《數(shù)字電路》

實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

福州大學(xué)物信學(xué)院

電子信息工程系

目錄

第一章數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)..........................錯(cuò)誤!

未定義書簽。

1.1數(shù)字集成電路...................................錯(cuò)誤!

未定義書簽。

1.2數(shù)字實(shí)驗(yàn)......................................錯(cuò)

誤!未定義書簽。

第二章數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)...................................錯(cuò)

誤!未定義書簽。

實(shí)驗(yàn)一常用電子儀器的使用.........................錯(cuò)誤!

未定義書簽。

實(shí)驗(yàn)二門電路的邏輯功能測(cè)試及功能轉(zhuǎn)換...........錯(cuò)誤!

未定義書簽。

實(shí)驗(yàn)三SSI組合邏輯電路的設(shè)計(jì)...................錯(cuò)誤！

未定義書簽。

實(shí)驗(yàn)四MSI組合邏輯電路的設(shè)計(jì)...................錯(cuò)誤！

未定義書簽。

實(shí)驗(yàn)五時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì).......................錯(cuò)誤！

未定義書簽。

實(shí)驗(yàn)六555集成定期器及其應(yīng)用....................錯(cuò)誤!

未定義書簽。

第三章數(shù)字電路課程設(shè)計(jì).............................錯(cuò)誤!

未定義書簽。

課程設(shè)計(jì)1：交通燈邏輯控制電路設(shè)計(jì).................錯(cuò)誤!

未定義書簽。

課程設(shè)計(jì)2：十翻二運(yùn)算電路設(shè)計(jì).....................錯(cuò)誤!

未定義書簽。

課程設(shè)計(jì)3：數(shù)字電子鐘邏輯電路設(shè)計(jì)................錯(cuò)誤!

未定義書簽。

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的電路；而集成電路則是將

上述元器件和導(dǎo)線通過半導(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)字集成電路就是完畢數(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

電路重要是一些門電路，中規(guī)模集成電路重要是數(shù)據(jù)選擇器、計(jì)數(shù)器等數(shù)字電路。

中、小規(guī)模數(shù)字電路常見的是TTL電路和CMOS電路。實(shí)驗(yàn)中重要采用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。

n門口nnnn

141312111098

p

0□□U0□u

圖1.1.1雙列直插式封裝圖

雙列直插封裝有以下特點(diǎn)：

1.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I,引腳號(hào)按逆時(shí)針方向增長(zhǎng)，圖中的數(shù)字表達(dá)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可以做較小改變，

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)誤導(dǎo)致器件損壞。

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)備工作做得是否充足，對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芊耥樌戤呉约澳芊?/p>

從實(shí)驗(yàn)中有所收獲有很大影響。為了體現(xiàn)準(zhǔn)備工作是否充足，一般規(guī)定實(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，沒有規(guī)定的書寫格式和規(guī)定，只要

自己看得懂就行了。規(guī)定盡也許簡(jiǎn)潔、思緒清楚、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)和規(guī)定有所不同。

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規(guī)定，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)中也許出現(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規(guī)定，由設(shè)計(jì)者自己設(shè)計(jì)電路以及實(shí)驗(yàn)的

具體環(huán)節(jié)，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)室前按規(guī)定設(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)過程

一、電路的連接

1.插IC器件

(1)一方面要認(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，待擬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)線規(guī)定

布線用的導(dǎo)線直徑應(yīng)和通用底板插孔直徑相一致，不宜太粗或過細(xì)；導(dǎo)線最

佳用色線以區(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

布線最佳有順序地進(jìn)行，以免導(dǎo)致漏接。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)過程中始終不改變的輸入端等，這些連

線要盡也許短一些；然后按信號(hào)流向順序布線。

（3）布線規(guī)定

A.布線長(zhǎng)度不宜太長(zhǎng)，最佳貼近底板；

B.避免導(dǎo)線互相交叉，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.對(duì)的布線的底板應(yīng)使電路清楚、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，保證所有器件都是有效

