC2BCBAY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7×H××××××H×××L×××××HLLLLLHLLLL

13、HHLLLHLHLLLHHHLLHLLHLLHLHHLLHHLHLLHHH(2) 用74LS138譯碼器設(shè)計(jì)一個三變量的表決電路：在舉重比賽中，有三個裁判：一個主裁判和二個副裁判。在他們面前各有一個按鈕，只有當(dāng)三個裁判均按鍵時或一個主裁判和一個副裁判同時按下自己面前的按鈕時，表示“杠鈴舉上”。試完成該裝置的邏輯電路設(shè)計(jì)，并實(shí)驗(yàn)。要求：邏輯開關(guān)處于高電平時表示按鍵按下，二極管亮?xí)r表示結(jié)果“杠鈴舉上”。注意：C為最高位，A為最低位。(3) 用74LS138構(gòu)成時序脈沖分配器： 若利用使能端中的一個輸入端輸入數(shù)據(jù)信息，器件就成為一個數(shù)據(jù)分配器（又稱多路分配器），如圖4.1所示。例如在G1輸入端輸入數(shù)

14、據(jù)信息，G2A=G2B=0，地址碼A、B、C所對應(yīng)的輸出Yx是G1數(shù)據(jù)信息的反碼：而從G2A輸入端輸入數(shù)據(jù)信息，令G1=1，G2B =0，則地址碼A、B、C對應(yīng)的輸出Yx就是G2A 端數(shù)據(jù)信息的原碼。若輸入的數(shù)據(jù)信息是時鐘脈沖，則數(shù)據(jù)分配器便成為時鐘脈沖分配器。而根據(jù)數(shù)據(jù)輸入地址A、B、C的不同組合譯出唯一地址，即可利用地址譯碼器的功能將一個信號源的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)讲煌牡攸c(diǎn)。要求：參照圖4.1和以上的實(shí)驗(yàn)原理說明，調(diào)試脈沖信號CP頻率約為10KHz，設(shè)計(jì)一個分配器電路。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：畫出分配器的實(shí)驗(yàn)電路，標(biāo)明CP輸入端；使地址端C、B、A分別取000111 8種不同狀態(tài)，利用示波器觀察Y0Y7

15、端的輸出波形，注意輸出波形與CP輸入端波形之間的相位關(guān)系。將示波器觀察到的結(jié)果記錄在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中。圖4.1 數(shù)據(jù)分配器2. 74LS151的測試：(1) 74LS151的功能測試：74LS151數(shù)據(jù)選擇器使能端G=1時，Y=0；使能端G=0時，芯片處于工作狀態(tài)。D0D7為8個數(shù)據(jù)輸入端。三個地址輸入端CBA，可選擇Y=D0D7 8個數(shù)據(jù)源中的一個。Y、W為同相輸出端和反相輸出端。將使能端以及三個地址輸入端CBA分別接邏輯開關(guān)，輸出Y、W分別接發(fā)光二極管，檢查線路正常之后，接通電源，撥動開關(guān)。記錄當(dāng)開關(guān)處于各種狀態(tài)時，對應(yīng)的輸出。表42輸 入輸 出使能G選擇YWC BAH××&

16、#215;LLLLLLLHLLHLLLHHLHLLLHLHLHHLLHHH(2) 用74LS151數(shù)據(jù)選擇器完成前文的三變量裁判表決電路的設(shè)計(jì)。(3) 用74LS151和74LS138構(gòu)成3位并行數(shù)碼比較器。利用74LS151和74LS138的功能設(shè)計(jì)一個3位并行數(shù)碼比較器，接法如圖4.2所示，當(dāng)輸入數(shù)碼CBA與C'B'A' 相同時，并行數(shù)碼比較器輸出Y=0。例如，當(dāng)置74LS138的CBA=110時，則Y6=0，相應(yīng)的D6=0。若此時74LS151的C'B'A'=110，則同相輸出端Y=D6=Y6=0，表明輸入數(shù)碼C'B'A&#

