電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導(dǎo)教程 課件 第十四章 電子技術(shù)綜合實驗

第十四章

電子技術(shù)綜合實驗14.1溫度監(jiān)測及控制電路14.2萬用電表的設(shè)計與調(diào)試14.3智力競賽搶答裝置14.4電子秒表14.5三位半直流數(shù)字電壓表14.6數(shù)字頻率計14.7拔河游戲機14.8隨機存取存儲器2114A及其應(yīng)用14.1溫度監(jiān)測及控制電路1.實驗?zāi)康?）學(xué)習(xí)由雙臂電橋和差動輸入集成運放組成的橋式放大電路。2）掌握滯回比較器的性能和調(diào)試方法。3）學(xué)會系統(tǒng)測量和調(diào)試。2.實驗設(shè)備與元器件1）±12V直流電源2）函數(shù)信號發(fā)生器3）雙蹤示波器4）交流毫伏表5）熱敏電阻（NTC元件）6）運算放大器A741×27）三極管3DG12、穩(wěn)壓管2CW231、發(fā)光二極管（LED14.1溫度監(jiān)測及控制電路3.實驗原理實驗電路如圖14-1所示，它由具有負溫度系數(shù)電阻特性的熱敏電阻（NTC元件）Rt為一臂組成測溫電橋，其輸出經(jīng)測量放大器放大后由滯回比較器輸出“加熱”與“停止”信號，經(jīng)三極管放大后控制加熱器“加熱”與“停止”。改變滯回比較器的比較電壓UR即可改變控溫的范圍，而控溫的精度則由滯回比較器的滯回寬度確定。14.1溫度監(jiān)測及控制電路（1）測溫電橋。由及Rt組成測溫電橋，其中Rt是溫度傳感器，其所呈現(xiàn)的阻值與溫度成線性關(guān)系且具有負溫度系數(shù)，而溫度系數(shù)又與流過它的工作電流有關(guān)。為了穩(wěn)定Rt的工作電流，達到穩(wěn)定其溫度系數(shù)的目的，設(shè)置了穩(wěn)壓管VDZ。Rp1可決定測溫電橋的平衡。（2）差動放大電路。由A1及外圍電路組成的差動放大電路將測溫電橋的輸出電壓按比例放大。其輸出電壓：（3）滯回比較器。差動放大器的輸出電壓u01輸入由A2組成的滯回比較器。滯回比較器的單元電路如圖

14-2所示，設(shè)滯回比較器輸出的高電平為U0H，輸出的低電平為U0L，參考電壓UR加在反相輸入端。14.1溫度監(jiān)測及控制電路4.實驗內(nèi)容按圖14-1連接實驗電路，各級之間暫不連通，形成各級單元電路，以便對各單元電路分別進行調(diào)試。1）差動放大電路差動放大電路如圖14-4所示，它可實現(xiàn)差動比例運算。（1）運放調(diào)零。將A、B兩端對地短路，調(diào)節(jié)RP3使u01=0。（2）去掉A、B兩端的對地短路線。在A、B端分別加入兩個不同的直流電平。當(dāng)電路中R7+RP2

=

R6、R4

=R5時，其輸出電壓

。在測試時，要注意加入的輸入電壓不能太大，以免放大器輸出進入飽和區(qū)。（3）將B端對地短路，把頻率為100Hz、有效值為10mV的正弦信號加入A端，用雙蹤示波器觀察輸出波形。在輸出波形不失真的情況下，用交流毫伏表測出ui和u01的電壓，算出此差動放大電路的電壓放大倍數(shù)A。14.1溫度監(jiān)測及控制電路2）橋式測溫放大電路將差動放大電路的A、B端與測溫電橋的