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

個(gè)布線、調(diào)試，最后再連接起來調(diào)試運(yùn)營(yíng)；

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?10〃F的旁路電

容通地。

二、電路測(cè)試及其故障排除

1.數(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對(duì)的。數(shù)字電路線路接好以

后，把線路的輸入接電平開關(guān)輸出，線路的輸出接電平指示燈，按功能表或狀態(tài)

表的規(guī)定，改變輸入狀態(tài)，觀測(cè)輸入和輸出之間的關(guān)系是否符合設(shè)計(jì)規(guī)定。

在靜態(tài)測(cè)試的基礎(chǔ)上，按設(shè)計(jì)規(guī)定在輸入端加動(dòng)態(tài)脈沖信號(hào)，觀測(cè)輸出端波

形是否符合設(shè)計(jì)規(guī)定，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.數(shù)字電路的故障查找和排除

在實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)電路不能完畢預(yù)期的邏輯功能時(shí)，就稱電路有故障C導(dǎo)致故障

的因素是多方面的，大體可歸納為以下幾個(gè)方面：器件故障、接線錯(cuò)誤、設(shè)計(jì)錯(cuò)

誤和測(cè)試方法不對(duì)的。

（1）器件故障

器件故障是器件失效或器件接插問題引起的故障，表現(xiàn)在器件工作不對(duì)的，

如實(shí)驗(yàn)IC器件使用不妥、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，規(guī)定接插器件時(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)誤是常見的錯(cuò)誤，據(jù)有人記錄，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)誤因素

忘掉接器件的電源和地；連線與插孔接觸不良；連線經(jīng)多次使用后，有也許

外面塑料包皮完好，但內(nèi)部線斷；連線多接、漏接、錯(cuò)接；連線過長(zhǎng)、過亂導(dǎo)致

干擾。

B.接線錯(cuò)誤現(xiàn)象

接線錯(cuò)誤導(dǎo)致的現(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.檢查有無錯(cuò)接、多接、漏接，檢查連線中有無斷線。

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)導(dǎo)致與預(yù)想的結(jié)果不一致，因素是對(duì)實(shí)驗(yàn)規(guī)定沒有理解

透，或者對(duì)所用器件的原理沒有掌握，或者是實(shí)驗(yàn)電路自身所固有的如組合電路

的冒險(xiǎn)現(xiàn)象。這就規(guī)定在設(shè)計(jì)時(shí)要理解實(shí)驗(yàn)規(guī)定，掌握實(shí)驗(yàn)線路原理，精心設(shè)計(jì)。

初始設(shè)計(jì)完畢后一般應(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)試方法不對(duì)的

若不發(fā)生前三者錯(cuò)誤，實(shí)驗(yàn)一般會(huì)成功。但測(cè)試方法不對(duì)的也會(huì)引起觀測(cè)錯(cuò)

誤。例如，一個(gè)穩(wěn)定的波形，用示波器觀測(cè)，而示波器沒有同步，則導(dǎo)致波形不

穩(wěn)的假象。因此要學(xué)會(huì)對(duì)的使用儀器、儀表，特別是示波器的應(yīng)用。

在完畢布線后，對(duì)所有的連線復(fù)查一遍是有益的。簡(jiǎn)樸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)觀測(cè)現(xiàn)象，冷靜思考問題所在。

（1）一方面檢查儀器、儀表是否對(duì)的使用；

（2）在對(duì)的使用儀器、儀表的前提下，按邏輯身和接線圖逐級(jí)查找問題所在。通

常從發(fā)現(xiàn)問題的地方，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，一方面檢查連線是否對(duì)的，確認(rèn)無誤后，檢查器件引腳是

否所有對(duì)的插進(jìn)插座中，有無引腳折斷、彎曲、錯(cuò)插問題；

（4）確認(rèn)無上述問題后，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）若器件和連線都對(duì)的，則需要考慮設(shè)計(jì)問題。

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。通過撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，回顧實(shí)驗(yàn)過程、總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果、加深對(duì)基本理

論的結(jié)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)容重要涉及以下幾個(gè)部分：

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

2.實(shí)驗(yàn)儀器、器件：

3.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、環(huán)節(jié)、線路，涉及方框圖、狀態(tài)圖或真值表、文字說明邏輯圖等；