17、39; 與原始碼CBA相同。依次類推，利用這個原理可以設(shè)計(jì)簡易密碼器，要求二極管亮?xí)r表示密碼相同，并在實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證。圖4.2并行數(shù)碼比較器五、思考題使用常用組合邏輯器件，設(shè)計(jì)一個應(yīng)用電路，畫出原理圖，分析其工作原理。實(shí)驗(yàn)五 集成觸發(fā)器的邏輯功能測試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1熟悉JK觸發(fā)器的基本原理及邏輯功能。 2熟悉D觸發(fā)器的基本原理及邏輯功能，并掌握其寄存器移位功能。 3觸發(fā)器應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)儀器及器件 儀器： 實(shí)驗(yàn)邏輯箱，雙蹤示波器， 器材： 74LS74、74LS76、74LS00三、預(yù)習(xí)要求1. 熟悉JK觸發(fā)器和D觸發(fā)器的兩個控制端RD端、SD端的功能。2. 熟悉JK觸發(fā)器輸入端：J輸入端、K輸入端

18、的具體邏輯功能。3. 熟悉D觸發(fā)器輸入端：D輸入端的具體邏輯功能。四、觸發(fā)器的邏輯功能測試：1JK觸發(fā)器（74LS76） (1) JK觸發(fā)器置“0”和置“1”功能的測試： 將SD、RD分別接邏輯開關(guān)；、 分別接發(fā)光二極管；J，K，CP處于任意狀態(tài)。按表5-1要求，改變SD和RD，且在SDRD作用期間，任意改變J、K、CP的狀態(tài)，觀察和的狀態(tài)，將結(jié)果記錄于表5-1。 表5-1 JK觸發(fā)器功能表SDRD有CP無CP100100(2) JK觸發(fā)器邏輯功能的測試：將J、K、SD、RD分別接邏輯開關(guān)，其中SD和RD處于高電平狀態(tài)；時鐘CP接單脈沖信號源的輸出，按表5-2要求，將結(jié)果記錄于表5-2。其中n

19、的初始狀態(tài)，可利用SD和RD進(jìn)行設(shè)定。(3) 計(jì)數(shù)功能的測試：將JK觸發(fā)器的J、K端設(shè)定為“J=K=1”，即可構(gòu)成計(jì)數(shù)電路。試用雙蹤示波器觀察CP和的波形，圖5-1作為參考。圖5-1 JK觸發(fā)器的計(jì)數(shù)功能測試表5-2 JK觸發(fā)器邏輯功能CPJK0000010100111001011101112D觸發(fā)器：（74LS74）(1) D觸發(fā)器置“0”和置“1”功能的測試：將SD、RD分別接邏輯開關(guān)；、分別接發(fā)光二極管；D及CP處于任意狀態(tài)；按表5-3要求，改變SD、RD的邏輯電平，并在SD、RD作用期間，任意改變D和CP的狀態(tài)，觀察和的狀態(tài)，并將測試結(jié)果記錄于表5-3。(2) D觸發(fā)器邏輯功能的測試：

20、將D、SD、RD分別接邏輯開關(guān)，其中SD和RD處于高電平狀態(tài)；時鐘CP接單脈沖信號源的輸出，按表5-4要求，將結(jié)果記錄于表5-4。其中n的初始狀態(tài)，可利用SD和RD進(jìn)行設(shè)定。(3) 計(jì)數(shù)功能的測試：將觸發(fā)器的D輸入端與相接，即可構(gòu)成計(jì)數(shù)電路。試用雙蹤示波器觀察其CP、的波形，圖5-2作為參考。CPQ圖5-2 D觸發(fā)器的計(jì)數(shù)功能測試表5-3 D觸發(fā)器SD、RD功能表 表5-4 D觸發(fā)器邏輯功能表SDRD10010001CPD000110115、 思考題： RS觸發(fā)器是如何起抗抖動作用的？實(shí)驗(yàn)六 計(jì)數(shù)、譯碼、顯示綜合實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?熟悉常用計(jì)數(shù)器芯片。2掌握計(jì)數(shù)、譯碼、顯示器件的邏輯功能。3掌

21、握中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器與器材：儀器：邏輯實(shí)驗(yàn)箱。器材：74LS390、74LS00、74LS48。三、預(yù)習(xí)要求1查閱附錄二中本次實(shí)驗(yàn)所使用的集成塊的管腳圖與邏輯功能表。260進(jìn)制計(jì)數(shù)器的個位向十位進(jìn)位，進(jìn)位信號如何連接？360進(jìn)制計(jì)數(shù)器的工作原理。四、實(shí)驗(yàn)原理 本次實(shí)驗(yàn)采用雙十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS390和譯碼器74LS48等器件。中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器中，二進(jìn)制或十進(jìn)制（8421碼）加法計(jì)數(shù)器較為常用，如74LS390是比較典型的中規(guī)模異步計(jì)數(shù)器，其邏輯圖和管腳圖見附錄二。由CPA輸入信號，QA可產(chǎn)生01的二進(jìn)制信號；CPB輸入信號，由QD、QC和QB可產(chǎn)生000100的五進(jìn)制信號

