《數(shù)字電路》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書參考模板范本

46/47目錄TOC\o"1-3"\p""\h\z\u第一章數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)…………………11.1數(shù)字集成電路………………11.2數(shù)字實(shí)驗(yàn)…………………...2第二章數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)……………….7實(shí)驗(yàn)一常用電子儀器的使用………………7實(shí)驗(yàn)二門電路的邏輯功能測(cè)試及功能轉(zhuǎn)換………………..9實(shí)驗(yàn)三SSI組合邏輯電路的設(shè)計(jì)……….…12實(shí)驗(yàn)四MSI組合邏輯電路的設(shè)計(jì)……….…15實(shí)驗(yàn)五時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)……………18實(shí)驗(yàn)六555集成定時(shí)器及其應(yīng)用……………..…………...21第三章數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)……………23課程設(shè)計(jì)1：交通燈邏輯控制電路設(shè)計(jì)……...23課程設(shè)計(jì)2：十翻二運(yùn)算電路設(shè)計(jì)…………...29課程設(shè)計(jì)3：數(shù)字電子鐘邏輯電路設(shè)計(jì)……...34附錄部分集成電路引腳圖…………...…………37第一章數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)1.1數(shù)字集成電路 數(shù)字電路分集成電路（IC－IntegratedCircuit）和分立元件兩種。分立元件是將晶體管、電阻等元器件用導(dǎo)線在線路板上連接起來(lái)的電路；而集成電路則是將上述元器件和導(dǎo)線通過(guò)半導(dǎo)體制造工藝做在一塊硅片上而成為一個(gè)不可分割的整體電路。 數(shù)字集成電路就是完成數(shù)字邏輯功能的集成電路。集成電路按集成度可分為小規(guī)模集成電路（SSI）、中規(guī)模集成電路（MSI）、大規(guī)模集成電路（LSI）和超大規(guī)模集成電路（VLSI）。實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常用的是中、小規(guī)模集成電路，小規(guī)模集成電路主要是一些門電路，中規(guī)模集成電路主要是數(shù)據(jù)選擇器、計(jì)數(shù)器等數(shù)字電路。中、小規(guī)模數(shù)字電路常見(jiàn)的是TTL電路和CMOS電路。實(shí)驗(yàn)中主要采用TTL的74系列電路作為實(shí)驗(yàn)用器件。 數(shù)字IC器件有多種封裝方式，為了教學(xué)方便，在實(shí)驗(yàn)中所用的74系列器件封裝選用雙列直插器件。下圖1.1.1是雙列直插封裝的正面示意圖。131211109813121110981234567圖1.1.1雙列直插式封裝圖 雙列直插封裝有以下特點(diǎn)：從左面看，器件一端有一個(gè)半圓的缺口，這是正方向的標(biāo)志。缺口下邊的引腳號(hào)為1，引腳號(hào)按逆時(shí)針?lè)较蛟黾?，圖中的數(shù)字表示引腳號(hào)。雙列直插封裝IC引腳個(gè)數(shù)有14、16、20、24和28等。2．雙列直插封裝器件有兩列引腳。引腳之間的間距為2.54mm，兩列引腳之間距離有寬（15.24mm）、窄（7.62mm）兩種。兩列引腳之間的距離能夠做較小改變，但引腳間距不能改變。將器件插入實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的插座中去或者從插座中拔出時(shí)要小心，不要將器件引腳搞彎或折斷。3．74系列器件一般在右下角的最后一個(gè)引腳是GND，左上角的引腳Vcc。例如，14引腳器件引腳7是GND，引腳14是Vcc；20引腳器件引腳10是GND，引腳20是Vcc。但也有例外的，所以使用IC時(shí)要先看清引腳圖，找對(duì)電源和地，避免因接線錯(cuò)誤造成器件損壞。 注意：不能帶電拔、插器件，拔、插器件只能在關(guān)斷電源的情況下進(jìn)行。1.2數(shù)字實(shí)驗(yàn) 隨著集成電路的廣泛應(yīng)用，一般采用的實(shí)驗(yàn)方案使用接插式通用底板和雙列直插式集成元件，通過(guò)接插的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。1．2．1實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 實(shí)踐證明，實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作做得是否充分，對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芊耥樌瓿梢约澳芊駨膶?shí)驗(yàn)中有所收獲有很大影響。為了體現(xiàn)準(zhǔn)備工作是否充分，一般要求實(shí)驗(yàn)前書寫實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告。預(yù)習(xí)報(bào)告不同于正式報(bào)告，沒(méi)有規(guī)定的書寫格式和要求，只要自己看得懂就行了。要求盡可能簡(jiǎn)潔、思路清楚、一目了然，內(nèi)容以實(shí)驗(yàn)電路圖（實(shí)驗(yàn)電路圖就是在邏輯圖的輸入輸出端注上器件的管腳排列序號(hào)）為主，附以簡(jiǎn)要的文字說(shuō)明和記錄結(jié)果數(shù)據(jù)的圖表。根據(jù)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的不同，準(zhǔn)備的側(cè)重點(diǎn)和要求有所不同。1．驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)指實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)電路等大多是預(yù)先指定的。對(duì)這類實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)者要預(yù)先弄情實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮途唧w要求，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象、預(yù)先做出分析和估計(jì)。2．設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn) 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)指根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康募熬唧w要求，由設(shè)計(jì)者自己設(shè)計(jì)電路以及實(shí)驗(yàn)的具體步驟，這類實(shí)驗(yàn)可培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)能力，做這類實(shí)驗(yàn)前要注意以下幾點(diǎn)： （1）熟悉所使用器件的邏輯功能、使用條件和引腳圖； （2）進(jìn)實(shí)驗(yàn)室前按要求設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)電路，并畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。1．2．2實(shí)驗(yàn)過(guò)程一、電路的連接1．插IC器件（1）首先要認(rèn)清方向，凹槽朝左，引腳按逆時(shí)針排列，1腳在左側(cè)第一個(gè)位置。注意不要插反，否則一接電源就會(huì)燒壞IC器件。（2）將IC器件插到底板上時(shí)要注意對(duì)準(zhǔn)，引腳間隔與底板插孔間隔相同，插入時(shí)用力要輕，不要一下子插緊，待確定管腳和插孔位置一致后，再稍用力插牢，以防IC器件管腳彎曲或折斷。2．布線（1）導(dǎo)線要求 布線用的導(dǎo)線直徑應(yīng)和通用底板插孔直徑相一致，不宜太粗或過(guò)細(xì)；導(dǎo)線最好用色線以區(qū)別不同用途。導(dǎo)線的剝頭一般以5－7mm為宜，剝頭不允許彎曲。（2）布線順序 布線最好有順序地進(jìn)行，以免造成漏接。布線時(shí)先將固定電平的端點(diǎn)接好，如電源線、地線、門電路的多余端或?qū)嶒?yàn)過(guò)程中始終不改變的輸入端等，這些連線要盡可能短一些；然后按信號(hào)流向順序布線。（3）布線要求 A．布線長(zhǎng)度不宜太長(zhǎng)，最好貼近底板； B．避免導(dǎo)線相互交叉，更不要覆蓋插孔，切忌導(dǎo)線跨越器件的上空； C．一個(gè)插孔只能插一根導(dǎo)線，不允許插兩根導(dǎo)線； D．正確布線的底板應(yīng)使電路清晰、整潔，這樣不僅會(huì)提高電路的可靠性，也便于檢查和排除故障、更換器件等； E．在接實(shí)驗(yàn)電路之前，要對(duì)所有器件進(jìn)行功能驗(yàn)證，確保所有器件都是有效的，這一步對(duì)實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行至關(guān)重要，不可忽略； F．對(duì)于大型實(shí)驗(yàn)，使用器件較多，這時(shí)可以把實(shí)驗(yàn)分為若干獨(dú)立的部分，逐一布線、調(diào)試，最后再連接起來(lái)調(diào)試運(yùn)行； G．為防止干擾，每用6個(gè)集成器件，電源線要加接一個(gè)1～10F的旁路電容通地。二、電路測(cè)試及其故障排除1．?dāng)?shù)字電路測(cè)試 數(shù)字電路測(cè)試大體上分為靜態(tài)測(cè)試和動(dòng)態(tài)測(cè)試兩部分。靜態(tài)測(cè)試是給定數(shù)字電路若干組靜態(tài)輸入值，測(cè)試數(shù)字電路的輸出值是否正確。數(shù)字電路線路接好以后，把線路的輸入接電平開(kāi)關(guān)輸出，線路的輸出接電平指示燈，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。 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。我們所涉及的大多只是靜態(tài)測(cè)試。2．?dāng)?shù)字電路的故障查找和排除 在實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)電路不能完成預(yù)期的邏輯功能時(shí)，就稱電路有故障。造成故障的原因是多方面的，大致可歸納為以下幾個(gè)方面：器件故障、接線錯(cuò)誤、設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和測(cè)試方法不正確。（1）器件故障器件故障是器件失效或器件接插問(wèn)題引起的故障，表現(xiàn)在器件工作不正確，如實(shí)驗(yàn)IC器件使用不當(dāng)、錯(cuò)誤應(yīng)用或功能不正常，實(shí)驗(yàn)儀器（實(shí)驗(yàn)箱）或通用底板不正常。為防止器件失效，要求接插器件時(shí)一定要注意凹槽朝左，先對(duì)齊再用力，使用之前先進(jìn)行功能驗(yàn)證。（2）連線錯(cuò)誤 連線錯(cuò)誤是常見(jiàn)的錯(cuò)誤，據(jù)有人統(tǒng)計(jì)，在教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，約有70％以上的故障是由接線錯(cuò)誤引起的。A．連線錯(cuò)誤原因 忘記接器件的電源和地；連線與插孔接觸不良；連線經(jīng)多次使用后，有可能外面塑料包皮完好，但內(nèi)部線斷；連線多接、漏接、錯(cuò)接；連線過(guò)長(zhǎng)、過(guò)亂造成干擾。B．接線錯(cuò)誤現(xiàn)象 接線錯(cuò)誤造成的現(xiàn)象多種多樣，例如器件的某個(gè)功能塊不工作或工作不正常，器件不工作或發(fā)熱，電路中的一部分工作狀態(tài)不穩(wěn)定等。C．解決方法 a．熟悉器件的功能及其引腳號(hào)，知道器件每個(gè)引腳的功能； b．器件的電源和地一定要接對(duì)、接好，檢查連線和插孔接觸是否良好； c．檢查有無(wú)錯(cuò)接、多接、漏接，檢查連線中有無(wú)斷線。 重要的是連線前要畫出電路連接圖，按圖連接，不要憑記憶隨想隨接；接線時(shí)要規(guī)范、整齊，盡量走直線、短線，以免引起干擾。（3）設(shè)計(jì)錯(cuò)誤 電路設(shè)計(jì)錯(cuò)誤自然會(huì)造成與預(yù)想的結(jié)果不一致，原因是對(duì)實(shí)驗(yàn)要求沒(méi)有理解透，或者對(duì)所用器件的原理沒(méi)有掌握，或者是實(shí)驗(yàn)電路本身所固有的如組合電路的冒險(xiǎn)現(xiàn)象。這就要求在設(shè)計(jì)時(shí)要理解實(shí)驗(yàn)要求，掌握實(shí)驗(yàn)線路原理，精心設(shè)計(jì)。初始設(shè)計(jì)完成后一般應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，最后畫出邏輯圖及接線圖。（4）測(cè)試方法不正確 若不發(fā)生前三者錯(cuò)誤，實(shí)驗(yàn)一般會(huì)成功。但測(cè)試方法不正確也會(huì)引起觀察錯(cuò)誤。例如，一個(gè)穩(wěn)定的波形，用示波器觀察，而示波器沒(méi)有同步，則造成波形不穩(wěn)的假象。因此要學(xué)會(huì)正確使用儀器、儀表，尤其是示波器的應(yīng)用。 在完成布線后，對(duì)所有的連線復(fù)查一遍是有益的。簡(jiǎn)單檢查電源和地是否接好，輸入能否加到實(shí)驗(yàn)電路上，輸出能否顯示等。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)觀察現(xiàn)象，冷靜思考問(wèn)題所在。（1）首先檢查儀器、儀表是否正確使用；（2）在正確使用儀器、儀表的前提下，按邏輯圖和接線圖逐級(jí)查找問(wèn)題所在。通常從發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的地方，一級(jí)一級(jí)向前測(cè)試，測(cè)試電路的輸入、輸出點(diǎn)的0－1狀態(tài)，直到找到故障的初始發(fā)生位置；（3）在故障的初始處，首先檢查連線是否正確，確認(rèn)無(wú)誤后，檢查器件引腳是否全部正確插進(jìn)插座中，有無(wú)引腳折斷、彎曲、錯(cuò)插問(wèn)題；（4）確認(rèn)無(wú)上述問(wèn)題后，取下器件測(cè)試，以檢查器件好壞，或者直接換一個(gè)好器件；（5）若器件和連線都正確，則需要考慮設(shè)計(jì)問(wèn)題。1．2．3實(shí)驗(yàn)報(bào)告 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后需要撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，這是一項(xiàng)重要的基本功訓(xùn)練，絕不是一種形式上的需要。通過(guò)撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，回顧實(shí)驗(yàn)過(guò)程、總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果、加深對(duì)基本理論的認(rèn)識(shí)和理解。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要寫在規(guī)定的報(bào)告紙上，所有的圖形、表格都必須用直尺、曲線板繪制。報(bào)告的內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)部分：1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?．實(shí)驗(yàn)儀器、器件；3．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、步驟、線路，包括方框圖、狀態(tài)圖或真值表、文字說(shuō)明邏輯圖等；4．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄；5．實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析討論、心得體會(huì)等。