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?/p>

1.了解AEDK-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

2.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

3.了解和熟悉集成電路器件的引線排列及其使用方法

4.熟悉門電路的邏輯功能及其測(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-DSIO42c型示波器

3.萬用表

4.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

1.觀測(cè)示波器機(jī)內(nèi)校準(zhǔn)信號(hào)(Up_p=3V,f=lKHz),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。

2.觀測(cè)數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)脈沖源lOKHz的輸出脈沖信號(hào)波形。畫出波形并注明

幅度、周期和脈寬。

3.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。

4.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)箱的邏輯開關(guān)KI、K2,輸出端接發(fā)光二極管（Li?

Ll2任意一個(gè)）。

（2）按照表2.1.1不同的輸入組合，記錄相應(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

ABY

00

01

10

11

四、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)規(guī)定

1.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)告規(guī)定

1.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。

2.74LS00.74LS86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?/p>

1.掌握門電路的邏輯功能及其測(cè)試方法

2.掌握門電路之間的功能轉(zhuǎn)換方法

3.掌握特殊門電路的特性分析和設(shè)計(jì)

二、實(shí)驗(yàn)儀器和器件

1.AEDK-labDEC型數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱

2.RIGOL-DSIO42c型雙蹤示波器

3.萬用表

4.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

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.測(cè)試與非門和異或門電路的邏輯功能；

2.用三個(gè)與非門構(gòu)成一個(gè)或門電路；

3.用異或門構(gòu)成非門電路；

4.測(cè)試三個(gè)異或門構(gòu)成電路的輸出；

5.測(cè)試三態(tài)門的邏輯功能。

6.測(cè)試用異或門和與非門構(gòu)成電路的輸出。

四、實(shí)驗(yàn)過程及方法

|.測(cè)試與非門和異或門電路的邏輯功能，注意所有門都得測(cè)（環(huán)節(jié)同實(shí)驗(yàn)一）。

2.用與非門實(shí)現(xiàn)或門功能，測(cè)試電路如圖2.2.1所示，測(cè)試結(jié)果記錄于表221。

3.用異或門實(shí)現(xiàn)非門功能。

自擬函數(shù)式、電路圖和登記表格，完畢測(cè)試。

4.測(cè)試圖222三個(gè)異或門構(gòu)成電路的輸出，結(jié)果填入表222。

圖2.2.1與非門實(shí)現(xiàn)或門測(cè)試電路圖2.2.2異或門測(cè)試電路

表2.2.1與非門實(shí)現(xiàn)或門測(cè)試輸出

輸入輸出

ABY

00

01

10

11

表2.2.2異或門電路測(cè)試輸出

輸入輸出

1245ABY

0000

1100

1011

1001

0001

5.測(cè)試三態(tài)門的邏輯功能

（1）三態(tài)門74LS125低電平有效，當(dāng)七=0時(shí)導(dǎo)通，E=1時(shí)截止處在高阻態(tài)。結(jié)

果填入表2.2.3。

（2）功能分析。當(dāng)云=1時(shí)，三態(tài)門截止處在高阻態(tài)，輸出狀態(tài)由1B端的輸入擬

定，如圖2.2.3所示，分別測(cè)當(dāng)1B=1和1B=O時(shí)，Z的輸出電壓（用示波器測(cè)）。

表223三態(tài)門功能表

圖2.2.3三態(tài)門邏輯功能分析

6.測(cè)試圖224異或門和與非門構(gòu)成電路的輸出，結(jié)果填入表2.2.4。

表2.2.4圖2.2.4電路測(cè)試輸出

ABCSD

圖224異或門和與非門構(gòu)成的電路

100

10I

110

111

五、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)規(guī)定

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)告規(guī)定

1.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)。

2.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.回答問題：

（1）如何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？什么狀

態(tài)時(shí)嚴(yán)禁脈沖通過？

（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?/p>

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：

（1）分析設(shè)計(jì)規(guī)定，擬定輸入和輸出變量，并擬定其邏輯關(guān)系；

（2）列真值表；

（3）畫卡諾圖化簡(jiǎn)，寫出邏輯表達(dá)式；

（4）畫邏輯圖，擬定元器件清單；

（5）組裝電路；

（6）測(cè)試功能是否符合設(shè)計(jì)規(guī)定。

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.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”，規(guī)定采用八個(gè)二輸入與非門進(jìn)行設(shè)計(jì)。畫出邏輯圖，通過實(shí)驗(yàn)

