前? 言
数字电路与逻辑设计实验作为电子、信息类专业的学科基础课，是一门重要的实践课程，具有很强的实践性。当今，现代电子技术飞速发展，电子系统设计方法、手段日新月异，众所周知，电子系统数字化已经成为电子技术和电子设计发展的必然趋势。为此，我院数字电路与逻辑设计实验课程也进行了相应的教学改革，开展了PLD、CPLD、FPGA等先进的EDA教学内容。与此同时，经过多年的实践教学总结和资料积累，我们感到要发展和应用先进电子技术，必须掌握牢固学科基础理论和基础应用，这在电子设计不断推陈出新的时代，更显得尤为重要。
本实验指导书是理论教学的延伸，旨在培养和训练学生勤奋进取、严肃认真、理论联系实际的工作作风和科学研究精神。通过本实验课，夯实数字电子技术基础理论的学习，进一步加强基本实验方法和基本实验技能的掌握，为培养锻炼学生的综合能力、创新素质打下坚实的基础。
本指导书按照教学大纲的要求编写，在前一版的基础上进行了修订，增减了部分内容，精心设计了14个典型的数字电路基础实验范例，基本涵盖了数字电路与逻辑设计课的教学内容。每个实验均给出了实验目的、预习要求、实验原理、内容、步骤和思考题，所有实验均可在纯硬件或EDA实验环境中完成。附录部分给出了实验箱的操作使用、实验中所使用到的集成电路管脚图，以及常用逻辑符号对照表，方便学生查阅。限于编者水平有限，加之编写时间仓促，错误和疏漏之处在所难免，真诚希望各位教师和同学提出批评和改进意见。
实验一? 数字电路实验基础
一、实验目的
⑴掌握实验设备的使用和操作
⑵掌握数字电路实验的一般程序
⑶了解数字集成电路的基本知识
二、预习要求
复习数字集成电路相关知识及与非门、或非门相关知识
三、实验器材
⑴直流稳压电源、数字逻辑电路实验箱、万用表
⑵ 74LS00、74LS02、74LS48
四、实验内容和步骤
1、实验数字集成电路的分类及特点
目前，常用的中、小规模数字集成电路主要有两类。一类是双极型的，另一类是单极型的。各类当中又有许
多不同的产品系列。
⑴双极型
双极型数字集成电路以TTL电路为主，品种丰富，一般以74（民用）和54（军用）为前缀，是数字集成电路的参考标准。其中包含的系列主要有：
1.标准系列——主要产品，速度和功耗处于中等水平
2.LS系列——主要产品，功耗比标准系列低
3.S系列——高速型TTL、功耗大、品种少
4.ALS系列——快速、低功耗、品种少
5.AS系列——S系列的改进型
⑵单极型
单极型数字集成电路以CMOS电路为主，主要有4000／4500系列、40H系列、HC系列和HCT系列。其显着的特点之一是静态功耗非常低，其它方面的表现也相当突出，但速度不如TTL集成电路快。
TTL产品和CMOS产品的应用都很广泛，具体产品的性能指标可以查阅TTL、CMOS集成电路各自的产品数据手册。在本实验课程中，我们主要选用TTL数字集成电路来进行实验。
2、TTL集成电路使用注意事项
⑴外形及引脚
TTL集成电路的外形封装与引脚分配多种多样，如附录中所示的芯片封装形式为双列直插式（DIP）。芯片外形封装上有一处豁口标志，在辨认引脚分配时，芯片正面（有芯片型号的一面）面对自己，将此豁口标志朝向左手侧，则芯片下方左起的第一个引脚为芯片的1号引脚，其余引脚按序号沿芯片逆时针分布。
⑵电源
每片集成电路芯片均需要供电方能正常使用其逻辑功能，供电电源为+5V单电源。电源正端（+5V）接芯片的VCC引脚，电源负端（0V）接芯片的GND引脚，两者不允许接反，否则会损坏集成电路芯片。除极少数芯片（如74LS76）外，绝大多数TTL集成电路芯片的电源引脚都是对角分布，即VCC和GND引脚呈左上右下分布。
⑶输出端
芯片的输出引脚不允许与+5V和地直接相连，也不允许连接到逻辑开关上，否则会损坏芯片。但没有使用的输出引脚允许悬空，尽量避免让多余输入端悬空。除OC门和三态外，不允许将输出端并联使用。
⑷芯片安装
在通电状态下，不允许安装和拔起集成电路芯片。否则极易造成芯片损坏。
在使用多个芯片时应当注意芯片的豁口标志朝向一致。
⑸芯片混用问题
一般情况下，尽量避免混合使用TTL类与CMOS类集成电路。如需要混合使用时，必须考虑它们之间的电平匹配及驱动能力问题。碰此种情况时，可以查阅相关资料说明，在此不再赘述。
3、输入与输出信号的加载与观察
逻辑电路为二值逻辑，取值只有“0”、“1”两种情况。对于逻辑电路的输入，用逻辑开关来产生高、低电平，通过导线将开关连接到电路中，即可输入变量的“0”、“1”取值，原理如图1-1所示。对逻辑电路的输出，实验中用两种器件来进行观察：一种器件是发光二极管，原理如图1-2所示；当输出为高电平时，发光二极管发光；反之，发光二极管，熄灭。另一种器件是数码显示器，参见附录B“常见集成电路外部引脚”部分。
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图1-1 逻辑开关原理图???????????? 图1-2 逻辑电平显示原理图
3、逻辑功能测试
分别测试一个与非门和一个或非门的逻辑功能，画出实验逻辑图，并将测试结果记录在自制的表中。（提示：与非门芯片的型号为74LS00，或非门芯片的型号为74LS02。测试时，输入端分别接2只逻辑开关，以产生输入变量的组合；输出端接到LED上作为结果观察。测试结果即为与非逻辑、或非逻辑的真值表。）
4、显示电路测试
按图1-1连接逻辑电路，在芯片的输入端上依次加上0000～1111的二进制代码，将相应的电路输出显示结果记录到表1-1中。（试想，实验中为什么需要一块74LS48芯片呢？不用芯片只接用逻辑开关与数码管相连行不行？）
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图1-1? 数码显示器测试电路
表1-1? 数码显示器测试结果
输入输出
D C B A16进制数10进制
数显示结果（涂
黑）
0000??
0001??
0010??
0011??
0100??
0101??
0110??
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1000??
1001??
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1101??
1110??
1111??