第二章數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一常用電子儀器的使用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私釧EDK-labDEC型數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱的結(jié)構(gòu)，并掌握它的使用方法掌握RIGOL-DS1042C型示波器測(cè)量各種脈沖波形參數(shù)的使用方法了解和熟悉集成電路器件的引線排列及其使用方法熟悉門電路的邏輯功能及其測(cè)試方法二、實(shí)驗(yàn)儀器AEDK-labDEC型數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱RIGOL-DS1042C型示波器萬(wàn)用表器件：74LS002輸入端四與非門1片74LS862輸入端四異或門1片三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容觀察示波器機(jī)內(nèi)校準(zhǔn)信號(hào)（Up－p＝3V，f＝1KHz），調(diào)整示波器，使示波器屏幕上至少顯示兩個(gè)完整周期，垂直方向顯示至少兩格波形。畫出脈沖波形并注明幅度、周期和脈寬。觀察數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)脈沖源10KHz的輸出脈沖信號(hào)波形。畫出波形并注明幅度、周期和脈寬。用示波器測(cè)量數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱的電壓值，注意示波器用DC耦合方式，畫出波形并注明幅度。測(cè)量門電路的邏輯功能（1）將“與非門”74LS00插入實(shí)驗(yàn)箱芯片槽上（注意：凹口朝左），14腳接＋5V，7腳接地，并把兩個(gè)輸入端接實(shí)驗(yàn)箱的邏輯開(kāi)關(guān)K1、K2，輸出端接發(fā)光二極管（L1～L12任意一個(gè)）。（2）按照表2.1.1不同的輸入組合，記錄對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)，結(jié)果填入表2.1.1。（3）按同樣的方法，驗(yàn)證74LS86的邏輯功能，并記錄，表格與2.1.1同。表2.1.1與非門真值表輸入輸出ABY00011011四、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求畫出74LS00、74LS86的管腳圖，列出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的記錄數(shù)據(jù)表格。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求記錄實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1中示波器各旋鈕位置。用坐標(biāo)紙畫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、2和3的脈沖波形，并注明幅度、周期、占空比。3．74LS00、74LS86的管腳圖，并列出功能表。

