《數(shù)字電路設計實例》ppt課件

1、數(shù)字電路實驗要求數(shù)字電路實驗要求1、組合電路實驗、組合電路實驗2、時序電路實驗、時序電路實驗3、555運用實驗運用實驗4、D/A轉(zhuǎn)換器實驗轉(zhuǎn)換器實驗5、綜合設計實驗、綜合設計實驗實驗一、組合電路實驗實驗一、組合電路實驗實驗設計要求：實驗設計要求：1、某設備有三個開關(guān)、某設備有三個開關(guān)ABC要求必需按要求必需按ABC的的順序接通。否那么發(fā)出報警信號。順序接通。否那么發(fā)出報警信號。2、寫出設計步驟并畫出所設計的電路圖。、寫出設計步驟并畫出所設計的電路圖。3、安裝并調(diào)試電路的邏輯功能。、安裝并調(diào)試電路的邏輯功能。4、察看電路中的競爭冒險景象并采取措施消除。、察看電路中的競爭冒險景象并采取措施消除。提

2、示：設開封鎖合為提示：設開封鎖合為1，斷開為，斷開為0。那么順序?qū)?。那么順序?qū)Ы?jīng)過程為：經(jīng)過程為：000 100 110 111 否那么報警否那么報警組合電路設計組合電路設計設計步驟：設計步驟：1、將實踐問題簡化成數(shù)字邏輯問題。設開關(guān)接、將實踐問題簡化成數(shù)字邏輯問題。設開關(guān)接通為通為“1，斷開為，斷開為“0，那么順序?qū)Ы?jīng)過程為：，那么順序?qū)Ы?jīng)過程為：000 100 110 111 否那么報警。否那么報警。2、寫出邏輯表達式，、寫出邏輯表達式，Y=000+100+110+1113、邏輯化簡變成與非關(guān)系。、邏輯化簡變成與非關(guān)系。4、畫出邏輯表達式的電路圖。、畫出邏輯表達式的電路圖。5、安裝并調(diào)試電

3、路的邏輯功能。表格本人設計、安裝并調(diào)試電路的邏輯功能。表格本人設計實現(xiàn)方法實現(xiàn)方法1 由由74LS和或非門實現(xiàn)和或非門實現(xiàn)Y=ABC+ABC+ABC+ABC Y=ABC+ABC+ABC+ABC 由由74LS實現(xiàn)三變量的邏輯與運算，得到實現(xiàn)三變量的邏輯與運算，得到ABC ABC ABC 和和ABC 由或非門實現(xiàn)邏輯或運算，由于由或非門實現(xiàn)邏輯或運算，由于74LS輸輸出負邏輯信號，可以用出負邏輯信號，可以用74LS20與非門實與非門實現(xiàn)?，F(xiàn)。74LS74LS20Y=A*B*C*D實現(xiàn)電路實現(xiàn)電路1實現(xiàn)方法實現(xiàn)方法2組合電路的邏輯化簡組合電路的邏輯化簡Y=ABC+ABC+ABC+ABCY=(A+A)

4、BC+AB(C+C)=BC+AB 此公式方式最簡但，電路不是最簡此公式方式最簡但，電路不是最簡進一步化簡：進一步化簡：Y=BC*AB=(B+C)*AB=ABB*ABC此表達式全部有與非門實現(xiàn)，到達電路最簡此表達式全部有與非門實現(xiàn)，到達電路最簡實現(xiàn)電路實現(xiàn)電路2實驗測試實驗測試 仿真測試 運用PROTEUS系統(tǒng)畫出電路圖，按要求順序接通開關(guān)，察看并記錄顯示結(jié)果。 利用實踐器件組裝電路，按要求順序接通開關(guān)，察看并記錄顯示結(jié)果。記錄表格記錄表格序號開關(guān)C開關(guān)B開關(guān)A指示燈0斷斷斷1斷斷通2斷通通3通通通4通通斷5通斷斷6通斷通7斷通斷實驗報告實驗報告1 實驗目的。2 寫出化簡過程。3 畫出設計電路。

