数字电路实验要求

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,数字电路实验要求,1、组合电路实验,2、时序电路实验,3、555应用实验,4、,D/A,转换器实验,5、综合设计实验,1,实验一,、组合电路实验,实验设计要求,：,1,、某设备有三个开关,ABC,要求必须按,ABC,的顺序接通。否则发出报警信号。,2,、写出设计步骤并画出所设计的电路图。,3,、安装并调试电路的逻辑功能。,4,、观察电路中的竞争冒险现象并采取措施消除。,提示：设开关闭合为,1,，断开为,0,。则顺序导通过程为：,000 100 110 111,否则报警,2,组合电路设计,设计步骤：,1,、将实际问题简化成数字逻辑问题。设开关接通为“,1”,，断开为“,0”,，则顺序导通过程为：,000 100 110 111,否则报警。,2,、写出逻辑表达式，,Y=000+100+110+111,3,、逻辑化简变成与非关系。,4,、画出逻辑表达式的电路图。,5,、安装并调试电路的逻辑功能。,表格自己设计,3,实现方法,1,由,74LS138,和或非门实现,Y=ABC+ABC+ABC+ABC,Y=ABC+ABC+ABC+ABC,由,74LS138,实现三变量的逻辑与运算，得到,ABC ABC ABC,和,ABC,由或非门实现逻辑或运算，由于,74LS138,输出负逻辑信号，可以用,74LS20,与非门实现。,4,74LS138,5,74LS20,Y=A*B*C*D,6,实现电路,1,7,实现方法,2,组合电路的逻辑化简,Y=ABC+ABC+ABC+ABC,Y=(A+A)BC+AB(C+C)=BC+AB,此公式形式最简但，电路不是最简,进一步化简：,Y=BC*AB=(B+C)*AB=ABB*ABC,此表达式全部有与非门实现，达到电路最简,8,实现电路,2,9,实验测试,仿真测试 使用,PROTEUS,系统画出电路图，按要求顺序接通开关，观察并记录显示结果。,利用实际器件组装电路，按要求顺序接通开关，观察并记录显示结果。,10,记录表格,11,实验报告,1,实验目的。,2,写出化简过程。,3,画出设计电路。,4,列出实验结果并与设计要求比较。,5,实验总结。,12,实验设计要求：参考,P225,设计课题，,设计,M=24,的加计数器和减计数器。,1、,加计数：,00,01,23,2、,减计数：,23,22,00,3、画出设计电路原理图。,4、安装并调试电路的逻辑功能。,实验二,、时序电路,13,设计步骤,逻辑抽象,a,确定输入输出变量数和状态数，,b,确定逻辑状态的含义并编号，,c,按题意列出状态转换图。,状态简化,将等价状态合并得到最简状态图,选择器件,选择出器件类型和控制信号,画出逻辑电路,测试电路功能,14,状态流程,加计数状态流程,00 01 0203040506070809101112131415161718192021222300,减计数状态流程,23222120191817161514131211100908070605040302010023,15,器件选择与电路设计,选择两片,74LS192,分为高位和地位。,高位计数,0,2,三个状态,低位有,0,9,采用置数法实现，选择,192,的,PL,控制端,加计数到“,23”,经,7400,译码产生置数信号,PL,，置数“,00”,减计数到“,00”,由借位信号经,7432,译码产生置数信号,PL,，置数“,23”,16,74LS192,引脚,17,74LS192,状态转换图,18,电路仿真,采用,PROTEUS,软件,加载器件,连接电路,设置时钟,运行仿真,记录显示状态,19,0-23,加计数电路,个位,十位,20,0-23,减计数电路,个位,十位,21,电路连接实验,按电路接线，检查无误接通电源（,5V,）,接入,1Hz,的时钟脉冲，观察并记录显示器的结果。,与设计要求比较。,22,实验报告,1,实验目的,2,写出器件的主要性能和电路设计中使用的特性,3,画出设计电路,4,列出实验结果并与设计要求比较,5,实验总结,23,实验三,、,555,应用实验,1、设计多谐振荡器电路，要求输出信号频率1000,Hz（,参考,P228 ）,2、,设计一个单稳态电路，输出脉宽,0.5S。,3,、两电路组合实现一个触发报警电路，每触发一次输出,1000Hz,的脉冲持续,0.5,秒,.,4,、画出电路原理图，标出引脚名和引脚号。,5,、安装电路，测量输出信号的频率和占空比（高电平占周期的比例）。,24,555,的封装,25,555,内部结构,26,多谐振荡电路,1,27,多谐电路计算方法,28,多谐振荡电路,2,29,单稳态电路,30,单稳态时序,31,1,、整理实验数据；画出设计电路，标出选择的器件参数。,2,、画的波形多谐振荡电路电容电压和输出电压的波形，注意相位关系，标出幅度、脉冲宽度和周期。,3,、讨论如何才能使振荡器的输出信号占空比接近,50,。