電子技術課程設計報告指導書

1、-. z.2012-2013學年第一學期電子11301班電子技術課程設計實訓指導書一、 本課程設計的地位和作用數字電子技術課程設計是電子技術根底教學中的一個實踐環(huán)節(jié),它使學生自己通過設計和搭建一個實用電子產品雛形,穩(wěn)固和加深在數字電子技術課程中的理論根底和實驗中的根本技能,訓練電子產品制作時的動手能力。通過該課程設計，設計出符合任務要求的電路,掌握通用電子電路的一般設計方法和步驟，訓練并提高學生在文獻檢索、資料利用、方案比擬和元器件選擇等方面的綜合能力,同時為畢業(yè)設計和畢業(yè)以后從事電子技術方面的科研和開發(fā)打下一定的根底。 二、課程設計的目的和要求1. 能夠較全面地穩(wěn)固和應用數字電子技術課程中所

2、學的根本理論和根本方法，并初步掌握小型數字系統(tǒng)設計的根本方法。2. 能合理、靈活地應用各種標準集成電路SSI、MSI、LSI等器件實現規(guī)定的數字系統(tǒng)。3. 培養(yǎng)獨立思考、獨立準備資料、獨立設計規(guī)定功能的數字系統(tǒng)的能力。4.學會使用multisim軟件進展電路設計。 5.培養(yǎng)獨立進展實驗，包括電路布局、安裝、調試和排除故障的能力。6.培養(yǎng)書寫綜合設計實驗報告的能力。三、課程設計的根本要求根據設計任務，從選擇設計方案開場，進展電路設計；選擇適宜的器件，畫出設計電路圖；通過安裝、調試，直至實現任務要求的全部功能。對電路要求布局合理，走線清晰，工作可靠，經歷收合格后，寫出完整的課程設計報告。四、課程設

3、計的具體步驟電子電路的一般設計方法和步驟是：分析設計任務和性能指標，選擇總體方案，設計單元電路，選擇器件，計算參數，畫總體電路圖。進展仿真試驗和性能測試。實際設計過程中往往反復進展以上各步驟，才能到達設計要求，需要靈活掌握。1. 總體方案選擇設計電路的第一步就是選擇總體方案，就是根據提出的設計任務要求及性能指標，用具有一定功能的假設干單元電路組成一個整體，來實現設計任務提出的各項要求和技術指標。設計過程中，往往有多種方案可以選擇，應針對任務要求，查閱資料，權衡各方案的優(yōu)缺點，從中選優(yōu)。2. 單元電路的設計2.1 設計單元電路的一般方法和步驟A.根據設計要求和選定的總體方案原理圖，確定對各單元電

4、路的設計要求，必要時應詳細擬定主要單元電路的性能指標。B.擬定出各單元電路的要求后，對它們進展設計。C. 單元電路設計應采用符合的電平標準。2.2 元器件的選擇 針對數字電路的課程設計，在搭建單元電路時，對于特定功能單元選擇主要集成塊的余地較小。比方時鐘電路選555，轉換電路選0809，譯碼及顯示驅動電路也都相對固定。但由于電路參數要求不同，還需要通過選擇參數來確定集成塊型號。一個電路設計，單用數字電路課程內容是不夠的，往往同時摻有線性電路元件和集成塊，因此還需對相應內容熟悉，比方運算放大器的種類和根本用法，集成比擬器和集成穩(wěn)壓電路的特性和用法?？傊?，構建單元電路時，選擇器件的電平標準和電流特

5、性很重要。普通的門電路、時序邏輯電路、組合邏輯電路、脈沖產生電路、數模和模數轉換電路、采樣和存儲電路等，參數選擇恰當可以發(fā)揮其性能并節(jié)約設計本錢。 單元電路設計過程中，阻容元件的選擇也很關鍵。它們的種類繁多，性能各異。優(yōu)選的電阻和電容輔助于數字電路的設計可以使其功能多樣化、完整化。 3. 單元電路調整與連調 數字電路設計以邏輯關系為主體，因此各單元電路的輸入輸出邏輯關系與它們之間的正確傳遞決定了設計內容的成敗。具體步驟要求每一個單元電路都須經過調整，有條件情況下可應用邏輯分析儀進展測試，確保單元正確。各單元之間的匹配連接是設計的最后步驟，主要包含兩方面，分別是電平匹配和驅動電流匹配。它也是整個