實(shí)驗(yàn)二門電路的邏輯功能測(cè)試及功能轉(zhuǎn)換一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆臻T電路的邏輯功能及其測(cè)試方法掌握門電路之間的功能轉(zhuǎn)換方法掌握特殊門電路的特性分析和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)儀器和器件AEDK-labDEC型數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱RIGOL-DS1042C型雙蹤示波器萬(wàn)用表器件：74LS002輸入端四與非門1片74LS862輸入端四異或門1片74LS125三態(tài)輸出的四總線緩沖門1片131211109874LS00131211109874LS001234567131211109874LS861234567131211109874LS1251234567三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容測(cè)試與非門和異或門電路的邏輯功能；用三個(gè)與非門構(gòu)成一個(gè)或門電路；用異或門構(gòu)成非門電路；測(cè)試三個(gè)異或門構(gòu)成電路的輸出；測(cè)試三態(tài)門的邏輯功能。四、實(shí)驗(yàn)過(guò)程及方法測(cè)試與非門和異或門電路的邏輯功能，注意全部門都得測(cè)（步驟同實(shí)驗(yàn)一）。1）將“與非門”74LS00插入實(shí)驗(yàn)箱面板上（注意：凹口朝左），14腳接＋5V，7腳接地，并把兩個(gè)輸入端接實(shí)驗(yàn)箱的邏輯開(kāi)關(guān)D1、D2，輸出端接發(fā)光二極管（L0～L11任意一個(gè)），如圖2.1（a）所示。2）按照表2.1（b）不同的輸入組合，記錄對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)，結(jié)果填入表2.1（a）。3）按同樣的方法，驗(yàn)證74LS86的邏輯功能，接線圖如圖2.1（b）所示，測(cè)試結(jié)果填入表2.1（b）。1312111098131211109874LS001234567VccD1D2LGND131211109874LS861234567VccD1D2LGND圖2.1（a）與非門功能測(cè)試接線圖2.1（b）異或門功能測(cè)試接線圖表2.1（a）與非門真值表表2.1（b）異或門真值表輸入輸出ABY001011101110輸入輸出ABY0000111011104）按照上述方法分別測(cè)試74LS00的另外三對(duì)與非門，以及74LS86的另外三對(duì)門異或門，都符合其真值表，說(shuō)明芯片功能正常。用與非門實(shí)現(xiàn)或門功能。1）將“與非門”74LS00插入實(shí)驗(yàn)箱面板上（注意：凹口朝左），14腳接＋5V，7腳接地，并把兩個(gè)輸入端接實(shí)驗(yàn)箱的邏輯開(kāi)關(guān)D1、D2，輸出端接發(fā)光二極管L0～L11任意一個(gè)），邏輯電路圖如圖2.2（a）所示，接線圖如圖2.2（b）所示。2）按照表2.2不同的輸入組合，記錄對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)，結(jié)果填入表2.2。其中D1對(duì)應(yīng)功能表中的A，D2對(duì)應(yīng)B，L0對(duì)應(yīng)Y。3）從功能表可知，該電路實(shí)現(xiàn)或門的功能。用異或門實(shí)現(xiàn)非門功能1）將“異或門”74LS86插入實(shí)驗(yàn)箱面板上（注意：凹口朝左），14腳接＋5V，7腳接地，并把1個(gè)輸入端接實(shí)驗(yàn)箱的邏輯開(kāi)關(guān)D1、另一個(gè)輸入端接高電平，輸出端接發(fā)光二極管（L0～L11任意一個(gè)），邏輯電路圖如圖2.3（a）所示，接線圖如圖2.3（b）所示。2）按照表2.3不同的輸入組合，記錄對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)，結(jié)果填入表2.3。其中D1對(duì)應(yīng)功能表中的A，L0對(duì)應(yīng)Y。3）從功能表可知，該電路實(shí)現(xiàn)非門的功能。YAYA1＝1＆＆＆ABY圖2.2（a）與非門實(shí)現(xiàn)或門測(cè)試電路圖2.3（a）與非門實(shí)現(xiàn)非門測(cè)試電路1312111098131211109874LS001234567VccD1D2L0GND131211109874LS861234567VccD1VccL0GND圖2.2（b）與非門實(shí)現(xiàn)或門接線圖2.3（b）異或門實(shí)現(xiàn)非門接線圖表2.2與非門實(shí)現(xiàn)或門真值表表2.3異或門實(shí)現(xiàn)非門真值表輸入輸出ABY001011101110輸入輸出AY0110測(cè)試三個(gè)異或門構(gòu)成的小規(guī)模組合電路的輸出，結(jié)果填入表2.4。1）將“異或門”74LS86插入實(shí)驗(yàn)箱面板上，14腳接＋5V，7腳接地，并把4個(gè)輸入端接實(shí)驗(yàn)箱的邏輯開(kāi)關(guān)D1、D2、D4、D5，輸出端接發(fā)光二極管（L0～L11任意一個(gè)），邏輯電路圖如圖2.4（a）所示，接線圖如圖2.4（b）所示。2）按照表2.4不同的輸入組合，記錄對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)，結(jié)果填入表2.4。YBYBA5421＝1＝1＝1圖2.4（a）三個(gè)異或門構(gòu)成的測(cè)試電路表2.4三個(gè)異或門構(gòu)成電路的真值表輸入輸出1245ABY000000011000001011101100111000010111312111098131211109874LS861234567VccD1D2D4D5L0GND圖2.4（b）三個(gè)異或門構(gòu)成的電路連線圖測(cè)試三態(tài)門的邏輯功能1）三態(tài)門74LS125的功能測(cè)試（1）將“三態(tài)門”74LS125插入實(shí)驗(yàn)箱面板上，14腳接＋5V，7腳接地，并把兩個(gè)輸入端接實(shí)驗(yàn)箱的邏輯開(kāi)關(guān)D1、D2，輸出端接發(fā)光二極管L0～L11任意一個(gè)），邏輯電路圖如圖2.5.1（a）所示，接線圖如圖2.5.1（b）所示。（2）按照表2.5.1不同的輸入組合，記錄對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)，結(jié)果填入表2.5.1。其中D1對(duì)應(yīng)功能表中的E’，D2對(duì)應(yīng)A，L0對(duì)應(yīng)Y。（3）測(cè)試結(jié)果表明：低電平有效，當(dāng)時(shí)導(dǎo)通，時(shí)截止處于高阻態(tài)。（4）按照上述方法分別測(cè)試74LS125的另外三對(duì)三態(tài)門，都符合其功能表，說(shuō)明芯片功能正常。AAoE’2.5.1（a）三態(tài)門邏輯圖表2.3三態(tài)門功能表輸入輸出E’AY0001110Z1Z1312111098131211109874LS1251234567VccD1D2LGND2.5.1（b）三態(tài)門測(cè)試連線圖2）功能分析。當(dāng)時(shí)，三態(tài)門截止處于高阻態(tài)，輸出狀態(tài)由1B端的輸入確定，如圖2.5.2（a）所示。按圖2.5.2（b）的連線圖連接電路，試測(cè)試當(dāng)1B＝1和1B=0時(shí)，Z的輸出（用示波器測(cè)）。其中開(kāi)關(guān)K1控制74LS00的輸入端口B，74LS125輸出端口Z接示波器測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表2.4所示。00Z1A1Y11G1A1Y1B1G174LS12574LS0010Z1A1Y11G1A1Y1B1G174LS12574LS0002.5.2（a）三態(tài)門功能分析的邏輯電路圖1312111098131211109874LS1251234567VccVccGNDGND131211109874LS001234567VccK1ZGND2.5.2（b）三態(tài)門功能分析的連線圖表2.4三態(tài)門功能測(cè)試數(shù)據(jù)輸入輸出E’BY10<0.8V11~2V五、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求1．復(fù)習(xí)門電路的邏輯功能并寫出邏輯函數(shù)表達(dá)式。2．熟悉所用集成電路的引線位置及各引線用途并畫出管腳圖（參附錄）。