数字电路实验

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1、数字电路部分数字电路部分2003年年5月月1第一单元 基础测试性实验 第二单元 组合电路综合设计 第三单元 时序电路综合设计第四单元 D/A转换和只读存储器综合设计第五单元 综合设计性课程设计 123数字电路实验452第一单元第一单元 基础测试性实验 实验一实验一 TTL、HC和和HCT集成逻辑集成逻辑门的逻辑功能与参数测试门的逻辑功能与参数测试 123453 1实验目的(1)掌握TTL、HC和HCT与非门主要参数的意义和测试方法。(2)加深对TTL、HC和HCT集成逻辑门的逻辑功能的认识。(3)掌握TTL、HC和HCT器件的传输特性。实验一实验一 TTL、HC和和HCT集成逻辑门的逻辑功能与

2、参数测试集成逻辑门的逻辑功能与参数测试 预习要求123454实验仪器实验一实验一 TTL、HC和和HCT集成逻辑门的逻辑功能与参数测试集成逻辑门的逻辑功能与参数测试 2预习要求（1）复习TTL和CMOS与非门主要参数的意义和测试方法。（2）熟悉TTL和CMOS与非门的外引线排列。（3）借助EWB仿真软件检验设计结果，并做出分析。（4）完成预习报告。123455 3实验仪器：（1）信号发生器一台、示波器一台。电流表万用表各一块；（2）实验电路板一块；（3）元器件及导线若干；实验内容实验一实验一 TTL、HC和和HCT集成逻辑门的逻辑功能与参数测试集成逻辑门的逻辑功能与参数测试 123456 4实

3、验内容：（1）测试TTL和CMOS与非门的主要参数ICCH、ICCL、IIS和NO。（2）测试平均传输延迟时间tpd。（3）测试TTL和CMOS与非门的电压传输特性。（4）测试TTL和CMOS与非门的逻辑功能。实验电路实验一实验一 TTL、HC和和HCT集成逻辑门的逻辑功能与参数测试集成逻辑门的逻辑功能与参数测试 123457 5实验电路：实验一实验一 TTL、HC和和HCT集成逻辑门的逻辑功能与参数测试集成逻辑门的逻辑功能与参数测试 图(一)扇出系数测试 图(二)用环行振荡器测tPd 实验电路123458实验一实验一 TTL、HC和和HCT集成逻辑门的逻辑功能与参数测试集成逻辑门的逻辑功能与

4、参数测试 图(三)电压传输特性 选做题目图(四)IIS的测试 123459 6选作题目(1)根据CMOS门电路的主要参数定义，设计测试电路，对74HC00的参数进行测试。(2)用TTL或CMOS门设计单稳触发延时电路，要求延迟时间tp=1s，用LED显示。教学意图实验一实验一 TTL、HC和和HCT集成逻辑门的逻辑功能与参数测试集成逻辑门的逻辑功能与参数测试 1234510 8教学意图vTTL、HC和HCT集成逻辑门的逻辑功能与参数测试是数字电子技术的基础测试性实验。要求学生掌握TTL、CMOS与非门等电路主要参数的测试方法。实验一实验一 TTL、HC和和HCT集成逻辑门的逻辑功能与参数测试集

5、成逻辑门的逻辑功能与参数测试 思考题1234511 9思考题(1)TTL和CMOS与非门不用的输入端应如何处理？(2)为什么TTL与非门的输入端悬空相当于逻辑高电平？(3)测量扇出系数NO的工作原理是什么？(4)在什么情况下与非门输出高电平或低电平？其电压值分别等于多少？(5)集成电路有关引脚规定接高电平，在实际电路中为什么不能悬空，而必须接VCC。实验一实验一 TTL、HC和和HCT集成逻辑门的逻辑功能与参数测试集成逻辑门的逻辑功能与参数测试 1234512(6)CMOS器件与一般TTL器件有什么不同？(7)在什么场合下选用CMOS器件？(8)CMOS输入端电流可以超过1mA吗？为什么？(9