5、4 列出實驗結(jié)果并與設計要求比較。5 實驗總結(jié)。實驗設計要求：參考實驗設計要求：參考P225設計課題，設計課題， 設計設計 M=24的加計數(shù)器和減計數(shù)器。的加計數(shù)器和減計數(shù)器。1、加計數(shù)：、加計數(shù)：0001232、減計數(shù)：、減計數(shù)：2322003、畫出設計電路原理圖。、畫出設計電路原理圖。4、安裝并調(diào)試電路的邏輯功能。、安裝并調(diào)試電路的邏輯功能。 實驗二、時序電路實驗二、時序電路設計步驟設計步驟 邏輯籠統(tǒng) a 確定輸入輸出變量數(shù)和形狀數(shù)，b 確定邏輯形狀的含義并編號，c 按題意列出形狀轉(zhuǎn)換圖。 形狀簡化 將等價形狀合并得到最簡形狀圖 選擇器件 選擇出器件類型和控制信號 畫出邏輯電路 測試電路功

6、能形狀流程形狀流程 加計數(shù)形狀流程 00 01 0203040506070809101112131415161718192021222300 減計數(shù)形狀流程 23222120191817161514131211100908070605040302010023器件選擇與電路設計器件選擇與電路設計 選擇兩片74LS192分為高位和位置。 高位計數(shù)0 2 三個形狀 低位有09 采用置數(shù)法實現(xiàn)，選擇192的PL控制端 加計數(shù)到“23經(jīng)7400譯碼產(chǎn)生置數(shù)信號PL，置數(shù)“00 減計數(shù)到“00由借位信號經(jīng)7432譯碼產(chǎn)生置數(shù)信號PL，置數(shù)“2374LS192引腳引腳74LS192形狀轉(zhuǎn)換圖形狀轉(zhuǎn)換圖電路仿

7、真電路仿真采用PROTEUS軟件加載器件銜接電路設置時鐘運轉(zhuǎn)仿真記錄顯示形狀0-23加計數(shù)電路加計數(shù)電路個位個位十位十位0-23減計數(shù)電路減計數(shù)電路個位個位十位十位電路銜接實驗電路銜接實驗 按電路接線，檢查無誤接通電源5V 接入1Hz的時鐘脈沖，察看并記錄顯示器的結(jié)果。 與設計要求比較。實驗報告實驗報告1 實驗目的2 寫出器件的主要性能和電路設計中運用的特性3 畫出設計電路4 列出實驗結(jié)果并與設計要求比較5 實驗總結(jié)實驗三、實驗三、555運用實驗運用實驗1、設計多諧振蕩器電路，要求輸出信號頻、設計多諧振蕩器電路，要求輸出信號頻率率1000Hz參考參考P228 2、設計一個單穩(wěn)態(tài)電路，輸出脈寬、

8、設計一個單穩(wěn)態(tài)電路，輸出脈寬0.5S。3、兩電路組合實現(xiàn)一個觸發(fā)報警電路，每、兩電路組合實現(xiàn)一個觸發(fā)報警電路，每觸發(fā)一次輸出觸發(fā)一次輸出1000Hz的脈沖繼續(xù)的脈沖繼續(xù)0.5秒秒.4、畫出電路原理圖，標出引腳名和引腳號。、畫出電路原理圖，標出引腳名和引腳號。5、安裝電路，丈量輸出信號的頻率和占空、安裝電路，丈量輸出信號的頻率和占空比高電平占周期的比例。比高電平占周期的比例。555555的封裝的封裝555555內(nèi)部構(gòu)造內(nèi)部構(gòu)造多諧振蕩電路多諧振蕩電路1 1多諧電路計算方法多諧電路計算方法多諧振蕩電路多諧振蕩電路2 2單穩(wěn)態(tài)電路單穩(wěn)態(tài)電路單穩(wěn)態(tài)時序單穩(wěn)態(tài)時序 1、整理實驗數(shù)據(jù)；畫出設計電路，標出選