五、思考题
⑴正逻辑情况下，数字电路中的逻辑“1”、逻辑“0”、高电平、低电平、VCC、GND、+5V、0V之间有什么关系？
⑵数字电路中的正逻辑与负逻辑有什么不同？
⑶什么是高电平有效和低电平有效？什么是最高有效位和最低有效位？
⑷ BCD码与8421码是等同的吗？
⑸如何将逻辑表达式转化成逻辑电路图或反之？
实验二? 集成逻辑门电路的逻辑功能
一、实验目的
⑴熟悉TTL集成逻辑门电路的逻辑功能及其特点
⑵掌握TTL集成逻辑门电路逻辑功能的测试方法
⑶熟悉TTL集成逻辑门电路之间的逻辑关系
二、预习要求
⑴复习与非门、与门、或门、或非门、与或非门、异或门及三态门的逻辑功能
⑵复习逻辑代数以及逻辑表达式之间的转换
三、实验器材
⑴直流稳压电源、数字逻辑电路实验箱
⑵ 74LS00、74LS02、74LS125
四、实验内容和步骤
1．TTL门电路无用输入端的处理方法
TTL与非门电路和或非门电路的流行符号如图2-1所示，与国家公布的标准符号有一定的区别。
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图2-1 “与非”门、“或非”门电路符号
如果要用与非门（74LS00）和或非门（74LS02）分别构成非门（反相器），应如何实现？画出实现非逻辑的电路图。如果有多余的输入引脚没有使用，在实验中应如何处理？
2．用“与非”门构成的基本电路
用与非门74LS00组成下列门电路，并测试它们的逻辑功能。
⑴；⑵；⑶；⑷；⑸
把设计的逻辑电路图画出，然后按电路图接线，对所设计的逻辑电路进行测试，并将测试的结果（即真值表）填入自制的表中。
3．TTL三态门的逻辑功能测试
将TTL三态门74LS125和与非门74LS00按图2-2连线，输入端A、B、分别接到3个逻辑开关，输出端Y
接到一个发光二极管。改变控制端和输入端A、B输入信号的高、低电平，观察输出端的输出状态，将结果填入自制的表中，并分析电路的作用原理。
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图2-2 “三态”门的测试电路???????????????? 图2-3 思考题电路
五、思考题
⑴若与或非门电路如图2-3所示，要实现功能，多余输入端应如何处理？
⑵想要实现“线与”逻辑，应该使用什么样的逻辑门？请画出实现的原理图并加以说明。
实验三? 组合逻辑电路的分析
一、实验目的
⑴熟悉组合逻辑电路的特点及一般分析方法
⑵熟悉中规模集成组合电路编码器、译码器等器件的基本逻辑功能和简单应用
二、预习要求
⑴复习组合逻辑电路的分析方法
⑵复习全加器、编码器、译码器
三、实验器材
⑴直流稳压电源、数字逻辑实验箱
⑵ 74LS00、74LS48、74LS51、74LS86、74LS138、74LS148
四、实验内容和步骤
1．全加器的功能测试
将74LS86（异或门）、74LS00和74LS51（与或非门）按图3-1连线。输入端Ai、Bi、Ci-1分别接3个逻辑开关，输出端Si、Ci分别接2个发光二极管。改变输入端输入信号的状态，观察输出端的输出信号状态，把结果填入自制的表中，并写出输出函数Si、Ci的逻辑表达式（化简）。
2．8线－3线优先编码器的功能测试
将8－3线优先编码器74LS148按图3-2接线，其中输入端分别接9个逻辑开关，输出端QC、QB、QA、GS 和EO分别接5个发光二极管。按表3-1改变输入端的输入状态，观察输出端的输出状态并把结果填入表中。
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图3-1 全加器的测试电路?????????? 图3-2 8－3线优先编码器电路
3．译码器的功能测试
⑴将二进制3-8线译码器74LS138按图3-3接线。用逻辑开关输入G1、G2A、G2B、A、B、C等信号，用发光二极管观察输出Y0～Y7状态，并把结果填入表3-2中。
⑵将BCD码到七段码译码／驱动器74LS48按图3-4接线。用逻辑开关输入BCD码的编码信号D、C、B、A，通过七段数码管的显示，观察电路的输出状态，并把结果填入表3-3。
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图3-3 3－8译码器电路?????? 图3-4 BCD码－七段码译码／驱动电路
注：G2＝G2A＋G2B
五、思考题
如何用两片74LS138组成4-16线译码器？（画出逻辑原理图）
实验四? 数据选择器一、实验目的
⑴熟悉四选一、八选一数据选择器的逻辑功能
⑵熟悉中规模集成组合电路的分析方法
二、预习要求
⑴复习组合逻辑电路的分析方法
⑵复习常用中规模组合逻辑器件相关知识
三、实验器材
⑴直流稳压电源、数字逻辑实验箱
⑵ 74LS138、74LS151、74LS153
四、实验内容和步骤
1．四选一数据选择器的测试
将四选一数据选择器74LS153按图4-1接线。B、A、1C3、1C2、1C1、1C0为信号输入端，1Y为相应的信号输出端。在1C3、1C2、1C1、1C0状态确定的条件下，改变B、A信号，观察1Y的输出状态，并把结果填入表4-1。然后写出1Y的逻辑表达式。
2．四选一数据选择器的分析
用双四选一数据选择器74LS153组成如图4-2所示电路。先对该逻辑进行测试，把测试的结果填入自制的表中。然后分析测试结果，写出输出函数1Y、2Y的逻辑表达式，并说明该逻辑电路完成什么样的逻辑功能。
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图4-1 四选一数据选择器测试?????????? 图4-2 四选一数据选择器分析
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3．八选一数据选择器的测试
将八选一数据选择器74LS151按图4-3接线。其中C、B、A为三位地址码，为低电平选通输入端，D0～D7
为数据输入端，Y为原码输出端，W为反码输出端。按照表4-3所示在电路的输入端加载输入信号，观察输出端的输出状态，并把结果填入表4-2。
4．八选一数据选择器的分析
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图4-3 八选一数据选择器测试????????? 图4-4 八选一数据选择器分析
分析图4-4的逻辑电路完成什么样的逻辑功能。置数据输入端D0～D7的输入信号分别为11110000或10101010两种状态后，再分别两次加载地址码输入端C、B、A的输入信号为0～7，同时观察发光二极管的状态，将结果记录到表4-4中，然后根据结果对电路进行分析。
五、思考题
8选1数据选择器74LS151芯片组成图4-5所示电路。⑴分析电路功能，写出电路输出函数F的逻辑表达式。⑵若改用74LS153芯片实现函数F，试画出其电路图。
图4-5 思考题电路
实验五? 小规模组合逻辑电路的设计
一、实验目的
⑴掌握用集成门电路进行组合电路设计的方法，并通过实验验证设计的正确性
⑵熟悉灵活运用不同的门电路来达到同一设计要求的方法
二、实验预习
⑴复习组合逻辑电路的设计方法
⑵根据实验任务和要求以及实验提供的门电路和装置设计逻辑电路，要求所设计的电路在条件允许下尽量优化
三、实验器材
⑴直流稳压电源、数字逻辑实验箱
⑵ 74LS00、74LS04、74LS10、74LS20
四、实验内容和步骤
1．三变量不一致电路
设计一个“三变量不一致电路”，当输入的三个变量不相同时，电路输出为“1”，否则为“0”。要求全部用“与非”门实验，且输入仅给出原变量。
2．裁判表决电路
举重比赛有三个裁判，一个主裁判A，两个副裁判B、C。在杠铃是否完全举起的裁决中，每一个裁判通过按下自己面前的按钮来裁决。最终的裁决取决于至少两名裁判的裁决，其中必须要有主裁判。如果最终的裁决为杠铃举起成功，则输出举重“有效”指示灯亮，否则“无效”指示灯亮。请设计此逻辑电路。
3．简易自动售票机
设计一台简易自动售票机的控制电路，要求投入伍角、贰角或两个壹角的钱币时，输出一张价值贰角的邮票，并能找补多余的零钱。
4．交通信号故障监测
设计一个监测信号灯工作状态的逻辑电路。每一组信号灯由红、黄、绿三盏灯组成，正常工作情况下，任何时刻点亮的状态只能是红、绿或黄加上绿当中的一种。而当出现其他五种点亮的状态时，电路发生故障，要求逻辑电路发出故障信号，以提醒维修人员前去修理。
五、思考题
总结使用小规模组合逻辑器件设计逻辑电路的一般方法。
实验六? 中规模组合逻辑电路的设计
一、实验目的
⑴熟悉中规模集成电路的使用
⑵掌握用中规模集成电路设计组合逻辑电路的方法
二、实验预习
复习数据选择器和译码器的逻辑功能
三、实验器材
⑴直流稳压电源、数字逻辑实验箱
⑵ 74LS00、74LS20、74LS151、74LS138
四、实验内容和步骤
1．路灯控制电路
试用数据选择器设计一个路灯控制电路，要求在四个不同的地方都能独立地开灯和关灯。2．一位全减器
试用3－8译码器74LS138设计一位全减器。
3．三变量逻辑函数
用8选1数据选择器74LS151芯片实现三变量逻辑函数：
4．多输出逻辑函数
试利用3-8译码器74LS138产生一组多输出逻辑函数：
五、思考题
总结使用中规模组合逻辑器件设计逻辑电路的一般方法。
实验七? 触发器
一、实验目的
⑴学习触发器逻辑功能的测试方法
⑵进一步熟悉RS触发器、集成D触发器和JK触发器的逻辑功能及其触发方式
二、实验预习
⑴复习各种触发器的逻辑功能
⑵复习不同触发器的相应触发方式
三、实验器材
⑴直流稳压电源、数字逻辑实验箱
⑵ 74LS00、74LS74、74LS76
四、实验内容和步骤
1．基本RS触发器
基本RS触发器用与非门74LS00构成，按图7-1接好线。在输入端加上不同的信号，通过发光二极管观察电路输出端的状态。把结果填入自制的表中。
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图7-1 基本RS触发器????????? 图7-2 D触发器的预置和清零功能
2．D触发器
用带预置和清除的双D型触发器74LS74来测试上升沿触发集成D型触发器的逻辑功能。先按图7-2接线，在时钟脉冲的不同电平状态，改变预置端PRE和清除端CLR的信号，通过发光二极管观察触发器的输出状态。把结果填入自制的表中。然后，按图7-3接线，测试D触发器的逻辑功能。
在D触发器的逻辑功能测试中，先将数据输入端D分别置入“0”或“1”，再用清零端CLR和预置端PRE分别将触发器的输出端清除为“0”或置位为“1”，最后再用单脉冲按钮向触发器的时钟输入端CLK发出脉冲的上升边沿和下降边沿，同时观察电路输出端Q的输出状态，把结果填入表7-1中。
注意：清零和置位之后，清除端CLK和预置端PRE必须置成“1”状态。
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图7-3 D触发器逻辑功能测试????? 7-4 JK触发器清除和预置功能的测试
表7-1
D CLK
Qn+1
Qn＝0Qn＝1
0?? ??
