數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)講義3

1、數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書2前 言通過(guò)基本門電路性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)使學(xué)生掌握基本門電路的工作原理、門電路的外特性（IC門電路的引腳排列順序，輸入/輸出電平要求等）；通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)使學(xué)生掌握組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法，掌握觸發(fā)器功能及其波形關(guān)系，掌握時(shí)序電路的設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)技能。目 錄第一章數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)一、 數(shù)字集成電路封裝二、 數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)邏輯規(guī)定三、 數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)測(cè)試及故障查找、排除四、 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟第二章 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)器材一、 基本實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)所需設(shè)備:數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)裝置，示波器，萬(wàn)用表，直流電源，計(jì)算機(jī)二、 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)第三章 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

2、實(shí)驗(yàn)一、基本邏輯門邏輯實(shí)驗(yàn)）基本邏輯門電路參數(shù)測(cè)試實(shí)驗(yàn)二、組合邏輯電路部件實(shí)驗(yàn)組合邏輯電路實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三、時(shí)序電路設(shè)計(jì)觸發(fā)器與移位寄存器實(shí)驗(yàn)，計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四、基于HDL(VHDL,Verilog)基本邏輯電路設(shè)計(jì)1.分頻器實(shí)驗(yàn)2.多路選擇器實(shí)驗(yàn)3.BCD-7段譯碼器實(shí)驗(yàn)4.定時(shí)器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)五、綜合實(shí)驗(yàn)第一章 數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)一、數(shù)字集成電路封裝中、小規(guī)模數(shù)字集成電路中最常用的是TTL電路和CMOS電路。TTL器件型號(hào)以74（或54）作為前綴，稱為74/54系列，譬如74LS00、74F181、54S86等。中、小規(guī)模CMOS數(shù)字IC電路主要是4XXX/5XXX（X代表09的數(shù)字）系列，高速CM

3、OS電路HC（74HC系列），與TTL兼容的高速CMOS電路HCT(74HCT系列)。TTL電路余COMS電路各有優(yōu)缺點(diǎn)，TTL速度高，CMOS電路功耗小、電源范圍大、抗擾能力強(qiáng)。 數(shù)字集成電路器件有多種封裝形式。實(shí)驗(yàn)中所用的74系列器件封裝選用雙列直插式（DIP），圖1示是雙列直插封裝的正面示意圖。雙列直插封裝有以下特點(diǎn): 1、從正面看，器件一端有一個(gè)半圓缺口，這是正方向的標(biāo)志。IC芯片的引腳序號(hào)是以次半圓缺口未參考點(diǎn)定位的，缺口左下邊的第一個(gè)引腳編號(hào)為1，IC引腳編號(hào)按逆時(shí)針?lè)较蛟黾?。圖中的數(shù)字表示引腳編號(hào)。DIP封裝的數(shù)字集成電路引腳數(shù)有14、16、20、24、28等多種。2、DIP封裝

4、的器件有兩列引腳，引腳之間的間距為2.54毫米，兩列引腳之間的距離有寬（15.24毫米）、窄（7.62mm）兩種。兩列引腳之間的距離能夠作微小改變，但引腳間距不能改變。將器件插入實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的插座（面包板）或從其上拔出時(shí)要小心，不要將器件引腳搞彎或折斷。3、74系列器件一般右下角的最后一個(gè)引腳是GND，右上角的引腳是Vcc。例如，14引腳器件引腳7是GND；引腳14 是Vcc；16引腳器件的8引腳是GND，16引腳是Vcc。但也有例外，如16引腳的雙JK觸發(fā)器74LS76，引腳13是GND，引腳5是Vcc。因此，使用集成電路器件時(shí)要先看清楚它的引腳分配圖，找對(duì)電源和地引腳，避免因接線錯(cuò)誤造成器件

5、損壞。二、復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）封裝數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上，使用的復(fù)雜可編程邏輯器件EPM7128SLC84是84引腳的PLCC（Plastic Leaded Chip Carrier）封裝，圖2是封裝正面。器件的正面上方的小圓點(diǎn)指示引腳1，引腳編號(hào)按逆時(shí)針?lè)较蛟黾?，引腳2在引腳1的左邊，引腳84在引腳1的右邊。EPM7128的電源引腳號(hào)、地引腳號(hào)有多個(gè)，插PLCC器件時(shí)，器件正面的左上角（缺角）要對(duì)準(zhǔn)插座的左上角。拔PLCC器件應(yīng)使用專門的起拔器。當(dāng)然，CPLD器件還有TQFP（PQFP、RQFP）及BGA封裝，他們?cè)诟〉姆庋b尺寸提供更多的引腳數(shù)目。必須注意:不能帶電插拔器件。插拔器件

6、、連接或安裝線路只能在關(guān)斷電源的情況下進(jìn)行。三、數(shù)字電路邏輯狀態(tài)規(guī)定數(shù)字電路是一種開(kāi)關(guān)電路，開(kāi)關(guān)的兩種狀態(tài)“開(kāi)通”與“關(guān)斷”，常用二元常量0和1來(lái)表示。數(shù)字電路的輸入、輸出量，一般用高、低電平來(lái)表示，輸出量與輸入量之間的關(guān)系是一種因果關(guān)系，這種因果關(guān)系可以用邏輯表達(dá)式來(lái)描述，因此數(shù)字電路又稱為邏輯電路，數(shù)字電路的狀態(tài)0和狀態(tài)1也稱為邏輯狀態(tài)0和邏輯狀態(tài)1。在數(shù)字邏輯電路中，區(qū)分邏輯電路狀態(tài)“1”和“0”信號(hào)的電平一般有兩種規(guī)定，即正邏輯和負(fù)邏輯。正邏輯規(guī)定，高電平表示邏輯“1”，低電平則表示邏輯“0”。負(fù)邏輯規(guī)定，低電平表示邏輯“1”，高電平則表示邏輯“0”。工程中多數(shù)采用正邏輯描述。對(duì)于TT

7、L電路正邏輯“1”電平在2.43.6V之間，邏輯“0”電平在0.20.4V之間。四、數(shù)字電路測(cè)試機(jī)故障查找、排除1、 數(shù)字電路測(cè)試數(shù)字電路測(cè)試一般分為靜態(tài)測(cè)試與動(dòng)態(tài)測(cè)試兩部分。靜態(tài)測(cè)試指的是，給定數(shù)字電路若干組靜態(tài)輸入值，測(cè)定數(shù)字電路的輸出值是否正確。數(shù)字電路狀態(tài)測(cè)試的過(guò)程是在數(shù)字電路設(shè)計(jì)好后，將其安裝連接成完整的線路，把線路的輸入接到電平開(kāi)關(guān)上，線路的輸出接到電平指示燈（LED）,按功能表或狀態(tài)表的要求，改變輸入狀態(tài)，觀察輸入和輸出之間的關(guān)系是否符合設(shè)計(jì)要求。數(shù)字電路電平測(cè)試是測(cè)量數(shù)字電路輸入與輸出邏輯電平（電壓）值是否正確的一種方法。數(shù)字邏輯電路中，對(duì)于74系列TTL集成電路要求，輸入低電