9、擇的器件參數(shù)。 2、畫的波形多諧振蕩電路電容電壓和輸出電壓的波形，留意相位關(guān)系，標出幅度、脈沖寬度和周期。 3、討論如何才干使振蕩器的輸出信號占空比接近50。實驗報告實驗四、實驗四、DA轉(zhuǎn)換器實驗轉(zhuǎn)換器實驗采用采用DAC0832設計一個鋸齒波電路，要求：設計一個鋸齒波電路，要求：1、輸出信號幅度、輸出信號幅度5V到到5V2、頻率、頻率50500Hz可調(diào)?？烧{(diào)。3、參考、參考P271 設計電路畫出原理圖。設計電路畫出原理圖。4、安裝調(diào)試要求上升臺階不低于、安裝調(diào)試要求上升臺階不低于16個。個。DAC0832構(gòu)造DAC0832的傳輸特性數(shù)控放大器電路原理電路實驗報告實驗報告畫出設計的原理電路圖。畫

10、出設計的原理電路圖。定量畫出輸出的電壓波形，寫出輸出電定量畫出輸出的電壓波形，寫出輸出電壓與輸入數(shù)值的表達式。壓與輸入數(shù)值的表達式。闡明臺階的幅度與參考電壓的關(guān)系闡明臺階的幅度與參考電壓的關(guān)系闡明臺階數(shù)量與計數(shù)器的關(guān)系。闡明臺階數(shù)量與計數(shù)器的關(guān)系。闡明假設想輸出三角波電路如何改良。闡明假設想輸出三角波電路如何改良。實驗五、綜合設計實驗實驗五、綜合設計實驗標題設計要求設計參考標題設計要求設計參考P225 設計一個汽車尾燈控制電路，實如今正設計一個汽車尾燈控制電路，實如今正常行駛和停車時指示燈全滅，在左轉(zhuǎn)彎和常行駛和停車時指示燈全滅，在左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎時以動態(tài)流水燈方式指示轉(zhuǎn)彎和轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)彎時以動態(tài)流水

11、燈方式指示轉(zhuǎn)彎和轉(zhuǎn)彎的方向，在汽車剎車時使所以尾燈閃爍，彎的方向，在汽車剎車時使所以尾燈閃爍，提示后邊的車輛防止追尾事故發(fā)生。提示后邊的車輛防止追尾事故發(fā)生。汽車尾燈控制電路汽車尾燈控制電路信號分析要求信號分析要求輸入控制信號：左轉(zhuǎn)向信號輸入控制信號：左轉(zhuǎn)向信號 右轉(zhuǎn)向信號右轉(zhuǎn)向信號電路指示燈分兩組：左燈電路指示燈分兩組：左燈3個個 右燈右燈3個個電路任務分四種形狀：電路任務分四種形狀： 1 前進包括停車：前進包括停車： 左右燈全滅左右燈全滅 2 左轉(zhuǎn)向：左燈左移左轉(zhuǎn)向：左燈左移 3 右轉(zhuǎn)向：右燈右移右轉(zhuǎn)向：右燈右移 4 剎剎 車：左右燈均閃爍車：左右燈均閃爍指示燈驅(qū)動表指示燈驅(qū)動表1運轉(zhuǎn)形狀