3．畫好實(shí)驗(yàn)用電路圖和表格。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求列出各邏輯門的功能表，寫出表達(dá)式并畫邏輯圖，標(biāo)上管腳號(hào)。寫出門電路轉(zhuǎn)換的表達(dá)式，畫出轉(zhuǎn)換電路圖，給出測(cè)試數(shù)據(jù)。3．回答問(wèn)題：（1）怎樣判斷門電路邏輯功能是否正常？（2）若與非門一個(gè)輸入端接連續(xù)脈沖，其余端什么狀態(tài)時(shí)允許脈沖通過(guò)？什么狀態(tài)時(shí)禁止脈沖通過(guò)？（3）異或門又稱可控反相器，為什么？（4）試分析三態(tài)門的輸出結(jié)果。實(shí)驗(yàn)三SSI組合邏輯電路的設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握用SSI構(gòu)成組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法和功能測(cè)試方法二、實(shí)驗(yàn)儀器1．AEDK-labDEC型數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱2．萬(wàn)用表3．器件：74LS002輸入端四與非門2片74LS862輸入端四異或門1片三、實(shí)驗(yàn)原理用SSI設(shè)計(jì)組合邏輯電路的一般方法:分析設(shè)計(jì)要求，確定輸入和輸出變量，并確定其邏輯關(guān)系；列真值表；畫卡諾圖化簡(jiǎn)，寫出邏輯表達(dá)式；畫邏輯圖，確定元器件清單；組裝電路；測(cè)試功能是否符合設(shè)計(jì)要求。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用八個(gè)二輸入與非門設(shè)計(jì)4人表決電路。當(dāng)四個(gè)輸入端中有三個(gè)以上“1”時(shí)，輸出為“1”，要求采用八個(gè)二輸入與非門進(jìn)行設(shè)計(jì)。畫出邏輯圖，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證功能。用與非門設(shè)計(jì)一個(gè)一位二進(jìn)制大小比較電路。畫出邏輯圖，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證功能。設(shè)計(jì)一個(gè)能從4處分別控制通道燈亮滅的控制電路。畫出邏輯圖，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證功能。五、實(shí)驗(yàn)過(guò)程1．表決電路設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過(guò)程：（1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)輸入變量A、B、C、D分別表示4人的表決情況，輸入0為不同意，輸入1為同意；輸出變量Y表示表決結(jié)果，輸出0為未通過(guò)，輸出1未通過(guò)。由此可列真值表，如表3.1。表3.1四變量表決電路的真值表ABCDY00000000100010000110010000101001100011111000010010101001011111000110111110111111（2）由真值表得到邏輯函數(shù)式，并用邏輯代數(shù)法將其變換為二輸入端與非輸入的化簡(jiǎn)式：（3）用74LS00實(shí)現(xiàn)上面的邏輯式，最終實(shí)現(xiàn)四位表決電路。如圖3.1（a）所示。(注意：每個(gè)門都要先測(cè)試功能是否正確）（4）按照如圖3.1（b）所示的連線圖連接電路，其中A、B、C、D分別接4個(gè)邏輯開(kāi)關(guān)，Y接1個(gè)LED指示燈。通過(guò)設(shè)置4個(gè)邏輯開(kāi)關(guān)的不同取值，觀察LED燈的亮滅情況，測(cè)試結(jié)果與真值表3.1相吻合，說(shuō)明表決器設(shè)計(jì)成功。圖3.1（a）四位表決電路邏輯圖1312111098131211109874LS001234567VccABCDGND131211109874LS001234567VccYGND圖3.1（b）四位表決電路連線圖2．一位二進(jìn)制大小比較電路的設(shè)計(jì)，要求自己寫出設(shè)計(jì)過(guò)程，畫出電路圖并驗(yàn)證。（1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)輸入變量A、B分別表示兩個(gè)一位二進(jìn)制數(shù)，輸出變量Y（A>B）、Y（A=B）、Y（A<B）表示比較結(jié)果。Y（A>B）輸出1表示A>B成立，輸出0表示A>B不成立；Y（A=B）輸出1表示A=B成立，輸出0表示A=B不成立；Y（A<B）輸出1表示A<B成立，輸出0表示A<B不成立。由此可列真值表，如表3.2。表3.2二進(jìn)制大小比較器的真值表ABY（A>B）Y（A=B）Y（A<B）00010010011010011010（2）由真值表得到邏輯函數(shù)式為：Y（A>B）=AB'Y（A=B）=AB+A'B'Y（A<B）=A'B（3）根據(jù)現(xiàn)有與非門74LS00和異或門74LS86，需把上式變換成這兩種邏輯關(guān)系。Y（A>B）=((A(AB)')'1)'Y（A=B）=(AB)'Y（A<B）=(((AB)'B)'1)'（3）根據(jù)邏輯式，得到一位二進(jìn)制大小比較器的電路圖。如圖3.2（a）所示。（4）按照如圖3.2（b）所示的連線圖連接電路，其中A、B分別接兩個(gè)邏輯開(kāi)關(guān)，Y（A>B）、Y（A=B）、Y（A<B）分別接3個(gè)指示燈。通過(guò)設(shè)置邏輯開(kāi)關(guān)A、B的不同取值，觀察3個(gè)LED指示的亮滅情況，測(cè)試結(jié)果與真值表3.2相吻合，說(shuō)明一位二進(jìn)制大小比較器設(shè)計(jì)成功。圖3.2（a）一位二進(jìn)制大小比較器邏輯圖1312111098131211109874LS001234567VccABGND131211109874LS001234567VccY（A<B）Y（A=B）Y（A>B）GND131211109874LS861234567VccGND圖3.2（b）一位二進(jìn)制大小比較器連線圖3．通道燈亮滅控制電路，要求自己寫出設(shè)計(jì)過(guò)程，畫出電路圖并驗(yàn)證。（1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)輸入變量A、B、C、D分別表示4個(gè)開(kāi)關(guān)，輸入1表示開(kāi)關(guān)閉合，輸入0表示開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；輸出變量Y表示燈的亮滅情況，輸出1表示燈亮，輸出0表示燈滅。由此可列真值表，如表3.3。（2）由真值表得到邏輯函數(shù)式，并用邏輯代數(shù)法將其變換為只包含異或關(guān)系的函數(shù)式：（3）用74LS00和74LS86實(shí)現(xiàn)上面的邏輯式，最終實(shí)現(xiàn)通道燈亮滅控制電路。如圖3.3（a）所示。（4）按照如圖3.3（b）所示的連線圖連接電路，其中A、B、C、D分別接4個(gè)邏輯開(kāi)關(guān)，Y接1個(gè)LED指示燈。通過(guò)設(shè)置4個(gè)邏輯開(kāi)關(guān)的不同取值，觀察LED燈的亮滅情況，測(cè)試結(jié)果與真值表3.3相吻合，說(shuō)明通道燈亮滅控制電路設(shè)計(jì)成功。表3.3通道燈亮滅控制電路的真值表ABCDY00000000110010100110010010101001100011111000110010101001011111000110111110111110圖3.3（a）通道燈亮滅控制電路邏輯圖1312111098131211109874LS861234567VccABCDYGND圖3.3（b）通道燈亮滅控制電路連線圖六、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求1．復(fù)習(xí)組合邏輯電路設(shè)計(jì)方法和步驟。2．畫出四人表決電路的功能表、電路圖。畫出一位二進(jìn)制大小比較電路的功能表、電路圖。畫出通道燈亮滅控制電路的功能表、電路圖。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1．畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、表格。2．總結(jié)SSI路的設(shè)計(jì)方法。