8、平0.8V，輸入高電平2V。74系列 TTL集成電路數(shù)出低電平0.2V，輸出高電平3.5V。靜態(tài)測(cè)試是檢查設(shè)計(jì)與接線是否正確無(wú)誤的重要一步。在靜態(tài)測(cè)試的基礎(chǔ)上，按設(shè)計(jì)要求在輸入端加動(dòng)態(tài)脈沖信號(hào)，觀察輸出端波形是否符合設(shè)計(jì)要求，這是動(dòng)態(tài)測(cè)試。有些數(shù)字電路只需靜態(tài)測(cè)試即可，有些數(shù)字電路則必須進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試，一般地說(shuō)，時(shí)序電路應(yīng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試。2、 故障查找與排除在數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)中，出現(xiàn)問(wèn)題是難免的。重要的是分析問(wèn)題，找出出現(xiàn)問(wèn)題的原因，從而解決問(wèn)題。一般地說(shuō)， 由三方面的原因產(chǎn)生問(wèn)題（故障）:器件故障、接線錯(cuò)誤、設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。（1） 器件故障器件故障是器件失效或接插問(wèn)題引起的故障，表現(xiàn)為器件工作不正常，

9、這需要更換一個(gè)好器件。器件接插問(wèn)題，如管腳折斷或器件的某個(gè)（或某些）引腳沒(méi)有插到插座中等，也會(huì)使器件工作不正常。對(duì)于器件接插錯(cuò)誤有時(shí)不易發(fā)現(xiàn)，需要仔細(xì)檢查。判斷器件使小的方法是用集成電路測(cè)試儀測(cè)試器件。需要指出的是，一般的集成電路測(cè)試儀只能檢測(cè)器件的某些靜態(tài)特性。對(duì)負(fù)載能力等靜態(tài)特性和上升沿、下降沿、延遲時(shí)間等動(dòng)態(tài)特性，一般的集成電路測(cè)試儀不能測(cè)試。測(cè)試器件的這些參數(shù)，須使用專門的集成電路測(cè)試儀。（2） 接線錯(cuò)誤在教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，最常見(jiàn)接線錯(cuò)誤有漏線錯(cuò)誤和布線錯(cuò)誤。漏線的現(xiàn)象往往是忘記連接電源和地、線路輸入端的懸空。 懸空的輸入端可用三狀態(tài)邏輯筆或電壓表來(lái)檢測(cè)。一個(gè)理想的 電路邏輯“”電平在 0.

10、20.4之間，邏輯“”電平在.之間，而懸空點(diǎn)的電平大約在.6.8之間。的邏輯電平等于實(shí)際使用的電源電壓和地線。接線錯(cuò)誤會(huì)使器件（不是門）的輸出端之間短路。兩個(gè)具有相反電平的集成電路輸出端，如果短路以后將會(huì)產(chǎn)生大約.6的輸出電壓。（3） 設(shè)計(jì)錯(cuò)誤設(shè)計(jì)錯(cuò)誤自然會(huì)造成與預(yù)想的結(jié)果不一致。原因是所用器件的原理沒(méi)有掌握。在集成邏輯電路實(shí)際應(yīng)用中，不用的輸入端是不允許懸空的。因?yàn)橛捎陔姶鸥袘?yīng)，懸空的輸入端易受到干擾產(chǎn)生噪聲，而這種噪聲有可能被邏輯門當(dāng)作輸入邏輯信號(hào)，從而產(chǎn)生錯(cuò)誤輸出信號(hào)。因此，常把不用的輸入端與有用的輸入端連接到一起，或根據(jù)器件類型，把它們接到高電平或低電平。在帶有觸發(fā)器的電路中，未能正確

11、處理邊沿轉(zhuǎn)換時(shí)間和激勵(lì)信號(hào)變化時(shí)間之間的關(guān)系。當(dāng)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)結(jié)果與預(yù)期不一致時(shí)，應(yīng)仔細(xì)觀測(cè)現(xiàn)象，冷靜分析問(wèn)題所在。首先檢查儀器、儀表的使用是否正確。在正確使用儀器、儀表的前提下，按邏輯圖和接線圖查找問(wèn)題出現(xiàn)在何處。查找與就措是綜合分析、仔細(xì)推究的過(guò)程，有多種方法，但以“二分法”查錯(cuò)速度較快。所謂“二分發(fā)”是將鎖設(shè)計(jì)的邏輯電路從最先信號(hào)輸入端到電路最終信號(hào)輸出端之間的電路一分為二，在中間找到切入點(diǎn)，斷開(kāi)后半部分電路，對(duì)前半部分電路進(jìn)行分析、測(cè)試，確定前半部分電路是否正確，如前半部分電路不正確，在對(duì)其半部分電路再分為二，以此類推，只要認(rèn)真分析、仔細(xì)查找，總會(huì)就錯(cuò)成功。五、 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟（一）

12、 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 方案設(shè)計(jì)，邏輯原理設(shè)計(jì)，線路設(shè)計(jì)（二） 選擇器件準(zhǔn)備連接導(dǎo)線，選擇器件，按功能塊相對(duì)集中地排列器件（三） 器件布局 （四） 布線順序 電源線一數(shù)據(jù)信號(hào)線一控制信號(hào)線一開(kāi)關(guān)、顯示燈線。 這包括故障的現(xiàn)象、分析、糾錯(cuò)過(guò)程等。（五） 實(shí)驗(yàn)測(cè)試、調(diào)試與記錄（六） 撰寫實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 實(shí)驗(yàn)設(shè)備4 實(shí)驗(yàn)方法與手段5 實(shí)驗(yàn)原理圖6 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（結(jié)果）記錄分析7 實(shí)驗(yàn)結(jié)論與體會(huì) 這包括實(shí)驗(yàn)方案的正確性、可行性如何？可否進(jìn)一步優(yōu)化？有哪些收獲體會(huì)？有哪些經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)？有哪些建議？等。第二章 實(shí)驗(yàn)基本儀器開(kāi)設(shè)“數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)”的主要目的是鞏固課堂所學(xué)的指示，培養(yǎng)學(xué)生分析、設(shè)計(jì)、組裝

13、、調(diào)試數(shù)字電路的基本技能，了解實(shí)驗(yàn)儀器的基本功能和使用方法對(duì)后繼正確測(cè)試、分析電路是十分必要的。式系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)所需設(shè)備有“基于CPLD的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，示波器，萬(wàn)用表，直流電源，計(jì)算機(jī)”，下面介紹實(shí)驗(yàn)中常用幾種基本儀器。一、 示波器示波器是一種用來(lái)測(cè)量電信號(hào)波形的電子儀器。用示波器能夠觀察電信號(hào)波形，測(cè)量電信號(hào)的電壓大小，周期信號(hào)的頻率和周期大小。雙蹤示波器能夠同時(shí)觀察兩路電信號(hào)波形，數(shù)字示波器還能夠鎖定電信號(hào)波形，數(shù)字存儲(chǔ)示波器還能暫存歷史性電信號(hào)波形。（一）.使用之前操作注意： 1）輝度不可大亮不可將光點(diǎn)和掃描線調(diào)得過(guò)亮，否則不僅會(huì)使眼睛疲勞，而且如果長(zhǎng)時(shí)間會(huì)使示波管的熒光屏變黑。2）為