6、設計成功的關鍵一步。 4. 衡量設計的標準工作穩(wěn)定可靠；能到達預定的性能指標，并留有適當的余量；電路簡單，本錢低，功耗低；器件數目少，集成體積小，便于生產和維護。5、課程設計報告要求課程設計報告應包括以下內容：對設計課題進展簡要闡述。設計任務及其具體要求?？傮w設計方案方框圖及各局部電路設計含各局部電路功能、輸入信號、輸出信號、電路設計原理圖及其功能闡述、所選用的集成電路器件等。整機電路圖電路圖應用標準邏輯符號繪制，電路圖中應標明接線引出端名稱、元件編號等。器件清單。6. 調試結果并記錄7. 總結與體會課程設計報告應內容完整、字跡工整、圖表整齊、數據詳實。五、實驗設備及材料計算機、Multisi

7、m0.0電子仿真軟件、數字電路實驗箱、數字電路實驗臺、集成電路元件六、具體課程設計課題1數值比擬器兩個1位數M和N的大小比擬，三種情況：MN、MN； =1表示MN)(MN)(M=N) 0 0 0 1 1 0 1 1提供參考芯片：74ls04、74ls02、74ls08二兩個一位二進制數相加的全加器1、 進展邏輯抽象分析： 考慮的來自低位的進位將兩個1位二進制數相加，稱為全加。設、是兩個加數，為來之低位的進位，是它們的和，是向高位的進位。則根據二進制數相加的規(guī)律， 寫出它們的真值表2。參考圖表2：輸入輸出0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 12、寫出全加

8、器的和的邏輯表達表。3、根據全加器的邏輯表達表畫出電路圖。4、根據電路圖選取集成電路，并在軟件上仿真電路。5、利用字發(fā)生器、邏輯分析儀進展驗證。提供參考芯片：74LS86、74LS08、74LS32。三譯碼器1、 74LS138用TTL與非門組成的3線-8線譯碼器，由上式可以看出，同時又是、這三個變量的全部最小項的譯碼輸出，所以也把這種譯碼器叫做最小項譯碼器。74LS138有3個附加的控制端、和。當=1、+= 0時，譯碼器處于工作狀態(tài)。否則，譯碼器被制止，所有的輸出端被封鎖在高電平，這3個控制端也叫做片選輸入端，利用片選的作用可以將多片連接起來以擴展譯碼器的功能。利用multism畫出仿真電路

9、：翻開仿真開關，根據3-8線譯碼器74LS138工作原理，按表3要求，自擬實驗步驟，設置和按下相關單刀雙擲開關位置，將仿真結果填入表3中，驗證3-8線譯碼器74LS138真值表是否與理論相符。參考圖表3：輸入輸出0111111111000000000 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 12、常用譯碼器為BCD七段顯示譯碼器74487447下列圖是它的邏輯圖，其中輸入BCD代碼，輸出7位二進制代碼，可直接驅動七段顯示器顯示相應的十進制數字。另外還有幾個附加控制端，為燈測試輸入；為滅零輸入；為滅燈輸入/滅零輸出。與之間的邏輯關系如下式所示利用multism仿

10、真，畫出實驗電路：分別按動各單刀雙擲開關，使輸入4位二進制碼分別為00001001，這時對應輸入的每個二進制碼，經譯碼器7447譯碼后直接推動共陽LED數碼顯示出十進制數09，同時也可從接在輸入端的4盞紅色指示燈知道輸入的二進制碼。參考圖將實驗結果填入表4中。表4：輸 入輸 出D C B AOA OB OC OD OE OF OG數碼管顯示的數字0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 1四555定時器組成的振蕩器1工作原理接通VCC后，VCC經R1和R2對C充電。當uc上升到2VCC/3時，uo=

11、0，T導通，C通過R2和T放電，uc下降。當uc下降到VCC/3時，uo又由0變?yōu)?，T截止，VCC又經R1和R2對C充電。如此重復上述過程，在輸出端uo產生了連續(xù)的矩形脈沖。第一個暫穩(wěn)態(tài)的脈沖寬度tp1，即uc從VCC/3充電上升到2VCC/3所需的時間：tp10.7(R1+R2)C第二個暫穩(wěn)態(tài)的脈沖寬度tp2，即uc從2VCC/3放電下降到VCC/3所需的時間：tp20.7R2C振蕩周期：Ttp1tp20.7(R12R2)C2、仿真電路參考圖：利用示波器觀察輸入和輸出之間的關系，試修改電路參數，使輸出信號的周期為2秒。五電子密碼鎖設置一個密碼為1010的參考電路.每把鎖都有規(guī)定的4位數字代