1?? ??
3．JK触发器
用带预置和清除的双JK触发器74LS76来测试下降沿触发集成JK触发器的逻辑功能。先按图7-4接线，改变预置端PRE和清除端CLR的信号，通过发光二极管观察触发器Q输出端的输出状态。把结果填入自制的表中。然后，按图7-5接线，测试JK触发器的逻辑功能。
图7-5 JK触发器逻辑功能测试?
表7-2
J K CLK
Qn+1
Qn＝0Qn＝1
00?? ??
01?? ??
10?? ??
11?? ??
在JK触发器的逻辑功能测试中，先将数据输入端J、K分别置入00、01、10或11，再用清除端CLR和预置端PRE分别将触发器的输出端清除为“0”或置位为“1”，最后再用单脉冲按钮向触发器的时钟输入端CLK发出脉冲的上升边沿和下降边沿，同时观察电路输出端Q的输出状态，把结果填入表7-2中。
注意：清零和置位之后，清除端CLK和预置端PRE必须置成“1”状态。
4．触发器的简单应用
用触发器可以很容易地实现对输入脉冲信号的分频功能。图7-6中，用D触发构成的分频电路实现对CP1脉冲的二分频，用JK触发器构成的分频电路实现对CP2脉冲的四分频。按图接线，Q1和Q2分别接到2个发光二极管，CP1和CP2同时接到单脉冲的输出端。按动单脉冲按钮，观察Q1与CP1和Q2与CP2的对应关系，把观察的结果记录到自制的表中，根据表中的数据画出Q1、Q2与CP对应的波形图。
注意：在按下和释放单脉冲按钮的时刻，就应对Q1和Q2的状态变化进行观察。
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图7-6 二分频和四分频电路
五、思考题
⑴ RS触发器“不定”状态的含义是什么？
⑵指出图7-7的电路是什么功能，并画出时序图。
图7-7 思考题电路
实验八? 同步时序逻辑电路的分析
一、实验目的
⑴熟悉同步时序逻辑电路的一般分析、设计方法
⑵熟悉移位寄存器和同步计数器的逻辑功能
二、实验预习
复习触发器的功能、特点和应用
三、实验器材
⑴直流稳压电源、数字逻辑实验箱
⑵ 74LS00、74LS08、74LS10、74LS86、74LS74、74LS76
四、实验内容和步骤
1．移位寄存器型计数器
⑴将集成D型触发器74LS74按图8-1接线。电路的脉冲输入端CP接单脉冲，三个输出端Q3、Q2、Q1分别接发光二极管。用触发器的异步清零端CLR将触发器初始状态复位为“000”，Q3Q2Q1＝000。逐次按动单脉冲按钮，观察在CP脉冲作用下，计数器输出端的变化状态，将结果填入自制的表中。分析电路输出端状态变化的规律，画出状态转换图，并说明电路的功能。
图8-1 移位寄存器型计数器（1）
⑵将集成D型触发器74LS74按图8-2接线。电路的脉冲输入端CP接单脉冲，四个输出端Q4、Q3、Q2、Q1分别接发光二极管。用触发器的异步清除端CLR将触发器初始状态复位为“0000”，Q4Q3Q2Q1＝0000。（同样，可以用各触发器的预置端将触发器的初始状态置为某个状态。）逐次按动单脉冲按钮，观察在CP 脉冲作用下，计数器输出端的变化状态，将结果填入自制的表中。分析电路输出端状态变化的规律，画出状态转换图，并说明电路的功能。
2.JK触发器组成的同步计数器
将集成JK触发器74LS76按图8-3接线。A端接逻辑开关，CP端接单脉冲，Q1、Q2、Y端分别接三个发光二极管。设各触发器的初始状态均为“0”（用异步清零端复位），观察当A端分别接“0”和“1”电平时，触发器输出端Q1、Q2和电路输出端Y的变化情况，并把结果填入自制的表中。根据结果分析电路输出的变化规律，画出状态转换图，并说明电路的功能。
图8-2 移位寄存器型计数器（2）
图8-3 JK触发器组成的同步计数器电路
五、思考题
总结同步时序逻辑电路的一般分析方法。
实验九? 中规模集成时序逻辑器件的应用
一、实验目的
⑴熟悉中规模集成时序电路：同步十进制计数器74LS160、双向移位寄存器74LS194的逻辑功能和使用方法
⑵掌握中规模集成时序电路的分析方法
二、实验预习
⑴计数器、移位寄存器的功能和特点
⑵中规模集成时序电路的功能特点和使用方法
三、实验器材
⑴直流稳压电源、数字逻辑实验箱
⑵ 74LS00、74LS160、74LS194
四、实验内容和步骤
1．同步十进制计数器
⑴集成同步十进制计数器74LS160除了具有十进制加法计数功能之外，还有预置数、异步清零和计数保持的功能，其功能表如表9-1所示。
建立74LS160的实验电路如图9-1。使能端ENT和ENP接高电平“1”，清零端CLR和置数端LOAD也接高电平“1”，使集成同步十进制计数器74LS160进入同步十进制计数状态。计数输出端QD、QC、QB、QA接BCD-七段码译码／驱动显示器，用于观察状态数的变化。同时，计数输出端也接到逻辑分析仪，用来观察计数器的时序波形。
打开仿真开关，在连续脉冲的作用下，观察译码显示器数字的变化规律，并用逻辑分析仪观察计数器状态的转换规律。试在图9-1-A的波形图中标出显示器数字变化时计数器输出的状态。
表9-1
CLK CLR LOAD ENP ENT工作状态
× 0× × × 清零
10× × 预置数
× 1101保持
× 11× 0保持
1111计数
图9-174LS160同步十进制计数器电路
将74LS160计数器的QB端和QC端分别连到一个与非门的输入端，与非门的输出端接74LS160的异步清除端～CLR，其余的连接关系不变，如图9-1a。这样就构成了一个采用清零法的同步六进制计数器。打开仿真开关，在连续脉冲的作用下，观察译码显示器数字的变化规律，并用逻辑分析仪观察计数器状态的转换规律。仔细观察屏幕，看一看出现了什么异常的现象。
图9-1a采用清零法的同步六进制计数器
将上述的清零法改为置数法，令要置入的数为DCBA＝“0000”，同时将与非门的输出改到74LS160的～LOAD 端。如图9-1b。
再次运行仿真，重复前面的观察。看一看又有什么情况发生。
⑵图9-2是用两片74LS160组成一个同步计数器，问该计数器是几进制的计数器？试分析该计数器的工作原理。
图9-1b采用置数法的同步六进制计数器
图9-2两片74LS160组成的同步计数器
2．双向移位寄存器
⑴集成双向移位寄存器74LS194在简单移位寄存器的基础上又附加了左移和右移控制、数据并行输入、保持、异步复位等功能。其功能表如表9-2所示。
表9-2
CLR S1S0工作状态
0××清零
100保持
101右移
110左移
111并行输入
建立如图9-3所示的集成移位寄存器实验电路，验证74LS194的逻辑功能。时钟信号CLK由时钟源提供，频率取1Hz。控制信号S1、S0用两只开关来分别控制，对开关的操作分别用键盘按键1和0来控制。左移、右移控制信号也用两只开关来分别控制，对开关的操作分别用L和R按键。并行输入置数端D、C、B、A接成“1011”状态。输入、输出均接逻辑探针监视。
打开仿真开关，单击1、0键，令S1S0＝11，观察移位寄存器输出的变化；令S1S0＝01，按R键，不断改变
数电自主实验报告 实验名称汽车尾灯控制电路设计学号：姓名：班 （教师签名）： 日期 一、实验任务 1、设计汽车尾灯控制电路； 2、进行各模块仿真实验，分析电路性能； 3、了解移位寄存器、计数器等的工作原理； 4、掌握74LS161、74LS194等芯片的使用、熟练multisim的使用。 二、实验设备 三、实验原理 （1）实验原理图 汽车尾灯控制电路原理图如图1所示。
图1中按下左上角A\B\C\D四个开关分别控制刹车Ss\停车St\左转弯SL\右转弯SR，对应着右边X4~X6、X7、X1~X3七个灯的状态。左下角的74LS161为四进制计数器，产生（0000,0001,0010,0011）四个拍；74LS194当S0S1=10时控制左灯X1~X3右移、S0S1=01时控制右灯X4~X6左移。 发现：开关模块比教材中复杂才能真正实现功能：刹车时中间灯不亮两边亮（且不管左右转弯状态）、紧急状态时所有灯全闪烁。 （2）74LS161分析 结果：74LS161确实四进制计数器，产生Q0Q1=00、10、01、11的循环，Q2控制每四个节拍产生一个脉冲，经反相器使复位端CLR清零一次。 发现：multisim中74LS161为下降沿触发，与教材不同，故需接反相器。
