電工電子技術(shù)課設(shè)報(bào)告 串行數(shù)據(jù)傳輸

^5/僥F梅—BEDINGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY機(jī)械工程與應(yīng)用電子技術(shù)學(xué)院電工電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告中文題目串行數(shù)據(jù)傳輸姓名譚家易學(xué)號(hào)同組成員指導(dǎo)老師肖日東成績(jī)2015年5月摘要串行傳輸是信息系統(tǒng)中經(jīng)常采用的通信方法。本電路演示通過兩根導(dǎo)線data和clock傳送8位二進(jìn)制信號(hào)。每按動(dòng)開關(guān)K1一次，便將由K2?K9所設(shè)定二進(jìn)制數(shù)傳送到右側(cè)通過發(fā)光二極管D1?D8顯示出來。關(guān)鍵詞：串行；二進(jìn)制數(shù)傳送；TOC\o"1-5"\h\z電路原理圖簡(jiǎn)介3工作原理分析及元器件介紹3電路的EDA仿真和結(jié)果分析13電路的制作與實(shí)驗(yàn)測(cè)試及成果展示14\o"CurrentDocument"思考題17.課程設(shè)計(jì)的收獲和體會(huì)17.參考文獻(xiàn)17一、電路原理圖：串行傳輸是信息系統(tǒng)中經(jīng)常采用的通信方法。本電路演示通過兩根導(dǎo)線data和clock傳送8位二進(jìn)制信號(hào)。每按動(dòng)開關(guān)K一次，便將由K~K所設(shè)定二進(jìn)制數(shù)傳送到右側(cè)通過發(fā)光二極管D1~D8顯示出來。129XZHW舄W持罔府74LS00D30YD1D2D3D4D5XZHW舄W持罔府74LS00D30YD1D2D3D4D5D6D74AD0BD1D2CLRD3D4D5D6D7'CP1、74LS393模塊74LS393雙4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，CLR為清零，cp為脈沖輸入，每輸入一個(gè)脈沖便計(jì)數(shù)一次，在fc輸出的脈沖上升沿觸發(fā)，2、74LS151模塊74LS151接收74LS393的地址，并將對(duì)應(yīng)地址的狀態(tài)，即D0-D7中對(duì)應(yīng)的狀態(tài)傳輸?shù)?4LS164中。3、74LS164模塊在fc輸出的脈沖的的上升沿觸發(fā)，每有一個(gè)上升沿到來，74LS164都會(huì)將原數(shù)據(jù)往后挪一位，將新輸入的數(shù)據(jù)放置到D0，4、整體分析74LS393每輸入一個(gè)脈沖便計(jì)數(shù)一次，在該電路中，當(dāng)計(jì)數(shù)到9時(shí)，CD輸出為1，通過兩個(gè)與非門，使得無論fc是否有脈沖，到達(dá)74LS393的cp端均為0，即停止計(jì)數(shù)。74LS393將地址發(fā)送給74LS151，并將對(duì)應(yīng)地址的狀態(tài)，即D0-D7中對(duì)應(yīng)的狀態(tài)傳輸?shù)?4LS164中。在fc輸出的脈沖的的上升沿觸發(fā)，每有一個(gè)上升沿到來，74LS164都會(huì)將原數(shù)據(jù)往后挪一位，將新輸入的數(shù)據(jù)放置到D0，直到計(jì)數(shù)器74LS393計(jì)數(shù)滿8位后，74LS164的cp端輸入保持為0，芯片停止工作。直到閉合再打開K1，計(jì)數(shù)器清零后重新開始計(jì)數(shù)，再次重復(fù)以上操作，實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能元件介紹1、74LS393雙4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器（異步清零）：簡(jiǎn)要說明：393為兩個(gè)4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，共有54/74393和54/74LS393兩種線路結(jié)構(gòu)型式，其主要電器特性的典型值如下（不同廠家具體值有差別）：型號(hào)fCPD54393/7439335MHz190mW54LS393/74LS39335MHz75mW異步清零端（1clear,2clear）為高電平時(shí)，不管時(shí)鐘端1A，2A狀態(tài)如何，即可以完成清除功能。當(dāng)1clear,2clear為低電平時(shí)，在1A,2A脈沖下降沿作用下進(jìn)行計(jì)數(shù)操作。引出端符號(hào)：1A、2A時(shí)鐘輸入端（下降沿有效）1clear,2clear異步清零端1Qa~1Qd、2Qa~2Qb輸出端外接管腿圖：2、74LS151簡(jiǎn)要說明：151為互補(bǔ)輸出的8選1數(shù)據(jù)選擇器，共有54/74151、54/74S151、74LS151三種線路結(jié)構(gòu)形式，其主要電特性的典型值如下：