6、)两个TTL与非门输出并接会产生什么现象？(10)TTL电源电压允许的波动范围是多少，若超过其范围会产生什么现象？低于其范围会产生什么现象？实验一实验一 TTL、HC和和HCT集成逻辑门的逻辑功能与参数测试集成逻辑门的逻辑功能与参数测试 参考文献123451310.参考文献(1)数字逻辑与数字系统题解、题库与实验，白中英，北京：科学出版社，2001年。(2)电子技术基础实验，陈大钦，武汉：华中科技大学出版社，2001年。实验一实验一 TTL、HC和和HCT集成逻辑门的逻辑功能与参数测试集成逻辑门的逻辑功能与参数测试 1234514第二单元第二单元 组合电路综合设计组合电路综合设计 实验二实验二

7、 数字显示电路数字显示电路 1234515 1实验目的(1)掌握基本门电路的应用，了解用简单门电路实现控制逻辑。(2)掌握编码、译码和显示电路的设计方法。(3)掌握用全加器、比较器设计电路的方法。实验二实验二 数字显示电路数字显示电路 预习要求1234516 2预习要求(1)复习基本与非门组合电路、编码器、译玛器、显示器及加法器的基本原理。（2）查找手册学会编码器、译玛器、加法器等中规模集成电路的使用方法。（3）借助EWB仿真软件检验设计结果，并做出分析。（4）完成预习报告。设计任务与要求实验二实验二 数字显示电路数字显示电路 12345173设计任务与要求(1)用一操作面板左侧有16个按键，

8、编号为0到15数字，另在面板右侧配2个共阳7段显示器，操作面板图如图（五）所示。设计任务与要求高位高位0123456789101112131415低位低位图（五）实验二操作面板示意图实验二实验二 数字显示电路数字显示电路 1234518设计任务与要求(2)设计一个电路：当你按下小于10的按键后，右侧低位7段显示器显示数字，左侧7段显示器显示0；当你按下大于9的按键后，右侧低位7段显示器显示个位数字，左侧7段显示器显示1。若同时按下几个按键，优先级别的顺序是15到0。实验二实验二 数字显示电路数字显示电路 设计与实验步骤 12345194设计与实验步骤 (1)设计编码、译码和显示电路并完成实验。

9、(2)设计基本门电路、全加器电路并完成实验。(3)完成整体电路的连接和实验。实验二实验二 数字显示电路数字显示电路 选用器件1234520实验二实验二 数字显示电路数字显示电路 5选用器件(参考)1个四位二进制加法器(74LS283)，2个8线3线优先编码器（74LS148），2个四2输入与非门(74LS00)，1个非门(74LS04)和2个74LS47显示译码器。实验电路1234521教学意图实验二实验二 数字显示电路数字显示电路 图(六)实验二的组合电路图6.实验电路图1234522 7教学意图：数字显示电路实验将传统的四个分离的基本门实验，编码器、显示译码器、七段显示器实验，加法实验和比

10、较器实验综合为一个完整的设计型的组合电路综合实验。通过本实验要求学生熟悉各种常用MSI组合逻辑电路的功能与使用方法，学会组装和调试各种MSI组合逻辑电路，掌握多片MSI、SSI组合逻辑电路的级联、功能扩展及综合设计技术，使学生具有数字系统外围电路、接口电路方面的综合设计能力。实验二实验二 数字显示电路数字显示电路 选做实验1234523 8选做实验用本题目要求的芯片完成下述电路(1)将输入大于5的数字显示出来。设计要求：一操作面板左侧有16个按键，编号为0到15数字，另在面板右侧配2个共阳显示管，操作面板图如图(五)所示。请设计一个电路：当你按下小于5的按键后，右侧低位7段显示器显示数字5，左