,实验报告,32,实验四,、,DA,转换器实验,采用,DAC0832,设计一个锯齿波电路，要求：,1、输出信号幅度5,V,到5,V,2、频率50500,Hz,可调。,3、参考,P271,设计电路画出原理图。,4、安装调试要求上升台阶不低于16个。,33,DAC0832结构,34,DAC0832的传输特性,35,数控放大器,36,电路原理电路,37,实验报告,画出设计的原理电路图。,定量画出输出的电压波形，写出输出电压与输入数值的表达式。,说明台阶的幅度与参考电压的关系,说明台阶数量与计数器的关系。,说明如果想输出三角波电路如何改进。,38,实验五,、综合设计实验,题目设计要求（设计参考,P225,）,设计一个汽车尾灯控制电路，实现在正常行驶和停车时指示灯全灭，在左转弯和右转弯时以动态流水灯形式指示转弯和转弯的方向，在汽车刹车时使所以尾灯闪烁，提醒后边的车辆防止追尾事故发生。,汽车尾灯控制电路,39,信号分析要求,输入控制信号：左转向信号 右转向信号,电路指示灯分两组：左灯,3,个 右灯,3,个,电路工作分四种状态：,1,前进（包括停车）：,左右灯全灭,2,左转向：,左灯左移,3,右转向：,右灯右移,4,刹 车：,左右灯均闪烁,40,指示灯驱动表,1,运行,状态,开关,S1 S0,左灯尾,D0 D1 D2,右尾灯,D3 D4 D5,前进,0 0,灭,灭,左传,0 1,001 011 111,110 100 000,灭,右转,1 0,灭,100 110 111,011 001 000,减速,1 1,CP CP CP,CP CP CP,41,指示灯驱动表,2,运行,状态,开关,S1 S0,左灯尾,D0 D1 D2,右尾灯,D3 D4 D5,前进,0 0,灭,灭,左传,0 1,001 010 100,灭,右转,1 0,灭,100 010 001,减速,1 1,CP CP CP,CP CP CP,*与表,1,对比转弯移位方式不同,42,实现方案,1,用计数器和译码电路实现,时钟,左转向,右转向,移码,电路,三态,计数,电路,译,码,电,路,译,码,电,路,指,示,灯,指,示,灯,43,实现方案,2,用双向移位寄存器实现,时钟,左转向,右转向,移码,电路,向左,移位,电路,向右,移位,电路,驱,动,电,路,驱,动,电,路,指,示,灯,指,示,灯,44,方案和器件选择,方案,1,的实现,参考教材,217,页,方案,2,用双向移位寄存器,77LS194,和与非门实现。,指示灯驱动选择驱动表,1,指示灯采用,LED,发光二极管实现，工作电流较小，可以用数字电路的输出直接驱动,45,74LS194,引脚,46,74LS194,真值表,47,电路原理,1,1,采用两片,74LS194,分别组成左灯控制电路和右灯控制电路。,2,指示灯用发光二极管组成，需要的驱动电流较小，省略驱动电路，由,194,直接驱动发光二极管。,3,前进和停止状态的实现：,利用,74LS194,的,MR,控制端，当,MR,有效时移位寄存器输出为“,0”,48,电路原理,2,4,左转弯右转弯的实现：,利用,194,的,S1 S2,控制左移和右移的特性分别实现左转弯和右转弯控制。,a,左转弯信号控制左移电路实现左转弯。,b,右转弯信号控制右移电路实现右转弯。,5,三状态流水效果的实现：,194,是四位移位寄存器，左移电路采用,Q1 Q2 Q3,三个信号输出，将,Q1,反相输入到左移信号输入端,SL,。在时钟的作用下实现状态转换。,49,电路原理,3,右移电路采用,Q0 Q1 Q2,三个信号输出，将,Q2,反相输入到右移信号输入端,SR,。,指示灯的实际移位方向取决于灯的实际排列顺序。,6,刹车闪烁的实现,当刹车是左右六个灯全部闪烁，利用,194,的置数功能实现，当,S0 S1,都为高电平时，在时钟的上升沿将,ABCD,置入,Q0 Q1 Q2 Q3,50,电路原理,4,转向控制信号在刹车时正好都为高电平，由于置数是在时钟的上升沿完成，所以必须相邻的两个上升沿对应的,ABCD,有不同的逻辑状态。,实现方法,1,：将时钟,2,分频作为,ABCD,信号。用触发器实现。,实现方法,2,：将时钟信号倍频作为,194,的实际时钟，原时钟信号作为,ABCD,输入信号，用异或门实现。,51,电路图,1,52,电路图,2,53,电路图,3,54,电路,3,说明,利用一个移位寄存器和两个与非门实现,1,左右电路由转弯信号通过与非门选择完成。,2,移位方向由转弯信号控制，,SL=/Q1 SR=/Q2,3 LED,驱动输出信号低电平有效。,4,刹车闪烁由移位寄存器置数实现，左右电路同时被选中。,55,电路图,4,56,电路,4,说明,1,原理与图,3,相同，省略了左右选择电路，使电路大大简化。,2,由转弯信号作为,LED,的驱动电源控制完成左右转弯选择。,3,电路的,LED,驱动输出低电平有效。,4,当转弯信号都为低时指示灯全灭。,57,采用驱动表,2,的电路,58,实验报告,写出设计要求和选择的方案,画出设计电路，标出器件名称、引脚名称和编号。,描述电路原理。,自行设计表格记录测试结果。,思考题：如果要使用,12,伏较大功率的指示灯，驱动电路应如何考虑。,59,