端相連，構(gòu)成一個橋式測溫放大電路。（1）在室溫下使電橋平衡。在室溫條件下調(diào)節(jié)RP1，使差動放大電路的輸出u01=0（注意：在前面實驗中調(diào)好的RP3不能再動）。（2）溫度系數(shù)K（單位為V/℃）。由于測溫需升溫槽，因此為使實驗簡易，可虛設(shè)溫度T及輸出電壓u01，將溫度系數(shù)K也定為一個常數(shù)，具體參數(shù)由讀者自行填入表14-1。（3）橋式測溫放大電路的溫度-電壓關(guān)系曲線。根據(jù)前面橋式測溫放大電路的溫度系數(shù)K，可畫出橋式測溫放大電路的溫度-電壓關(guān)系曲線，實驗時要標注相關(guān)的溫度和電壓的值，如圖14-5所示。從圖中可求得在其他溫度時，放大電路實際應(yīng)輸出的電壓值，也可得到在當(dāng)前室溫時實際的對應(yīng)值。14.1溫度監(jiān)測及控制電路4）溫度監(jiān)測及控制電路整機工作狀況（1）按圖14-1連接各級電路。（2）根據(jù)所需監(jiān)測報警或控制的溫度T，從橋式測溫放大電路的溫度-電壓關(guān)系曲線中確定對應(yīng)的u01值。（3）調(diào)節(jié)Rp4，使參考電壓

。（4）用加熱器升溫，觀察溫升情況，直至報警電路報警（在實驗電路中當(dāng)LED發(fā)光時作為報警），記下動作時對應(yīng)的溫度T1和U011的值。（5）用自然降溫法使熱敏電阻降溫，記下報警解除時所對應(yīng)的溫度T2和U012的值。（6）改變溫度T，重做（2）、（3）、（4）、（5）的內(nèi)容，把測試結(jié)果記入表14-2。14.1溫度監(jiān)測及控制電路5.實驗總結(jié)1）整理實驗數(shù)據(jù)，畫出有關(guān)曲線、數(shù)據(jù)表格及實驗電路。2）用方格紙畫出橋式測溫放大電路的溫度系數(shù)曲線及滯回比較器的電壓傳輸特性曲線。3）實驗中的故障排除情況及體會。14.2萬用電表的設(shè)計與調(diào)試1.實驗?zāi)康?）設(shè)計由運算放大器組成的萬用電表。2）組裝與調(diào)試。2.實驗設(shè)備與元器件1）萬用電表表頭（靈敏度為1mA，內(nèi)阻為100）2）運算放大器A7413）二極管1N4007×4、1N4148、穩(wěn)壓管1N47283.設(shè)計要求1）直流電壓表（滿量程+6V）、直流電流表（滿量程10mA）2）交流電壓表（滿量程6V，50Hz～1kHz）、交流電流表（滿量程10mA）3）歐姆表（滿量程分別為1k、10k、100k）14.2萬用電表的設(shè)計與調(diào)試4.工作原理及參考電路在測量中，電表的接入應(yīng)不影響被測電路的原工作狀態(tài)，這就要求電壓表應(yīng)具有無窮大的輸入電阻，電流表的內(nèi)阻應(yīng)為零。1）直流電壓表。圖14-7所示為同相端輸入的高精度的直流電壓表的電路原理圖。為了減小表頭參數(shù)對測量精度的影響，將表頭置于運算放大器的反饋回路中，這時，流經(jīng)表頭的電流與表頭的參數(shù)無關(guān)，只要改變電阻，就可進行量程的切換。2）直流電流表。圖14-8所示為直流電流表的電路原理圖。在電流測量中，浮地電流的測量是普遍存在的，例如，若被測電流無接地點，則屬于這種情況。表頭電流I與被測電壓Ui的關(guān)系為：表頭電流I與被測電流I1的關(guān)系為：14.2萬用電表的設(shè)計與調(diào)試3）交流電壓表由運算放大器、二極管整流橋和直流毫安表組成的交流電壓表的電路原理圖如圖14-9所示。被測交流電壓ui加到運算放大器的同相端，故有很高的輸入阻抗，又因為負反饋能減小反饋回路中的非線性影響，所以把二極管整流橋和表頭置于運算放大器的反饋回路中，以減小二極管本身非線性的影響。表頭電流I與被測電壓ui的關(guān)系為：4）交流電流表圖14-10所示為交流電流表的電路原理圖，表頭讀數(shù)I由被測交流電流i的全波整流平均值

決定，即14.2萬用電表的設(shè)計與調(diào)試5）歐姆表圖14-11所示為多量程歐姆表的電路原理圖。在此電路中，運算放大器改由單電源供電，被測電阻RX跨接在運算放大器的反饋回路中，同相端加基準電壓

