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1、数字电子技术实验电工电子基础教学中心二00九年七月目 录实验一、 常用电子仪器的使用及波形参数测量5实验二 集成逻辑门与三态门电路的测量10实验三 组合逻辑电路设计14实验四 译码器及其应用设计14实验五 数据选择器及其应用设计26实验六 集成触发器及其应用设计32实验七 移位寄存器及应用电路的设计38实验八 计数器及其应用设计44实验九 脉冲波形的产生与整形电路48实验十 555时基电路及其应用设计52实验十一 A/D、D/A转换器的应用57实验十二 大规模集成存储器EPROM的应用63实验十三 数字秒表的综合设计67实验十四 光控防盗报警器的设计69实验十五 数字石英钟的设计71实验十六
2、数字频率计的设计74实验十七 声控循环彩灯的综合设计78实验十八 声光显示智力抢答器的设计80实验十九 数字式交通灯控制器的综合设计82附录1 THD-2型数字电路实验箱介绍85附录2： 集成电路应用基本知识89附录3 部分常用集成电路功能及引脚图94数字电路实验须知一、学生实验守则实验教学是对学生进行最佳智能培养的必要教学环节，也是培养合格人才的重要环节。学生通过科学实验可以培养自己的独立工作能力、动手能力、观察能力、分析能力和创新能力；培养严肃认真的科学态度，理论联系实际和务实的作风；通过实验教学深化对所学理论知识的认识。为了严肃认真地完成实验教学所规定的全部任务，特作如下规定，必须认真执
3、行。1实验前必须认真预习实验讲义，明确实验目的、要求、步骤，不得盲目进行实验操作。2严格遵守实验上课时间，不得无故迟到，不得早退和缺席。上实验课应保持实验环境安静、整洁。3学生在实验室上课必须严肃认真，提倡创新。严格按操作规程进行操作，认真观察分析实验现象，如实记录实验数据，不得抄袭他人实验结果。4爱护实验室一切设备、工具、器材，各组配备的仪器工具、器材应妥善保管，不得擅自拆卸，改装和调换，不得搬出实验室。如发现损坏，应及时报告指导教师。蓄意损坏公物，应该照价赔偿。5实验中应注意安全，如遇到异常情况，应立即切断电源、熄灭火源、关闭水源，防止事故漫延扩大。并保持现场及时报告指导教师作善后处理。6
4、实验结束后，数据交指导教师审阅合格后，切断仪器电源，整理好仪器设备、工具、器材。做好清洁工作，关好门窗，水电，避免意外事故发生。7认真完成实验报告，按时交指导教师批阅。8学生应严格遵守上述规则，如有违反，应给予批评教育。必要时，给予一定的纪律处分处理。二、数字电子技术实验要求1实验前必须认真预习实验讲义，明确实验目的、要求、步骤、写出预习报告及设计方案报告，交指导教师审阅其可行性。2指导教师针对设计方案报告中存在的问题加以点评，指出设计报告中的错误。待学生修正后，方可按可行的设计方案报告进行实验，认真分析实验现象，作好实验记录，不得盲目进行实验和与实验无关的活动。3实验后要认真写出实验报告，总
5、结实验结果，分析解释实验中出现的各种现象，在实验后的一周内将实验报告交给指导教师。三、实验报告要求实验报告是实验工作的全面总结和最终成果，要完整、真实地反映实验结果，以及对实验的改进设想等都通过报告反映出来。因此撰写实验报告也是一种基本训练，必须以严肃认真的态度完成实验报告。撰写实验报告要遵守一定的规范和要求。实验报告要求字迹整洁，文理通顺，数据填入表格中，作图齐全。实验报告主要内容应包括如下内容：1 设计实验应写好预设计报告，并在电脑上用软件进行仿真。2 实验名称。3 实验目的。4 实验设备与器件（实际使用的设备、器件名称及型号）。5 实验原理及电路图（设计实验要求有完整的设计过程、分部电路
6、及整体电路图）。6 实验数据处理要求在表格中填写实验数据，注明单位，要求表格规范整齐，填写数据认真、工整。画出规范的波形图，注意相位。7 实验总结中要写实验结果及现象分析、故障解决方案和课后的思考题。8 原始数据记录不能代替实验报告数据。实验报告不按时交、报告中没有原始数据记录以及原始数据没有指导教师签字或伪造指导教师签字，都作无效处理。实验一、常用电子仪器的使用及波形参数测量一、实验目的：1学习用TDS1002或（2002）型示波器同时显示双踪脉冲波形。2学习用TDS1002或（2002）型测量脉冲参数。3熟悉数字实验平台的功能及使用方法。二、预习要求：1预习实验教材相关内容。2熟悉描述矩形
7、脉冲特性的指标。三、实验原理框图：图11说明：1示波器从类型上分为模拟和数字示波器两种。模拟示波原理见附实验一；数字示波器将输入的模拟信号进行A/D采样，将采样的点信号转换为数字化的方式存储起来，并且显示波形。2储存设置：在关闭示波器电源前5秒钟的当前设置自动储存。3调出设置：示波器接通电源后，自动调出关闭电源前的最后一个设置。4默认设置：示波器在出厂前被设置为常规操作。5单踪显示波形：连续按两次CH1或CH2菜单按纽，即删除CH1或CH2通道显示。四、显示图标说明：1 均值模式2触发状态显示：R准备就绪，T已触发，正在采集3标记显示； 水平触发位置 4显示中心刻度线的时间5标记显示“边沿”脉