（3）整个系统仿真分析： 左转弯时检测如下。 分析：74LS161\74LS194的输出如图，确实能带动左灯X1~X3右移闪烁。 发现：194Q3瞬间脉冲电压也能点亮灯泡。 右转弯时检测结果如下。 分析：74LS161\74LS194的输出如图，确实能带动右灯X4~X6左移闪烁。
四、实验内容与步骤 1、左转弯：按下C键，左灯X1~X3右移闪烁。 2、右转弯：按下D键，右灯X4~X6左移闪烁。 3、紧急转态：同时按下C和D键，所有灯按一定频率闪烁。 发现：左右灯和中间的灯闪烁频率是不一样的。中间灯闪烁的更快。
数字电视实验1
第一次实验 模拟彩色全电视信号观测实验 一． 实验仪器 1．JH8000DTV 数字电视实验系统装置 一台 2．配置计算机 一台 3．模拟彩色电视信号发生器 一台 4．示波器 一台 二． 实验目的 观察模拟彩色电视信号发生器送出的各类彩色电视信号，并用示波器测量各类信号的特点。 三． 实验步骤 图1.3.1 1．把模拟彩色电视信号发生器的输出端口接入视频A/D,D/A 转换模块的外接端口和地线端。 2．开启JH8000DTV 数字电视实验系统装置总电源，开启视频A/D,D/A 转换模块电源开关，注意关闭DVD 电源，转换开关1按下 3．开启模拟彩色电视信号发生器的电源，变换信号发生器的图像输出选总电源 电电电
图1.3.4 （2）将示波器探头接到解码板左下方“图像输出”接口。 （3）按下DVD“暂停”按键，选定一副静止图像，分别改变基本设置的亮度、对比度、色饱和度、色调各参数值，观察监视器图像的变化和示波器波形变化 （4）选择“高级设置”按钮，分别改变高级的设置的相关参数：输入信号、电视制式、场信号模式、场信号标识以及行有效像素值，观察监视器图像的变化和示波器波形变化 （5）选择视频源为“摄像机”，（可以将摄像机对准标准电视测试卡或对准层次丰富的图象），重复上述（2）、（3）步骤 四．实验要求 1．记录不同参数值时图像的变化，并分析结果。 2．解释行有效像素值与图像水平宽度之间的对应关系 实验二亮色延时实验 一．实验仪器 1．JH8000DTV数字电视实验系统装置一台 2．配置计算机一台 3．数字存储示波器一台 4．标准电视信号发生器一台
数字电路课程设计题目选编 1、基于DC4011水箱水位自动控制器的设计与实现 简介及要求：水箱水位自动控制器，电路采用CD4011 四与非门作为处理芯片。要求能够实现如下功能：水 箱中的水位低于预定的水位时，自动启动水泵抽水； 而当水箱中的水位达到预定的高水位时，使水泵停止 抽水，始终保持水箱中有一定的水，既不会干，也不 会溢，非常的实用而且方便。 2、基于CD4011声控、光控延时开关的设计与实现 简介及要求：要求电路以CD4011作为中心元件，结合外围 电路，实现以下功能：在白天或光线较亮时,节电开关呈关闭 状态,灯不亮；夜间或光线较暗时，节电开关呈预备工作状态， 当有人经过该开关附近时，脚步声、说话声、拍手声等都能开 启节电开关。灯亮后经过40秒左右的延时节电开关自动关闭， 灯灭。 3、基于CD4011红外感应开关的设计与实现 在一些公共场所里，诸如自动干手机、自动取票机等，只要人手在机器前面一晃，机器便被启动，延时一段时间后自动关闭，使用起来非常方便。要求用CD4011设计有此功能的红外线感应开关。 4、基于CD4011红外线对射报警器的设计与实现 设计一款利用红 外线进行布防的防盗 报警系统，利用多谐振 荡器作为红外线发射 器的驱动电路，驱动红 外发射管，向布防区内 发射红外线，接收端利用专用的红外线接收器件对发射的 红外线信号进行接收，经放大电路进行信号放大及整形， 以CD4011作为逻辑处理器，控制报警电路及复位电路，电
路中设有报警信号锁定功能，即使现场的入侵人员走开，报警电路也将一直报警，直到人为解除后方能取消报警。 5、基于CD4069无线音乐门铃的设计与实现 音乐门铃已为人们所熟知，在一些住宅楼中都 装有音乐门铃，当有客人来访时，只要按下门铃按 钮，就会发出“叮咚”的声音或是播放一首乐曲， 然而在一些已装修好的室内，若是装上有线门铃， 由于必须布线，从而破坏装修，让人感到非常麻烦。 采用CD4069设计一款无线音乐门铃，发射按键与接 收机间采用了无线方式传输信息。 6、基于时基电路555“叮咚”门铃的设计与实现 用NE555集成电路设计、制作一个“叮咚”门铃，使该装置能够 发出音色比较动听的“叮咚”声。 7、基于CD4511数显八路抢答器的设计与实现 CD4511是一块含BCD-7段锁存、译码、驱动电路于一体的集成 电路。设计一款基于CD4511八路抢答器，该电路包括抢答，编 码，优先，锁存，数显和复位。 8、基于NE555+CD4017流水彩灯的设计与实现 以NE555和CD4017为核心，设计制作一个流水彩灯，使之通 过调节电位器旋钮，可调整彩灯的流动速度。 9、基于用CD4067、CD4013、 NE555跑马灯的设计与实 现
实验一门电路逻辑功能及测试 一、实验目的 1、熟悉门电路逻辑功能。 2、熟悉数字电路学习机及示波器使用方法。 二、实验仪器及材料 1、双踪示波器 2、器件 74LS00 二输入端四与非门2片 74LS20 四输入端双与非门1片 74LS86 二输入端四异或门1片 74LS04 六反相器1片 三、预习要求 1、复习门电路工作原理相应逻辑表达示。 2、熟悉所有集成电路的引线位置及各引线用途。 3、了解双踪示波器使用方法。 四、实验内容 实验前按学习机使用说明先检查学习机是否正常，然后选择实验用的集成电路，按自己设计的实验接线图接好连线，特别注意Vcc及地线不能接错。线接好后经实验指导教师检查无误方可通电。试验中改动接线须先断开电源，接好线后在通电实验。 1、测试门电路逻辑功能。 （1）选用双输入与非门74LS20一只，插入面包板，按图 连接电路，输入端接S1~S4(电平开关输入插口)，输 出端接电平显示发光二极管（D1~D8任意一个）。 （2）将电平开关按表1.1置位，分别测出电压及逻辑状态。（表1.1） 输入输出 1 2 3 4 Y 电压(V) H H H H 0 0.11 L H H H 1 4.23 L L H H 1 4.23 L L L H 1 4.23 L L L L 1 4.23
2、异或门逻辑功能测试 （1）选二输入四异或门电路74LS86，按图接线，输入端1﹑2﹑4﹑5接电平开关，输出端A ﹑B ﹑Y 接电平显示发光二极管。 （2）将电平开关按表1.2置位，将结果填入表中。 表 1.2 3、逻辑电路的逻辑关系 （1）选用四二输入与非门74LS00一只，插入面包板，实验电路自拟。将输入输出逻辑关系分别填入表1.3﹑表1.4。 输入 输出 A B Y Y 电压（V ） L L L L 0 0 0 0.16 H L L L 1 0 1 4.18 H H L L 0 0 0 0.17 H H H L 0 1 1 4.18 H H H H 0 0 0 0.17 L H L H 1 1 0.17 输入 输出 A B Y L L 0 L H 1 H L 1 H H 输入 输出 A B Y Z L L 0 0 L H 1 0 H L 1 0 H H 1
实验一 TTL与非门的参数测试 一、实验目的 ·掌握用基本逻辑门电路进行组合逻辑电路的设计方法。 ·通过实验，验证设计的正确性。 二、实验原理 1.组合逻辑电路的分析： 所谓组合逻辑电路分析，即通过分析电路，说明电路的逻辑。 通常采用的分析方法是从电路的输入到输出，根据逻辑符号的功能逐级列出逻辑函数表达式，最好得到表示输出与输入之间的关系的逻辑函数式。然后利用卡诺图或公式化简法将得到的函数化简或变换，是逻辑关系简单明了。为了使电路的逻辑功能更加直观，有时还可以把逻辑函数式转化为真值表的形式。 2.逻辑组合电路的设计： 根据给出的实际逻辑问题，求出实现这一逻辑功能的最简单电路，陈伟组合逻辑电路的设计。 3.SSI设计：设计步骤如下： ①逻辑抽象；分析时间的因果关系，确定输入和输出变量。 ②定义逻辑状态的含义：以二值逻辑0、1表示两种状态。 ③列出真值表 ④写出逻辑表达式，并进行化简，根据选定器件进行转换。 ⑤画出逻辑电路的连接图。 ⑥实验仿真，结果验证。 三、实验仪器及器件 数字万用表1台
