數(shù)電實訓報告

1、桂林電子科技大學職業(yè)技術(shù)學院 電子信息工程系 數(shù)字電路實訓報告摘 要“數(shù)字技術(shù)”(DigitalTechnology)是一項與電子計算機相伴相生的科學技術(shù)，它是指借助一定的設備將各種信息，包括、圖、文、聲、像等，轉(zhuǎn)化為電子計算機能識別的二進制數(shù)字“0”和“1”后進行運算、加工、存儲、傳送、傳播、還原的技術(shù)。由于在運算、存儲等環(huán)節(jié)中要借助計算機對信息進行編碼、壓縮、解碼，因此也稱為數(shù)碼技術(shù)、計算機技術(shù)等。隨著計算機科學與技術(shù)突飛猛進地發(fā)展，用數(shù)字電路進行信號處理的優(yōu)勢也更加突出。為了充分發(fā)揮和利用數(shù)字電路在信號處理上的強大功能，我們可以先將模擬信號按比例轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后送到數(shù)字電路進行處理，

2、最后再將處理結(jié)果根據(jù)需要轉(zhuǎn)換為相應的模擬信號輸出。自20世紀70年代開始，這種用數(shù)字電路處理模擬信號的所謂“數(shù)字化”浪潮已經(jīng)席卷了電子技術(shù)幾乎所有的應用領(lǐng)域。隨著集成技術(shù)的發(fā)展，尤其是中，大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，數(shù)字電子技術(shù)的應用范圍將會更廣泛地滲透到國民經(jīng)濟的各個部門，并將產(chǎn)生越來越深刻的影響。隨著現(xiàn)代社會的電子科技的迅速發(fā)展，要求我們要理論聯(lián)系實際，數(shù)字電子邏輯課程設計的進行使我們有了這個非常關(guān)鍵的機會。關(guān)鍵字：數(shù)字電子技術(shù)、74LS74芯片、74LS138譯碼器桂林電子科技大學職業(yè)技術(shù)學院實訓設計任務書1. 設計題目：可逆流水燈2. 設計要求：C檔：8盞LED燈按順序變化 ，期間

3、只有1盞點亮做流水動作A-B檔：8盞以上LED等順序、可逆變化，并且LED燈布局有一定形狀，及其他功能3. 設計主要內(nèi)容與功能：該電路采用四個上升沿的D觸發(fā)器構(gòu)成一個16進制的計數(shù)器，在第一個觸發(fā)器的CP端接入脈沖，后面的每個觸發(fā)器的CP端都用上一個觸發(fā)器的Q非和一個單刀雙擲開關(guān)異或，開關(guān)一端接地，另一端一個1K電阻到VCC，這樣就構(gòu)成了一個可自由切換的16進制加法計數(shù)器和一個16進制的減法計數(shù)器。譯碼器部分由兩個74LS138級聯(lián)構(gòu)成4線16線譯碼器。16個LED采用共陽方式連接，負極接在譯碼器的輸出端，使整體呈現(xiàn)流水燈效果。下圖為兩片74LS138譯碼器級聯(lián)方式。4. 成員分工：大組長組員

4、主要工作分工蒲林森主原理圖設計PCB圖制圖電路板制作實訓報告輔原理圖設計PCB圖制圖電路板制作實訓報告元件介紹1. 74LS74觸發(fā)器簡要說明74LS74為雙上升沿D觸發(fā)器（有預置、清除端）帶預置和清除端的兩組D型觸發(fā)器引出端符號1CP、2CP時鐘輸入端1D、2D數(shù)據(jù)輸入端1Q、2Q、1、2輸出端CLR1、CLR2異步復位端（低電平有效）PR1、PR2異步置位端（低電平有效）邏輯圖功能表2. 74LS86異或門簡要說明74LS86為四組二輸入異或門管腳圖真值表3. 74HC154譯碼器簡要說明74HC154是一款高速CMOS器件，74HC154引腳兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。74