。流經(jīng)表頭的電流：14.2萬用電表的設(shè)計與調(diào)試5.實驗內(nèi)容1）萬用電表的電路是多種多樣的，建議用參考電路設(shè)計一個較完整的萬用電表。2）利用萬用電表進行電壓、電流或電阻的測量，以及進行量程切換時應(yīng)用開關(guān)切換，但實驗時可用連接線切換。6.注意事項1）在連接電源時，正、負電源連接點上各接大容量的濾波電容和0.01～0.1μF的小電容，以消除電源產(chǎn)生的干擾。2）萬用電表的電性能測試要用標準電壓表、電流表校正，歐姆表用標準電阻校正。考慮實驗要求不高，建議用數(shù)字式四位半萬用電表作為標準表。7.報告要求1）畫出完整的萬用電表的設(shè)計電路原理圖。2）將萬用電表與標準表進行測試比較，計算萬用電表各功能擋的相對誤差，分析產(chǎn)生誤差的原因。3）提出電路改進建議。4）收獲與體會。14.3智力競賽搶答裝置1.實驗?zāi)康?）學(xué)習(xí)數(shù)字電路中D觸發(fā)器、分頻電路、多諧振蕩器、CP脈沖源等單元電路的綜合運用。2）熟悉智力競賽搶答器的工作原理。3）了解簡單數(shù)字系統(tǒng)實驗、調(diào)試及故障排除方法。2.實驗設(shè)備與元器件1）+5V直流電源2）邏輯電平開關(guān)3）邏輯電平顯示器4）雙蹤示波器5）數(shù)字頻率計6）直流數(shù)字電壓表7）74LS175、74LS20、74LS74、74LS0014.3智力競賽搶答裝置3.實驗原理圖14-12所示為供4人用的智力競賽搶答器原理圖，用以判斷搶答優(yōu)先權(quán)。圖中F1為四D觸發(fā)器74LS175，它具有公共置0端和公共CP端；F2為雙4輸入“與非門”74LS20；F3是由74LS00組成的多諧振蕩器；F4是由74LS74組成的四分頻電路。F3、F4組成搶答電路中的CP脈沖源。搶答開始時，由主持人清除信號，按下復(fù)位開關(guān)S，74LS175的輸出Q1～Q4全為0，所有發(fā)光二極管（LED）均熄滅，在主持人宣布“搶答開始”后，首先做出判斷的參賽者立即按下開關(guān)，對應(yīng)的發(fā)光二極管點亮，同時，通過“與非門”F2送出信號鎖住其余三個搶答者的電路，不再接收其他信號，直到主持人再次清除信號為止。14.3智力競賽搶答裝置4.實驗內(nèi)容1）按圖14-12接線，搶答器的4個開關(guān)接實驗裝置上的邏輯電平開關(guān)，發(fā)光二極管接邏輯電平顯示器。2）斷開搶答器電路中的CP脈沖源電路，單獨對多諧振蕩器F3及分頻電路F4進行調(diào)試，調(diào)整多諧振蕩器的電位器，使其輸出脈沖的頻率約為4kHz，觀察F3及F4的輸出波形并測試其頻率。3）測試搶答器電路的功能。接通+5V直流電源，CP端接實驗裝置上的連續(xù)脈沖源，取頻率約為1kHz。（1）搶答開始前，開關(guān)K1、K2、K3、K4均置“0”，準備搶答，將開關(guān)S置“0”，發(fā)光二極管全熄滅，再將S置“1”。搶答開始，K1、K2、K3、K4中的某一開關(guān)置“1”，觀察發(fā)光二極管的亮、滅情況，然后將其他三個開關(guān)中的任一個置“1”，觀察發(fā)光二極管的亮、滅情況是否改變。（2）重復(fù)（1）的內(nèi)容，改變K1、K2、K3、K4中任一個開關(guān)的狀態(tài)，觀察搶答器的工作情況。（3）整體測試，斷開實驗裝置上的連續(xù)脈沖源，接入F3及F4，再進行實驗。14.3智力競賽搶答裝置5.實驗報告1）分析智力競賽搶答器各部分的功能及工作原理。2）總結(jié)數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計、調(diào)試方法。3）分析實驗中出現(xiàn)的故障并提出解決辦法。14.4電子秒表1.實驗?zāi)康?）學(xué)習(xí)數(shù)字電路中的基本RS觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、時鐘發(fā)生器、計數(shù)及譯碼顯示電路等單元電路的綜合應(yīng)用。2）學(xué)習(xí)電子秒表的調(diào)試方法。2.實驗設(shè)備與元器件1）+5V直流電源2）雙蹤示波器3）直流數(shù)字電壓表4）數(shù)字頻率計5）單次脈沖源、連續(xù)脈沖源6）邏輯電平開關(guān)7）邏輯電平顯示器、譯碼顯示器8）74LS00×2、555×1、74LS90×314.4電子秒表3.實驗原理圖14-13所示為電子秒表的原理圖，按功能將其分成4個單元電路進行分析。1）基本RS觸發(fā)器。圖14-13中的單元（Ⅰ）為用集成“與非門”構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器，其是低電平直接觸發(fā)的觸發(fā)器，有直接置位、復(fù)位的功能。它的一路輸出作為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入，另一路輸出Q作為“與非門”G5的輸入控制信號。2）單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。圖14-13中的單元（Ⅱ）為用集成“與非門”構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，3）時鐘發(fā)生器。