型號(hào)L(D->W)(3級(jí))PdCT51151..-CT741513ns1-1CT5；SL31/CT74S15L4.ans22MCT54LS151/CT71LS15111ns3?；驍?shù)據(jù)選擇端（ABC）按二進(jìn)制譯碼，以從8個(gè)數(shù)據(jù)（D0-D7）中選取1個(gè)所需的數(shù)據(jù)。只有在選通端STROBE為低電平時(shí)才可選擇數(shù)據(jù)。151有互補(bǔ)輸出端（Y、W），Y輸出原碼，W輸出反碼。管腳圖：OAVXIMHJTSgm￡El(CTCW03D6n?hBcIBT5131J1TId9.,1L1245I5liD2口1DO￥WSIMOtitGND眼邛■咐口OuTIH/TS引出端符號(hào)：A、B、C選擇輸入端D0-D7數(shù)據(jù)輸入端STROBE選通輸入端（低電平有效）W反碼數(shù)據(jù)輸出端Y數(shù)據(jù)輸出端功能表：邏輯圖:I5IHOOEoa—DATA-'IFLJTSOUTPUIr<XJEJTWInputsOutputs&eJe&ESirobeSYWCBAXXXHLLLLLDOLLHLDILHLLD2LHHLD3HLLLD4HLHLD6HHLLD6HHHLD7靜態(tài)特性:電Vcc揄出高電平電流Ioh-SCO-1DCO沼試條件curxSCLECtleiMARTl極限值：電源電壓輸入電壓54/74151、54/74S15154/74LS151-----工作環(huán)境溫度54XXX74XXX貯存溫度推薦工作條件：CT51151/CT7H51CTMS151/CT74S151GT51L?精入高屯平電止VCM靜態(tài)特性:電Vcc揄出高電平電流Ioh-SCO-1DCO沼試條件curxSCLECtleiMARTl極限值：電源電壓輸入電壓54/74151、54/74S15154/74LS151-----工作環(huán)境溫度54XXX74XXX貯存溫度推薦工作條件：CT51151/CT7H51CTMS151/CT74S151GT51L?精入高屯平電止VCM單位vik諭入鈿脫電距駐廠果小IIK二一18嗣VOH翳出商電平電JKVce-JlI小一VIH-2V.IOH瓦犬VOL輸出低電牛'電JKvoc腳小,vri[-2V,vn.-AiA,IOL-iitK7V4.5蠟人.帆電平電頁Vll輸I"低「11平電疏I(JLS151LS1515.5V7V—55?125°C0?70°C—65?150C最大II炳大精入電莊時(shí)輸入電流大VI5V1mAVL-7Vo/iI1H糖沃入電平電流VccA4AVIIP3,7V5020uAVIL輸入低電年電1%Ye-埴火VIL=O.4V"十mAVIL-05V-2IDS輸出短盛電流髯z址大51-100-20-IflOttiAII最大輸入電麗時(shí)Vg￡=H大VI=&5VItuAVI^7V0.ItIH輸入藥電平屯流Wn籃火丫邛23V5030uAVIL輜入假電平電流Ver-姐大VIL^.4VP,1mAVIL^J.SV一辿ME5慵出部路電流Ver-h；X矛1■40"100知■100mA動(dòng)態(tài)特性:參數(shù)121瓣試曾1ll515151lLS15l單位心底夭域大TpijiABd<4跟)SKL&43nsTpii.*1330TpuiAli3W0覲)261523n.sTph.3013532TpinSTROHE-壽16.542nMTph.IK32TmjiSl'ROBE-W\\x=5\‘G=15pFR1-400SJC^151為2S0。，LS151為2KQ)i?24nsrn..2*12*TpihD->YJ232n§2，12新l>UiD->W1472\nsInn142X)[21riM.ll^ll'.Ell^rll<■亍.?.m?「化翰玷質(zhì)HETPW,擒11肋”電甲-到曲電■［出輸燈四成uH=高電平1=低電平X=任意D0-D7=對(duì)應(yīng)的D端電平3、74LS164八位移位寄存器，其主要電特性的典型值如下：54/74164185mW54/74LS16480mW當(dāng)清除端（CLEAR）為低電平時(shí)，輸出端（QA-QH）均為低電平。串行數(shù)據(jù)輸入端（人，B）可控制數(shù)據(jù)。當(dāng)A、B任意一個(gè)為低電平，則禁止新數(shù)據(jù)輸入,在時(shí)鐘端（CLOCK）脈沖上升沿作用下Q0為低電平。當(dāng)A、B有一個(gè)為高電平，則另一個(gè)就允許輸入數(shù)據(jù)，并在CLOCK上升沿作用下決定Q0的狀態(tài)。引腳功能：CLOCK:時(shí)鐘輸入端CLEAR：同步清除輸入端（低電平有效）A,B:串行數(shù)據(jù)輸入端QA-QH：輸出端&坊也輯血CP向伺回的園回廳I]□S□SELLlftBQoQiQ2QsGND圖174LS164封裝圖圖274LS164內(nèi)部邏輯圖極限值電源電壓7V輸入電壓5.5V工作環(huán)境溫度54164-55?125°C74164-0?70C儲(chǔ)存溫度-65C?150C