22、；若在器件外部將QA的CPB連接，信號從CPA輸入，可進(jìn)行8421碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)，即00001001；若將QD與CPA連接，信號從CPB輸入，則可輸出5421碼十進(jìn)制數(shù)。注意：對應(yīng)8421碼，輸出順序?yàn)镼D、QC、QB、QA；對應(yīng)5421碼，輸出順序應(yīng)改為QA、QD、QC、QB。利用反饋歸零法使CR管腳=1（計(jì)數(shù)清零），可得到N進(jìn)制計(jì)數(shù)。連接同一芯片中兩個十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，可得到N<100的任意進(jìn)制計(jì)數(shù)。注意：74LS390芯片是下降沿觸發(fā)。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1計(jì)數(shù)、譯碼、顯示綜合實(shí)驗(yàn)：1）將74LS390中的兩個計(jì)數(shù)器分別接成8421碼，QDQA輸出端接發(fā)光二極管；2）CPA端接入單脈沖CP

23、，連續(xù)按動單次脈沖CP，觀察發(fā)光二極管的亮暗是否符合8421碼。3）測試數(shù)碼顯示器，判斷其是共陰還是共陽，并確定出af七段所對應(yīng)的管腳；4）將譯碼器74LS48和數(shù)碼顯示器相連，并設(shè)置好控制端LT=1，RBO=1。5）將74LS390芯片中的一個計(jì)數(shù)器、譯碼器、顯示電路進(jìn)行總連接。6）使計(jì)數(shù)器置零（CR=1），然后再恢復(fù)到計(jì)數(shù)狀態(tài)（CR=0）。在CPA端輸入單脈沖，觀察并記錄每按一次單脈沖，QAQD端二極管的狀態(tài)及數(shù)碼顯示的數(shù)字，將結(jié)果記錄在表6.1。107）在CPA端輸入連續(xù)脈沖（12HZ），觀察數(shù)碼管自動計(jì)數(shù)。2由74LS390組成六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器：1）選用雙十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS390、74

24、LS00等器件連成六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，如圖6-1所示；2）選用發(fā)光二極管顯示輸出狀態(tài)，同時用74LS48和數(shù)碼管將輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制狀態(tài)。3）由12HZ脈沖信號作輸入脈沖，測試其邏輯功能。表6.1 ( 20)脈沖次數(shù)二極管顯示（01）數(shù)碼管顯示12345678910圖61 六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器CRCRQA QB QC QD74LS390&&CPQA QB QC QD LS390 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 (90)1用Multisim畫出60進(jìn)制電路的詳細(xì)實(shí)驗(yàn)電路圖，包括計(jì)數(shù)、譯碼和顯示三部分。502本實(shí)驗(yàn)中74LS48譯碼器的作用是什么？60進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)原理是什么？103設(shè)計(jì)一個59進(jìn)制計(jì)數(shù)器

25、（無需譯碼和顯示部分），畫出電路圖。20實(shí)驗(yàn)七 555時基電路的應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握555時基電路的結(jié)構(gòu)和工作原理，學(xué)會對此芯片的正確使用。2. 學(xué)會分析和測試用555時基電路構(gòu)成的多諧振蕩器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，旋密特觸發(fā)器等三種典型電路。二、實(shí)驗(yàn)儀器及材料1. 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備：雙蹤示波器、信號發(fā)生器、數(shù)字萬用表2. 器件： NE556（或NE555二片）雙時基電路 二極管1N4148 電位器22K，1K, 680 電阻 電容 揚(yáng)聲器三、實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)所用的時基電路芯片為NE556，同一芯片上集成了二個各自獨(dú)立的555時基電路。555時基電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡圖如圖7-1所示，各管腳的功能如下：l