圖14-13中的單元（Ⅲ）為用555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器，是一種性能較好的時鐘源。4）計數(shù)及譯碼顯示電路。二-五-十進制加法計數(shù)器74LS90構(gòu)成電子秒表的計數(shù)單元，如圖14-13中的單元（Ⅳ）所示。14.4電子秒表4.實驗內(nèi)容實驗時，應(yīng)按照實驗任務(wù)的次序，將各單元電路逐個進行接線和調(diào)試，即分別測試基本RS觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、時鐘發(fā)生器、計數(shù)及譯碼顯示電路的邏輯功能，待各單元電路工作正常后，再將有關(guān)電路逐級連接起來進行測試，直到測試電子秒表整個電路的功能。1）基本RS觸發(fā)器的測試測試方法參考第11章的11.1節(jié)“計數(shù)器及其應(yīng)用”。2）單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的測試（1）靜態(tài)測試。用直流數(shù)字電壓表測量A、B、D、F各點的電位值，并記錄。（2）動態(tài)測試。輸入端接頻率為1kHz的連續(xù)脈沖源，用雙蹤示波器觀察并描繪D點（vD）、F點（vO）波形，如覺得輸出脈沖的持續(xù)時間太短，難以觀察，可適當(dāng)增大微分電容C（如改為0.1uf），待測試完畢，再恢復(fù)至4700pF。14.4電子秒表3）時鐘發(fā)生器的測試用雙蹤示波器觀察輸出電壓波形并測量其頻率，調(diào)節(jié)RP，使輸出矩形脈沖的頻率為50Hz。4）計數(shù)器的測試（1）計數(shù)器（1）接成五進制形式，R0(1)、R0(2)、S9(1)、S9(2)接邏輯電平開關(guān)的輸出插口，Cp2接單次脈沖源，Cp1接高電平“1”，QD～QA接實驗設(shè)備上的譯碼顯示輸入端D、C、B、A，按表14-3測試其邏輯功能，并記錄。（2）計數(shù)器（2）及計數(shù)器（3）接成8421BCD碼十進制形式，同內(nèi)容（1）進行邏輯功能測試，并記錄。（3）將計數(shù)器（1）、（2）、（3）級聯(lián)，進行邏輯功能測試，并記錄。5）電子秒表的整體測試各單元電路測試正常后，按圖14-13把幾個單元電路連接起來，進行電子秒表的總體測試。先按動按鈕開關(guān)K2，此時電子秒表不工作，再按動按鈕開關(guān)K1，則計數(shù)器清零后便開始計時，觀察數(shù)碼管的顯示計數(shù)情況是否正常，如不需要計時或暫停計時，則按動按鈕開關(guān)K2，計時立即停止，但數(shù)碼管保留所計時的值。14.4電子秒表6）電子秒表準確度的測試利用電子鐘或手表的秒計時對電子秒表進行校準。5.實驗報告1）總結(jié)電子秒表的整個調(diào)試過程。2）分析調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題及故障排除方法。14.5三位半直流數(shù)字電壓表1.實驗?zāi)康?）了解雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理。2）熟悉三位半A/D轉(zhuǎn)換器CC14433的性能及其引腳功能。3．掌握用CC14433構(gòu)成直流數(shù)字電壓表的方法。3.實驗設(shè)備及元器件1）±5V直流電源2）雙蹤示波器3）直流數(shù)字電壓表4）邏輯電平開關(guān)14.5三位半直流數(shù)字電壓表3.實驗原理直流數(shù)字電壓表的核心器件是一個間接型A/D轉(zhuǎn)換器，它首先將輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換成易于準確測量的時間量，然后在這個時間寬度里用計數(shù)器計時，計數(shù)結(jié)果就是正比于輸入模擬電壓的數(shù)字量。（1）被測直流電壓VX經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后以動態(tài)掃描形式輸出，數(shù)據(jù)輸出端上的數(shù)字信號（8421碼）按照時間的先后順序輸出。（2）當(dāng)參考電壓VR=2V時，滿量程為1.999V；當(dāng)時VR=200mV，滿量程為199.9mV。可以通過位選開關(guān)來控制千位和十位數(shù)碼管的h段經(jīng)限流電阻實現(xiàn)對相應(yīng)的小數(shù)點顯示的控制。（3）最高位（千位）顯示時只有b、c段與LED數(shù)碼管的b、c腳相接，所以千位只顯示1或不顯示，用千位的g段來顯示模擬量的負值（正值不顯示）（4）精密基準電壓源MC1403。A/D轉(zhuǎn)換需要外接標準電壓源作為參考電壓，標準電壓源的精度應(yīng)高于A/D轉(zhuǎn)換器的精度。（5）實驗中使用CMOSBCD七段譯碼/驅(qū)動器CC4511，參考9.2節(jié)的有關(guān)部分。（6）7路達林頓晶體管列陣MC1413采用了NPN達林頓復(fù)合晶體管的結(jié)構(gòu)。14.5三位半直流數(shù)字電壓表三位半直流數(shù)字電壓表的電路圖如圖14-18所示。圖14-18

