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1、. . 2012-2013 学年第一学期电子 11301 班2012-2013 学年第一学期电子 11301 班 电子技术课程设计（实训）指导书电子技术课程设计（实训）指导书 一、 本课程设计的地位和作用一、 本课程设计的地位和作用 数字电子技术课程设计是电子技术基础教学中的一个实践环节,它使学生自 己通过设计和搭建一个实用电子产品雏形,巩固和加深在数字电子技术课程中的 理论基础和实验中的基本技能,训练电子产品制作时的动手能力。通过该课程设 计，设计出符合任务要求的电路,掌握通用电子电路的一般设计方法和步骤，训 练并提高学生在文献检索、资料利用、方案比较和元器件选择等方面的综合能力, 同时为毕
2、业设计和毕业以后从事电子技术方面的科研和开发打下一定的基础。 二、课程设计的目的和要求二、课程设计的目的和要求 1. 能够较全面地巩固和应用“数字电子技术”课程中所学的基本理论和基 本方法，并初步掌握小型数字系统设计的基本方法。 2. 能合理、灵活地应用各种标准集成电路（SSI、MSI、LSI 等）器件实现规 定的数字系统。 3. 培养独立思考、独立准备资料、独立设计规定功能的数字系统的能力。 4.学会使用 multisim 软件进行电路设计。 5.培养独立进行实验，包括电路布局、安装、调试和排除故障的能力。 6.培养书写综合设计实验报告的能力。 三、课程设计的基本要求三、课程设计的基本要求
3、根据设计任务，从选择设计方案开始，进行电路设计；选择合适的器件，画 出设计电路图；通过安装、调试，直至实现任务要求的全部功能。对电路要求布 局合理，走线清晰，工作可靠，经验收合格后，写出完整的课程设计报告。 四、课程设计的具体步骤 四、课程设计的具体步骤 电子电路的一般设计方法和步骤是：分析设计任务和性能指标，选择总体方 案，设计单元电路，选择器件，计算参数，画总体电路图。进行仿真试验和性能 测试。实际设计过程中往往反复进行以上各步骤，才能达到设计要求，需要灵活 掌握。 1. 总体方案选择 1. 总体方案选择 设计电路的第一步就是选择总体方案， 就是根据提出的设计任务要求及性能 指标，用具有一
4、定功能的若干单元电路组成一个整体，来实现设计任务提出的各 . . 项要求和技术指标。设计过程中，往往有多种方案可以选择，应针对任务要求， 查阅资料，权衡各方案的优缺点，从中选优。 2. 单元电路的设计 2. 单元电路的设计 2.1 设计单元电路的一般方法和步骤 2.1 设计单元电路的一般方法和步骤 A. 根据设计要求和选定的总体方案原理图， 确定对各单元电路的设计要求， 必要时应详细拟定主要单元电路的性能指标。 B. 拟定出各单元电路的要求后，对它们进行设计。 C. 单元电路设计应采用符合的电平标准。 2.2 元器件的选择 2.2 元器件的选择 针对数字电路的课程设计，在搭建单元电路时，对于特
5、定功能单元选择主要 集成块的余地较小。比如时钟电路选 555，转换电路选 0809，译码及显示驱动电 路也都相对固定。但由于电路参数要求不同，还需要通过选择参数来确定集成块 型号。一个电路设计，单用数字电路课程内容是不够的，往往同时掺有线性电路 元件和集成块，因此还需对相应内容熟悉，比如运算放大器的种类和基本用法， 集成比较器和集成稳压电路的特性和用法。总之，构建单元电路时，选择器件的 电平标准和电流特性很重要。普通的门电路、时序逻辑电路、组合逻辑电路、脉 冲产生电路、数模和模数转换电路、采样和存储电路等，参数选择恰当可以发挥 其性能并节约设计成本。 单元电路设计过程中，阻容元件的选择也很关键
6、。它 们的种类繁多，性能各异。优选的电阻和电容辅助于数字电路的设计可以使其功 能多样化、完整化。 3. 单元电路调整与连调 3. 单元电路调整与连调 数字电路设计以逻辑关系为主体， 因此各单元电路的输入输出逻辑关系与它 们之间的正确传递决定了设计内容的成败。 具体步骤要求每一个单元电路都须经 过调整，有条件情况下可应用逻辑分析仪进行测试，确保单元正确。各单元之间 的匹配连接是设计的最后步骤，主要包含两方面，分别是电平匹配和驱动电流匹 配。它也是整个设计成功的关键一步。 4. 衡量设计的标准4. 衡量设计的标准 工作稳定可靠；能达到预定的性能指标，并留有适当的余量；电路简单，成 本低，功耗低；器
7、件数目少，集成体积小，便于生产和维护。 5、课程设计报告要求5、课程设计报告要求 课程设计报告应包括以下内容： . . 对设计课题进行简要阐述。 设计任务及其具体要求。 总体设计方案方框图及各部分电路设计（含各部分电路功能、输入信号、输出信 号、电路设计原理图及其功能阐述、所选用的集成电路器件等）。 整机电路图（电路图应用标准逻辑符号绘制，电路图中应标明接线引出端名称、 元件编号等）。 器件清单。 6. 调试结果并记录 6. 调试结果并记录 7. 总结与体会7. 总结与体会 课程设计报告应内容完整、字迹工整、图表整齐、数据详实。 五、实验设备及材料五、实验设备及材料 计算机、Multisim0
8、.0 电子仿真软件、数字电路实验箱、数字电路实验台、 集成电路元件 六、具体课程设计课题六、具体课程设计课题 （1）数值比较器（1）数值比较器 两个 1 位数 M 和 N 的大小比较， 三种情况 ： MN、 MN ； 1 Y =1 表示 MN) 1 Y(MN) 2 Y(M=N) 3 Y 0 0 0 1 . . 1 0 1 1 提供参考芯片：74ls04、74ls02、74ls08 （二）两个一位二进制数相加的全加器（二）两个一位二进制数相加的全加器 1、 进行逻辑抽象分析： 考虑的来自低位的进位将两个 1 位二进制数相加，称为全加。设、是两 AB 个加数，为来之低位的进位，是它们的和，是向高位