11、侧显示器显示；当你按下大于5的按键后，右侧低位7段显示器显示数字5，左侧显示器显示。若同时按下几个按键，优先级别的顺序是15到0。现配备1个四位比较器，2个8线3线优先编码器（74LS148），2个四2输入与非门和2个74LS47显示译码器。实验二实验二 数字显示电路数字显示电路 1234524实验二实验二 数字显示电路数字显示电路 选做实验 (2)输入小于10的数字乘方，并显示。设计要求：一操作面板左侧有10个按键，编号为0到9数字，另在面板右侧配2个共阳7段显示器，操作面板图如图(五)所示。请设计一个电路：当你按下按键后，七段显示器显示按下数字的乘方。右侧低位7段显示器显示个位数字，左侧7

12、段显示器显示十位数字。若同时按下几个按键，优先级别的顺序是9到0。现配备一个加法器，2个8线3线优先编码器（74LS148），2个四2输入与非门和2个74LS47显示译码器。1234525选做实验(3)将输入8421BCD码转换成为余3码，并显示。设计要求：一操作面板左侧有10个按键，编号为0到9数字，另在面板右侧配2个共阳7段显示器，操作面板图如图(五)所示。请设计一个电路：当你按下按键后，七段显示器显示按下所按下数字加3的数字。右侧低位7段显示器显示个位数字，左侧7段显示器显示十位数字。若同时按下几个按键，优先级别的顺序是9到0。现配备一个加法器，2个8线3线优先编码器（74LS148），

13、2个四2输入与非门和2个74LS47显示译码器。思考题实验二实验二 数字显示电路数字显示电路 12345269.思考题(1)用LED显示高低电平时，为什么要串接一个电阻，该电阻值如何选择？(2)共阳极与共阴极七段显示发光管有何区别，在使用上如何处理？(3)将共阳极七段显示发光管LED改为共阴极七段显示发光管LED，对电路如何处理？(4)什么是高有效译码器，什么是低有效译码器？(5)如将两片8-3编码器改为一片16-4编码器后，如何设计电路？实验二实验二 数字显示电路数字显示电路 思考题1234527思考题(6)选做题1中将比较器换为加法器如何设计电路？(7)利用3片74LS148和门电路构成2

14、4-5线优先编码器。(8)用2片74LS83将2位十进制数的BCD码转换成7位二进制码输出。(9)使用2片74LS138和74LS20、74LS30完成2个2位二进制数的加、乘及大小比较电路的设计。(10)自拟用编码器、译码器、显示块、加法器、基本门、比较器和选择器设计一实用组合电路。参考文献实验二实验二 数字显示电路数字显示电路 123452810.参考文献(1)电子线路设计、实验、测试，谢自美，武汉：华中科技大学出版社，2000年。(2)电子技术基础实验，陈大钦，武汉：华中科技大学出版社，2001年。(3)电子技术基础实验与课程设计，高吉祥，北京：电子工业出版社，2002年。实验二实验二

15、数字显示电路数字显示电路 1234529实验三实验三 可编程彩灯电路可编程彩灯电路 第三单元第三单元 时序电路综合设计时序电路综合设计12345301、实验目的(1)掌握计数器、移位寄存器电路的原理及应用。(2)掌握比较器或译码器电路的应用方法。(3)掌握555电路的应用方法。实验三实验三 可编程彩灯电路可编程彩灯电路 预习要求1234531 2预习要求（1）计数器、移位寄存器、比较器、译码器和555定时电路基本原理。（2）计数器、译玛器、移位寄存器、比较器和555定时电路等中规模集成电路的使用方法。（3）借助EWB仿真软件检验设计结果，并做出分析。（4）完成预习报告。任务要求实验三实验三 可

16、编程彩灯电路可编程彩灯电路 12345323设计任务与要求:(1）分析图(七)电路功能。（2）完成振荡电路及分频电路的设计。（3）连接整体电路，测试分析实验结果。实验元器件实验三实验三 可编程彩灯电路可编程彩灯电路 12345334.实验元器件（参考）74LS147 74LS148 74LS138 74LS195 74LS193555定时电路 发光二极管 电阻电容等实验三实验三 可编程彩灯电路可编程彩灯电路 实验电路图12345实验三实验三 可编程彩灯电路可编程彩灯电路 345实验电路图 选做题实验三实验三 可编程彩灯电路可编程彩灯电路 CPJKSH/LDQ3CT74195-1D3D2D1D0