5、HC154譯碼器可接受4位高有效二進制地址輸入，并提供16個互斥的低有效輸出。74HC154的兩個輸入使能門電路可用于譯碼器選通，以消除輸出端上的通常譯碼“假信號”，也可用于譯碼器擴展。該使能門電路包含兩個“邏輯與”輸入，必須置為低以便使能輸出端。任選一個使能輸入端作為數(shù)據(jù)輸入，74HC154可充當一個1-16的多路分配器。當其余的使能輸入端置低時，地址輸出將會跟隨應用的狀態(tài)。管腳圖和真值表4. 74LS138簡要說明：138為3線8線譯碼器，共有54/74S138和54/74LS138兩種線路結(jié)構(gòu)型式。當一個選通端（G1）為高電平，另兩個選通端（ (G2A)和(G2B)）為低電平時，可將地址

6、端（A、B、C）的二進制編碼在一個對應的輸出端以低電平譯出。利用G1、/(G2A)和/(G2B)可級聯(lián)擴展成24線譯碼器；若外接一個反相器還可級聯(lián)擴展成32線譯碼器。若將選通端中的一個作為數(shù)據(jù)輸入端時，138還可作數(shù)據(jù)分配器。芯片引腳圖真值表邏輯圖基于Proteus的設計仿真與設計思想1. Proteus軟件介紹Proteus軟件是英國Lab Center Electronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風標電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前比較好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片

7、機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發(fā)應用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多種編譯器。功能模塊

8、智能原理圖設計豐富的器件庫：超過27000種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件；智能的器件搜索：通過模糊搜索可以快速定位所需要的器件；智能化的連線功能：自動連線功能使連接導線簡單快捷，大大縮短繪圖時間；支持總線結(jié)構(gòu)：使用總線器件和總線布線使電路設計簡明清晰；可輸出高質(zhì)量圖紙：通過個性化設置，可以生成印刷質(zhì)量的BMP圖紙，可以方便地供WORD、POWERPOINT等多種文檔使用。完善的電路仿真功能ProSPICE混合仿真：基于工業(yè)標準SPICE3F5，實現(xiàn)數(shù)字/模擬電路的混合仿真；超過27000個仿真器件：可以通過內(nèi)部原型或使用廠家的SPICE文件自行設計仿真器件，Labcenter也在不斷地發(fā)布新的仿

9、真器件，還可導入第三方發(fā)布的仿真器件；多樣的激勵源：包括直流、正弦、脈沖、分段線性脈沖、音頻（使用wav文件）、指數(shù)信號、單頻FM、數(shù)字時鐘和碼流，還支持文件形式的信號輸入；豐富的虛擬儀器：13種虛擬儀器，面板操作逼真，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器、直流電壓/電流表、交流電壓/電流表、數(shù)字圖案發(fā)生器、頻率計/計數(shù)器、邏輯探頭、虛擬終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器等；生動的仿真顯示：用色點顯示引腳的數(shù)字電平，導線以不同顏色表示其對地電壓大小，結(jié)合動態(tài)器件（如電機、顯示器件、按鈕）的使用可以使仿真更加直觀、生動；2. 設計要求（1） LED個數(shù)為16個；（2） 要求每個LED順序亮滅，且每次只

10、亮一個；（3） 形成可逆的流水效果，通過一個開關(guān)改變狀態(tài)。3. 總體電路框圖4. 各單元電路說明（1） 狀態(tài)切換電路1.在電路的前端通過一個單刀雙擲開關(guān)分別連接GND和VCC，連接到74LS86異或門的輸入端，另一端接上一個觸發(fā)器的。改變開關(guān)狀態(tài)時，可理解為脈沖分別和高低電平進行異或，進而使計數(shù)電路在加法計數(shù)器和減法計數(shù)器之間自由切換。2.用一個按鍵和一個觸發(fā)器構(gòu)成狀態(tài)轉(zhuǎn)換。按鍵的前端為兩路可選擇的輸入，分別為VCC和一個頻率較高的脈沖。按下按鍵，導通VCC或高脈沖，給觸發(fā)器提供一個上升沿，觸發(fā)器觸發(fā)，翻轉(zhuǎn)一次，與脈沖異或，改變計數(shù)器的狀態(tài)。此舉是為了更好的規(guī)避觸發(fā)器不能很好的翻轉(zhuǎn)問題，在沒有