8、冲宽度触发电平。 6零电平标记8显示通道的垂直刻度数 10显示主时基设置。12触发使用的触发源 16显示触发频率。图12 五、数字存储示波器前面板图（13）图13六、实验仪器及设备：1TDS1002或（2002）型、TDS210型数字存储示波器2数字实验平台；信号源；直流电源。七、实验内容及步骤：（一）数字存储示波器调节1调节：按下示波器机壳上方电源开关，等待两分钟，示波器自检完毕后，再进行下一步操作。2从数字实验平台上取脉冲信号f=1KHZ，接入示波器CH1探头，另取二分频脉冲信号接入CH2探头，按下示波器面板按纽“自动设置”按钮,在屏上同时显示出双踪脉冲波形如图14。（二）脉冲波形参数如图
9、14，15图15图141脉冲波形主要参数：峰峰值（Vp-p），平均值（）、周期（T）、正脉宽（tp+）、负脉宽（tp_）、上升时间（tr）、下降时间（tf）、频率（）2脉冲参数测量方法一：采用“自动模式”。测量CH2通道参数。按下“自动设置”（AUTOSET）按钮,参照图1-4和示波器显示屏右侧相应菜单，可直接按下菜单对应选项按钮（软键）进行测量，将测量结果记录于表1-1中。（TDS210型采用“测量模式”测量CH1通道参数。）表1-1序号Vp-p峰峰值tp+正脉宽T周期f频率tr上升时间tf下降时间123平均值图17图163脉冲参数测量方法二：采用“测量模式”测量CH1通道参数。按下CH1菜
10、单，再按下“测量”（MEASVRE）按钮。参照图16，17和示波器显示屏右侧相应选项菜单及旁边对应按钮（软键）进行单项或多项参数测量，将测量结果记录于表12中。（TDS210型测最大值改测平均值，测最小值改测均方根值 ）表12序号Vmax 最大值Vmin最小值tp-负脉宽tr上升时间123平均值4“光标”测量模式：使用光标可快速对脉冲波形进行时间和电压测量。在实验平台上取脉冲信号f=20KHZ接入CH2通道中。图19图18（1）测量(tr)：选取CH2通道，分别按下“测量”（MEASVRE）按钮和“光标”按纽（CURSOR），查看“光标菜单”；按下类型选项为“时间”如图18旋转光标1和2旋钮，
11、按上升时间定义测量，“光标菜单“中的增量读数，即为波形的上升时间。（2）光标测量脉冲宽度（tp）：如图19，选取被测通道。按下“光标”（CURSOR）按钮，查看“光标菜单”，按下类型选项为“时间”，参照图18，移动光标1和2，分别与脉冲上升边沿和下降边沿重合，增量的读数即为波形的正脉宽。（三）双踪显示及波形的相位关系。若要同时观察某一电路的输入和输出波形，则需同时使用双通道接入信号。其步骤为：在实验平台上取脉冲信号f=20KHZ接入CH1通道中；另取二分频脉冲信号接入CH2通道中，按下“自动设置” 或“测量模式”按钮，屏幕上将同时显示不同频率的双踪波形，将波形记录下来，注意相位对齐，将参数记录
12、于表1-3中。通道峰-峰值 Vp-p周期 T频率fCH1CH2表13CH1tCH2t八、实验报告要求： 1整理实验数据，将测量结果写成报告。2仔细描绘波形图，注意相位应对齐。3总结在参数测量中，怎样减小测量误差？九、思考题 1总结“自动模式”与“测量模式” 在参数测量中的区别。 2使用数字实验平台时，应注意哪些要求？实验二 集成逻辑门与三态门电路的测量一、实验目的1. 掌握CMOS及TTL门及电路逻辑功能的测试方法2. 熟悉三态门的逻辑功能及典型应用。二、实验仪器及器件1. 数字存储示波器TDS-10022. 数字实验平台、 DT830 ( DT9901) 数字式三用表3. 器件： 74HC2
13、0、 74LS00、74LS2O、74LS125三、实验预习要求1阅读TTL门电路主要参数的含义及COMS门电路的特点。2熟悉TTL电路和COMS电路的使用规则。3熟悉三态门的工作原理。四、实验原理1TTL电路输入输出电路性质当输入端为高电平时，输入电流是反向二极管的漏电流，电流极小。其方向是从外部流入输入端。当输入端处于低电平时，电流由电源VCC经内部电路流出输入端，电流较大，当与上一级电路衔接时，将决定上级电路应具的负载能力。高电平输出电压在负载不大时为3.5V左右。低电平输出时，允许后级电路灌入电流，随着灌入电流的增加，输出低电平将升高，一般LS系列TTL电路允许灌入8mA电流，即可吸收
14、后级20个LS系列标准门的灌入电流。最大允许低电平输出电压为0.4V.2CMOS电路输入输出电路性质一般CC系列的输入阻抗可高达1010，输入电容在5pf以下，输入高电平通常要求在3.5V以上，输入低电平通常为1.5V以下。因CMOS电路的输出结构具有对称性，故对高低电平具有相同的输出能力，负载能力较小，仅可驱动少量的CMOS电路。当输出端负载很轻时，输出高电平将十分接近电源电压；输出低电平时将十分接近地电位。在高速CMOS电路54/74HC系列中的一个子系列54/74HCT，其输入电平与TTL电路完全相同，因此在相互取代时，不需考虑电平的匹配问题。3集成逻辑电路的衔接在实际的数字电路系统中总是将