14、防止直接加到示波器輸入端或探極輸入端的電壓過(guò)高，不可使用高于下列范圍的電壓：輸入電壓（直接）：400V（DCACpp） 頻率1kHz使用探極時(shí)： 400V（DCACpp） 頻率1kHz外觸發(fā)輸入： 100V（DCACpp） 頻率1kHz （二）.示波器面板說(shuō)明示波器前面板示意圖1主機(jī)電源部分：電源開(kāi)關(guān)（POWER）： 將電源開(kāi)關(guān)按鍵彈出即為“關(guān)”位置，將電源線接入，按電源開(kāi)關(guān)鍵，接通電源。電源指示燈： 電源接通時(shí)，指示燈亮。輝度旋鈕（INTENSITRY）： 控制光點(diǎn)和掃描線的亮度，順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)旋鈕，亮度增強(qiáng)。聚焦旋鈕（FOCUS）： 用輝度控制鈕將亮度調(diào)至合適的標(biāo)準(zhǔn)，然后調(diào)節(jié)聚焦控制鈕直至

15、光跡達(dá)到最清晰的程度。雖然調(diào)節(jié)亮度時(shí)，聚焦電路可自動(dòng)調(diào)節(jié)，但聚焦有時(shí)也會(huì)輕微變化，如果出現(xiàn)這種情況，需重新調(diào)節(jié)聚焦旋鈕。校準(zhǔn)信號(hào)輸出端子（CAL）: 提供 1kHz ± 2，2Vpp ±2方波作本機(jī) Y軸、X軸校準(zhǔn)用。顯示屏: 儀器的測(cè)量顯示終端。 2垂直方向部分（VERTICAL）通道1輸入端（CH1 INPUT（X）: 該輸入端用于垂直方向的輸入，在XY方式時(shí)，作為X軸輸入端。通道2輸入端（CH2 INPUT（Y）： 和通道1一樣，但在XY方式時(shí)，作為Y軸輸入端。輸入信號(hào)與示波器內(nèi)部放大器連接方式選擇開(kāi)關(guān)： 交流（AC）： 放大器輸入端與信號(hào)連接由電容器來(lái)耦合； 接地（

16、GND）：輸入信號(hào)與放大器斷開(kāi)，放大器的輸入端接地； 直流（DC）： 放大器輸入與信號(hào)輸入端直接耦合。衰減器開(kāi)關(guān)（VOLTSDIV）: 用于選擇垂直偏轉(zhuǎn)系數(shù)，共12檔。 如果使用的是 10：1的探極，計(jì)算時(shí)將幅度X 10。垂直微調(diào)旋鈕（VARIABLE）: 垂直微調(diào)用于連續(xù)改變電壓偏轉(zhuǎn)系數(shù)。此旋鈕在正常情況下應(yīng)位于順時(shí)針?lè)较蛐降椎奈恢?。將旋鈕逆時(shí)針旋到底，垂直方向的靈敏度下降到25倍以上。斷續(xù)工作方式開(kāi)關(guān): CH1、CH2二個(gè)通道按斷續(xù)方式工作，斷續(xù)頻率為 250kHZ，適用于低掃速。垂直移位（POSITION）: 調(diào)節(jié)光跡在屏幕中的垂直位置。垂直方式工作開(kāi)關(guān)（VERTICAL MODE）:

17、 選擇垂直方向的工作方式 通道1選擇（CH1）：屏幕上僅顯示CH1的信號(hào)； 通道2選擇（CH2）：屏幕上僅顯示CH2的信號(hào)； 雙蹤選擇（DUAL）： 屏幕上顯示雙蹤，自動(dòng)以交替或斷續(xù)方式，同時(shí)顯示 CH1和CH2的信號(hào)； 疊 加（ADD）： 顯示CH1和CH2輸入信號(hào)的代數(shù)和。CH2極性開(kāi)關(guān)（INVERTT）：按此開(kāi)關(guān)時(shí)CH2顯示反相信號(hào)3水平方向部分（HORIZONTAL）主掃描時(shí)間系數(shù)選擇開(kāi)關(guān)（TIMEDIV）: 共20檔，在0.1S0.5 SdiV范圍選擇掃描速率。X一Y控制鍵：按入此鍵，垂直偏轉(zhuǎn)信號(hào)接入CH2輸入端，水平偏轉(zhuǎn)信號(hào)接入CH1輸入端。掃描非校準(zhǔn)狀態(tài)開(kāi)關(guān)鍵：按入此鍵，掃描時(shí)基

18、進(jìn)入非校準(zhǔn)調(diào)節(jié)狀態(tài)，此時(shí)調(diào)節(jié)掃描微調(diào)有效。掃描微調(diào)控制鍵（VARIABLE）: 此旋鈕以順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)到底時(shí)，處于校準(zhǔn)位置，掃描由Timediv開(kāi)關(guān)指示。此旋鈕逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)到底，掃描減慢25倍以上。當(dāng)按鍵掃描非校準(zhǔn)狀態(tài)開(kāi)關(guān)鍵未按入，旋鈕掃描微調(diào)控制鍵調(diào)節(jié)無(wú)效，即為校準(zhǔn)狀態(tài)。水平移位（POSITION）: 用于調(diào)節(jié)光跡在水平方向移動(dòng)。 順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)該旋鈕向右移動(dòng)光跡，逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)向左移動(dòng)光跡。延遲掃描 B時(shí)間系數(shù)選擇開(kāi)關(guān)（B TIMEDIV）： 分十二檔，在0.1s0.5msdiv范圍內(nèi)選擇B掃描速率。水平工作方式選擇（HORIZ DISPLAY）:主掃描（A）：按入此鍵主掃描A單獨(dú)工作，

19、用于一般波形觀察；A加亮(INT)：選擇A掃描的某區(qū)段擴(kuò)展為延遲掃描，可用此掃描方式。與A掃描相對(duì)應(yīng)的B掃描區(qū)段（被延遲掃描）以高亮度顯示；4觸發(fā)系統(tǒng)（TRIGGER）觸發(fā)源選擇開(kāi)關(guān)（SOURCE） 通道1觸發(fā)（CH1，XY）：CH1通道信號(hào)為觸發(fā)信號(hào)，當(dāng)工作方式在XY方式時(shí)，撥動(dòng)開(kāi)關(guān)應(yīng)設(shè)置干此檔； 通道2觸發(fā)(CH2): CH2通道的輸入信號(hào)是觸發(fā)信號(hào)； 電源觸發(fā)（LINE）：電源頻率信號(hào)為觸發(fā)信號(hào)； 外觸發(fā)（EXT）：外觸發(fā)輸入端的觸發(fā)信號(hào)是外部信號(hào)，用于特殊信號(hào)的觸發(fā)。 交替觸發(fā)（TRIG ALT） 在雙蹤交替顯示時(shí)，觸發(fā)信號(hào)來(lái)自于兩個(gè)垂直通道，此方式可用于同時(shí)觀察兩路不相關(guān)信號(hào)。觸發(fā)電