三位半直流數(shù)字電壓表的電路圖14.5三位半直流數(shù)字電壓表4.實驗內(nèi)容本實驗要求按圖14-18組裝并調(diào)試一臺三位半直流數(shù)字電壓表，實驗時應(yīng)一步步地進行。1）數(shù)碼顯示部分的組裝與調(diào)試。（1）建議將4個數(shù)碼管插入40p集成電路插座上，將4個數(shù)碼管的同名筆畫段與顯示譯碼的相應(yīng)輸出端連在一起，其中最高位只需將b、c、g三段接入電路，按圖14-18接好連線，但暫不插所有的芯片。（2）插好芯片CC4511與MC1413，并將CC4511的輸入端A、B、C接至撥碼開關(guān)對應(yīng)的A、B、C、D這4個插口處，將MC1413的1、2、3、4腳接至邏輯電平開關(guān)的輸出插口。（3）將MC1413的2腳置“1”，1腳、3腳、4腳置“0”，接通電源，撥動碼盤（按“+”或“-”鍵）自0到9變化，檢查數(shù)碼管是否按碼盤的指示值變化。（4）按照譯碼器實驗的相關(guān)要求，檢查譯碼顯示是否正常。（5）分別將MC1413的3腳、4腳、1腳單獨置“1”，重復(fù)（3）的內(nèi)容。如果所有4位數(shù)碼管都顯示正常，則去掉數(shù)字譯碼顯示部分的電源，備用。14.5三位半直流數(shù)字電壓表2）精密基準電壓源的連接和調(diào)整。插上MC1403精密基準電壓源，用標準數(shù)字電壓表檢查輸出是否為2.5V，然后調(diào)整電位器，使其輸出電壓為2.00V，調(diào)整結(jié)束后去掉電源線，供總裝時備用。3）總裝總調(diào)。（1）插好芯片MC14433，按圖14-18接好全部電路。（2）將輸入端接地，接通+5V、-5V電源（先接好地線），此時顯示器將顯示“000”值，如果不是，應(yīng)檢測電源的正、負電壓。用雙蹤示波器測量、觀察DS1～DS4和Q0～Q3的波形，判別故障所在。（3）用電阻、電位器構(gòu)成一個簡單的輸入電壓VX調(diào)節(jié)電路，調(diào)節(jié)電位器，4位數(shù)碼將相應(yīng)變化，然后進入下一步精調(diào)。（4）用標準數(shù)字電壓表（或用數(shù)字萬用表代替）測量輸入電壓，調(diào)節(jié)電位器，使VX=1.000V，這時被調(diào)電路的電壓指示值不一定顯示“1.000”，應(yīng)調(diào)整精密基準電壓源，使指示值與標準電壓表的個位數(shù)誤差在5之內(nèi)。（5）改變輸入電壓VX的極性，使Vi=-1.000V，檢查“-”是否顯示，并按（4）的方法校準顯示值。（6）在-1.999～+1.999V量程內(nèi)再一次仔細調(diào)整（調(diào)精密基準電壓源），使全部量程內(nèi)的個位數(shù)誤差均不超過5。14.5三位半直流數(shù)字電壓表4）記錄輸入電壓為±1.999V、±1.500V、±1.000V、±0.500V、0.000V時（標準數(shù)字電壓表的讀數(shù)）被調(diào)數(shù)字電壓表的顯示值，列表并記錄。5）用自制數(shù)字電壓表測量正、負電源電壓。考慮如何測量，試設(shè)計測量電路。6）將積分電容C1、C2換作普通金屬化紙介電容，觀察測量精度的變化。5.實驗報告1）繪出三位半直流數(shù)字電壓表的電路接線圖。2）敘述組裝、調(diào)試步驟。3）說明調(diào)試過程中遇到的問題和解決的方法。4）寫出組裝、調(diào)試數(shù)字電壓表的心得和體會。14.6數(shù)字頻率計1.實驗?zāi)繕藬?shù)字頻率計用于測量信號（方波、正弦波或其他脈沖信號）的頻率，并用十進制數(shù)顯示，它具有精度高、測量迅速、讀數(shù)方便等優(yōu)點。2.實驗設(shè)備與元器件1）+5V直流電源2）雙蹤示波器3）連續(xù)脈沖源4）邏輯電平顯示器5）直流數(shù)字電壓表6）數(shù)字頻率計7）CC4011、CC4013，2AP914.6數(shù)字頻率計2.工作原理脈沖信號的頻率就是在單位時間內(nèi)所產(chǎn)生的脈沖個數(shù)，其表達式為，其中為被測脈沖信號的頻率，N為計數(shù)器所累計的脈沖個數(shù)，T為產(chǎn)生N個脈沖所需的時間。計數(shù)器所記錄的結(jié)果就是被測脈沖信號的頻率，如在1s內(nèi)記錄1000個脈沖，則被測脈沖信號的頻率就是1000Hz。本實驗僅討論一種簡單易制的數(shù)字頻率計，其原理框圖如圖14-21所示。當(dāng)開關(guān)S2改變量程時，小數(shù)點能自動移位。開關(guān)S1、S3配合使用，則可將測試狀態(tài)轉(zhuǎn)為“自檢”工作狀態(tài)（將時基信號作為被測信號輸入）。圖14-21