實(shí)驗(yàn)四MSI組合邏輯電路的設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握用MSI構(gòu)成組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法及其功能測(cè)試方法二、實(shí)驗(yàn)儀器1．AEDK-labDEC型數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱2．萬(wàn)用表3．器件：74LS1518選1數(shù)據(jù)選擇器1片74LS1383線－8線譯碼器1片74LS204輸入端二與非門1片74LS04六反相器1片三、實(shí)驗(yàn)原理用MSI設(shè)計(jì)組合邏輯電路，通常采用功能塊的設(shè)計(jì)思路，它不象小規(guī)模集成電路先進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)然后選用元件，而是在方案框圖確定后，先確定所需的中規(guī)模集成塊，然后再根據(jù)具體電路塊進(jìn)行塊間組合。各個(gè)集成塊內(nèi)的電路已是按照最佳設(shè)計(jì)制作，所以可免去許多繁瑣工作。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．?dāng)?shù)據(jù)選擇器74LS151功能測(cè)試74LS151是八選一數(shù)據(jù)選擇器，有兩個(gè)互非的輸出端，一個(gè)選通管S，S＝1時(shí)正常輸出；S＝0時(shí)，輸出Y＝0。2．設(shè)計(jì)一個(gè)查找一年12個(gè)月中哪些月份有31天的電路，若該月有31天，輸出為1，否則輸出為0。畫出邏輯圖，并驗(yàn)證功能。3．利用74LS151設(shè)計(jì)三變量（A、B、C）表決電路，同時(shí)A具有否決權(quán)，畫出邏輯圖，并驗(yàn)證功能。4．譯碼器74LS138功能測(cè)試74LS138是3線－8線譯碼器，3個(gè)輸入端，8個(gè)輸出端，3個(gè)輸入控制端，當(dāng)輸入控制端、時(shí)正常輸出；否則，輸出全為1，不能譯碼。5．用74LS138和與非門設(shè)計(jì)一個(gè)一位全減器，畫出邏輯圖，并驗(yàn)證功能。五、實(shí)驗(yàn)過(guò)程1．利用74LS151實(shí)現(xiàn)31天月份檢查電路（1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求列真值表，如表2.4.1所示，Y控制輸出，當(dāng)Y＝1時(shí)，表大月，否則為小月。表2.4.1大月檢測(cè)電路的真值表月份A（S2）B（S1）C（S0）DY10001I0=I0=D20010I1=I1=D30011140100I2=I2=D50101160110I3=I3=D70111181000I4=DI4=D910010101010I5=I5=DI5=D111011I6=I6=DI6=D1211001（2）將A、B、C分別連接到74LS151地址端S2、S1、S0，D端由74LS151數(shù)據(jù)輸入端輸入，I0=I1=I2=I3=D，I4=I5=I6=D‘，如圖2.4.1所示。（3）實(shí)驗(yàn)調(diào)試過(guò)程中注意：A、B、C順序應(yīng)該是從高位到低位；同時(shí)注意選通管E‘＝0。圖2.4.1大月檢測(cè)電路的連線圖2．帶有否決權(quán)三變量表決電路的設(shè)計(jì)，要求自己寫出設(shè)計(jì)過(guò)程，畫出電路圖并驗(yàn)證。3．一位全減器電路的設(shè)計(jì)，要求自己寫出設(shè)計(jì)過(guò)程，畫出電路圖并驗(yàn)證。六、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求1．復(fù)習(xí)組合邏輯電路設(shè)計(jì)方法和步驟。2．根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)并畫出題目要求的實(shí)現(xiàn)電路圖。3．弄清74LS151和74LS138的邏輯功能和管腳排列順序。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1．畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，整理實(shí)驗(yàn)表格。2．總結(jié)MSI路的設(shè)計(jì)方法。3．比較用MSI和SSI構(gòu)成組合邏輯電路的優(yōu)缺點(diǎn)。