20、平旋鈕（TRIG LEVEL） 用于調(diào)節(jié)被測(cè)信號(hào)在某選定電平觸發(fā)，當(dāng)旋鈕轉(zhuǎn)向“”時(shí)顯示波形的觸發(fā)電平上升，反之觸發(fā)電平下降。電平鎖定（LOCK）：無(wú)論信號(hào)如何變化，觸發(fā)電平自動(dòng)保持在最佳位置，不需入工調(diào)節(jié)電平。釋抑（HOLDOFF）:當(dāng)信號(hào)波形復(fù)雜，用電平旋鈕不能穩(wěn)定觸發(fā)時(shí)，可用“釋抑”旋鈕使波形穩(wěn)定同步。觸發(fā)極性按鈕（SLOPE）: 觸發(fā)極性選擇。用于選擇信號(hào)的上升沿和下降沿觸發(fā)。觸發(fā)方式選擇（TRIG MODE） 自動(dòng)（AUTO）：在“自動(dòng)”掃描方式時(shí)，掃描電路自動(dòng)進(jìn)行掃描。在沒(méi)有信號(hào)輸入或輸入信號(hào)沒(méi)有被觸發(fā)同步時(shí)，屏幕上仍然可以顯示掃描基線； 常態(tài)（NORM）：有觸發(fā)信號(hào)才能掃描，否則屏

21、幕上無(wú)掃描線顯示。當(dāng)輸入信號(hào)的頻率低于50HZ時(shí)，請(qǐng)用“常態(tài)”觸發(fā)方式；單次(SINGLE):當(dāng)“自動(dòng)”(AUTO)、“常態(tài)”(NORM)兩鍵同時(shí)彈出被設(shè)置于單次觸發(fā)工作狀態(tài)，當(dāng)觸發(fā)信號(hào)來(lái)到時(shí)，準(zhǔn)備(READY)指示燈亮，單次掃描結(jié)束后指示燈熄，復(fù)位鍵（RESET）按下后，電路又處于待觸發(fā)狀態(tài)。（三）操作方法 1基本操作(1)打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，確定電源指示燈變亮，約20秒鐘后，示波管屏幕上會(huì)顯示光跡，如60秒 鐘后仍未出現(xiàn)光跡，應(yīng)按上表檢查開(kāi)關(guān)和控制按鈕的設(shè)定位置。（2）調(diào)節(jié)輝度（INTEN）和聚焦（FOCUS）旋鈕；將光跡亮度調(diào)到適當(dāng)，且最清晰。（3）調(diào)節(jié)CH1位移旋鈕及光速旋轉(zhuǎn)旋鈕，將掃線調(diào)到

22、與水平中心刻度線平行。（4）將探極連接到 CH1輸入端，將2Vpp校準(zhǔn)信號(hào)加到探極上。（5）將ACDCGND開(kāi)關(guān)撥到AC，屏幕上將會(huì)出現(xiàn)方波波形。（6）調(diào)節(jié)聚焦（FOCUS）旋鈕，使波形達(dá)到最清晰。（7）為便于信號(hào)的觀察，將VOLTSDIV開(kāi)關(guān)和TIMEDIV開(kāi)關(guān)調(diào)到適當(dāng)?shù)奈恢茫剐盘?hào)波形幅度適中，周期適中。（8）調(diào)節(jié)垂直移位和水平移位旋鈕到適中位置，使顯示的波形對(duì)準(zhǔn)刻度線且電壓幅度（Vpp） 和周期(T)能方便讀出。 上述為示波器的基本操作步驟。CH2的單通道操作方法與CH1類似。2. 雙通道操作 將VERT MODE（垂直方式）開(kāi)關(guān)置雙蹤（DUAL），此時(shí)，CH2的光跡也顯示在屏幕上，CH

23、1光跡為校準(zhǔn)信號(hào)方波，CH2因無(wú)輸入信號(hào)顯示為水平基線。 如同通道CH1，將校準(zhǔn)信號(hào)接入通道CH2，設(shè)定輸入開(kāi)關(guān)為AC，調(diào)節(jié)垂直方向位移旋鈕使兩通道信號(hào)不要重疊。CH1信號(hào)在上方，CH2信號(hào)在下方。 雙通道操作時(shí)（雙蹤或疊加），“觸發(fā)源”開(kāi)關(guān)選擇CH1或CH2信號(hào)，如果CH1和CH2信號(hào)為相關(guān)信號(hào)，則波形均被穩(wěn)定顯示；如為不相關(guān)信號(hào)，必須使用“交替觸發(fā)”（TRIG ALT）開(kāi)關(guān)，那么兩個(gè)通道不相關(guān)信號(hào)波形也都被穩(wěn)定同步。但此時(shí)不可同時(shí)按下“斷續(xù)”（CHOP）和“交替觸發(fā)”（TRIG ALT）開(kāi)關(guān)。3疊加操作 將垂直方式（VERT MODE）設(shè)定在相加（ADD）狀態(tài)，可在屏幕上浪滾到 CH1和

24、CH2信號(hào)的代數(shù)和，如果按下CH2反相（INV）按鍵開(kāi)關(guān)，則顯示為CH1和CH2信號(hào)之差。如要想得到精確的相加或相減，借助于垂直微調(diào)（VAR）旋鈕將兩通道的偏轉(zhuǎn)系數(shù)精確調(diào)整到同一數(shù)值。4XY操作 “XY”按鍵按下，內(nèi)部掃描電路斷開(kāi)，由“觸發(fā)源”（SOURCE）選擇的信號(hào)驅(qū)動(dòng)水平方向的光跡。當(dāng)觸發(fā)源開(kāi)關(guān)設(shè)定為“CH1（XY）”位置時(shí)，示波器為“XY”工作，CH1為X軸、CH2為Y軸；XY操作： 垂直方式開(kāi)關(guān)選擇“XY”方式，觸發(fā)源開(kāi)關(guān)選擇“XY”，CH1為X軸，CH2為Y軸，可進(jìn)行XY工作。水平位移旋鈕直接用作X軸。 注：XY工作時(shí)，若要顯示高頻信號(hào)則必須注意X軸和Y軸之間相位差及頻帶寬度。5.

25、 觸發(fā) 正確的觸發(fā)方式直接影響示波器有效操作，因此必須熟悉各種觸發(fā)功能及操作方法。(1）觸發(fā)源開(kāi)關(guān)功能：選擇所需要顯示的信號(hào)自身或是與顯示信號(hào)具有時(shí)間關(guān)系的觸發(fā)信號(hào)作用于觸發(fā)，以便在屏幕上顯示穩(wěn)定的信號(hào)波形。 CH1：CH1輸入信號(hào)作觸發(fā)信號(hào)； CH2：CH2輸入信號(hào)作觸發(fā)信號(hào)。 電源（LINE）：電源信號(hào)用作觸發(fā)信號(hào)，這種方法用在被測(cè)信號(hào)與電源頻率相關(guān)信號(hào)時(shí)有效，特別是測(cè)量音頻電路，閘流管電路等工頻電源噪聲時(shí)更為有效。 外接（EXT）：掃描由作用在外觸發(fā)輸入端的外加信號(hào)觸發(fā)，使用的外接信號(hào)與被測(cè)信號(hào)具有周期性關(guān)系，由于被測(cè)信號(hào)沒(méi)有用作觸發(fā)信號(hào)，波形的顯示與測(cè)量信號(hào)無(wú)關(guān)。（2）耦合開(kāi)關(guān)的功能:

26、 根據(jù)被測(cè)信號(hào)的特點(diǎn)，用此開(kāi)關(guān)選擇觸發(fā)信號(hào)的耦合方式。 交流（AC）：這是交流耦合方式，由于觸發(fā)信號(hào)通過(guò)交流耦合電路，而排除了輸入信號(hào)的直流成份的影響，可得到穩(wěn)定的觸發(fā)。該方式低頻截止頻率為10HZ(-3dB）。使用交替觸發(fā)方式且掃速較慢時(shí)，如產(chǎn)生抖動(dòng)可使用直流方式。 高頻抑制（HF REJ）：觸發(fā)信號(hào)通過(guò)交流耦合電路和低通濾波器（約50kHz3dB）作用到觸發(fā)電路；觸發(fā)信號(hào)中高頻成份通過(guò)濾波器被抑制，只有低頻信號(hào)部分能作用到觸發(fā)電路。 DC：觸發(fā)信號(hào)被直接耦合到觸發(fā)電路，觸發(fā)需要觸發(fā)信號(hào)的直流部分信號(hào)以及信號(hào)占空比很小時(shí)，使用此種方式。（3）極性開(kāi)關(guān)功能 “”當(dāng)設(shè)定在正極性位置，觸發(fā)電平產(chǎn)生

27、在觸發(fā)信號(hào)上升沿； “”設(shè)定在負(fù)極性位置，觸發(fā)電平產(chǎn)生在觸發(fā)信號(hào)下降沿。(4)電平控制器控制功能：該旋鈕用于調(diào)節(jié)觸發(fā)電平以穩(wěn)定顯示圖象，一旦觸發(fā)信號(hào)超過(guò)控制旋鈕所設(shè)置觸發(fā)電平，掃描即被觸發(fā)且屏幕上穩(wěn)定顯示波形，順時(shí)針旋動(dòng)旋鈕，觸發(fā)電平向上變化，反之向下變化。 電平鎖定：按下電平鎖定（LOCK）開(kāi)關(guān)時(shí)，觸發(fā)電平被自動(dòng)保持在觸發(fā)信號(hào)的幅度之內(nèi)，且不需要進(jìn)行電平調(diào)節(jié)可得到穩(wěn)定的觸發(fā)，只要屏幕信號(hào)幅度或外接觸發(fā)信號(hào)輸人電壓在下列范圍內(nèi)，該自動(dòng)觸發(fā)鎖定功能都是有效的。 50Hz20MHz 2.ODIV（0.25V）(5)“釋抑”控制功能： 當(dāng)被測(cè)信號(hào)為兩種頻率以上的復(fù)雜波形時(shí)，上述提到的電平控制觸發(fā)可能

28、并不能獲得穩(wěn)定波形。此時(shí)；可通過(guò)調(diào)整掃描波形的釋抑時(shí)間（掃描回程時(shí)間），能使掃描與被測(cè)信號(hào)波形穩(wěn)定同步。波形在屏幕顯示沒(méi)有重疊現(xiàn)象。二、 基于CPLD的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)1實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)功能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用了Altera公司的EPM7128SLC84可編程邏輯器件，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)擴(kuò)展板和時(shí)鐘信號(hào)等多種實(shí)驗(yàn)資源?？梢酝ㄟ^(guò)實(shí)物器件的硬件連線進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，也可通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真、器件編程下載完成綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括10個(gè)功能模塊，其功能如下：CPLD模塊(圖中)：該模塊設(shè)計(jì)了一塊復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）EMP7128SLC84-15，對(duì)所設(shè)計(jì)數(shù)字電路通過(guò)器件編程，可以在驗(yàn)證自行設(shè)計(jì)的正確性；電源模塊(圖

29、中)：該模塊由外部輸入+5v電壓，具有電源指示和短路報(bào)警的功能；可調(diào)電壓輸出模塊(圖中)：該模塊能夠向?qū)嶒?yàn)板提供0+5v的電壓輸出；多頻率輸出模塊(圖中)：該模塊能夠向?qū)嶒?yàn)板提供1/2*f1/256*f的頻率輸出；單脈沖輸出模塊(圖中)：該模塊具有兩組單脈沖輸出電路，能夠同時(shí)為實(shí)驗(yàn)板提供兩路正、負(fù)單脈沖信號(hào)；按鍵開(kāi)關(guān)模塊(圖中)、撥動(dòng)開(kāi)關(guān)模塊(圖中)：該模塊空載(或撥向上方)時(shí)由上拉電阻將其輸出電壓上拉到+5v，按下(或撥向下方)時(shí)對(duì)外輸出為0v；數(shù)碼管顯示模塊()：該模塊設(shè)計(jì)了6個(gè)共陰七段數(shù)碼管，數(shù)碼管段選線高電平有效，數(shù)碼管位選線高電平有效，能夠完成大多數(shù)實(shí)驗(yàn)的需求；LED指示模塊()：該

30、模塊設(shè)計(jì)了8個(gè)狀態(tài)指示燈LED(發(fā)光二極管)，低電平控制有效；面包板模塊()：用于插放實(shí)驗(yàn)中所需的外部器件。實(shí)驗(yàn)板面板圖見(jiàn)圖3；實(shí)驗(yàn)板上的標(biāo)號(hào)說(shuō)明見(jiàn)表1。圖3：數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)面板圖：表1：實(shí)驗(yàn)板上的標(biāo)號(hào)列表說(shuō)明如下：所在模塊標(biāo)號(hào)名稱說(shuō)明CPLD(VCC)CPLD電源（+5v）連接跳線CPLD(GND)CPLD（地）連接跳線CPLD_SETCPLD功能設(shè)置引腳（禁用）CN1CN6CPLD輸入/輸出引線插孔ISP_PORTCPLD的JTAG接口POWER_PORT實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)電源連接插座POWER_LED實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)電源指示ALARM報(bào)警揚(yáng)聲器RTL滑動(dòng)變阻器05v OUT可調(diào)電壓輸出端口F_PORT多

31、頻率脈沖輸出端口P1單脈沖按鈕開(kāi)關(guān)1PULSE1開(kāi)關(guān)1控制的單脈沖輸出P2單脈沖按鈕開(kāi)關(guān)2PULSE2按鈕開(kāi)關(guān)2控制的單脈沖輸出SW1SW4按鍵開(kāi)關(guān)14SW_PORT按鍵開(kāi)關(guān)輸出（空為高電平）KEY_PORT乒乓開(kāi)關(guān)電平輸出端口K1K10乒乓開(kāi)關(guān)110VCC、GND表明開(kāi)關(guān)的輸出電平（上為高，下為低）LED_PORT數(shù)碼管段 (ag,dp) 選擇輸入端口LED_CS數(shù)碼管位（LED0LED6）選擇輸入端口(高電平有效)L_PORTLED指示燈電平輸入端口(低電平亮)+5v，GND電源輸出插孔(+5v,地) 第三章 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通過(guò)基本門電路性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)使學(xué)生掌握基本門電路的工作原理