數(shù)字頻率計的原理框圖14.6數(shù)字頻率計1）控制電路控制電路與主控門電路如圖14-22所示。2）微分、整形電路微分、整形電路如圖14-23所示。CC4013（b）的端所產(chǎn)生的上升沿經(jīng)微分電路后，送到由“與非門”CC4011組成的施密特整形電路的輸入端，在其輸出端可得到一個邊沿十分陡峭且具有一定脈沖寬度的負脈沖，再送至下一級延時電路。14.6數(shù)字頻率計3）延時電路延時電路由D觸發(fā)器CC4013、積分電路（由電位器RP1和電容C2組成）、非門G2及單穩(wěn)態(tài)電路組成，如圖14-24所示。4）自動置零電路P3點產(chǎn)生的正脈沖送到圖14-25所示的由或門組成的自動置零電路，將各計數(shù)器及所有的觸發(fā)器置零。14.6數(shù)字頻率計3.設(shè)計任務(wù)和要求使用中、小規(guī)模集成電路設(shè)計與制作一臺簡易的數(shù)字頻率計，應(yīng)具有下述功能。1）位數(shù)：計4位十進制數(shù)。2）量程：最大讀數(shù)是9999Hz，閘門信號的采樣時間為1s。3）顯示方式：用七段LED數(shù)碼管顯示讀數(shù)，做到顯示穩(wěn)定、不跳變。4）具有“自檢”功能。5）被測信號為方波、三角波、正弦波信號。6）畫出設(shè)計的數(shù)字頻率計的電路總圖。7）組裝和調(diào)試并寫出綜合實驗報告。14.7拔河游戲機1.實驗任務(wù)給定實驗設(shè)備和主要元器件，按照電路的各部分組合成一個完整的拔河游戲機。1）拔河游戲機需將15個（或9個）發(fā)光二極管排列成一行，開機后只有中間一個點亮，以此作為拔河的中心線，游戲雙方各持一個按鍵，迅速地、不斷地按動，從而產(chǎn)生脈沖，誰按得快，亮點就向這一方移動，每按一次，亮點移動一次。待某一方終端二極管點亮，這一方就得勝，此時雙方按鍵均無作用，輸出保持，只有經(jīng)復(fù)位后才使亮點恢復(fù)到中心線。2）顯示器顯示勝者的盤數(shù)。2.實驗設(shè)備與元器件1）+5V直流電源2）譯碼顯示器3）邏輯電平開關(guān)14.7拔河游戲機3.實驗電路實驗電路框圖如圖14-26所示，整機電路圖如圖14-27所示。圖14-27