26、DIS-放電端：其導(dǎo)通或關(guān)斷為RC回路提供了放電或充電的通路；l TH-高電平觸發(fā)端；l VC-控制電壓端：VC接不同的電壓值可以改變TH，TR的觸發(fā)電平值；l -復(fù)位端：0時，OUT端輸出低電平，DIS端導(dǎo)通；l OUT-輸出端；l -低電平觸發(fā)端；四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1. 555時基電路功能表（1）按圖7-2接線，TH和的電壓取自電位器分壓器，端接邏輯電平。（2）按表7.1逐項(xiàng)測試其功能并記錄。圖7-1 555時基電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖圖7-2 功能表測試圖表7.1 555時基電路功能表 ( 20)THOUTDISXXLHHH2. 555時基電路構(gòu)成的多諧振蕩器電路（1）按圖7-3接線，則該電路的

27、充電回路的支路是，放電回路的支路是。R1=5.1 k，R2=10 k，C=0.01F，C1=0.1F。（2）用示波器觀察、記錄并測量OUT端波形的頻率，并與理論估算值比較，計(jì)算其相對誤差值。（3）若將電阻值改為R1=15 k，R2=10 k，電容C不變，上述的數(shù)據(jù)有何變化？記錄波形。（4）將電路略作修改，增加一個電位器Rp和兩個引導(dǎo)二極管，構(gòu)成圖7-4所示的占空比可調(diào)的多諧振蕩器。該電路的充電回路的支路是，放電回路的支路是。其占空比q為 調(diào)節(jié)Rp的阻值，即可改變q值。合理選擇元件參數(shù)（電位器選用22K）,使電路的占空比q0.2，且正脈沖寬度為0.1ms。（5）調(diào)試電路，測出所用元件R1、R2以

28、及電位器Rp上下的分電阻的具體數(shù)值，估算電路的誤差，記錄波形并完成表7.2。 圖7-3 555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器圖 7-4 占空比可調(diào)多諧振蕩器電路表7.2 多諧振蕩器參數(shù) ( 20)F (kHz)理論值測量值誤差 %R1=5.1 kR2=10 kR1=15 kR2=10 kRA= kRB= k3. 555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（1）按圖7-5接線，圖中R=10k，C1=1F，C2=0.1F。Vi端輸入頻率f=1kHz的方波時，用示波器觀察和對比Vout端、Vc1端和Vi端的波形，并測量輸出正脈沖的寬度TW。（2）依據(jù)表格7.3調(diào)節(jié)Vi頻率f，分析并記錄觀察到的Vi端、Vc1端和Vout端波形

29、的變化。（3）若使輸出脈沖TW=22S，應(yīng)怎樣調(diào)整電路參數(shù)，在表7.3中記錄各有關(guān)參數(shù)值。圖7-5 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器表7.3 單穩(wěn)態(tài)出發(fā)器參數(shù) ( 20)理論值實(shí)測值f (kHz)Tw (ms)f (kHz)Tw (ms)Vi100.1-VoVi: f=1kHzVi: f=2kHzVi: f=500HzR (k)C1 (F)22s-4. 應(yīng)用電路（選做）圖7-6 救護(hù)車警鈴電路圖7-6所示，用兩個555的時基電路構(gòu)成低頻和高頻調(diào)制的救護(hù)車警鈴電路。（1）參考實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3確定圖7-6中未定元件參數(shù)（2）按圖接線，注意揚(yáng)聲器先不接（3）用示波器觀察輸出波形并記錄（4）接上揚(yáng)聲器，調(diào)整參數(shù)聲響效果滿意。（

30、5）本實(shí)驗(yàn)所使用的電器電壓Vcc+5V五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、按實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的要求整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和元件參數(shù)，完成相應(yīng)表格。2、畫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2中不同參數(shù)的波形，并在圖中標(biāo)明TpH、 TpL以及Tw。203、畫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3的輸入、輸出和電容C1上的波形對比圖，并標(biāo)明Tw。20實(shí)驗(yàn)八 D/A、A/D轉(zhuǎn)換器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解D/A和A/D轉(zhuǎn)換器的基本結(jié)構(gòu)和性能。2. 熟悉D/A和A/D轉(zhuǎn)換器的典型應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)儀器及材料1. 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備：數(shù)字萬用表、信號發(fā)生器2. 器件：DAC0832 1片ADC0809 1片741 1片 （管腳圖見附錄）三、實(shí)驗(yàn)原理在數(shù)字電子技術(shù)很多應(yīng)用場合往往需要把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，或