9、的进位。 则根据二 1i C SCi 进制数相加的规律， 写出它们的真值表 2。 （参考图） U1A 74LS86D U2A 74LS86D XWG1 RT X O X X O O 016 1531 XLA1 CQT 1 F 7 X1 2.5 V U5A 74LS08D U7A 74LS08D 1 9 3 2 U3A 74LS32D 4 5 8 表 2： 输入输出 AB 1i C S i C 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 2、写出全加器的和的逻辑表达表。 SCi 3、根据全加器的逻辑表达表画出电路图。 4、根据电路图选取集成电路
10、，并在软件上仿真电路。 5、利用字发生器、逻辑分析仪进行验证。 . . 提供参考芯片：74LS86、74LS08、74LS32。 （三）译码器（三）译码器 1、 74LS138 1、 74LS138 用 TTL 与非门组成的 3 线-8 线译码器， U1 74LS138D Y0 15 Y1 14 Y2 13 Y3 12 Y4 11 Y5 10 Y6 9 Y7 7 A 1 B 2 C 3 G1 6 G2A 4 G2B 5 70127 60126 50125 40124 30123 20122 10121 00120 mAAAY mAAAY mAAAY mAAAY mAAAY mAAAY mAAA
11、Y mAAAY 由上式可以看出，同时又是、这三个变量的全部最小项 70 YY 2 A 1 A 0 A 的译码输出，所以也把这种译码器叫做最小项译码器。 74LS138 有 3 个附加的控制端、和。 当=1、+= 0 时， 译码器 1 S 2 S 3 S 1 S 2 S 3 S 处于工作状态。否则，译码器被禁止，所有的输出端被封锁在高电平，这 3 个控 制端也叫做“片选”输入端，利用片选的作用可以将多片连接起来以扩展译码器 的功能。 利用 multism 画出仿真电路：利用 multism 画出仿真电路： 打开仿真开关，根据 3-8 线译码器 74LS138 工作原理，按表 3 要求，自拟实 验
12、步骤，设置和按下相关单刀双掷开关位置，将仿真结果填入表 3 中，验证 3-8 线译码器 74LS138 真值表是否与理论相符。 （参考图） U1 74LS138D Y0 15 Y1 14 Y2 13 Y3 12 Y4 11 Y5 10 Y6 9 Y7 7 A 1 B 2 C 3 G1 6 G2A 4 G2B 5 B VCC5V GND A C D E F 1 2 3 4 5 6 GND VCC X0 7 X1 8 X2X3 9 10 X4X5X6X7 11 12 13 14 表 3： 输入输出 . . 1GBGAG22CBA 76543210 YYYYYYYY 0 1 1 1 1 1 1 1
13、1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 2、常用译码器为“BCD 七段显示译码器 7448（7447） ” 2、常用译码器为“BCD 七段显示译码器 7448（7447） ” 下图是它的逻辑图，其中输入 BCD 代码，输出 7 位二进制代 30 AA ga YY 码，可直接驱动七段显示器显示相应的十进制数字。另外还有几个附加控制端， 为灯测试输入；为灭零输入；为灭灯输入/灭零输出。LTRBIRBOBI / ga YY 与之间的逻辑关系如下式所示 30 AA U1 7447N A 7 B 1 C 2
14、D 6 OA 13 OD 10 OE 9 OF 15 OC 11 OB 12 OG 14 LT 3 RBI 5 BI/RBO 4 012123 112023 012 012012012 01223 01201213 02130123 AAAAAAY AAAAAAAY AAAY AAAAAAAAAY AAAAAY AAAAAAAAY AAAAAAAAY g of e d c b a 利用 multism 仿真，画出实验电路：利用 multism 仿真，画出实验电路： 分别按动各单刀双掷开关， 使输入 4 位二进制码 “” 分别为 00001001，DCBA 这时对应输入的每个二进制码，经译码器
15、7447 译码后直接推动共阳 LED 数码显 示出十进制数 09，同时也可从接在输入端的 4 盏红色指示灯知道输入的二进制 码。 （参考图） . . U1 7447N A 7 B 1 C 2 D 6 OA 13 OD 10 OE 9 OF 15 OC 11 OB 12 OG 14 LT 3 RBI 5 BI/RBO 4 B VCC5V GND A C D U2 A B C D E F G CA GND 4 56 78 9 10 VCC X2X1X3X4 1 2 3 11 将实验结果填入表 4 中。 表 4： 输 入输 出 D C B AOA OB OC OD OE OF OG数码管显示的数字 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 （四）555 定时器组成的振荡器（四）555 定时器组成的振荡器 1 工作原理 C R1 uc 8 4 7 3 6 555 2 5 1 0.01F uo VCC R2 uc uo t t tP1tP2 0 VCC/3 2VCC/3 0 (a)电路(b) 工作波形 接通VCC后，VCC经R1和R2对C充电。当uc上升到2VCC/3时，uo=0，T导通，C通过R2 和T放电