驗(yàn)證功能。

2.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，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證功

臺(tái)匕

目匕。

3.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，通過實(shí)驗(yàn)

驗(yàn)證功能。

4.用八個(gè)與非門設(shè)計(jì)一個(gè)2線-4線變量譯碼器，規(guī)定輸出低電平有效。畫出邏

輯圖，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證功能。

5.設(shè)計(jì)一個(gè)格雷碼轉(zhuǎn)換成4位二進(jìn)制代碼電路。畫出邏輯圖，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證功

能。

五、實(shí)驗(yàn)過程

1.表決電路設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過程：

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定列真值表

表2.3.1四變量表決電路的真值表

ABCDY

00000

00010

00100

00110

01000

01010

01100

01111

10000

10010

10100

10111

11000

11011

11101

11111

(2)用邏輯代數(shù)法，由真值表得到邏輯函數(shù)的二輸入端與非輸入的化簡(jiǎn)式

Y=ABCD+ABCD+ABCD+ABCD+ABCD

=ABC+ABD+ACD+BCD

=(AB+CD)(AC+BZ))

=^AB+CDXAC+BD))

=(((AB)(CD)).((AC)(W)1)

(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。(規(guī)定自己畫電路圖

并驗(yàn)證。注意：每個(gè)門都要先測(cè)試功能是否對(duì)的)

2.一位二進(jìn)制大小比較電路的設(shè)計(jì)，規(guī)定自己寫出設(shè)計(jì)過程，畫出電路圖并驗(yàn)證。

3.通道燈亮滅控制電路，規(guī)定自己寫出設(shè)計(jì)過程，畫出電路圖并驗(yàn)證。

4.2線-4線變量譯碼器電路，規(guī)定自己寫出設(shè)計(jì)過程，畫出電路圖并驗(yàn)證。

5.格雷碼轉(zhuǎn)換成4位二進(jìn)制代碼電路，規(guī)定自己寫出設(shè)計(jì)過程，畫出電路圖并驗(yàn)

證。

六、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)規(guī)定

1.復(fù)習(xí)組合邏輯電路設(shè)計(jì)方法和環(huán)節(jié)。

2.畫出四人表決電路的功能表、電路圖。

3.畫出一位二進(jìn)制大小比較電路的功能表、電路圖。

4.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)告規(guī)定

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?/p>

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

I.AEDK-labDEC型數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱

2.萬用表

3.器件：

74LS1518選1數(shù)據(jù)選擇器1片

74LS1383線一8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)思緒，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，而是在方案框圖擬定后，先擬定所需的中規(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)的電路口是按照

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.數(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=()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.運(yùn)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線一8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)

輸入控制端號(hào)=1、可=岳=()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)過程

1.根據(jù)74LS138和74LS151的功能表測(cè)試芯片的邏輯功能。

2.運(yùn)用74LS151實(shí)現(xiàn)31天月份檢查電路

(1)根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定列真值表，如表2.4.1所示。

(2)將A、B、C連接到74LS151地址端，D端由74LS151數(shù)據(jù)輸入端輸入，Y

控制輸出，當(dāng)Y=1時(shí)，表大月，否則為小月。注意：A、B、C順序應(yīng)當(dāng)是從高

位到低位；同時(shí)注意選通管S=l。

3.帶否決權(quán)三變量表決電路的設(shè)計(jì)，規(guī)定自己寫出設(shè)計(jì)過程，畫出電路圖并驗(yàn)證°

4.一位全減器電路的設(shè)計(jì)，規(guī)定自己寫出設(shè)計(jì)過程，畫出電路圖并驗(yàn)證。

表241大月檢測(cè)電路的真值表

月份ABCDY

10001

20010

30011

40100

50101

60110

70111

81000

91001

101010

111011

121100

六、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)規(guī)定

1.復(fù)習(xí)組合邏輯電路設(shè)計(jì)方法和環(huán)節(jié)。

2.根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)并畫出題目規(guī)定的實(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)告規(guī)定

