《数字电路设计实例》PPT课件.ppt

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1、数字电路实验要求数字电路实验要求1、组合电路实验、组合电路实验2、时序电路实验、时序电路实验3、555应用实验应用实验4、D/A转换器实验转换器实验5、综合设计实验、综合设计实验实验一实验一、组合电路实验、组合电路实验实验设计要求实验设计要求：1、某设备有三个开关、某设备有三个开关ABC要求必须按要求必须按ABC的顺的顺序接通。否则发出报警信号。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。、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。、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。、观察电路中的竞争冒险现象并采取措施消除。提示：设

2、开关闭合为提示：设开关闭合为1，断开为，断开为0。则顺序导通。则顺序导通过程为：过程为：000 100 110 111 否则报警否则报警组合电路设计组合电路设计设计步骤：设计步骤：1、将实际问题简化成数字逻辑问题。设开关接、将实际问题简化成数字逻辑问题。设开关接通为通为“1”，断开为，断开为“0”，则顺序导通过程为：，则顺序导通过程为：000 100 110 111 否则报警。否则报警。2、写出逻辑表达式，、写出逻辑表达式，Y=000+100+110+1113、逻辑化简变成与非关系。、逻辑化简变成与非关系。4、画出逻辑表达式的电路图。、画出逻辑表达式的电路图。5、安装并调试电路的逻辑功能。、安

3、装并调试电路的逻辑功能。表格自己设计表格自己设计实现方法实现方法1由由74LS138和或非门实现和或非门实现Y=ABC+ABC+ABC+ABCY=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。74LS13874LS20Y=A*B*C*D实现电路实现电路1实现方法实现方法2组合电路的逻辑化简组合电路的逻辑化简Y=ABC+ABC+ABC+ABCY=(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

4、+C)*AB=ABB*ABC此表达式全部有与非门实现，达到电路最简实现电路实现电路2实验测试实验测试仿真测试 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。记录表格记录表格序号开关C开关B开关A指示灯0断断断1断断通2断通通3通通通4通通断5通断断6通断通7断通断实验报告实验报告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。实验设计要求：参考实验设计要求：参考P225设计课题，设计课题，设计设计 M=24的加计数器和减计数器。的加计数器和减计数器。1、加

5、计数：加计数：0001232、减计数：减计数：2322003、画出设计电路原理图。、画出设计电路原理图。4、安装并调试电路的逻辑功能。、安装并调试电路的逻辑功能。实验二实验二、时序电路、时序电路设计步骤设计步骤逻辑抽象 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状态流程状态流程加计数状态流程 00 01 0203040506070809101112131415161718192021222300减计数状态流程23222120191817161514131

6、211100908070605040302010023器件选择与电路设计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09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”74LS192引脚引脚74LS192状态转换图状态转换图电路仿真电路仿真采用PROTEUS软件1.加载器件2.连接电路3.设置时钟4.运行仿真5.记录显示状态0-23加计数电路加计数电路个位个位十位十位0-23减计数电路减计数电路个位个位十位十位电路连接实验电路连接实验

7、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。实验报告实验报告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 实验总结实验三实验三、555应用实验应用实验1、设计多谐振荡器电路，要求输出信号频、设计多谐振荡器电路，要求输出信号频率率1000Hz（参考参考P228）2、设计一个单稳态电路，输出脉宽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、两电路组合实现一个触发报警电路，每触发一次输出触发一次输出1000Hz的脉冲持续秒的脉冲持续秒.4、画出电路原理图

8、，标出引脚名和引脚号。、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、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）。比（高电平占周期的比例）。555555的封装的封装555555内部结构内部结构多谐振荡电路多谐振荡电路1 1多谐电路计算方法多谐电路计算方法多谐振荡电路多谐振荡电路2 2单稳态电路单稳态电路单稳态时序单稳态时序 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。实验报告实验四实验四、DA转换器实验

9、转换器实验采用采用DAC0832设计一个锯齿波电路，要求：设计一个锯齿波电路，要求：1、输出信号幅度、输出信号幅度5V到到5V2、频率、频率50500Hz可调。可调。3、参考、参考P271 设计电路画出原理图。设计电路画出原理图。4、安装调试要求上升台阶不低于、安装调试要求上升台阶不低于16个。个。DAC0832结构DAC0832的传输特性数控放大器电路原理电路实验报告实验报告1.画出设计的原理电路图。画出设计的原理电路图。2.定量画出输出的电压波形，写出输出电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。压与输入数值的表达式。3.说明台阶的幅度与参考电压的关系说明台阶的幅度与参考电

10、压的关系4.说明台阶数量与计数器的关系。说明台阶数量与计数器的关系。5.说明如果想输出三角波电路如何改进。说明如果想输出三角波电路如何改进。实验五实验五、综合设计实验、综合设计实验题目设计要求（设计参考题目设计要求（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，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。提醒后边的车辆防止追尾事故发生。汽车尾灯控制电

11、路汽车尾灯控制电路信号分析要求信号分析要求输入控制信号：左转向信号输入控制信号：左转向信号 右转向信号右转向信号电路指示灯分两组：左灯电路指示灯分两组：左灯3个个 右灯右灯3个个电路工作分四种状态：电路工作分四种状态：1 前进（包括停车）：前进（包括停车）：左右灯全灭左右灯全灭 2 左转向：左转向：左灯左移左灯左移 3 右转向：右转向：右灯右移右灯右移 4 刹刹 车：车：左右灯均闪烁左右灯均闪烁指示灯驱动表指示灯驱动表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 1001 011 111110 100 000灭右转1 0灭100 110 111011

12、 001 000减速1 1CP CP CPCP CP CP指示灯驱动表指示灯驱动表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 1001 010 100灭右转1 0灭100 010 001 减速1 1CP CP CPCP CP CP*与表1对比转弯移位方式不同实现方案实现方案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实现方案实现方案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方案和器件选择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

13、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74LS194引脚引脚74LS194真值表真值表电路原理电路原理11 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”电路原理电路原理24 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

14、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。电路原理电路原理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电路原理电路原理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

15、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。电路图电路图1电路图电路图2电路图电路图3电路电路3说明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。电路图电路图4电路电路4说明说明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。采用驱动表采用驱动表2的电路的电路实验报告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。