拔河游戲機整機電路圖14.7拔河游戲機4.實驗步驟1）編碼電路編碼電路有2個輸入端和4個輸出端，要進行加/減法計數(shù)，因此選用74LS193雙時鐘二進制同步加/減法計數(shù)器來完成。2）整形電路74LS193是可逆計數(shù)器，控制加減的CP脈沖分別加至5腳和4腳，此時當(dāng)電路要求進行加法計數(shù)時，減法輸入端必須接高電平；進行減法計數(shù)時，加法輸入端必須接高電平。若直接將A、B鍵產(chǎn)生的脈沖加到5腳或4腳，那么就有很多時機在進行計數(shù)輸入時另一計數(shù)輸入端為低電平，使計數(shù)器不能計數(shù)，雙方按鍵均失去作用，拔河不能正常進行。加一整形電路，使A、B鍵產(chǎn)生的脈沖經(jīng)整形后變?yōu)橐粋€占空比很大的脈沖，這樣就減小了進行某一計數(shù)時另一計數(shù)輸入為低電平的概率，從而使每按一次鍵都有可能進行有效的計數(shù)。整形電路由“與門”74LS08和“與非門”74LS00實現(xiàn)。14.7拔河游戲機3）譯碼電路選用4線-16線譯碼器（CC4514），譯碼器的輸出Y0-Y14分別接15個（或9個）發(fā)光二極管，發(fā)光二極管的負端接地，而正端接譯碼器，這樣當(dāng)輸出為高電平時，發(fā)光二極管點亮。比賽準備，譯碼器輸入為0000，Y0輸出“1”，中心線處的發(fā)光二極管首先點亮，當(dāng)編碼電路進行加法計數(shù)時，亮點向右移，進行減法計數(shù)時，亮點向左移。4）控制電路為指示勝負，需用一個控制電路。當(dāng)亮點移到任何一方的終端時，判該方為勝，此時雙方的按鍵均宣告無效。此電路可用“或非門”74LS02來實現(xiàn)。將雙方終端發(fā)光二極管的正極接至“異或門”的兩個輸入端，獲勝一方為“1”，而另一方則為“0”，“異或門”輸出“1”，經(jīng)“非門”產(chǎn)生低電平“0”，再送到74LS193計數(shù)器的置數(shù)端11腳，于是計數(shù)器停止計數(shù)，處于預(yù)置狀態(tài)，由于計數(shù)器的數(shù)據(jù)端A、B、C、D和輸出端QA、QB、QC、QD對應(yīng)相連，輸入就是輸出，從而使計數(shù)器對輸入脈沖不起作用。14.7拔河游戲機5）勝負顯示將雙方終端發(fā)光二極管的正極經(jīng)“非門”后的輸出分別接到兩個CC4518計數(shù)器的EN端，CC4518的兩組4位BCD碼分別接到實驗裝置的兩組譯碼顯示器的A、B、C、D插口處。當(dāng)一方取勝時，該方終端發(fā)光二極管點亮，產(chǎn)生一個上升沿，使相應(yīng)的計數(shù)器進行加一計數(shù)，于是就得到了雙方取勝盤數(shù)的顯示，若一位數(shù)不夠，則進行兩位數(shù)的級聯(lián)。6）復(fù)位為能進行多次比賽，需要進行復(fù)位操作，使亮點返回中心線，可用一個開關(guān)控制74LS193的清零端CR。勝負顯示器也應(yīng)用一個開關(guān)來控制勝負計數(shù)器CC4518的清零端R，使其重新計數(shù)。