17、CrCPJKSH/LDQ3CT74195-2D3D2D1D0CrCRY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7CT74138A2A1A0S3S2S1110VCC1k6Q2Q1Q0Q2D61555分频器图（七）时序电路图和部分方框图 1234535教学意图实验三实验三 可编程彩灯电路可编程彩灯电路 6.选做题(1)一操作面板左侧有7个数字按键（编号为0到6）、一个等号按键一个K按键，另在面板右侧配备4个共阳7段显示器，操作面板图如图（八）所示。请设计一个电路：当第一次按下数字按键后，被加数7段显示器显示这个数字；当第二次按下数字按键后，加数7段显示器显示这个数字；第三次必须按下等号按键并同时按下K键，这时

18、和数7段显示器显示加数和被加数的和，和数左侧7段显示器显示高位，和数右侧7段显示器显示低位数字。第三次按下等号按键不同时按下K键，这时差数7段显示器显示减数和被减数的差，差数左侧7段显示器0或“-”，差数右侧7段显示器显示差。若第一或第二次同时按下几个按键，优先级别的顺序是7到0。1234536教学意图实验三实验三 可编程彩灯电路可编程彩灯电路 0123456K=加数加数被加数被加数和和(差）数差）数高位高位 低位低位图(八)操作面板示意图(2)用比较器和移位寄存器设计可编程彩灯控制器。(3)比较器和移位寄存器设计设计电子锁。(4)译码器和计数器设计发生器。1234537 6教学意图：可编程彩

19、灯电路实验将传统的四个分离的时序电路移位寄存器，计数器（分频器）、555和组合电路实验综合为一个完整的设计型的时序、组合电路综合实验。教学目的是让学生熟悉各种常用的MSI时序逻辑电路的功能与使用方法，掌握多片MSI、SSI时序逻辑电路的级联及综合设计技术，并学会组装和调试各种MSI时序逻辑电路。思考题实验三实验三 可编程彩灯电路可编程彩灯电路 12345实验三实验三 可编程彩灯电路可编程彩灯电路 38 7.思考题 (1)试比较同步计数器和异步计数器的特点。(2)计数器与分频器有何不同？(3)移位寄存器有哪几种应用？(4)是否可以用按钮开关实现输入代码的改变？时钟信号可以用这种开关实现吗？(5)

20、如何利用四位快速进位加法器做减法运算？(6)555定时器构成的振荡器，其振荡周期和占空比的改变与哪些因素有关？若只需改变周期，而不改变占空比应调整哪个元件参数？(7)555定时器构成的振荡器，其振荡周期和占空比的改变与哪些因素有关？若只需改变周期，而不改变占空比 应调整哪个元件参数？实验三实验三 可编程彩灯电路可编程彩灯电路 思考题12345实验三实验三 可编程彩灯电路可编程彩灯电路 39思考题 (8)555定时器构成的单稳态触发器输出脉冲和周期由什么决定？(9)用D触发器设计一个同步单脉冲产生电路。要求消除开关的抖动现象并观察输出波形。(10)何测试多个相关脉冲信号之间的时序关系？(11)设

21、计上述时序综合电路应注意哪些问题？(12)若将图6虚线框内的编程搬键开关改为8 个按钮开关怎样修改电路？(13)若将图6虚线框内的编程搬键开关改为1 个按钮开关怎样修改电路？(14)为了防止按钮开关的颤动，设计一个防止颤动的 电路加到系统中。参考文献12345实验三实验三 可编程彩灯电路可编程彩灯电路 40实验三实验三 可编程彩灯电路可编程彩灯电路 8.参考教材(1)电子线路设计、实验、测试，谢自美，武汉：华中科技大学出版社，2000年。(2)电子技术基础实验，陈大钦，武汉：华中科技大学出版社，2001年。(3)电子技术基础实验与课程设计，高吉祥，北京：电子工业出版社，2002年。12345实