32、、門電路的外特性（IC門電路的引腳排列順序，輸入/輸出電平要求等）；通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)使學(xué)生掌握組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法，掌握觸發(fā)器功能及其波形關(guān)系，掌握時(shí)序電路的設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)技能。 實(shí)驗(yàn)一 基本邏輯門電路實(shí)驗(yàn)一、 基本邏輯門電路性能（參數(shù)）測(cè)試（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握TTL與非門、與或非門和異或門輸入與輸出之間的邏輯關(guān)系。.熟悉TTL中、小規(guī)模集成電路的外型、管腳和使用方法。（二）實(shí)驗(yàn)所用器件和儀表.二輸入四與非門74LS00 1片.二輸入四或非門74LS02 1片.二輸入四異或門74LS86 1片（三）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容測(cè)試二輸入四與非門74LS00一個(gè)與非門的輸入和輸出之間的邏

33、輯關(guān)系。測(cè)試二輸入四或非門74LS02一個(gè)或非門的輸入和輸出之間的邏輯關(guān)系。測(cè)試二輸入四異或門74LS86一個(gè)異或門的輸入和輸出之間的邏輯關(guān)系。（四）實(shí)驗(yàn)提示.將被測(cè)器件插入實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的芯插座中。.將器件的引腳與實(shí)驗(yàn)臺(tái)的“地（GND）”連接，將器件的引腳與實(shí)驗(yàn)臺(tái)的十5連接。.用實(shí)驗(yàn)臺(tái)的電平開(kāi)關(guān)輸出作為被測(cè)器件的輸入。撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，則改變器件的輸入電平。.將被測(cè)器件的輸出引腳與實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的電平指示燈(LED)連接。指示燈亮表示輸出低電平（邏輯為），指示燈滅表示輸出高電平（邏輯為1）。（五）實(shí)驗(yàn)接線圖及實(shí)驗(yàn)結(jié)果 74LS00中包含個(gè)二輸入與非門，7402中包含個(gè)二輸入或非門，7486中包含個(gè)二輸入異或門，

34、它們的引腳分配圖見(jiàn)附錄。下面各畫出測(cè)試7400第一個(gè)邏輯門邏輯關(guān)系的接線圖及測(cè)試結(jié)果。測(cè)試其它邏輯門時(shí)的接線圖與之類似。測(cè)試時(shí)各器件的引腳接地，引腳接十。圖中的1、2接電平開(kāi)關(guān)輸出端，LED0是電平指示燈。1、測(cè)試74LS00邏輯關(guān)系2、測(cè)試74LS28邏輯關(guān)系3、測(cè)試74LS86邏輯關(guān)系 二 、 TTL、HC和HCT器件的電壓傳輸特性(一)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握TTL、HCT和 HC器件的傳輸特性。 .掌握萬(wàn)用表的使用方法。(二)、實(shí)驗(yàn)所用器件和儀表 .六反相器片 .六反相器片 .六反相器片 .萬(wàn)用表（三）、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明 與非門的輸出電壓o與輸入電壓i的關(guān)系o=f（i）叫做電壓傳輸特性，也稱電壓轉(zhuǎn)移

35、特性。它可以用一條曲線表示，叫做電壓傳輸特性曲線。從傳輸特性曲線可以求出非門的下列有用參數(shù): .輸出高電平（） .輸出低電平（）.輸入高電平（）.輸入低電平（）.門檻電壓 （）（四）、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.測(cè)試TTL器件一個(gè)非門的傳輸特性。.測(cè)試HC器件一個(gè)非門的傳輸特性。.測(cè)試HCT器件一個(gè)非門的傳輸特性。（五）、實(shí)驗(yàn)提示.注意被測(cè)器件的引腳和引腳分別接地和十5。.將實(shí)驗(yàn)臺(tái)上.電位器RTL的電壓輸出端連接到被測(cè)非門的輸入端，RTL的輸出端電壓作為被測(cè)非門的輸入電壓。旋轉(zhuǎn)電位器改變非門的輸入電壓值。.按步長(zhǎng)0.2調(diào)整非門輸入電壓。首先用萬(wàn)用表監(jiān)視非門輸入電壓，調(diào)好輸入電壓后，用萬(wàn)用表測(cè)量非門的輸出電壓，并

36、記錄下來(lái)。（六）、實(shí)驗(yàn)接線圖及實(shí)驗(yàn)結(jié)果.實(shí)驗(yàn)接線圖由于 74LS04、74HC04和 74HCT04的邏輯功能相同，因此三個(gè)實(shí)驗(yàn)的接線圖是一樣的。下面以第一個(gè)邏輯門為例，畫出實(shí)驗(yàn)接線圖（電壓表表示電壓測(cè)試點(diǎn)）如下.輸出無(wú)負(fù)載時(shí)74LS04、74HC04、74HCT04電壓傳輸特性測(cè)試數(shù)據(jù)表1.4 74LS04、74HC04、74HCT04電壓傳輸特性測(cè)試數(shù)據(jù)輸入Vi(V)輸出Vo(V)74LS0474HC0474HCT040.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.62.83.03.23.43.63.84.04.24.44.64.85.0.按測(cè)試結(jié)果給出輸

37、出無(wú)負(fù)載時(shí)74LS04、74HC04和 74HCT04電壓傳輸特性曲線，并與下圖比較。 .比較三條電壓傳輸特性曲線，說(shuō)明各自的特點(diǎn)。 盡管只對(duì)三個(gè)芯片在輸出無(wú)負(fù)載情況下進(jìn)行了電壓傳輸特性測(cè)試，但是從圖1.5、圖1.6和圖1.7所示的三條電壓傳輸特性曲線仍可以得出下列觀點(diǎn): （1）74LS芯片的最大輸入低電平V低于74HC芯片的最大輸入低電平V，74LS芯片的最小輸入高電平低于74HC芯片的最小輸出高電平。 （）74LS芯片的最大輸入低電平、最小輸入高電平與74HCT芯片的最大輸入低電平、 最小輸出高電平相同。 （）74LS芯片的最大輸出低電平高于74HC芯片和74HCT芯片的最大輸出低電平。7

38、4LS芯片的最小輸出高電平低于74HC芯片和74HCT芯片的最小輸出高電平。 （）74HC芯片的最大輸出低電平 、最小輸出高電平 與 74HCT芯片的最大輸出低電平、最小輸出高電平相同。 5在暫時(shí)不考慮輸出負(fù)載能力的情況下，從上述觀點(diǎn)可以得出下面的推論: （）74H CT芯片和74HC芯片的輸出能夠作為 74LS芯片的輸入使用。 （）74LS芯片的輸出能夠作為74HCT芯片的輸入使用。實(shí)際上，在考慮輸出負(fù)載能力的情況下，上述的推論也是正確的。應(yīng)當(dāng)指出，雖然在教科書中和各種器件資料中，74LS芯片的輸出作為74HC芯片的輸入使用時(shí)，推薦的方法是在74LS 芯片的輸出和十5電源之間接一個(gè)幾千歐的上