實(shí)驗(yàn)五時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．熟悉集成觸發(fā)器構(gòu)成同步計(jì)數(shù)器的方法及其功能測(cè)試方法2．掌握集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法及其功能測(cè)試方法二、實(shí)驗(yàn)儀器1．AEDK-labDEC型數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱2．RIGOL-DS1042C型雙蹤示波器3．萬(wàn)用表4．器件：74LS161四位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器2片74LS112 雙JK觸發(fā)器1片74LS204輸入端二與非門1片74LS082輸入端四與門1片三、實(shí)驗(yàn)原理1．用觸發(fā)器構(gòu)成同步計(jì)數(shù)器屬時(shí)序電路的設(shè)計(jì)范疇，通常采用下列步驟：（1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求畫出原始狀態(tài)圖；（2）簡(jiǎn)化狀態(tài)，即合并一些等價(jià)的狀態(tài)；（3）選擇狀態(tài)編碼，確定觸發(fā)器類型、數(shù)目；（4）求狀態(tài)方程和輸出方程；（5）求驅(qū)動(dòng)方程、（6）畫邏輯圖。2．用集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成任意進(jìn)制（M）計(jì)數(shù)器的方法（1）復(fù)位法 復(fù)位法是利用集成計(jì)數(shù)器的復(fù)位端（清零端）構(gòu)成任意進(jìn)制M計(jì)數(shù)器的方法。步驟： A．寫出第M狀態(tài)的二進(jìn)制形式SM； B．寫出復(fù)位表達(dá)式，一般是以SM中出現(xiàn)1的狀態(tài)為變量； C．畫出實(shí)現(xiàn)電路。（2）置數(shù)法 置數(shù)法是利用集成計(jì)數(shù)器的預(yù)置控制端（同步置數(shù)端）構(gòu)成M進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法。置數(shù)的數(shù)據(jù)輸入端D3D2D1D0為M進(jìn)制計(jì)數(shù)的起點(diǎn)，可以是計(jì)數(shù)狀態(tài)圖中的最小數(shù)、最大數(shù)或中間數(shù)。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．檢測(cè)JK觸發(fā)器功能，測(cè)量結(jié)果填入功能表中（表格自擬）。2．用JK觸發(fā)器構(gòu)成同步三進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，用示波器觀察波形，并記錄波形。（1）按照時(shí)序電路的設(shè)計(jì)步驟，以Q1Q0的00、01、10表示三進(jìn)制的三個(gè)狀態(tài)，這樣得到狀態(tài)方程：驅(qū)動(dòng)方程：進(jìn)位輸出方程：C=Q1（2）連接電路圖，如圖2.5.1所示，注意異步置0和置1端全部接到高電平。圖2.5.1三進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器電路的連線圖（3）實(shí)驗(yàn)室調(diào)試過(guò)程A．先用面板上的1Hz信號(hào)作為脈沖輸入，用指示燈觀察是否為三進(jìn)制，即是否按00-01-10-00的循環(huán)變化。B．指示燈觀察正確的前提下，用雙蹤示波器觀察Q1、Q0波形，并記錄兩個(gè)波形的幅度、周期及其對(duì)應(yīng)關(guān)系。3．檢測(cè)74LS161功能。4．用74LS161構(gòu)成12進(jìn)制計(jì)數(shù)器。要求：自己設(shè)計(jì)，并驗(yàn)證其功能。五、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求1．復(fù)習(xí)觸發(fā)器構(gòu)成同步計(jì)數(shù)器和集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法。2．弄清74LS161和74LS112的邏輯功能和管腳排列順序。3．完成本實(shí)驗(yàn)所要求的邏輯設(shè)計(jì)內(nèi)容，并畫出JK觸發(fā)器的功能表。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1．整理實(shí)驗(yàn)電路、實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并進(jìn)行分析。2．總結(jié)時(shí)序電路的設(shè)計(jì)過(guò)程。

實(shí)驗(yàn)六555集成定時(shí)器及其應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．熟悉掌握555集成定時(shí)器的功能及其使用方法2．掌握用555集成定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器等應(yīng)用電路的方法二、實(shí)驗(yàn)儀器1．AEDK-labDEC型數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱2．RIGOL-DS1042C型雙蹤示波器3．萬(wàn)用表4．器件：555定時(shí)器 1片電阻、電容 若干三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容按555的功能表驗(yàn)證555定時(shí)器功能，并記錄（表格自擬）。用555定時(shí)器組成多諧振蕩器，輸出約1KHz頻率的波形，用示波器觀察輸出波形，并與理論值進(jìn)行比較。用555定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，合理選擇單穩(wěn)態(tài)輸入信號(hào)的頻率及脈寬，用示波器觀察波形，測(cè)出脈寬Tw，并與理論值比較。四、實(shí)驗(yàn)過(guò)程 由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器分別如圖2.6.1(a)、（b）所示。1．圖2.6.1（a）中，其周期，可以從示波器上觀察脈沖波形的變化，用示波器觀察輸出波形VO和電容的充放電波形VC，記錄波形的高低電平、占空比、周期。并與理論值進(jìn)行比較（注意：要記錄所使用電阻、電容的大?。?。2．圖2.6.1（b）中，在VI端輸入一個(gè)負(fù)躍變的窄脈沖，則在輸出端輸出延時(shí)為Tw＝1.1R1C的正脈寬信號(hào)。用實(shí)驗(yàn)箱上1Hz～1MHz的脈沖信號(hào)作為VI輸入，調(diào)整VI的頻率，用示波器觀察輸出波形、電容的充放電波形以及輸入信號(hào)波形之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系并畫出，測(cè)出脈寬TwVC2675V0RRW5.1K5．1K0.1VC2675V0RRW5.1K5．1K0.10.01＋5VDISQ555THVM4813VccVI2675V0R5．1K0.10.01＋5VDISQ555THVM4813VccVC圖2.6.1（a）多諧振蕩器（b）單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器五、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求1．復(fù)習(xí)555集成定時(shí)器的工作原理、外引線排列和功能表。2．復(fù)習(xí)由555定時(shí)器構(gòu)成的上述各種應(yīng)用電路的工作原理及工作波形。3．計(jì)算參數(shù)Tw的理論值。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1．畫出各實(shí)驗(yàn)電路和實(shí)驗(yàn)波形，并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。2．分析理論值和實(shí)驗(yàn)值的誤差為多少？