22、验三实验三 可编程彩灯电路可编程彩灯电路 41第四单元第四单元 D/AD/A转换和只读存储器电路综合设计转换和只读存储器电路综合设计 实验四实验四 通用示波器字通用示波器字符显示电路设计符显示电路设计1234542实验四实验四 通用示波器字符显示电路设计通用示波器字符显示电路设计1.实验目的(1)掌握集成电路DAC0832的工作原理及应用。(2)掌握RAM、EPROM2764电路的应用方法。(3)掌握通用示波器上显示字符的电路设计方法。预习要求1234543设计任务2预习要求实验四实验四 通用示波器字符显示电路设计通用示波器字符显示电路设计（1）集成电路DAC0832、RAM、EPROM276

23、4电路的的工作原理基本原理。（2）集成电路DAC0832RAMEPROM2764电路使用方法。（3）借助EWB仿真软件检验设计结果，并做出分析。（4）完成预习报告。1234544实验四实验四 通用示波器字符显示电路设计通用示波器字符显示电路设计模块设计3.设计要求（1）能显示2个以上的字符或图案，显示09十个数字及电压单位“V”、时间单位“s”、频率单位“kHz”等字符。（2）显示的字符清晰稳定。1234545实验四实验四 通用示波器字符显示电路设计通用示波器字符显示电路设计元器件4.模块设计(1)EPROM2764集成电路程序编程、写入、擦除应用。(2)集成电路DAC0832的设计及应用。1

24、234546实验四实验四 通用示波器字符显示电路设计通用示波器字符显示电路设计选做内容5.元器件(参考)EPROM2764、DAC0832、74LS93、74LS90、74LS04、74LS74和555等。1234547实验四实验四 通用示波器字符显示电路设计通用示波器字符显示电路设计教学意图6.选作题目1用EPROM2764、DAC0832和其它电路设计一个三角波发生器。2用EPROM2764、DAC0832和其它电路设计一个音乐发生器。3.用A/D转换器CC7106设计数字电压表。1234548实验四实验四 通用示波器字符显示电路设计通用示波器字符显示电路设计思考题7.7.教学意图教学意图

25、通用示波器字符显示电路设计实验将RAM、EPROM和D/A实验综合为一个完整的设计型的时序、组合电路综合实验。要求学生掌握RAM、EPROM和D/A的工作原理，掌握D/A转换器的基本应用和滤除毛刺的措施，了解通用示波器显示字符的电路设计方法和数字存储示波器的基本组成及其特点。12345498.思考题(1)与通用示波器相比，数字存储示波器有何特点？其基本组成有哪些？(2)D/A转换器由哪些基本电路组成？(3)常见D/A转换方式有几种。它们如何实现D/A转换的？(4)为什么D/A转换器输出端都要接运算放大器？(5)DAC的分辨率与哪些参数有关？试举例说明提高分辨率的措施。(6)DAC转换速度与哪些

26、因素有关？(7)设计的字符和图案稳定和清晰与哪些因素有关？实验四实验四 通用示波器字符显示电路设计通用示波器字符显示电路设计思考题1234550实验四实验四 通用示波器字符显示电路设计通用示波器字符显示电路设计参考文献思考题(8)试比较通用示波器和发光二极管显示字符的显示效果，并说明工作原理有何异同？(9)可否利用通用示波器显示其它内容，如晶体管的特性曲线、游戏程序等。(10)采取哪些措施消除毛刺。(11)在可编程字符显示器的电路中，采用行扫描技术有哪些优点？(12)你采用了哪些方法设计程序和电路来编写一幅活动图案，其显示方式如何？1234551实验四实验四 通用示波器字符显示电路设计通用示波

27、器字符显示电路设计9.参考文献 (1)电子线路设计、实验、测试，谢自美，武汉：华中科技大学出版社，2000年。(2)电子技术基础实验，陈大钦，武汉：华中科技大学出版社，2001年。(3)电子技术基础实验与课程设计，高吉祥，北京：电子工业出版社，2002年。1234552第五单元第五单元 综合设计性课程设计题目综合设计性课程设计题目 实验五实验五 可编程时钟控制器可编程时钟控制器1234553实验二实验二 数字显示电路数字显示电路 设计任务与要求1.实验目的 通过可编程时钟控制器的实验，要求学生回顾所学数字电子技术的基础理论和基础实验，掌握组合电路、时序电路、编程器件和任意集成电路的综合使用及设