39、拉電阻，但是由于對(duì)74LS芯片而言，一個(gè)74HC輸入只是一個(gè)很小的負(fù)載，74LS芯片的輸出高電平一般在.5V4.5V之間，因此在大多數(shù)的應(yīng)用中，74LS芯片的輸出也可以直接作為74HC芯片的輸入。三、邏輯門控制電路1） 用與非門和異或門安裝如圖1.8（a）所示的電路。檢驗(yàn)它的真值表。 2)用個(gè)三輸入端與非門IC芯片74LS10安裝如圖.9所示的電路。 從實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的時(shí)鐘脈沖輸出端口選擇兩個(gè)不同頻率（約 7khz和 14khz）的脈沖信號(hào)分別加到0和1端。對(duì)應(yīng) 和 端數(shù)字信號(hào)的所有可能組合，觀察并畫出輸出端的波形，并由此得出和（及/）的功能。l 實(shí)驗(yàn)二 組合邏輯電路部件實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆者壿嬰娐吩O(shè)

40、計(jì)的基本方法 掌握EDA工具M(jìn)AX-PlusII的原理圖輸入方法掌握MAX-PlusII的邏輯電路編譯、波形仿真的方法（一） 邏輯單元電路的波形仿真利用EDA工具M(jìn)AX-PlusII的原理圖輸入法，分別輸入74138、7483圖元符號(hào)；建立74138、7483的仿真波形文件，并進(jìn)行波形仿真，記錄波形；分析74138、7483邏輯關(guān)系。 13-8譯碼器74138的波形仿真 24位二進(jìn)制加法器7483的波形仿真 位二進(jìn)制加法器集成電路 74LS83中，和 是兩個(gè)位二進(jìn)制數(shù)的輸入端，Cout，S3,S2,S1,S0是位輸出端。Cin是進(jìn)位輸入端，而Cout是進(jìn)位輸出端。（二） 簡(jiǎn)單邏輯電路設(shè)計(jì)利用E

41、DA工具M(jìn)AX-PlusII的原理圖輸入法，輸入設(shè)計(jì)的電路圖；建立相應(yīng)仿真波形文件，并進(jìn)行波形仿真，記錄波形和輸入與輸出的時(shí)延差；分析設(shè)計(jì)電路的正確性。1. 設(shè)計(jì)一個(gè)2-4譯碼器功能表輸入輸出EA1A2Q0Q1Q2Q3111110000111011011101101111110E為允許使能輸入線，A1、A2為譯碼器輸入，Q0、Q1、Q2、Q3分別為輸出。2. 設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)4位二進(jìn)制全加器 （1） 二進(jìn)制全加器原理：對(duì)兩個(gè)位二進(jìn)制改作加法運(yùn)算的數(shù)字電路是由一個(gè)半加器和（1）個(gè)全加器組成。它把兩個(gè)位二進(jìn)制數(shù)作為輸入信號(hào)。產(chǎn)生一個(gè)（1）位二進(jìn)制數(shù)作它的和。一個(gè)位二進(jìn)制加法器的方框圖如圖2.1所示。

42、圖中和是用來(lái)相加的兩n位輸入信號(hào)，n-1，n-1，n-2， ······2,1,0是它們的和。在該電路中方對(duì)0和0相加是用一個(gè)半加器，對(duì)其它位都用全加器。如果需要串接這些電路以增加相加的位數(shù)，那么它的第一級(jí)也必須是一個(gè)全加器。圖.表示都用全加器實(shí)現(xiàn)的加法器電路。加 法 器A1 A0An An-1Bn Bn-1B1 B0A輸入信號(hào) B輸入信號(hào)輸 出 端Cn-1 Sn-1 Sn-2S2 S1 S0圖2.1 二進(jìn)制加法器方框圖 圖2.2 用全加器的n位二進(jìn)制加法器C-1B0 A0C0 S0B1 A1C1 S1Bn-1 An-1Cn-1 Cn

43、-1Bn-2 An-2Cn-2 Cn-2（2）實(shí)驗(yàn)步驟：設(shè)計(jì)1位二進(jìn)制全加器，邏輯表達(dá)式如下： Sn=AnBnCn-1Cn= An·BnCn-1(AnBn) An是被加數(shù)， Bn是加數(shù)，Sn是和數(shù)，Cn是向高位的進(jìn)位，Cn-1是低位的進(jìn)位。 利用1位二進(jìn)制全加器構(gòu)成一個(gè)4位二進(jìn)制全加器3. 交叉口通行燈邏輯問(wèn)題的實(shí)現(xiàn)圖表示一條主干公路（東一面）與一條二級(jí)道路的交叉點(diǎn)。車輛探測(cè)器沿著A、B、C和D線放置。當(dāng)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)車輛時(shí)，這些敏感組件的輸出為低電平0”。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有車輛時(shí)，輸出為高電平“1”。交叉口通行燈根據(jù)下列邏輯關(guān)系控制: 北（a）東一西燈任何時(shí)候都是綠的條件 A （l）C和D線均被占

44、用； 西 C 東 （2）沒(méi)有發(fā)現(xiàn)車輛； D （3）當(dāng)A、B線沒(méi)同的占用時(shí)， BC或D任一條線被占用； 南（b）南一北燈任問(wèn)時(shí)候都是綠的條件 （1）A和B線均被占用，而C和D線均未占用或只占用一條線； （2）當(dāng)C和D均未被占用時(shí)，A或B任一條線被占用。 有兩個(gè)輸出端，南北和東西，輸出高電平對(duì)應(yīng)綠燈亮，輸出低電平對(duì)應(yīng)紅燈亮。用敏感組件的輸出作為邏輯電路輸入信號(hào)，對(duì)所給的邏輯狀態(tài)建立一個(gè)真值表，化簡(jiǎn)后得最簡(jiǎn)邏輯表達(dá)式，用與非門實(shí)現(xiàn)該電路、并用波形仿真設(shè)計(jì)電路的功能，分析其正確性之。4. 設(shè)計(jì)一個(gè)7位奇/偶校驗(yàn)器奇/偶校驗(yàn)代碼是在計(jì)算機(jī)中常用的一種可靠性代碼。它由信息碼和一位附加位奇/偶校驗(yàn)位組成。這

45、位校驗(yàn)位的取值(0或1)將使整個(gè)代碼串中的1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)（奇校驗(yàn)代碼）或?yàn)榕紨?shù)（偶校驗(yàn)代碼）。(1) 奇/偶校驗(yàn)位發(fā)生器 （a）奇/偶校驗(yàn)位發(fā)生器就是根據(jù)輸入信息碼產(chǎn)生相應(yīng)的校驗(yàn)位。奇校驗(yàn)位定義是指當(dāng)輸入信息碼中1的數(shù)目為奇數(shù)個(gè)時(shí)，奇校驗(yàn)位為0；當(dāng)輸入信息碼中“1”的數(shù)目為偶數(shù)個(gè)時(shí)，奇校驗(yàn)位為1；使得信息碼與奇校驗(yàn)位中“1”的總數(shù)目為奇數(shù)個(gè)，偶校驗(yàn)位的定義則相反。圖2.3是4位信息碼的奇校驗(yàn)位發(fā)生器電路。它是基于“異或”門的“相同得0、相異得1”原理設(shè)計(jì)的。圖 2.3 據(jù)圖可推知:當(dāng)B8B4B2B1中的1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)時(shí)此奇校驗(yàn)位發(fā)生器輸出的校驗(yàn)位P為1，反之為0。(b) 設(shè)計(jì)一個(gè)7位二進(jìn)制代碼

