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1、电子课程设计数字逻辑测试分析仪学院 电子信息工程学院专业 电气工程及其自动化 081502 班姓名 贾普智学号 200815010205指导老师 闫晓梅2010 年 12 月1数字逻辑测试分析仪数字逻辑测试分析仪一 设计任务与要求设计一个能测试高电平、低电平的数字逻辑信号测试仪，具体要求如下：1、基本功能：能测试高电平、低电平。 2、测量范围：低电平小于 0.8V，高电平高于 3.5V。 3、当被测信号为高电平时，用 1KHz 的音响来表示；当被测信号为低电平 时，用 800Hz 的音响来表示；当被测信号在 0.8-3.5V 时，用指示灯发 出警报。 4、工作电源为 5V,自己设计。二 总体框
2、图直流稳压电源数字逻辑信号接收处理结果输出脉冲信号产生被测信号220V 交流电 源图 2.11数字逻辑信号接收处理模块2该模块起到接收被测试信号，并对信号进行比较处理，从而明确信 号是高电平、低电平、0.8-3.5V 之间之中的那一种。并将所得结果 传输给结果输出模块进行输出。该模块由比较器及一系列与非门组成。设计思路：用电阻将 5V 的电源分压，得到 0.8V，3.5V 电压。当测 试信号输入后，将被测信号与已得的 0.8V,3.5V 电压进行比较。比 较后所得的信号经处理后即可确定被测信号与 0.8V，3.5V 的关系。2脉冲信号产生模块该模块用于产生结果输出时所需的 1kHZ 及 800
3、Hz 的脉冲信号。该模块由 555 芯片，电阻，电容组成。设计思路：使用 555 芯片，调试电阻电容大小，得到所需频率的脉 冲。3音响输出及指示灯模块该模块用于输出逻辑测试仪测试产生的结果。当数字信号处理模块 传输的信号分别为低电平，高电平，0.8-3.5V 时，分别将 1kHz 信 号加于蜂鸣器，将 800Hz 信号加于蜂鸣器，将高电平加于指示灯。该模块由蜂鸣器，指示灯，及 TTL 芯片组成。设计思路：当信号处理模块给出被测信号为低电平时，将蜂鸣器与 800Hz 脉冲相连，当信号处理模块给出被测信号为高电平时，将蜂 鸣器与 1000Hz 脉冲相连，当信号处理模块给出被测信号在 0.8- 3.
4、5V 之间时，令指示灯发光。4直流稳压电源模块该模块用于将 220V 交流电变换为 5V 的直流电，供给各个芯片及模 块使用。该模块由稳压电源，二极管，稳压芯片，电阻，电容构成。设计思路：首先将 220V 交流电降压，接着运用桥式整流电路使其变3为直流电。用稳压芯片对所得直流电稳压。通过电阻分压的方式得 到所需的电压值。三 选择器件1.74LS04图 3.1.1 提供非逻辑。管脚图如下图 3.1.2 逻辑功能： Y = Error!Error!真值表:AY0110图 3.1.3 2.74LS08图 3.2.14提供与逻辑。管脚图如下：图 3.2.2 逻辑功能： Y=AB真值表： ABY 000
5、 010 100 111 图 3.2.3 3.LM339图 3.3.1提供比较功能。管脚图如下5图 3.3.2 逻辑功能：对+管脚-管脚的电压进行比较，若+管脚电压高于-管脚，则输 出高电平反之输出低电平。4.LM555图 3.4.1提供时钟脉冲。内部结构图：6图 3.4.2 管脚图：图 3.4.3555 功能表：图 3.4.4 5.LM78127图 3.5.1 提供稳压功能。管脚图：图 3.5.2 功能：lm7812 是指三段稳压集成电路 IC 芯片元器件，适用于各种电源稳压 电路，输出稳定性好、使用方便、输出过流、过热自动保护。在本电路中用 于输出 12V 电压。四 功能模块1 数字逻辑信