多功能电路实验箱1台 四、实验内容 1.设计5421BCD 码转换为8421BCD 码（用双输入端与非门实现）。 四位自然二进制码 5421ＢＣＤ码 Ｂ３ Ｂ２ Ｂ１ Ｂ０ Ｄ３ Ｄ２ Ｄ１ Ｄ０ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 伪码 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 根据5421BCD 码与8421BCD 码真值表可得 2.设A 、B 、C 、D 代表四位二进制变量，函数X=8A-4B+2C+D ，试设计一个组合逻辑电路，判断当函数值介于4 数电课程设计题目选 一、设计并制作一数字式温度计 〖基本要求〗采用电桥法，利用PT~100热电阻对0~200℃测温范围进行测量并送LED 数码管显示，要求测量分辨率为0.1℃,数据测量间隔时间为5秒。 〖提高要求〗1)针对不同的铂热电阻讨论不同的温度信号测量办法 2)利用电路对测温电路进行非线性校正，提高测温精度(电路非线性校正和EPROM 查表法非线性校正两种方法) 3)讨论误差的形成因素和减少误差的措施 4)进行简单的温度开关控制 〖参考原理框图〗系统参考原理框图如下： 〖主要参考元器件〗 MCl4433(1)，LM324(1)，七段数码管(4)，CD4511(1),MC1413(1),铂热电阻使用普通 精密电位器代替。 二、十二小时电子钟 〖基本要求〗利用基本数字电路制作小时电子钟，要求显示时分秒；并能实现校时和校分的功能。 〖提高要求〗1)针对影响电子钟走时精度的因素提出改进方案 2)增加日期显示 3)实现倒计时功能 4)整点报时(非语音报时) 5)定时功能 〖参考原理框图〗： 〖主要参考元器件〗：CD4060，74LS74，74LS161，74LS248 电桥电路 供电电路 时钟电路 放大电路 A/D 转换 显示电路 时校 分校 秒校 24进制时计数器 单次或连续的脉冲 60进制分计数器 分频器 60进制秒计数器 译码电路 晶体振荡器 显示电路 译码电路 显示电路 显示电路 译码电路 三、电平感觉检测仪 〖基本要求〗：采用光电式摇晃传感器，其检测范围为±90℃，每摇晃一度传感器就输出一个脉冲信号给计数单元，在给定时间内测量到的脉冲数目就能表明该人的电平感觉，测试时采用头戴式传感器、闭上双目，单脚立地：保持静止，开始测试。定时时间为1分钟 〖提高要求〗 〖参考原理、框图〗： 〖主要参考元器件〗CD4060，555，74LS74 四、便携式快速心律计 基本要求〗利用数字电路制作一便携式快速心律计，用于在较短时间内测量脉搏跳动速率：并使用LED 显示。 〖提高要求〗1）提高测量精度的方法 2)设计能比较准确测量1S 内心跳的电路 〖参考原理框图〗 〖主要参考元器件〗CD4060，4528，4518；4511，14526 五、数字式定时开关 〖基本要求〗设计并制作一数字式定时开关，此开关采用BCD 拨盘预置开关时间，其最大定时时间为9秒，计数时采用倒计时的方式并通过一位LED 数码管显示。此开关预置时间以后通过另一按钮控 制并进行倒计时，当时间显示为0时，开关发出开关信号，输出端呈现高电平，开关处于开态，再按按钮时，倒计时又开始。计时时间到驱动扬声器报警。 〖提高要求〗 l)输出部分加远距离(100m)继电器进行控制 2）延长定时时间 3)探讨提高定时精度的方法 〖参考原理框图〗 外部操作开关 〖主要参考元器〗：CC4511,CC14522,CD4060 传感器 基准时间产生电路 倍频器 放大与整形 控制电路 计数译码 显 示电 路 秒脉冲发生器 计时器 译码显示 控制电路 报警电路 数字电路实验报告 实验一 组合逻辑电路分析 一．试验用集成电路引脚图 74LS00集成电路 74LS20集成电路 四2输入与非门 双4输入与非门 二．实验内容 1.实验一 自拟表格并记录: 2.实验二 密码锁的开锁条件是：拨对密码，钥匙插入锁眼将电源接通，当两个条件同时满足时，开锁信号为“1”，将锁打开。否则，报警信号为“1”，则接通警铃。试分析密码锁的密码ABCD 是什么？ X1 2.5 V A B C D 示灯：灯亮表示“1”，灯灭表示“0” ABCD 按逻辑开关，“1”表示高电平，“0”表示低电平 ABCD 接逻辑电平开关。 最简表达式为：X1=AB ’C ’D 密码为： 1001 A B C D X1 X2 A B C D X1 X2 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 三.实验体会： 1.分析组合逻辑电路时，可以通过逻辑表达式，电路图和真值表之间的相互转换来到达实验所要求的目的。 2.这次试验比较简单，熟悉了一些简单的组合逻辑电路和芯片 ，和使用仿真软件来设计和构造逻辑电路来求解。 实验二 组合逻辑实验（一） 半加器和全加器 一．实验目的 1. 熟悉用门电路设计组合电路的原理和方法步骤 二．预习内容 1. 复习用门电路设计组合逻辑电路的原理和方法步骤。 2. 复习二进制数的运算。 3. 用“与非门”设计半加器的逻辑图。 4. 完成用“异或门”、“与或非”门、“与 非”门设计全加器的逻辑图。 5. 完成用“异或”门设计的3变量判奇 电路的原理图。 三．元 件参考 U1A 74LS00D U1B 74LS00D U1C 74LS00D U1D 74LS00D U2A 74LS00D U2B 74LS00D U2C 74LS00D U3A 74LS20D X1 2.5 V X2 2.5 V VCC 5V A Ｂ Ｃ D 电子线路课程设计题目 （模电、数电部分） 一、锯齿波发生器 二、语音放大电路 三、可编程放大器 四、数字频率计 五、可调电源 六、汽车尾灯控制电路 2011．09 一、设计一高线性度的锯齿波发生器 要求： （1）利用555定时器和结型场效应管构成的恒流源设计一高线性度的锯齿波发生器；参考电路如图所示； （2）在EWB中对该电路进行仿真； （3）焊接电路并进行调试；调试过程中思考： a、电路中两个三极管的作用是什么？其工作状态是怎么样的？ b、R3阻值的大小会对锯齿波的线性度产生什么影响？ c、输出锯齿波的幅值范围多大？ d、调节电路中的可调电阻对波形有什么影响？ e、LM324的作用是什么？ （4）参考电路图中采用的是结型场效应管设计的，若采用N沟道增强型VMOS管和555定时器来设计一高线性度的锯齿波发生器，该如何设计？ LM324 图2 高线性度锯齿波发生器的设计 二、语音放大电路的设计 通常语音信号非常微弱，需要经过放大、滤波、功率放大后驱动扬声器。 要求： （1）采用集成运算放大器LM324和集成功放LM386N-4设计一个语音放大电路；假设语音信号的为一正弦波信号，峰峰值为5mV，频率范围为100Hz~1KHz，电路总体原理图如下所示； 图4 语音放大电路 （2）仔细分析以上电路，弄清电路构成，指出前置放大器的增益为多少dB?通带滤波器的增益为多少dB? （3）参照以上电路，焊接电路并进行调试。 a、将输入信号的峰峰值固定在5mV，分别在频率为100Hz和1KHz的条件下测试前 置放大的输出和通带滤波器的输出电压值，计算其增益，将计算结果同上面分析 的理论值进行比较。 b、能过改变10K殴的可调电阻，得到不同的输出，在波形不失真的条件下，测试集 成功放LM386在如图接法时的增益； c、将与LM386的工作电源引脚即６引脚相连的10uF电容断开，观察对波形的影响， 其作用是什么？ d、扬声器前面1000uF电容的作用是什么？ 实验一门电路逻辑功能及测试 一、实验目得 1、熟悉门电路逻辑功能。 2、熟悉数字电路学习机及示波器使用方法。 二、实验仪器及材料 1、双踪示波器 2、器件 ７4LＳ00 二输入端四与非门２片 7４ＬS20 四输入端双与非门1片 ７４ＬS8６二输入端四异或门1片 74LS０4 六反相器1片 三、预习要求 1、复习门电路工作原理相应逻辑表达示。 2、熟悉所有集成电路得引线位置及各引线用途。 ３、了解双踪示波器使用方法。 四、实验内容 实验前按学习机使用说明先检查学习机就是否正常,然后选择实验用得集成电路，按自己设计得实验接线图接好连线,特别注意Vcc及地线不能接错。线接好后经实验指导教师检查无误方可通电。试验中改动接线须先断开电源,接好线后在通电实验。 1、测试门电路逻辑功能。 （1）选用双输入与非门74ＬＳ20一只，插入面包板,按图 连接电路,输入端接S1~Ｓ4(电平开关输入插口),输 出端接电平显示发光二极管(D1～D８任意一个）。 （2)将电平开关按表1、1置位,分别测出电压及逻辑状态。(表1、１) 2、异或门逻辑功能测试 (1)选二输入四异或门电路74LS86,按图接线,输入端１﹑2﹑4﹑5接电平开关,输出端Ａ﹑B﹑Ｙ接电平显示发光二极管。 (2)将电平开关按表1、２置位，将结果填入表中。 表1、2 3、逻辑电路得逻辑关系 (1)选用四二输入与非门74LS0０一只,插入面包板，实验电路自拟。将输入输出逻辑关系分 别填入表1、3﹑表1、4。 (２）写出上面两个电路得逻辑表达式。 表1、３ Y=A ⊕B 表1、4 Y=A ⊕B Ｚ=AB 4、逻辑门传输延迟时间得测量 用六反相器(非门)按图1、5接线,输80KHz 连续脉冲,用双踪示波器测输入，输出相位差,计算每个门得平均传输延迟时间得ｔｐd 值 : tpd ＝０、２μｓ/6=1/30μｓ 5、利用与非门控制输出。 选用四二输入与非门74LS00一只,插入面包板，输入接任一电平开关，用示波器观察Ｓ对输出脉冲得控制作用: 一端接高有效得脉冲信号,另一端接控制信号。只有控制信号端为高电平时,脉冲信号才能通过。这就就是与非门对脉冲得控制作用。 6.用与非门组成其她门电路并测试验证 (1)组成或非门。 用一片二输入端与非门组成或非门 Y = Ａ+ B = A ? Ｂ 画出电路图,测试并填表1、5 中。 表1、5 图如下： （2）组成异或门 ① 将异或门表达式转化为与非门表达式。 A ⊕B=｛[(ＡＡ)＇B]'［Ａ( B Ｂ）＇]}＇ ② 画出逻辑电路图。 ③ 测试并填表1、6。表1、6 用可编程逻辑器件设计组合逻辑电路 一、实验目的 1.掌握译码器的功能和应用 2.掌握数据选择器的功能和应用 二．实验方案 ㈠ 1. 有一密码锁有三个按键，分别是A、B、C。当三个键都按下时，或当只有A，B其中一个键按下时；或当有A,B两个键同时按下时，锁打开（用F表示开锁信号）。而当有键按下却不符合上列组合状态时，将发出报警信号（用Ｇ表示报警信号） 2.设计用3个开关控制一个电灯的逻辑电路，要求改变任何一开关的状态都能控制电灯由亮变灭或由灭变亮。要求用数据选择器实现。 3.用74LS138和门电路设计1位二进制全减器电路。输入为被减数、减数和来自低位的借位，输出为两数之差和向高位的借位信号。 三．实验步骤 （1）画出真值表： 密码锁的逻辑功能表： 1 电灯的逻辑功能表： 全减器的逻辑功能表： （２）写出逻辑表达式： 密码锁的逻辑表达式： １Ｙ＝［１Ｃ０（Ａ＇Ｂ＇）＋１Ｃ１（Ａ＇Ｂ）＋１Ｃ２（ＡＢ＇）＋１Ｃ３（ＡＢ）］１ＧＮ２Ｙ＝［２Ｃ０（Ａ＇Ｂ＇）＋２Ｃ１（Ａ＇Ｂ）＋２Ｃ２（ＡＢ＇）＋２Ｃ３（ＡＢ）］２ＧＮ全减器的逻辑表达式： Y=CI’P’K+CI’PK’+CIP’K’+CIPK C0= CI’P’K+CIP’K’+CIPK+CIP’K （3）画出电路原理图 密码锁的电路图，用74153实现： 电灯的电路图，用74153实现： 全减器的电路图，用74138实现： 四.时序仿真： 用Quatus2 仿真得到的波形如下： 五．实验验证：分析仿真图波形和真值表结果以及在开发板上的演示结果，完全吻合，故此次设计正确。 六．总结： 本次的实验看上去简单，但对于逻辑电路的应用需要更熟练。74LS138的功能是将每个输入的二进制代码译成对应的输出高，低电平的信号，它是编码的反操作。在实验过程中因为要控制更多的输入和观察记录等更多的输出，每一步都要准确无误才会得到正确的结果。对双四选一数据选择器74LS153的使用相对困难。首先是原理的理解，其次是线路的分配。把74LS138和74LS153综合运用起来才能实现多通道数据传输。应该先对电路的数字逻辑进行详细的分析，可以提高学习的效率也能加强对实验的理解。 课程设计题目：（可选参考题目） 1.函数发生器的设计 设计任务： 设计一个函数发生器，能产生方波、三角波、正弦波、锯齿波信号。主要技术指标： (1)输出频率范围100HZ~1KHZ、1~10KHZ (2)输出电压：方波U PP=6V，三角波U PP=6V，正弦波U PP>1V,锯齿波U PP=6V。 2.串联型直流稳压电源的设计 设计任务： 设计一个直流稳压电源，能产生方波、三角波、正弦波、锯齿波信号。主要技术指标： (1) 输出电压可调范围：5~20V (2) 最大输出电流：3A (3) 稳压系数Sr≦0.1。 3.多级低频阻容耦合放大器的设计 设计任务： (1)输入正弦波信号：有效值U i≦10mV、内阻R S=50Ω、频率f=30HZ~30KHZ； (2)输出正弦波信号：有效值U O≧3V、R O≦10Ω； (3)输入电阻：R i≧20kΩ (4)工作稳定：温度变化时闭环增益相对变化率为开环相对变化率的十分之一。 (5)消除自激振荡。 4.集成运放交流放大器设计 设计任务： (1)输入信号：有效值U i≦10mV、内阻R S=50Ω、频率f=20HZ~20KHZ； (2)输出信号：有效值U O≧5V、R O≦10Ω； (3)输入电阻：R i≧20kΩ， (4)负载电阻：R L=2kΩ 5.由集成运放和晶体管组成的OCL功率放大器设计 设计任务： (1) 输入信号：有效值U i≦200mV (2) 最大输出功率：P O≧2W， (3) 负载电阻：R L=8Ω， (4) 通频带：BW=80HZ~10kHZ。 6.正弦波信号发生器的设计 设计任务： (1) 输出频率范围：20HZ~20KHZ (2) 输出电压幅度：U PP>6V， 7.电阻炉温度控制器设计 设计任务： 设计一个电阻炉温度控制器，使受控场所的环境温度维持在设定的温度范围内 (1) 设计合适的电源电路 (2) 用集成运放组成温度检测控制电路 (3) 用继电接触控制电路控制加热器。 8.数字电子钟电路设计 数电课程设计题目选 一、设计并制作一数字式温度计 〖基本要求〗采用电桥法，利用PT~100热电阻对0~200℃测温范围进行测量并送LED数码管显示，要求测量分辨率为0.1℃,数据测量间隔时间为5秒。 〖提高要求〗1)针对不同的铂热电阻讨论不同的温度信号测量办法 2)利用电路对测温电路进行非线性校正，提高测温精度(电路非线性校正和EPROM查表法非线性校正两种方法) 3)讨论误差的形成因素和减少误差的措施 4)进行简单的温度开关控制 〖参考原理框图〗系统参考原理框图如下： 〖主要参考元器件〗 MCl4433(1)，LM324(1)，七段数码管(4)，CD4511(1),MC1413(1),铂热电阻使用普通 精密电位器代替。 二、十二小时电子钟 〖基本要求〗利用基本数字电路制作小时电子钟，要求显示时分秒；并能实现校时和校分的功能。 〖提高要求〗1)针对影响电子钟走时精度的因素提出改进方案 2)增加日期显示 3)实现倒计时功能 4)整点报时(非语音报时) 5)定时功能 〖参考原理框图〗： 三、电平感觉检测仪 〖基本要求〗：采用光电式摇晃传感器，其检测范围为±90℃，每摇晃一度传感器就输出一个脉冲信号给计数单元，在给定时间内测量到的脉冲数目就能表明该人的电平感觉，测试时采用头戴式传感器、闭上双目，单脚立地：保持静止，开始测试。定时时间为1分钟 〖提高要求〗 〖参考原理、框图〗： 〖主要参考元器件〗CD4060，555，74LS74 四、便携式快速心律计 基本要求〗利用数字电路制作一便携式快速心律计，用于在较短时间内测量脉搏跳动速率：并使用LED显示。 〖提高要求〗1）提高测量精度的方法 2)设计能比较准确测量1S内心跳的电路 〖参考原理框图〗 〖主要参考元器件〗CD4060，4528，4518；4511，14526 五、数字式定时开关 〖基本要求〗设计并制作一数字式定时开关，此开关采用BCD拨盘预置开关时间，其最大定时时间为9秒，计数时采用倒计时的方式并通过一位LED数码管显示。此开关预置时间以后通过另一按钮控 制并进行倒计时，当时间显示为0时，开关发出开关信号，输出端呈现高电平，开关处于开态，再按按钮时，倒计时又开始。计时时间到驱动扬声器报警。 