12、開關(guān)S1 S0左燈尾D0 D1 D2右尾燈D3 D4 D5前進0 0滅滅左傳0 1001 011 111110 100 000滅右轉(zhuǎn)1 0滅100 110 111011 001 000減速1 1CP CP CPCP CP CP指示燈驅(qū)動表指示燈驅(qū)動表2運轉(zhuǎn)形狀開關(guān)S1 S0左燈尾D0 D1 D2右尾燈D3 D4 D5前進0 0滅滅左傳0 1001 010 100滅右轉(zhuǎn)1 0滅100 010 001 減速1 1CP CP CPCP CP CP*與表1對比轉(zhuǎn)彎移位方式不同實現(xiàn)方案實現(xiàn)方案1 用計數(shù)器和譯碼電路實現(xiàn)時鐘左轉(zhuǎn)向右轉(zhuǎn)向移碼電路三態(tài)計數(shù)電路譯碼電路譯碼電路指示燈指示燈實現(xiàn)方案實現(xiàn)方案2 用

13、雙向移位存放器實現(xiàn)時鐘左轉(zhuǎn)向右轉(zhuǎn)向移碼電路向左移位電路向右移位電路驅(qū)動電路驅(qū)動電路指示燈指示燈方案和器件選擇方案和器件選擇 方案1的實現(xiàn)參考教材217頁 方案2用雙向移位存放器77LS194和與非門實現(xiàn)。 指示燈驅(qū)動選擇驅(qū)動表1 指示燈采用LED發(fā)光二極管實現(xiàn)，任務電流較小，可以用數(shù)字電路的輸出直接驅(qū)動74LS194引腳引腳74LS194真值表真值表電路原理電路原理11 采用兩片74LS194分別組成左燈控制電路和右燈控制電路。2 指示燈用發(fā)光二極管組成，需求的驅(qū)動電流較小，省略驅(qū)動電路，由194直接驅(qū)動發(fā)光二極管。3 前進和停頓形狀的實現(xiàn)： 利用74LS194的MR控制端，當MR有效時移位存

14、放器輸出為“0電路原理電路原理24 左轉(zhuǎn)彎右轉(zhuǎn)彎的實現(xiàn)： 利用194的S1 S2控制左移和右移的特性分別實現(xiàn)左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎控制。 a 左轉(zhuǎn)彎信號控制左移電路實現(xiàn)左轉(zhuǎn)彎。 b 右轉(zhuǎn)彎信號控制右移電路實現(xiàn)右轉(zhuǎn)彎。5 三形狀流水效果的實現(xiàn)： 194是四位移位存放器，左移電路采用Q1 Q2 Q3三個信號輸出，將Q1反相輸入到左移信號輸入端SL。在時鐘的作用下實現(xiàn)形狀轉(zhuǎn)換。電路原理電路原理3 右移電路采用Q0 Q1 Q2三個信號輸出，將Q2反相輸入到右移信號輸入端SR。 指示燈的實踐移位方向取決于燈的實踐陳列順序。6 剎車閃爍的實現(xiàn) 當剎車是左右六個燈全部閃爍，利用194的置數(shù)功能實現(xiàn)，當S0 S1都為

15、高電平常，在時鐘的上升沿將ABCD 置入Q0 Q1 Q2 Q3電路原理電路原理4 轉(zhuǎn)向控制信號在剎車時正好都為高電平，由于置數(shù)是在時鐘的上升沿完成，所以必需相鄰的兩個上升沿對應的ABCD有不同的邏輯形狀。 實現(xiàn)方法1：將時鐘2分頻作為ABCD信號。用觸發(fā)器實現(xiàn)。 實現(xiàn)方法2：將時鐘信號倍頻作為194的實踐時鐘，原時鐘信號作為ABCD輸入信號，用異或門實現(xiàn)。電路圖電路圖1電路圖電路圖2電路圖電路圖3電路電路3闡明闡明 利用一個移位存放器和兩個與非門實現(xiàn) 1 左右電路由轉(zhuǎn)彎信號經(jīng)過與非門選擇完成。 2 移位方向由轉(zhuǎn)彎信號控制，SL=/Q1 SR=/Q2 3 LED驅(qū)動輸出信號低電平有效。 4 剎車閃爍由移位存放器置數(shù)實現(xiàn)