31、把數(shù)字量轉(zhuǎn)成模擬量，完成這一轉(zhuǎn)換功能的轉(zhuǎn)換器有多種型號，使用者借助于手冊提供的器件性能指標(biāo)及典型應(yīng)用電路，可正確使用這些器件。本實(shí)驗(yàn)采用大規(guī)模集成電路DAC0832實(shí)現(xiàn)D/A（數(shù)/模）轉(zhuǎn)換，ADC0809實(shí)現(xiàn)A/D（模/數(shù)）轉(zhuǎn)換。1. D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832DAC0832是采用CMOS工藝制成的電流輸出型8位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖8-1所示，引腳排列如圖8-2所示，各引腳含義如下： 圖8-1 DAC0832 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖8-2 DAC0832 引腳排列圖 ：數(shù)字信號輸入端，MSB，LSB。 ILE：輸入寄存器允許，高電平有效。 ：片選信號，低電平有效，與ILE信號合起來共同控制是

32、否起作用。 ：寫信號1，低電平有效，用來將數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)輸入鎖存于8位輸入寄存器中，有效時，必須使和ILE同時有效。 ：傳送控制信號，低電平有效，用來控制是否起作用。 ：寫信號2，低電平有效，用來將鎖存于8位輸入寄存器中的數(shù)字傳送到8位D/A寄存器鎖存起來，此時應(yīng)使應(yīng)有效。 ：D/A輸出電流1，當(dāng)輸入數(shù)字量全為1時，電流值最大。 ：D/A輸出電流2，常數(shù)。 ：反饋電阻。DAC832為電流輸出型芯片，可外接運(yùn)算放大器，將電流輸出轉(zhuǎn)換成電壓輸出，電阻是集成在內(nèi)的運(yùn)算放大器的反饋電阻，并將其一端引出片外，為在片外連接運(yùn)算放大器提供方便。當(dāng)?shù)囊龆耍_9）直接與運(yùn)算放大器的輸出端相連接，如圖8-3所示

33、，而不另外串聯(lián)電阻時，則輸出電壓如式（8.1）所示。 （8.1） ：基準(zhǔn)電壓，通過它將外加的電壓源接至芯片內(nèi)的T型電壓網(wǎng)絡(luò)。的電壓范圍為（-10+10）V。 ：電源，電壓范圍（+5+15）V。 AGND：模擬地。 DGND：數(shù)字地。圖8-3 DAC0832外部接線圖2. A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809ADC0809是采用CMOS工藝制成的8位逐次漸近型模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖8-4所示，引腳排列如圖8-5，各引腳含義為： ：8路模擬量輸入端。 ：地址輸入端，為高位，為低位。 圖8-4 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖8-5 ADC0809引腳排列圖 ALE：地址鎖存允許輸入信號，應(yīng)在此腳施加正脈沖

34、，上升沿有效，此時鎖存地址碼，從而選中相應(yīng)的模擬信號通道，以便進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。 START：啟動信號輸入端，應(yīng)在此腳施加正脈沖，當(dāng)上升沿到達(dá)時，內(nèi)部逐次逼近寄存器START復(fù)位，在下降沿到達(dá)后，開始A/D轉(zhuǎn)換過程。 EDC：轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號（轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志）。轉(zhuǎn)換在進(jìn)行中EDC為低電平，轉(zhuǎn)換結(jié)束EDC自動變?yōu)楦唠娖?，?biāo)志A/D轉(zhuǎn)換已結(jié)束。 OUTEN（OE）：輸出允許信號。高電平有效，即OE=1時，三態(tài)鎖存緩沖器中數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)總線上。 CP：時鐘信號輸入端，外接時鐘脈沖。 REF(+)、REF(-)：基準(zhǔn)電壓的正極和負(fù)極。一般（+）接+5V電源，（-）接地。 :數(shù)字信號輸出端，MSB、LSB。