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)缺陷。

實(shí)驗(yàn)五時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.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

3.萬用表

4.器件：

74LS161四位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器1片

74LS112雙JK觸發(fā)器1片

74LS194A四位雙向移位寄存器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，通常采用下列環(huán)節(jié):

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定畫出原始狀態(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，擬定觸發(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)位法是運(yùn)用集成計(jì)數(shù)器的復(fù)位端（清零端既）構(gòu)成任意進(jìn)制M計(jì)數(shù)器的

方法。環(huán)節(jié)：

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)式赤，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)法是運(yùn)用集成計(jì)數(shù)器的預(yù)置控制端（同步置數(shù)端詬）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)74LS161功能和74LS194A功能。

2.用74LS161構(gòu)成12進(jìn)制計(jì)數(shù)器，設(shè)計(jì)電路并驗(yàn)證，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。

3.用74LS194A構(gòu)成7進(jìn)制計(jì)數(shù)器，設(shè)計(jì)電路并驗(yàn)證，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。

4.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）。

5.用JK觸發(fā)器構(gòu)成同步三進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，用示波器觀測(cè)波形，并記錄波形。

（1）先用實(shí)驗(yàn)箱上的1Hz信號(hào)或單脈沖作為脈沖輸入，用指示燈觀測(cè)是否

為三進(jìn)制。

（2）指示燈觀測(cè)對(duì)的的前提下，用雙蹤示波器觀測(cè)波形，脈沖輸入選擇

IKHz,記錄CLK、觸發(fā)器輸出Qi和Qo三個(gè)波形的幅度、周期及其相

應(yīng)關(guān)系。

五、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)規(guī)定

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.完畢本實(shí)驗(yàn)所規(guī)定的邏輯設(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)告規(guī)定

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)過程。

實(shí)驗(yàn)六555集成定期器及其應(yīng)用

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

I.熟悉掌握555集成定期器的功能及其使用方法

2.掌握用555集成定期器構(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

I.AEDK?labDEC型數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱

2.RIGOL-DSIO42c型雙蹤示波器

3.萬用表

4.器件：

555定期器1片

電阻、電容若干

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.按555的功能表驗(yàn)證555定期器功能，并記錄（表格自擬）。

2.用555定期器組成多諧振蕩器，輸出約IKHz頻率的波形，用示波器觀測(cè)輸出

波形，并與理論值進(jìn)行比較。

3.用555定期器組成單穩(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

示波器觀測(cè)波形，測(cè)出脈寬Tw,并與理論值比較。

四、實(shí)驗(yàn)過程

由555定期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TPO.7(H+2&,)C,可以從示波器上觀測(cè)脈沖波形的

變化，用示波器觀測(cè)輸出波形V。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、電容的大小)。

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=l.lRiC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V1的頻率，用示波器觀測(cè)輸出波形、電容的充放電波形以及輸入信號(hào)波形之間

的相應(yīng)關(guān)系并畫出，測(cè)出脈寬Tw。記錄電容充放電波形中充電部分高低電平、電

源電壓，并與理論值比較。

注意：Vo上升沿和Vi的下降沿相相應(yīng)，而Vc充電的起止應(yīng)當(dāng)與Vo的高電

0.1

平同步。在上面的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中，示波器都規(guī)定DC耦合方式。

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)規(guī)定

I.復(fù)習(xí)555集成定期器的工作原理、外引線排列和功能表。

2.復(fù)習(xí)由555定期器構(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)告規(guī)定