第三章數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)1：交通燈邏輯控制電路設(shè)計(jì)一、簡(jiǎn)述：為了確保十字路口的車輛順利、暢通地通過(guò)，往往都采用自動(dòng)控制信號(hào)燈來(lái)進(jìn)行指揮。其中紅燈（R）亮，表示該條道路禁止通行；黃燈（Y）亮表示停車；綠燈（G）亮表示允許通行。交通燈控制電路的系統(tǒng)框圖如圖3.1.1所示：系統(tǒng)控制電路系統(tǒng)控制電路分頻時(shí)標(biāo)≥1東西方向EW南北方向NSGYRGYR圖3.1.1交通燈控制器系統(tǒng)框圖二、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口交通信號(hào)燈控制器?；疽笕缦拢?．滿足圖3.1.2順序工作流程。圖中設(shè)南北方向的紅、黃、綠燈分別為NSR、NSY、NSG，東西方向的紅、黃、綠燈分別為EWR、EWY、EWG。它們的工作方式有些必須是并行進(jìn)行的，即南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮；南北方向黃燈亮，東西方向紅燈亮；南北方向紅燈亮，東西方向綠燈亮；南北方向紅燈亮，東西方向黃紅燈亮。南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮(5t)南北方向黃燈亮，東西方向紅燈亮(1t)南北方向紅燈亮，東西方向綠燈亮(5t)南北方向紅燈亮，東西方向黃燈亮(1t)南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮(5t)南北方向黃燈亮，東西方向紅燈亮(1t)南北方向紅燈亮，東西方向綠燈亮(5t)南北方向紅燈亮，東西方向黃燈亮(1t)123456789123456789NSGNSYNSREWREWGEWYt5t6tt圖3.1.33．十字路口要有數(shù)字顯示，作為時(shí)間提示，以便人們更直觀地把握時(shí)間。具體為：當(dāng)某方向綠燈亮?xí)r，置顯示器為某值，然后以每秒減1計(jì)數(shù)方式方式工作，直至減到數(shù)為“0”，十字路口紅、綠燈交換，一次工作循環(huán)結(jié)束，進(jìn)入下一步某方向地工作循環(huán)。例如：當(dāng)南北方向從紅燈轉(zhuǎn)換成綠燈時(shí)，置南北方向數(shù)字顯示為18，并使數(shù)顯計(jì)數(shù)器開(kāi)始減“1”計(jì)數(shù)，當(dāng)減到綠燈滅而黃燈亮?xí)r，數(shù)顯的值應(yīng)為3，當(dāng)減到“4．?dāng)U展功能：（1）燈的轉(zhuǎn)換可以手動(dòng)調(diào)整，夜間為黃燈閃耀。（2）用LED發(fā)光二極管模擬汽車行駛電路。當(dāng)某一方向綠燈亮?xí)r，這一方向的發(fā)光二極管接通，并一個(gè)一個(gè)向前移動(dòng)，表示汽車在行駛；當(dāng)遇到黃燈時(shí)，移位發(fā)光二極管就停止，而過(guò)了十字路口的移位發(fā)光二極管繼續(xù)向前移動(dòng)；紅燈亮?xí)r，則另一方向轉(zhuǎn)為綠燈亮，那么，這一方向的LED發(fā)光二極管就開(kāi)始移位（表示這一方向的車輛行駛）。三、可以使用的器件74LS164（8位移位寄存器）74LS161（4位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器）74LS74(雙D觸發(fā)器)74LS04（六反相器）74LS00（2輸入端四與非門）74LS08（2輸入四與門）74LS48（顯示譯碼器）LED（共陰極）555定時(shí)器若干電阻、電容四、設(shè)計(jì)方案提示根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求，參考交通燈控制器的邏輯電路主要框圖3.案可以從以下幾部分進(jìn)行考慮。1．秒脈沖和分頻器因十字路口每個(gè)方向綠、黃、紅燈所亮?xí)r間比例分別為5：1：6，所以，若選4秒(也可以3秒)為—單位時(shí)間，則計(jì)數(shù)器每計(jì)4秒輸出—個(gè)脈沖，秒脈沖用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器實(shí)現(xiàn)，并通過(guò)觸發(fā)器分頻實(shí)現(xiàn)4秒（或其它規(guī)定時(shí)間）的單位時(shí)間。2．交通燈控制器由波形圖可知，計(jì)數(shù)器每次工作循環(huán)周期為12，所以可以選用12進(jìn)制計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器可以用單觸發(fā)器組成，也可以用中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器。這里我們選用中規(guī)模74LSl64八位移位寄存器組成扭環(huán)形12進(jìn)制計(jì)數(shù)器。3．顯示控制部分顯示控制部分，實(shí)際是—個(gè)定時(shí)控制電路。當(dāng)綠燈亮?xí)r，使加法計(jì)數(shù)器開(kāi)始工作(用對(duì)方的紅燈信號(hào)控制)，每來(lái)—個(gè)秒脈沖，使計(jì)數(shù)器加1，直到計(jì)數(shù)器綠燈滅而停止。譯碼顯示可用七段澤碼器，顯示器用LED顯示器，計(jì)數(shù)器采用74LSl61。4．手動(dòng)／自動(dòng)控制，夜間控制這可用—選擇開(kāi)關(guān)進(jìn)行。置開(kāi)關(guān)在手動(dòng)位置，輸入單次脈沖，可使交通燈處在某一位置上，開(kāi)關(guān)在自動(dòng)位置時(shí)，則交通信號(hào)燈按自動(dòng)循環(huán)工作方式運(yùn)行。夜間時(shí)，將夜間開(kāi)關(guān)接通，黃燈閃亮。5．汽車模擬運(yùn)行控制用移位寄存器組成汽車模擬控制系統(tǒng)，即當(dāng)某一方向綠燈亮?xí)r，則綠燈亮“G”信號(hào)，使該路方向的移位通路打開(kāi)，而當(dāng)黃、紅燈亮?xí)r，則使該方向的移位停止。五、課程設(shè)計(jì)準(zhǔn)備要求1．查閱有關(guān)資料，了解74LS164、74LS74、74LS168、74LS90、74LS48、LED、555等芯片的功能和管腳排列圖。2．設(shè)計(jì)出交通燈控制器各模塊電路圖（含所用元件參數(shù)）和總電路圖。其中要求時(shí)標(biāo)電路的輸出信號(hào)頻率為1Hz。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)必須攜帶完整電路圖。3．按照給定的芯片設(shè)計(jì)電路。六、調(diào)試說(shuō)明調(diào)試時(shí)先完成基本功能，若時(shí)間允許再進(jìn)行擴(kuò)展功能的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的電路調(diào)試在面包板上進(jìn)行，調(diào)試時(shí)請(qǐng)注意：1．先測(cè)試集成電路是否正常。2．集成電路器件的插接和布線方法。3．電路測(cè)試需注意的問(wèn)題：（1）插接集成器件時(shí)，使器件的缺口端朝左方，先對(duì)準(zhǔn)插孔的位置，然后用力將其插牢，防止集成器件管腳折斷或彎曲。（2）布線時(shí)，注意導(dǎo)線不要太長(zhǎng)，最好貼近底板并在集成器件的周圍走線，切記導(dǎo)線跨越集成器件的上空，雜亂的在空中搭成網(wǎng)狀。數(shù)字電路的布線應(yīng)整齊美觀，這樣既提高電路的可靠性，又便于檢查排除故障或更換器件。（3）導(dǎo)線的連接順序：先接固定電平端，如電源正極—紅線，地線—黑色導(dǎo)線，門電路的多余輸入端及電平固定的某些輸入端（如觸發(fā)器的控制端JK端等），然后按照電路中信號(hào)的流向順序?qū)λ鶆澐值膯卧娐分鹨徊骄€、調(diào)試，最后將各單元連接起來(lái)。七、課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告寫總結(jié)報(bào)告是對(duì)學(xué)生寫科學(xué)論文和科研總結(jié)報(bào)告的能力訓(xùn)練。總結(jié)報(bào)告包括以下內(nèi)容：1．報(bào)告名稱2．內(nèi)容摘要（<300字）3．設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求4．方案比較，畫出系統(tǒng)框圖，確定使用的方案。5．單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件的選擇（含器件功能表）并說(shuō)明單元電路工作原理。6．畫出完整的電路圖7．安裝調(diào)試內(nèi)容，包括：（1）使用的主要儀器和儀表；（2）調(diào)試電路的方法和技巧；（3）測(cè)試的數(shù)據(jù)和波形，并與計(jì)算結(jié)果比較分析；（4）調(diào)試中出現(xiàn)的故障、原因及排除方法。8．總結(jié)設(shè)計(jì)電路的特點(diǎn)和方案的優(yōu)缺點(diǎn),提出進(jìn)一步的改進(jìn)意見(jiàn)和未來(lái)的發(fā)展。9．列出所用的元器件10．列出參考文獻(xiàn)