35、ADC0809通過引腳輸入8路獨(dú)立模擬電壓，ALE將3位地址線進(jìn)行鎖存，然后由譯碼電路選中8路中某一路進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，如，選中通道；選中通道 。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1. 用DAC0832及運(yùn)算放大器組成D/A轉(zhuǎn)換電路按圖8-3連接實(shí)驗(yàn)電路，輸入數(shù)字量由邏輯開關(guān)提供，輸出模擬量用數(shù)字電壓表測量。a. 調(diào)零：全置0，調(diào)節(jié)電位器使輸出為零。b. 測量：按表8.1輸入數(shù)字量，測量相應(yīng)的輸出模擬量，記入表中右方輸出模擬電壓處。表8.1 D/A和A/D轉(zhuǎn)換電路功能測試表輸入模擬量輸入/輸出數(shù)字量輸出模擬量理論值測試值測試值理論值0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0

36、0 1 00 0 0 0 0 1 0 00 0 0 0 1 0 0 00 0 0 1 0 0 0 00 0 1 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 01 0 0 0 0 0 0 01 1 1 1 1 1 1 12. A/D轉(zhuǎn)換器 按圖8-6連接電路，輸入模擬量接0+5V直流可調(diào)電源（自己設(shè)計(jì)），輸出數(shù)字量接二極管作為指示器。 將三位地址線（腳23、24、25）同時接地，因而選中模擬輸入（腳23）通道進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；時鐘信號CP（腳10）接入f=1kHz的連續(xù)脈沖源；啟動信號START（腳6）和地址鎖存信號ALE（腳22）相連于P點(diǎn)； a. 測試腳6（START）、腳22（ALE）、腳

37、7（EDC）的功能腳6和腳22經(jīng)P點(diǎn)接單次脈沖源，調(diào)節(jié)輸入模擬量為某值，按一下P端單脈沖源按鈕，相應(yīng)的輸出數(shù)字量便由01指示器顯示出來，從而完成一次A/D轉(zhuǎn)換，測量此時腳7是否為高電平？圖8-6 ADC0809實(shí)驗(yàn)電路b. 令電路處于自動轉(zhuǎn)換狀態(tài)斷開P點(diǎn)與單脈沖源間的連線，將ALE、START與EDC端連接在一起如圖8-5中虛線所示，則電路處于自動狀態(tài)。調(diào)節(jié)輸入模擬量，記入表8.2的左方輸入模擬電壓處。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題目1 編碼譯碼顯示電路的設(shè)計(jì)一、任務(wù)設(shè)計(jì)并制作一個具有編碼、譯碼功能的電路，并顯示譯碼結(jié)果。二、設(shè)計(jì)要求1. 可以對 “0”、“1”、“2”“

38、9”十個按鍵進(jìn)行編碼。2. 可以譯碼，并用七段數(shù)碼管顯示出來。三、報(bào)告要求要求見附錄一。題目2 奇/偶校驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)一、任務(wù)設(shè)計(jì)并制作一個奇/偶校驗(yàn)電路。二、設(shè)計(jì)要求1. 用74LS138設(shè)計(jì)一個4位的二進(jìn)制數(shù)的奇/偶校驗(yàn)電路。2. 校驗(yàn)結(jié)果LED發(fā)光二極管指示。3. 校驗(yàn)結(jié)果LED發(fā)光二極管指示。三、報(bào)告要求要求見附錄一。題目3 巡回檢測電路一、任務(wù)本設(shè)計(jì)電路可對溫度、壓力、亮度等多路同類信號或多路不同類信號進(jìn)行巡回檢測。只要用傳感器把被檢測變?yōu)殡妷盒盘?，用模擬比較把被檢測信號和基準(zhǔn)信號加以比較，就能得到判斷是否有故障的高（低）電平。二、設(shè)計(jì)要求按照所給框圖設(shè)計(jì)巡回檢測電路。三、報(bào)告要求要求見附錄一。題目4 聲控開關(guān)的設(shè)計(jì)與制作一、任務(wù)設(shè)計(jì)一個聲控開關(guān)，控制對方為發(fā)光二極管。二、設(shè)計(jì)要求1. 接收到一定強(qiáng)度的聲音后，聲控開關(guān)點(diǎn)亮發(fā)光二極管（電流510mA），延時時間在110s之間可調(diào)。2. 延時時間用數(shù)字顯示（采用共陽極數(shù)碼管），時間單位為0.1s，顯示范圍為09.9s。三、報(bào)告要求要求見附錄一。題目5 籃球競賽24秒定時電路一、任務(wù) 設(shè)計(jì)并制作一個籃球競賽24秒定時電路。二、設(shè)計(jì)要求1. 本電路為24秒計(jì)時電