11、較高頻率脈沖是也可使用接VCC達到翻轉(zhuǎn)，使整體電路效果可逆。（2） 計數(shù)器計數(shù)器部分由4個處于翻轉(zhuǎn)狀態(tài)下的D觸發(fā)器構(gòu)成，加上前面的狀態(tài)切換電路，共同構(gòu)成可自由切換的16進制加（減）法計數(shù)器。（3） 譯碼電路1.譯碼電路部分采用兩片74LS138（38譯碼器）級聯(lián)構(gòu)成一個4線16線譯碼器。其工作原理是：電路正常工作時，兩片級聯(lián)的138不會同時進行譯碼。其工作與否取決于4位二進制碼的最高位。在00000111（十進制的07）時，最高位為0，第一片譯碼器的使能端電位為100，正常工作；第二片譯碼器的使能端電位為000，不能正常工作。在10001111（十進制的815）時，最高位為1，第一片譯碼器的使

12、能端電位為111，不能正常工作；第二片譯碼器的使能端電位為100，正常工作。這樣兩片38譯碼器交替工作就可以構(gòu)成一個416譯碼器。2.也可采用74HC154芯片，避免兩片138的級聯(lián)，使電路更加簡潔，布線更容易。（4） LED顯示模塊LED顯示采用共陽連接，負極與譯碼器的輸出端相連。當譯碼器被譯中時，譯中的一端為低電平，對應的LED亮，其余全滅，配合前面的計數(shù)器，可形成流水效果。5. 整體電路工作原理電路整體可以分為計數(shù)部分、狀態(tài)切換部分、譯碼部分和LED顯示部分。采用四個上升沿的D觸發(fā)器構(gòu)成一個16進制的計數(shù)器，在第一個觸發(fā)器的CP端接入脈沖，后面的每個觸發(fā)器的CP端都用上一個觸發(fā)器的Q非和

13、一個單刀雙擲開關(guān)異或，開關(guān)一端接地，另一端一個1K電阻到VCC，這樣就構(gòu)成了一個可自由切換的16進制加法計數(shù)器和一個16進制的減法計數(shù)器。譯碼器部分由兩個74LS138級聯(lián)構(gòu)成4線16線譯碼器。16個LED采用共陽方式連接，負極接在譯碼器的輸出端，使整體呈現(xiàn)流水燈效果。下圖為Proteus仿真截圖。附 錄1. 元件清單元器件名稱規(guī)格數(shù)量元器件作用74LS138DIP-14封裝23-8譯碼芯片74LS74DIP-14封裝3D觸發(fā)器芯片發(fā)光二極管3mm16發(fā)光顯示1K電阻1/4W2限流電阻插針單排插針3對接插VCCGND固定脈沖開關(guān)單刀雙擲 1效果切換覆銅板10cm * 10cm1塊2. Alti

14、um Designer原理圖3. Altium Designer PCB圖PCB 3D圖4. 實物圖片參考文獻1. 邱寄帆 唐程山.數(shù)字電子技術(shù).人民郵電出版社2. 唐健杰.數(shù)字邏輯電路實驗指導書致謝本次實訓我們設計的題目是可逆流水燈。這次的實訓是既緊張又興奮的，我們都付出了努力，也收獲了很多！這一課程設計使我們將課堂上的理論知識有了進步的了解，了解了更多電子元件的工作原理，如：74LS74、74LS138、74LS04等。同時也發(fā)現(xiàn)自對數(shù)電知識和電子設計軟件掌握得不夠。數(shù)電設計需要細心和嚴謹，一定要細心確保全部無誤更加深入地了解到了各元件的實際運行情況，其次也發(fā)現(xiàn)自己對數(shù)電知識的欠缺，通過實訓對仿真軟件的使用，更加加深了自己對圖形和實際運用之間的聯(lián)系。在這次的實訓中，我充分體會到了Proteus軟件的強大功能，也做了一些設計，并編譯觀察了圖形，驗證了設