InpuHDulputsClearAR&如OhLxXXLLLHLX°30-°HQHtHhiH?ArtHrLXLQa^□GhHt*LLSQgh圖3真值表H一高電平L一低電平X一任意電平1—低到高電平跳變QA0,QB0,QH0—規(guī)定的穩(wěn)態(tài)條件建立前的電平QAn,QGn一時(shí)鐘最近的1前的電平圖4時(shí)序圖建議操作條件符號(hào)參數(shù)最小值典型值最大值單位VCC電源電壓4.7555.25VVIH輸入高電平電壓ViH2--VVIL輸入低電平電壓ViL--0.8V

IOH輸出高電平電流IOH---0.4mAIOL輸出低電平電流IOL--8mAfCLK時(shí)鐘頻率fCP0-25MHztW脈沖寬度時(shí)鐘20--ns清除20--tSU數(shù)據(jù)設(shè)置時(shí)間17--nstH數(shù)據(jù)保持時(shí)間5--nstREL建立時(shí)間30--nsTA工作溫度0-70C電氣特性符號(hào)參數(shù)測(cè)試條件最小值典型值最大值單位VI輸入鉗位電壓VCC=Min,II=-18mA---1.5VVOH輸出高電平電壓VCC=Min,IOH=MaxVIL=Max,VIH=Min2.73.4-VVOL輸出低電平電壓VCC=Min,IOL=MaxVIL=Max,VIH=Min-0.350.5VIOL=4mA,VCC=Min-0.250.4II最大輸入電壓時(shí)輸入電流VCC=Max,VI=7V--0.1mAIIH輸入高電平電流VCC=Max,VI=2.7V--20皿IIL輸入低電平電流VCC=Max,VI=0.4V---0.4mAIOS輸出短路電流VCC=Max(Note4)-20--100mAICC電源電流VCC=Max(Note5)-1627mA動(dòng)態(tài)特性(TA=25°C)符號(hào)參數(shù)To(Output)RL=2kQ單位CL=15pFCL=50pF最小值最大值最小值最大值fMAX最大時(shí)鐘頻率-25---MHztPLH低到高電平輸出傳遞延遲時(shí)間時(shí)鐘輸出-27-30nstPHL高到低電平輸出傳遞延遲時(shí)時(shí)鐘輸出-32-40ns

間tPHL傳遞延遲時(shí)間時(shí)鐘輸出-36-45ns4、74LS00集成與非門三、電路的EDA仿真和結(jié)果分析：此電路通過EDA仿真，由發(fā)光二極管亮滅的情況可以清晰的看到74LS164的移位過程，同時(shí)經(jīng)過開關(guān)的控制及多次實(shí)驗(yàn)，可知發(fā)光二極管的亮滅情況完全正常，實(shí)現(xiàn)了串行數(shù)據(jù)的傳輸功能。概括的分析如下表所示：分別列出了74LS393，74LS151和74LS164各自相對(duì)應(yīng)的狀態(tài)，其中紅色部分是74LS151的輸入端的狀態(tài)，以d0?d7來表示；第一個(gè)時(shí)鐘周期，74LS39374LS15174LS164YALLLLd0d0d0第二個(gè)時(shí)鐘周期74LS39374LS15174LS164YAHLLLd1d1d1d0第八個(gè)時(shí)鐘周期74LS39374LS15174LS164YAHHHLd7d7d7d6d5d4d3d2d1d0第九個(gè)時(shí)鐘周期變?yōu)镠，74LS164的CP保持L，不在跳變，74LS164輸出保持第八個(gè)時(shí)鐘周期時(shí)的樣子。設(shè)定二進(jìn)制信號(hào)為11100010，二極管對(duì)應(yīng)顯示也為11100010O

設(shè)定二進(jìn)制信號(hào)為00111010,二極管對(duì)應(yīng)顯示也為00111010O仿真結(jié)果與預(yù)期功能一致四、電路的制作與實(shí)驗(yàn)測(cè)試及成果展示電路板正面LH..1..H^na-Owwu?J3gI,..-.-ii.i-sMi3-saiO#'>*Otnn^i^uoai■■i—u^^MaaU^^UUUaJL^LA44A4J果驅(qū)膏■■■=1慈ia*涅】1中+0b%440DPMelJOIa!un-noo-3_..圣.T.T;■--.-E口％.-L.-L.T.M.Tpa-l一?:???ilnFBH噌11000000111000001100000011100000111100000000111111001001電路功能與預(yù)期結(jié)果一致。連接示波器，查看脈沖波形。八個(gè)脈沖的波形五、思考題：74LS151