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：

為了保證十字路口的車輛順利、暢通地通過，往往都采用自動(dòng)控制信號(hào)燈來

進(jìn)行指揮。其中紅燈（R）亮，表達(dá)該條道路嚴(yán)禁通行；黃燈（Y）亮表達(dá)停車；

綠燈（G）亮表達(dá)允許通行。交通燈控制電路的系統(tǒng)框圖如圖3.1.1所示：

圖3.1.1交通燈控制器系統(tǒng)框圖

二、設(shè)計(jì)任務(wù)和規(guī)定

設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口交通信號(hào)燈控制器?；疽?guī)定如下：

1.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。

2.應(yīng)滿足兩個(gè)方向的工作時(shí)序：即東西方向亮紅燈時(shí)間應(yīng)等于南北方向亮黃、綠

燈時(shí)間之和，南北方向亮紅燈時(shí)間應(yīng)等于東西方向亮黃、綠燈時(shí)間之和。時(shí)序工

作流程圖3.1.3所示。圖3.1.3中，假設(shè)每個(gè)單位時(shí)間為3秒，則南北、東西方向

綠、黃、紅燈亮?xí)r間分別15秒、3秒、18秒，一次循環(huán)為36秒。其申紅燈高的

圖3.1.2交通燈順序工作流程圖

tjwuwuwwiJWLrnwi_n_

3.十字路口要有數(shù)字顯示，作為時(shí)間提醒，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、綠燈互換，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“0”，時(shí)，此時(shí)黃燈滅，而南北方向的紅燈亮；同時(shí)，使得東西方向的綠

燈亮，并置東西方向的數(shù)顯為18。

4.擴(kuò)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)，表達(dá)汽車在行駛；當(dāng)碰到黃燈時(shí)，移位

發(fā)光二極管就停止，而過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)光二極管就開始移位（表達(dá)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）

CC4511（顯示譯碼器）

LED（共陰極）

555定期器

若干電阻、電容

四、設(shè)計(jì)方案提醒

根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和規(guī)定，參考交通燈控制器的邏輯電路重要框圖3.1.1,設(shè)計(jì)方

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）為一單位時(shí)間，則計(jì)數(shù)器每計(jì)4秒輸出一個(gè)脈沖，秒脈沖用555

定期器構(gòu)成的多諧振蕩器實(shí)現(xiàn)，并通過觸發(fā)器分頻實(shí)現(xiàn)4秒（或其它規(guī)定期間）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

74LSI64八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)際是一個(gè)定期控制電路。當(dāng)綠燈亮?xí)r，使加法計(jì)數(shù)器開始

工作（用對(duì)方的紅燈信號(hào)控制），每來一個(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74LS161。

4.手動(dòng)/自動(dòng)控制，夜間控制

這可用一選擇開關(guān)進(jìn)行。置開關(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)營(yíng)。夜

間時(shí)，將夜間開關(guān)接通，黃燈閃亮。

5.汽車模擬運(yùn)營(yíng)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

信號(hào)，使該路方向的移位通路打開，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)備規(guī)定

1.查閱有關(guān)資料，了解74LS164、74LS74、74LS16KCC451ULED、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。其中規(guī)定

期標(biāo)電路的輸出信號(hào)頻率為IHzo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)試說明

調(diào)試時(shí)先完畢基本功能，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：

I.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)，最佳貼近底板并在集成器件的周邊走線，牢記

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，如電源正極一紅線，地線一黑色導(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娐分饌€(gè)步線、調(diào)試，最后將各單

元連接起來。

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?？偨Y(jié)報(bào)告涉及以

下內(nèi)容:

I.報(bào)告名稱

2.內(nèi)容摘要（＜300字）

3.設(shè)計(jì)內(nèi)容及規(guī)定

4.方案比較，畫出系統(tǒng)框圖，擬定使用的方案。

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，涉及：

（1）使用的重要儀器和儀表；

（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、因素及排除方法。

8.總結(jié)設(shè)計(jì)電路的特點(diǎn)和方案的優(yōu)缺陷，提出進(jìn)一步的改善意見和未來的發(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)，一方面把十進(jìn)制數(shù)變成二一十進(jìn)制數(shù)碼即BCD

碼，運(yùn)算器在接受到二-十進(jìn)制數(shù)碼后，必須要次它轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)才干參與運(yùn)算。