5.實驗報告討論實驗結(jié)果，總結(jié)實驗收獲。14.8隨機存取存儲器2114A及其應(yīng)用1.實驗?zāi)康牧私怆S機存取存儲器2114A的工作原理，通過實驗熟悉它的工作特性、使用方法及其應(yīng)用。2.實驗設(shè)備與元器件1）+5V直流電源2）連續(xù)脈沖源3）單次脈沖源4）邏輯電平顯示器5）邏輯電平開關(guān)（0、1開關(guān)）6）譯碼顯示器7）2114A、74LS161、74LS148、74LS244、74LS00、74LS0414.8隨機存取存儲器2114A及其應(yīng)用3.實驗原理1）隨機存取存儲器（RAM）隨機存取存儲器（RAM）又稱讀/寫存儲器，它能存儲數(shù)據(jù)、指令、中間結(jié)果等信息。在該存儲器中，任何一個存儲單元都能以隨機次序迅速地存入（寫入）信息或取出（讀出）信息。隨機存取存儲器具有記憶功能，但停電（斷電）后所存信息會消失，不利于數(shù)據(jù)的長期保存，所以多用于中間過程暫存信息。（1）RAM的結(jié)構(gòu)和工作原理。圖14-30所示為RAM的基本結(jié)構(gòu)圖，它主要由存儲單元矩陣、地址譯碼器和讀/寫控制電路三部分組成。14.8隨機存取存儲器2114A及其應(yīng)用（2）2114A靜態(tài)隨機存取存儲器。2114A是一種1024字×4位的靜態(tài)隨機存取存儲器，采用HMOS工藝制作，它的邏輯框圖如圖14-31所示，表14-6是其引腳功能，表14-7是2114A的功能表。14.8隨機存取存儲器2114A及其應(yīng)用2）只讀存儲器（ROM）只讀存儲器（ROM）只能進行讀出操作，不能寫入數(shù)據(jù)。只讀存儲器可分為固定內(nèi)容只讀存儲器（ROM）、可編程只讀存儲器（PROM）和可抹編程只讀存儲器（EPROM）三大類?？赡ň幊讨蛔x存儲器又分為紫外線抹除可編程只讀存儲器（EPROM）、電可抹編程只讀存儲器（EEPROM）和電改寫編程只讀存儲器（EAPROM）等種類。由于EEPROM的改寫編程更方便，因此深受用戶歡迎。3）用2114A靜態(tài)隨機存取存儲器實現(xiàn)數(shù)據(jù)的隨機和順序存取圖14-32所示為電路原理圖，為實驗接線方便而不影響實驗效果，2114A中地址輸入端保留前4位其余地址輸入端均接地。（1）用2114A實現(xiàn)靜態(tài)隨機存取。用2114A實現(xiàn)靜態(tài)隨機存取如圖14-32中的單元Ⅲ。電路由三部分組成：①由“與非門”組成的基本RS觸發(fā)器與反相器，控制電路的讀/寫操作；②由2114A組成的靜態(tài)RAM；③由74LS244三態(tài)門緩沖器組成的數(shù)據(jù)輸入/輸出緩沖和鎖存電路。14.8隨機存取存儲器2114A及其應(yīng)用圖14-32

2114A隨機和順序存取數(shù)據(jù)電路原理圖（2）用2114A實現(xiàn)靜態(tài)順序存取。用2114A實現(xiàn)靜態(tài)順序存取如圖14-32所示，電路由