12、碼，如果輸入代碼符合改鎖代碼，且有開鎖信號時，鎖才能翻開，假設不符合，則開鎖電路發(fā)出報警，試設計該電路，要求用最少的與非門。六四路搶答器搶答器是競賽問答中一種常用的必備裝置，從原理上講，它是一種典型的數字電路，其中包括了組合邏輯電路和時序電路。 1、設計要求：該電路能鑒別出4個數據中的第1個到來者，而對隨之后來的其他數據信號不再傳輸和作出響應。至于哪一位數據最先到來，則可從LED指示燈看出。具體要求如下：1設計一個可供4名選手參加比賽的4路數字顯示搶答器。他們的編號分別為1、2、3、4各用一個搶答按鈕，編號與參賽者的一一對應。2搶答器具有數據鎖存功能，并將鎖存的數據用LED數碼管顯示出搶答成功

13、者的。3搶答器對搶答選手動作的先后有很強的分辨能力，即使他們的動作僅相差幾毫秒，也能分辨出搶答者的先后來。即不顯示后動作的選手編號。4主持人具有手動控制開關，可以手動清零復位，為下一輪搶答做準備。2、工作原理 搶答器的一般組成框圖如下列圖所示。它主要由開關陣列電路、觸發(fā)鎖存電路、編碼器、7段顯示譯碼器、數碼顯示器等幾局部組成。下面逐一給予介紹。搶答器的組成框圖1. 開關陣列電路該電路由多路開關所組成，每一競賽者與一組開關相對應。觸發(fā)鎖存電路當*一開關首先按下時，觸發(fā)鎖存電路被觸發(fā)，在輸出端產生相應的選手編號，同時為防止其它開關隨后觸發(fā)而產生紊亂，最先產生的輸出電平變化又反過來將觸發(fā)電路鎖定。2

14、. 編碼顯示電路(1)編碼器的作用是將*一開關信息轉化為相應的8421BCD碼，以提供數字顯示電路所需要的編碼輸入。(2) 7段顯示譯碼器譯碼驅動電路將編碼器輸出的8421BCD碼轉換為數碼管需要的邏輯狀態(tài)，并且為保證數碼管正常工作提供足夠的工作電流。(3) 數碼顯示器數碼管通常用發(fā)光二極管LED數碼管和液晶LCD數碼管。本設計提供的為LED數碼管。將三者結合起來，直接用帶有譯碼的數碼顯示管進展顯示。提供參考集成器件: 74LS74D觸發(fā)器、四路D觸發(fā)器74LS175D、555定時器、局部電阻、電容等。參考圖七移位存放器1、實驗準備：利用移位存放器，只需要改變左、右移的控制信號便可實現雙向移位

15、要求。根據移位存放器存取信息的方式不同分為：串入串出、串入并出、并入串出、并入并出四種形式，如圖1。選用的4位雙向通用移位存放器，型號為74LS194，功能表如下：輸入 輸出 功能說明 0 1 1 1 1 1 1 11001 10 0 0 10 1 0 0 1 A 0 B 0 C 0 0 1 D異步清0右移 右移 左移左移并行輸入保持移位存放器應用很廣，可構成移位存放器型計數器；順序脈沖發(fā)生器；串行累加器；可用作數據轉換，即把串行數據轉換為并行數據，或并行數據轉換為串行數據等。3、計算機仿真實驗內容：1邏輯功能驗證：并行輸入：翻開仿真開關，根據74LS194功能表，用E實現異步清0”功能；再根

16、據并行輸入功能要求，將、使能端置于1、1”狀態(tài)，、數據輸入端分別設為1011”，觀察端加單脈沖時，輸出端指示燈變化情況，并填寫表5。參考圖動態(tài)保持：根據74LS194功能表保持功能，觀察單脈沖作用時輸出端變化情況，并填表6。表5： 表6：脈 沖未加脈沖加單脈沖脈 沖未加脈沖加單脈沖左移功能：將74LS194的端與端相連。在翻開仿真開關的情況下，先給送數0011，然后根據74LS194功能表左移功能要求，觀察當脈沖作用時輸出端指示燈變化情況，并填寫表7；再給送數1100，然后根據74LS194功能表 左移功能要求，觀察當脈沖作用時輸出端指示燈變化情況，并填寫表8。脈沖0123450011表7表8：脈沖0123451100右移功能：將74LS194的端與端相連。仿照左移功能步驟觀察當CP脈沖作用時輸出端指示燈變化情況，并填寫表9和表10。表9：表10：2利用一片74ls94設計左移循環(huán)彩燈3利用一片74ls94設計右移循環(huán)彩燈4利用兩片74ls94設計具有延時兩秒的彩燈電路參考圖略八電子鐘1、設計原理圖數字電子鐘由以下幾局部組成：石英晶體振蕩器和分頻器組成的秒脈沖發(fā)生器；校時電路；六十進制秒、分計數器，二十四進制或十二進制計時計數器；秒、分、時的