28、计方法，达到数字实验课程大纲所要求掌握的基本内容。1234554实验二实验二 数字显示电路数字显示电路 作息时间表2.设计任务与要求（1）设计一个具有时、分、秒计时，6位数字显示的适中电路；（2）具有块速校时功能；（3）具有整点音响自动报时；（4）以时钟电路为基础，设计下表所示作息时间自动打铃器；（5）以时钟电路为基础设计一个工业控制器，用LED发光管的亮与灭模拟执行机构的动作。1234555实验二实验二 数字显示电路数字显示电路 设计步骤时间作用6：00早操7：50上班预备8：00上午上班12：00上午下班2：30下午上班5：30下午下班1234556实验五实验五 可编程时钟控制器可编程时钟

29、控制器 设计步骤3.设计步骤（1）确定整体方案分析设计要求，实现题目要求的电路方案有多种供选择，须要根据个人的条件、和具体情况确定其中的一种。可采用大规模器件或中小规模集成电路器件设计。1234557实验五实验五 可编程时钟控制器可编程时钟控制器 设计步骤设计步骤（2）电路设计可编程作息时间控制器的设计可分为单元电路设计、整体电路设计两个阶段。（3）系统总原理框图整体电路框图和各单元电路图。1234558实验五实验五 可编程时钟控制器可编程时钟控制器 选做题目设计步骤（4）安装调试连接调试过程中，应注意短路、开路、极性、负载能力、电源和干扰等问题。（5）总结设计报告总结报告包括：实验名称、实验

30、目的、任务要求、总体方案构思与选定、电路设计、电路原理图和调试报告等。1234559实验五实验五 可编程时钟控制器可编程时钟控制器 思考题4.选作题目(1)记分式多智力数字抢答器。(2)多功能数字钟。(3)数字频率计。(4)出租车自动计费器。1234560实验五实验五 可编程时钟控制器可编程时钟控制器 思考题5.思考题(1)时钟秒基准信号是怎样产生的？(2)555集成电路管脚6、7、8上接的电阻如何选择？(3)可编程时钟控制器中，有哪些电路回产生脉冲干扰？你是如何消除干扰的？(4)若将显示译码器的输出低电平有效改为高电平有效，哪些电路应做适当的调整？1234561思考题(5)校时按钮只用一个，

31、怎样修改电路？(6)小时计数器选择两种计2方式：24小时或12小时（标定上下午）。(7)秒基准信号和驱动喇叭的信号可以分别设计，但要取自一个信号，怎样设计分频电路？(8)选用不同厂家的集成电路代替已经完成的设计，观察有可能产生什么现象。实验五实验五 可编程时钟控制器可编程时钟控制器 参考文献1234562实验五实验五 可编程时钟控制器可编程时钟控制器 实验报告要求6.参考资料（1）数字电路设计与实用电路，张志锐，邹延引，广州：华南理工大学出版社，1989（2）实用电子电路手册（数字电路分册），北京：高等教育出版社，1992（3）电子线路设计、实验、测试，谢自美，武汉：华中科技大学出版社，200

32、0年。（4）电子技术基础实验，陈大钦，武汉：华中科技大学出版社，2001年。（5）电子技术基础实验与课程设计，高吉祥，北京：电子工业出版社，2002年。1234563实验报告要求（1）实验目的与实验要求。（2）实验内容与实验基本原理。（3）通过实验结果，分析主要参数对电路性能的影响，与理论分析结果进行比较。（4）写出对实验的体会和新建议。设计报告要求1234564 设计报告要求 （1）题目要求 （2）画出总电路框图，及总体原理图。（3）设计思想及基本原理分析。（4）单元电路分析。（5）测试结果及调试过程中所遇到的故障分。（6）设计过程的体会与创新点。（7）元件清单。(8)附仿真报告。123456566