〖提高要求〗l)输出部分加远距离(100m)继电器进行控制 2）延长定时时间 3)探讨提高定时精度的方法 〖参考原理框图〗 〖主要参考元器〗：CC4511,CC14522,CD4060 Harbin Institute of Technology 数字电路自主设计实验 院系：航天学院 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 哈尔滨工业大学 一、实验目的 1．进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。 2．熟悉几种常用集成数字芯片的功能和应用，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。 3．了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。 4．培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。 5．数电课程实验为我们提供了动手实践的机会，增强动手实践的能力。 二、实验要求 设计流水灯，即一排灯按一定的顺序逐次点亮，且可调频、暂停、步进。 三、实验步骤 1．设计电路实现题目要求，电路在功能相当的情况下设计越简单越好； 2. 画出电路原理图（或仿真电路图）； 3.元器件及参数选择； 4.电路仿真与调试； 5.到实验时进行电路的连接与功能验证，注意布线，要直角连接，选最短路径，不要相互交叉，注意用电安全，所加电压不能太高，以免烧坏芯片； 6.找指导教师进行实验的检查与验收； 7.编写设计报告：写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，心得体会。 四、实验原理 设计流水灯的方法有很多种，我的设计思路是： 利用555定时器产生秒脉冲信号，74LS161组成8进制计数器，74LS138进行译码，点亮电平指示灯。并通过调节555的电阻，实现频率可调。通过两与非门，实现暂停、步进功能。 1.秒信号发生器 （1）555定时器结构（2）555定时器引脚图 （3）555定时器功能表 （4）555定时器仿真图 2. 74LS161实现8进制加计数 74LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器,它可以灵活地运用在各种数字电路，以及单片机系统中实现分频器等很多重要的功能。 （1）74LS161同步加法器引脚图 管脚图介绍: 始终CP和四个数据输入端 P0-P3 清零CLR 使能EP,ET 置数PE 数据输出端Q0-Q3 进位输出TC （2）74LS161功能表 （5）74LS161仿真图 对74LS161进行八进制计数改组，需要一个与非门，即芯片74LS00,也就是将74LS161的输出端通过与非门，当输出为8时将输出为高电平的端口与非后接到74LS161的清零段。即计数到8是异步清零，所以74LS161变为八进制计数。 实验一、常用电子仪器的使用 一、实验目的 1、学习电子技术实验中常用电子仪器的主要技术指标、性能和正确使用方法。 2、初步掌握用示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法。 电路实验箱的结构、基本功能和使用方法。 二、实验原理 在模拟电子电路实验中，要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，以接线简捷，调节顺手，观察与读数方便等原则进行合理布局。接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的公共接地端应连接在一起，称共地。 1．信号发生器 信号发生器可以根据需要输出正弦波、方波、三角波三种信号波形。输出信号电压频率可以通过频率分挡开关、频率粗调和细调旋钮进行调节。输出信号电压幅度可由输出幅度调节旋钮进行连续调节。 操作要领： 1）按下电源开关。 2）根据需要选定一个波形输出开关按下。 3）根据所需频率，选择频率范围（选定一个频率分挡开关按下）、分别调节频率粗调和细调旋钮，在 频率显示屏上显示所需频率即可。 4）调节幅度调节旋钮，用交流毫伏表测出所需信号电压值。 注意：信号发生器的输出端不允许短路。 2．交流毫伏表 交流毫伏表只能在其工作频率范围内，用来测量300伏以下正弦交流电压的有效值。 操作要领： 1）为了防止过载损坏仪表，在开机前和测量前（即在输入端开路情况下）应先将量程开关置于较大量程处，待输入端接入电路开始测量时，再逐档减小量程到适当位置。 2）读数：当量程开关旋到左边首位数为“1”的任一挡位时，应读取0～10标度尺上的示数。当量程开关旋到左边首位数为“3”的任一挡位时，应读取0～3标度尺上的示数。 3）仪表使用完后，先将量程开关置于较大量程位置后，才能拆线或关机。 3．双踪示波器 示波器是用来观察和测量信号的波形及参数的设备。双踪示波器可以同时对两个输入信号进行观测和比较。 操作要领： 1）时基线位置的调节开机数秒钟后，适当调节垂直（↑↓）和水平（←→）位移旋钮，将时基线移至适当的位置。 2）清晰度的调节适当调节亮度和聚焦旋钮，使时基线越细越好（亮度不能太亮，一般能看清楚即可）。 3）示波器的显示方式示波器主要有单踪和双踪两种显示方式，属单踪显示的有“Y1”、“Y2”、“Y1+Y2”，作单踪显示时，可选择“Y1”或“Y2”其中一个按钮按下。属双踪显示的有“交替” 和“断续”，作双踪显示时，为了在一次扫描过程中同时显示两个波形，采用“交替”显示方式， 当被观察信号频率很低时（几十赫兹以下），可采用“断续”显示方式。 4）波形的稳定为了显示稳定的波形，应注意示波器面板上控制按钮的位置：a）“扫描速率”（t/div） 第一类：基本数字逻辑 本组内题目用基本门电路和中规模集成芯片实现 1. 彩灯控制器 设计一个彩灯控制电路，要求红、黄、绿三种颜色的灯在时钟信号作用下，按下表规定的顺序转换状态。表中1表示亮、0表示灭。写出具体的分析思路和方案、利用Multisim设计的具体过程，绘制电路原理图，利用Mulitisim仿真、验证电路功能。 2. 投币式自动售饮料机 设计一个自动售饮料机电路。它的投币口每次只能投入一枚五角或一元的硬币。投入一元五角钱硬币后机器自动给出一杯饮料；投入两元硬币后，再给出饮料的同时找回一枚五角的硬币。写出具体的分析思路和方案、利用Multisim设计的具体过程，绘制电路原理图，利用Mulitisim仿真、验证电路功能。 3. 医护人员传呼系统 用9个开关模拟1~9号病房的呼叫输入信号，9号优先级最高；9~1优先级依次降低；用一个数码管显示呼叫信号的病房号码，没有呼叫时显示0，有多个信号呼叫时，显示优先级最高的呼叫（其他呼叫号用指示灯显示）；同时用蜂鸣器提醒医护人员注意，蜂鸣器在医护人员按下应答按钮后停止。写出具体的分析思路和方案、利用Multisim设计的具体过程，绘制电路原理图，利用Mulitisim仿真、验证电路功能。 4. 巴克码信号发生器 巴克码信号是二相编码信号的一种，在多普勒雷达中得到了广泛应用。设计一个7位的巴克码（1110010）产生电路，用一个开关来控制信号发生器的启停。写出具体的分析思路和方案、利用Multisim设计的具体过程，绘制电路原理图，利用Mulitisim仿真、验证电路功能。 5. 亲子鉴定器 父母血型与子女血型的遗传规律如下表所示，要求设计一电路，输入父母血型，子女可能出现血型的对应指示灯亮。写出具体的分析思路和方案、利用Multisim设计的具体过程，绘制电路原理图，利用Mulitisim仿真、验证电路功能。 上海电力学院 数字电路与数字逻辑实验指导书 实验题目：Quartus II软件应用 专业年级：信息安全2011252 学生姓名：李涵茜学号：20113309同组姓名：无 指导教师姓名：刘洪利 一、实验目的 1、了解并掌握QuartusII软件的使用方法。 2、了解并掌握仿真（功能仿真及时序仿真）方法及验证设计正确性。 3、了解并掌握EDA QuartusII中的原理图设计方法。 二、实验内容 本实验通过简单的例子介绍FPGA开发软件QuartusII的使用流程，包括图形输入法的设计步骤和仿真验证的使用以及最后的编程下载。在QuartusII中通过原理图的方法，使用与门和异或门实现半加器。 图形编辑输入法也称为原理图输入设计法。