6、号接收处理8图 4.1.1 逻辑功能：此模块用于检测输入端电平，并给出信号于下级。电阻 R4,R5,R6:用于将 5V 直流电源分压，在节点处产生 0.8V，3.5V 电压。U12,U2:用两个比较器将输入端输入的电压与分压所得到的 0.8V,3.5V 电压 进行比较。输出结果如下表：输入信号U12U2 小于 0.8V00 0.8-3.5V10 大于 3.5V11 图 4.2.2U4,U5,U6，U1,U3:用于将比较器所得数据处理得到，并输出高电平，低电平， 0.8-3.5V 三个信号于下级。输出结果如下表：图 4.2.3 连接关系：5V 直流电源处接于直流稳压电源模块的相应部分，高电平、低
7、 电平、0.8-3.5V 接于结果输出模块的相应位置。U12U2U4(低电平)U5(0.8-3.5)高电平0010010010110019仿真结果：图 4.2.4 输入信号为 0.5V 时，U4 输出高电平。图 4.2.5 输入信号为 1.5V 时，U5 输出高电平。图 4.2.6 输入信号为 4V 时，U6 输出高电平。10以上仿真结果符合图 4.2.3 中真值表所示。2 脉冲信号产生图 4.2.7逻辑功能：产生 1KHz，800Hz 的脉冲。作用于下级连接关系：5V 直流电源处接于直流稳压电源，1KHz，800Hz 接于结果输出端 相应位置仿真结果：11图 4.2.8 用示波器测量两个输出
8、端信号。图图 4.2.94.2.9 1KHz1KHz 输出端信号，可看出周期为输出端信号，可看出周期为 1.014ms1.014ms。12图图 4.2.104.2.10 800Hz800Hz 输出端信号，可看出周期为输出端信号，可看出周期为 1.248ms1.248ms3 结果输出图 4.3.113逻辑功能：用于输出测试仪的结果。 模块由与门，蜂鸣器，发光二极管组成。 当上级模块传输来高电平，则 U8 视为开状态，1KHz 脉冲作于蜂鸣器，当上 级模块传输来低电平，则 U9 视为开状态，800Hz 脉冲作用于蜂鸣器，当上级模 块传输来 0.8-3.5V,发光二极管正极接高电平，导通发光。连接关
9、系：低电平，高电平，0.8-3.5V 接于信号处理模块的相应位置。 1KHz 脉冲，800Hz 脉冲接于脉冲产生模块的相应位置。5V 直流电源接于直流稳 压电源。4 直流稳压电源图 4.4.1 逻辑功能：该模块用于产生 5V 直流电。 模块由变压器，MDA2501,LM7812 及电容电阻组成。 该模块通过变压器将 220V 交流电压降压，之后通过 MDA 组成的单相桥整流 将交流电变换为直流电。LM7812 将直流电压稳定在 12V。通过电阻分压方式取 得 5V 直流电压供给电路使用。连接关系：5V 直流电压处连接至各模块相应位置。 仿真结果：14五 总体设计电路图15整体电路电路按第四部分
10、-功能模块中叙述连接。仿真运行后可实现题目要 求的效果（由于输出为不同频率的蜂鸣，无法图示） 。16硬件实验：在硬件实验中，我测试了数据逻辑信号接收处理模块，达到实 验要求。六 总结这次课程设计使我受益良多。刚着手这个设计时，最困扰我的是如何知晓所测试的电平大小，并能以数 字信号的形式送出。最初我的设想是使用施密特触发电路，但苦思良久仍无法 拿出方案。后来看到 A/D 转换器内部结构图时，有了新的想法，由此采用了电 阻分压，将被测信号与分压后电压通过比较器后输出结果这一方案。接下来所遇到的问题是设计 555 脉冲时，根据书上的理论公式计算后，却 无法得到需求频率的脉冲。请教了指导老师后，我按老
11、师的指导使用滑动变阻 器进行不断调试，最终得到了满意的脉冲。接下来的设计就相对简单了。就在我以为整个设计已经完成的时候，指导 老师提醒了我电源需要自己设计，我在开始设计时，由于没能理解题目，忽视 了这一点。于是我又投入到直流稳压电源的设计中。这次课程设计，使我熟悉了电子技术中的一部分常用管子，并教会了我如 何用自己的思路设计，验证，完善一个电路。巩固了我之前所学习电子技术的 相关知识，并提高了我对于自己动手设计电路的兴趣与信心。在这次课程设计中，如果没有老师的指导，我的设计思路必然没有现在的 清晰，很多的漏洞也难以弥补，所以最后我要感谢指导老师耐心的给予我各方 面的指导。最后，感谢校方与学院给了我们这次课程设计的机会，使我们能够 提高自己。