46、分別為a0、a1、a2、a3、a4、a5、a6的奇/偶校驗(yàn)位發(fā)生器,奇校驗(yàn)位為P，偶校驗(yàn)位為E。邏輯表達(dá)式如下：P=a0a1a2a3a4a5a6E= P。（2） 奇/偶校驗(yàn)代碼校驗(yàn)器(a)奇/偶校驗(yàn)器用于校驗(yàn)奇(偶)校驗(yàn)代碼在傳送和存儲(chǔ)中有否出現(xiàn)差錯(cuò)，它具有發(fā)現(xiàn)所有奇數(shù)個(gè)位數(shù)錯(cuò)的能力。所謂奇校驗(yàn)器，即：若輸入代碼中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，則輸出1（表示正常），反之輸出0。所謂偶校驗(yàn)器，即：若輸入代碼中1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，則輸出1（表示正常），反之輸出0。(b) 設(shè)計(jì)一個(gè)8位二進(jìn)制代碼分別為a0、a1、a2、a3、a4、a5、a6、 p的奇校驗(yàn)器。邏輯表達(dá)式如下：S= a0a1a2a3a4a5a6P顯然，當(dāng)

47、校驗(yàn)器的輸入代碼a0a1a2a3a4a5a6 p中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)時(shí)，校驗(yàn)器的輸出S為1、反之S為0。5. 設(shè)計(jì)一個(gè)四選一單元（數(shù)據(jù)選擇器）電路FD86 數(shù)據(jù)選擇器又稱輸入多路選擇器、多路開(kāi)關(guān)。它的功能是在選擇信號(hào)的控制下，從若干路輸入數(shù)據(jù)中選擇某一路輸入數(shù)據(jù)作為輸出。功能表選通選擇信號(hào)四路數(shù)據(jù)輸出EA1A0DF10000D0D3D0001D0D3D1010D0D3D2011D0D3D3E是選通使能端，A1、A0分別是選擇信號(hào)端，D0、D1、D2、D3分別是四路數(shù)據(jù)，F(xiàn)是輸出端。6. 設(shè)計(jì)一個(gè)1：4數(shù)據(jù)分配器FD93多路選擇器D Y0GY1 C0Y2 C1Y3功能表如下： 輸入端輸出端GS1S0

48、DY0Y1Y2Y3111110OODD111001D1D11010D11D1011D111DG 是選通使能端，S1、S0分別是選擇端，D是一路輸入數(shù)據(jù)，Y0、Y1、Y2、Y3分別是選擇的輸出。7. 設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)2位二進(jìn)制數(shù)字比較器功能描述：比較A1A0和B1B0兩個(gè)2位數(shù)：當(dāng)A1A0B1B0時(shí)，電路輸出端E=1，其它情況時(shí)E=0；當(dāng)A1A0B1B0時(shí)，電路輸出端L=1, 其它情況時(shí)L=0；當(dāng)A1A0B1B0時(shí)，電路輸出端S=1, 其它情況時(shí)S=0；并進(jìn)行波形仿真。l 實(shí)驗(yàn)三 時(shí)序電路設(shè)計(jì) （一）觸發(fā)器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器的工作原理。2學(xué)會(huì)正確使用RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器

49、、JK觸發(fā)器。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1 用 74LS00構(gòu)成一個(gè) RS 觸發(fā)器。給出R、S波形序列，進(jìn)行波形仿真，說(shuō)明RS觸發(fā)器的功能。2 D觸發(fā)器DFF（或雙D觸發(fā)器74LS74中一個(gè)D觸發(fā)器）功能測(cè)試。D觸發(fā)器的輸入端口CLR是復(fù)位或清零，PRN是（置位）；給定D（數(shù)據(jù)）、CLK（時(shí)鐘）波形序列，進(jìn)行波形仿真，記錄輸入與輸出Q波形。說(shuō)明D觸發(fā)器是電平觸發(fā)還是上升沿觸發(fā)，分析原因。3 JK觸發(fā)器JKFF（或雙JK觸發(fā)器74LS73、74LS76中一個(gè)JK觸發(fā)器）功能測(cè)試與分析。JK觸發(fā)器輸入端口CLR是復(fù)位端，PRN是置位端，CLKS是時(shí)鐘。給出CK，J，K的波形，仿真JK觸發(fā)器的功能，說(shuō)明JK觸發(fā)器的C

50、LK何時(shí)有效。 D觸發(fā)器74LS74是上升沿觸發(fā)，JK觸發(fā)器74LS73是下降沿觸發(fā)。 （二）簡(jiǎn)單時(shí)序電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)利用EDA工具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單時(shí)序電路。掌握簡(jiǎn)單時(shí)序電路的分析、設(shè)計(jì)、波形仿真、器件編程及測(cè)試方法實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.用D觸發(fā)器（或74LS74）構(gòu)成的4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器（分頻器）1) 建立波形文件，對(duì)所設(shè)計(jì)電路進(jìn)行波形仿真。并記錄Q0、Q1、Q2、Q3的狀態(tài)。2) 對(duì)所設(shè)計(jì)電路進(jìn)行器件編程。將CLK引腳連接到實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的單脈沖輸出插孔，4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器輸出端Q0、Q1、Q2、Q3連接到LED顯示燈，CLR、PRN端分別連接到實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)兩個(gè)開(kāi)關(guān)的輸出插孔。3) 由時(shí)鐘CLK輸入單脈沖，記錄

51、輸入的脈沖數(shù)，同時(shí)觀測(cè) Q0、Q1、Q2、Q3對(duì)應(yīng)LED顯示燈的變化情況。2異步計(jì)數(shù)器 異步計(jì)數(shù)器是指輸入時(shí)鐘信號(hào)只作用于計(jì)數(shù)單元中的最低位觸發(fā)器，各觸發(fā)器之間相互串行，由低一位觸發(fā)器的輸出逐個(gè)向高一位觸發(fā)器傳遞進(jìn)位信號(hào)而使得觸發(fā)器逐級(jí)翻轉(zhuǎn)，所以前級(jí)狀態(tài)的變化是下級(jí)變化的條件，只有低位觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)后才能產(chǎn)生進(jìn)位信號(hào)使高位觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。 1）計(jì)數(shù)器單元電路仿真P62a) 用74LS93構(gòu)成一個(gè)2位十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，并進(jìn)行波形仿真。 b) 用74LS90構(gòu)成一個(gè)2位BCD碼計(jì)數(shù)器，并進(jìn)行波形仿真。2）設(shè)計(jì)異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器a) 用JK觸發(fā)器（或雙JK觸發(fā)器74LS73、7476）構(gòu)成1位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（或BCD計(jì)數(shù)器）74LS76圖、釋戴p55b) 對(duì)所設(shè)計(jì)的計(jì)數(shù)器，建立相應(yīng)波形文件，進(jìn)行波形仿真。并記錄計(jì)數(shù)值Q