用Quartus II的原理图输入设计法进行数字系统设计时，不需要了解任何硬件描述语言知识，只要掌握数字逻辑电路基本知识，就能使用QuartusII提供的EDA平台设计数字电路或系统。 QuartusII的原理图输入设计法可以与传统的数字电路设计法接轨，即把传统方法得到的设计电路的原理图，用EDA平台完成设计电路的输入、仿真验证和综合，最后编程下载到可编程逻辑器件(FPGA/CPLD)或专用集成电路(ASIC)中。 真值表 逻辑表达式 S=a○+b Cout=a∧b 三、实验步骤 第1步：打开QuartusII软件。 第2步：新建一个空项目。 选择菜单File->New Project Wizard，进入新建项目向导。如下图所示，填入项目的名称“hadder”，默认项目保存路径在Quartus安装下，也可修改为其他地址，视具体情况而定。 第3步：单击Next按钮，进入向导的下一页进行项目内文件的添加操作，如果没有文件需要添加进项目，则直接点击Next按钮既可。 第4步：选择CPLD/FPGA器件，如下图所示，选择芯片系列为“MAX II”，型号为“EPM240T100C5”。 第5步：向导的后面几步不做更改，直接点击Next即可，最后点击Finish结束向导。到此即完成了一个项目的新建工作。 第6步：新建一个图形文件。选择File->New命令，选择“Diagram/Schematic File”，点击OK按钮完成。将该图形文件另存为hadder.bdf。图形编辑窗口如下图所示，窗口左边是图形编辑工具条。 第7步：在图形编辑窗口的空白处双击，打开符号库窗口，如左下图所示。展开符号库“c://.../libraries/”，可以看到有三个类别，分别是“megafunctions”——表示具有宏功能的符号，“others”——主要是一些常用的集成电路符号，“primitives”——主要是一些基本门电路符号、引脚和接地、电源符号等。窗口中的“name”框可快速检索到需要的符号，例如当输入型号“7408”，符号库立刻找到相应集成电路的符号，如右下图所示。 第8步：选择好需要的符号后，单击OK按钮，界面将回到原理图编辑界面，然后单击左键即在窗口内放置该符号。再用同样的方法，在“name”框中输入“xor”即可找到异或门的符号；如下图所示。 第9步：在图形编辑窗口中分别放置与门“7408”和异或门“xor”，如下图所示。 第10步：再次打开符号，在“name”栏中输入“input”，符号库自动在库中找到输入“input”符号（如左下图所示），并选中“Repeat-insert mode”点击OK按钮，可反复在编辑窗口中放入输入符号，直单击右键取消放置为止。由于输 多功能电子表的设计与实现 ——基于Basys2开发板电路设计及仿真1.实验目的 1．了解有关FPGA的基本知识以及在电路设计的应用； 2．了解并学会利用Verilog HDL硬件开发语言设计特定功能的电路，加深对知识的理解；3．了解Basys2开发板的特点并利用其元件在硬件上实现电路功能； 4．在完成电路设计的过程中积累实际工程开发的经验； 5．培养对于新型实验器材的理解和学习能力； 6．在实验中练习并熟悉有关嵌入式系统开发的过程，为未来的学习打下基础。 2.总体设计方案或技术路线 1．查阅资料，了解Basys2工作相关特点，对于FPGA的开发过程有初步认识； 2．学习Verilog HDL硬件开发语言，阅读相关程序实例加深对于编程语言及模块的理解；3．确定本次试验电子表的功能，编写程序进行实现； 4．对于编写程序进行调试，修改编写过程中出现的语法错误； 5．再对上一步中调试好的程序进行仿真，编写仿真代码，分析输出并进一步修改程序；6．对于仿真好的程序建立ucf文件进行引脚约束及综合，生成bit文件； 7.将bit文件烧写到开发板中，在硬件中实现预定功能； 8.对整个实验过程进行总结，分析输出效果并寻找改进方法。 3.实验电路图 由于本实验的电路设计基本全部由Verilog HDL硬件编程语言完成（具体代码附于报告结尾处），因此，没有具体芯片电路图。 而在仿真软件中，提供了实验电路的RTL级原理图和技术原理图。因此我们可以利用ISE Design Suite 14.7电路设计和仿真软件自动生成实验电路的原理图，具体操作过程为，在编写好程序后，双击鼠标左键选择运行Synthesize - XST对电路进行综合，综合成功后，在其子目录下会有View RTL Schematic和View Technology Schematic两个选项，双击这两个选项即可查看该电路的RTL级原理图和技术原理图（如下图）。 由于电路的搭建主要由代码实现，因此软件提供的主要为电路的输入输出原理图，而非具体的电路图，但对于工程的建立与调试已经足够，也就不需要另画详细的电路图了 RTL级原理图： 课程设计说明书 课程设计名称：数字电路课程设计 课程设计题目：四花样彩灯控制器 学院名称：信息工程学院 专业：通信工程班级：110422 学号：姓名：陈粤龙 评分：教师： 20 13 年9 月23 日 数字电路课程设计任务书20 12 －20 13 学年第 1 学期第19 周－20周 题目四花样彩灯控制 内容及要求 (1) 彩灯一亮一灭,从左向右移动 (2) 彩灯两亮两灭，从左向右移动 (3) 四亮四灭，从左向右移动 (4) 从1～8从左到右逐次点亮，然后逐次熄灭 (5) 四种花样自动变换。 进度安排 1.?布置任务、查阅资料、选择方案、领仪器设备：2天 2.?仿真、画PCB线路图：2天 3.?领元器件、制作、焊接：3天 4.?调试：2天 5.?验收：1天 6.?提交报告：2013-2014学年第一学期?2-3周 学生姓名：陈粤龙 注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。 2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。 前 言 彩灯控制器有着非常广泛的运用，如：LED 彩灯，音乐彩灯控制器，二维彩灯控制器等等，现简单介绍如下： 随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到彩色霓虹灯。LED 彩灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用 彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。但目前市场上各式样的LED 彩灯控制器大多数用全硬件电路实现，电路结构复杂、功能单一，这样一 指导时间:2周 指导地点： E610 任务下达 2013年 9月 22日 任务完成 2013 年 9 月 25日 考核方式 1.评阅 □ 2.答辩 □ 3.实际操作□ 4.其它 □ 指导教师 系（部）主任 摘 要 彩灯控制器在我门日常生活中有重要的运用，如广告牌的设计和节日彩灯的设计都能运用到它的原理。本次设计的四花样彩灯控制器是其中较简单的，但这是进行复杂设计的基础。 本次课程设计要设计一个四花样彩灯控制器。首先要分析设计要求，从要实现四花样入手推导出要使用的芯片。可通过八位右移寄存器74LS164实现八个彩灯的向右移动，从它的右移输入端输入四种码来实现它的四种花样。根据四种花样确定这四种码，可通过模十六计数器74LS161的输出端接与门74LS08和非门74LS04产生。要实现彩灯的自动转换，把四种码输入四选一数据选择器74LS153的四个输入端，它的地址输入端接双D 触发器74LS74的两个输出端，74LS74可产生四种循环的状态，从而实现彩灯的自动转换。时钟信号由两个555产生，一个产生周期为0.721秒的矩形脉冲控制模十六计数器74LS161和八位右移寄存器74LS164,另一个产生周期为14.01秒的脉冲控制双D 触发器。当彩灯完成一种花样时，双D 触发器输出状态改变，数据选择器选择另一种码输出，彩灯变为下一种花样，直到完成四种花样再循环变化。 经实验验证，所设计的四花样彩器能完成四花样变换，每一种花样循环两次，四种花样不断循环。 关键字：时钟脉冲 分频 自动转换 控制器 数据选择器数电课程设计题目汇总..
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