這種把十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)的過程稱為“十翻二”運(yùn)算。

例如：125f[0001,0010,0101]二.十->[1111101]-o

十翻二運(yùn)算的過程可以由下式看出：

125=1（0X10十1）義10十2]X10+5

這種方法歸納起來，就是反復(fù)這樣的運(yùn)算：

NX10+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NX10+S?來看可分兩步。如方法一：

’第一步N乘10,B|JNX10=NX2+NX8

第二步加S,即10N+S

方法二：

第一步N乘5,即Nx5=Nx4+N

[第二步乘2再加S,即5Nx2+S=10N+S

由于二進(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，所以運(yùn)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)環(huán)節(jié)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)全加器分二次來完畢，也可以用兩個(gè)全加器一次完畢,

故實(shí)現(xiàn)十翻二運(yùn)算的電路也各有不同。

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)和規(guī)定

用中小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)十翻二運(yùn)算邏輯電路，具體規(guī)定如下:

1.具有十翻二功能。

2.能完畢三位數(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）4

74LS147（10線-4線編碼器）1

74LS164（8位移位寄存器）2

74LS283（4位加法器）2

74LS194（4位雙向移位寄存器）1

74LS133（13輸入端與非門）1

74LS08（2輸入端與門）1

74LS04（非門）2

74LS32（2輸入端或門）1

四、設(shè)計(jì)方案提醒

根據(jù)課題的任務(wù)和規(guī)定，我們先設(shè)計(jì)十翻二運(yùn)算電路。十翻二運(yùn)算為10N+S

一N的過程，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E可選用74LS2834位全加器,

進(jìn)位觸發(fā)器FR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。

寄存器人和Js是用來存放二進(jìn)制數(shù)字的，且可以實(shí)現(xiàn)移位功能，這里可選用

74LS164八D串人并出移位寄存器作為J”J、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74LS194。

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)編碼器來完畢這一任務(wù)，如

74LS147（10-4線BCD碼優(yōu)先編碼器）。

(a)(b)

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)1ON+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，這控制器事實(shí)上就是給人、工發(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”，乘“4”，乘“8”等觸發(fā)器需要進(jìn)行清零，

也要一個(gè)脈沖，其時(shí)序如圖3.2.4所示。

圖3.2.3實(shí)現(xiàn)10N+S框圖之二

（a）實(shí)現(xiàn)5N框圖（b）實(shí)現(xiàn)5NX2+S

CP

置數(shù)脈沖.J

移位運(yùn)算

清零脈沖L

圖3.2.4時(shí)序波形圖

五、課程設(shè)計(jì)準(zhǔn)備規(guī)定

1.查閱有關(guān)資料，了解74LS74、74LS147、74LS164、74LS283.74LS194、74LS133、

74LS08、74LS04.74LS32、555等芯片的功能和管腳排列圖。其中部分可以在附

錄中找到，其余部分可以上網(wǎng)查找，規(guī)定將所有管腳圖畫出備用。

2.設(shè)計(jì)出十翻二運(yùn)算電路各模塊電路圖（含所用元件參數(shù)）和總電路圖，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)試說明

調(diào)試時(shí)先用實(shí)驗(yàn)箱上1Hz作為脈沖信號(hào)，在電路調(diào)試成功的基礎(chǔ)上再增長(zhǎng)頻

率，測(cè)試本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的頻率合用范圍。功能實(shí)現(xiàn)后若時(shí)間允許可再運(yùn)用555構(gòu)成

多諧振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行測(cè)試。設(shè)計(jì)的電路調(diào)試在面包板上進(jìn)行，調(diào)試注

意事項(xiàng)同課程設(shè)計(jì)1中的調(diào)試說明。

七、課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告

同課程設(shè)計(jì)1。

課程設(shè)計(jì)3：數(shù)字電子鐘邏輯電路設(shè)計(jì)

一、簡(jiǎn)述

數(shù)字電子鐘是一種用數(shù)字顯示秒、分、時(shí)、日的計(jì)時(shí)裝置，與傳統(tǒng)的機(jī)械鐘

相比，它具有走時(shí)準(zhǔn)確、顯示直觀、無機(jī)械傳動(dòng)裝置等優(yōu)點(diǎn)，因而得到了廣泛的

應(yīng)用：小到人們平常生活中的電子手表，大到車站、碼頭、機(jī)場(chǎng)等公共場(chǎng)合的大

型數(shù)顯電子鐘