課程設(shè)計(jì)2：十翻二運(yùn)算電路設(shè)計(jì)一、簡(jiǎn)述

人們?cè)谙蛴?jì)算機(jī)輸送數(shù)據(jù)時(shí)，首先把十進(jìn)制數(shù)變成二一十進(jìn)制數(shù)碼即BCD碼，運(yùn)算器在接收到二-十進(jìn)制數(shù)碼后，必須要將它轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)才能參加運(yùn)算。這種把十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)的過(guò)程稱為“十翻二”運(yùn)算。例如：125→[0001，0010,0101]二-十→[1111101]二。

十翻二運(yùn)算的過(guò)程可以由下式看出：

125＝[(0×l0十1)×10十2]×10+5

這種方法歸納起來(lái)，就是重復(fù)這樣的運(yùn)算：

N×10十S→N

其中N為現(xiàn)有數(shù)(高位數(shù))，S為新輸入數(shù)(較N低一位的數(shù))，N的初始值取“0”，二一十進(jìn)制數(shù)碼是由高位開(kāi)始逐位輸入的，每輸入一位數(shù)進(jìn)行一次這樣的運(yùn)算，直至最低位輸入，算完為止。

十翻二運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)方法從運(yùn)算式N×lO+S來(lái)看可分兩步。如方法一：方法二：

因?yàn)槎M(jìn)制數(shù)乘“2”，乘“4”，乘“8”，只要在二進(jìn)制數(shù)后面補(bǔ)上一個(gè)“0”，兩個(gè)“0”，或三個(gè)“0”就可以了，所以利用這個(gè)性質(zhì)可以有多種方法實(shí)現(xiàn)乘“10”運(yùn)算。

在實(shí)現(xiàn)運(yùn)算的兩個(gè)步驟中，都有加法運(yùn)算。因此就要二次用到加法器(全加器)。實(shí)現(xiàn)的電路可以用一個(gè)全加器分二次來(lái)完成，也可以用兩個(gè)全加十翻二運(yùn)算電路的框圖如圖3.2.1所示。圖3.2.1十翻二運(yùn)算電路框圖二、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求用中小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)十翻二運(yùn)算邏輯電路，具體要求如下：

1．具有十翻二功能。2．能完成三位數(shù)十進(jìn)制數(shù)到二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換。3．能自動(dòng)顯示十進(jìn)制數(shù)及二進(jìn)制數(shù)。4．移位寄存器選用八位移位寄存器。

5．具有手動(dòng)和自動(dòng)清零功能。三、可以使用的器件74LS74（雙D觸發(fā)器）474LS147（10線-4線編碼器）174LS164（8位移位寄存器）274LS283（4位加法器）274LS194（4位雙向移位寄存器）174LS133（13輸入端與非門）174LS08（2輸入端與門）174LS04（非門）274LS32（2輸入端或門）1四、設(shè)計(jì)方案提示根據(jù)課題的任務(wù)和要求，我們先設(shè)計(jì)十翻二運(yùn)算電路。十翻二運(yùn)算為10N+S→N的過(guò)程，因此，根據(jù)圖3.2.1的框圖可得出兩種方法實(shí)現(xiàn)十翻二的邏輯框圖，框圖如圖3.2.2和圖3.2.3所示。圖中，全加器∑可選用74LS2834位全加器，進(jìn)位觸發(fā)器FFC選用D觸發(fā)器，乘“2”，乘“4”，乘“8”運(yùn)算也可以用D觸發(fā)器。

寄存器JN和JS是用來(lái)存放二進(jìn)制數(shù)字的，且可以實(shí)現(xiàn)移位功能，這里可選用74LSl64八D串人并出移位寄存器作為JN，JN的位數(shù)是八位的，且最高位為符號(hào)位。JS可以選用4位可預(yù)置數(shù)雙向移位寄存器74LSl94。為使十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二-十進(jìn)制數(shù)，這里可選用數(shù)據(jù)編碼器來(lái)完成這一任務(wù)，如74LS147（10-4線BCD碼優(yōu)先編碼器）。圖3.2.2實(shí)現(xiàn)10N+S框圖之一（a）實(shí)現(xiàn)10N框圖（b）實(shí)現(xiàn)10N+S二進(jìn)制數(shù)字的顯示可以用LED發(fā)光二極管指示，十進(jìn)制數(shù)字的顯示用七段LED譯碼碼，單字顯示。數(shù)據(jù)的自動(dòng)運(yùn)算，需要一個(gè)控制器，這控制器實(shí)際上就是給JN、JS發(fā)自動(dòng)運(yùn)算的移位脈沖信號(hào)。根據(jù)移位寄存器的字長(zhǎng)為8位，則控制器要發(fā)8個(gè)移位脈沖信號(hào)給移位寄存器。數(shù)據(jù)的自動(dòng)置數(shù)，由一個(gè)脈沖控制，在輸入數(shù)據(jù)時(shí)產(chǎn)生。一次運(yùn)算結(jié)束后，有關(guān)寄存器及乘“2”