数字电路实验指导书2015

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1、数 字 电 路实 验 指 导 书广东技术师范学院天河学院电气工程系目 录实验系统概术3一、主要技术性能3二、数字电路实验系统基本组成4三、使用方法12四、故障排除13五、基本实验部分14实验一 门电路逻辑功能及测试14实验二 组合逻辑电路（半加器全加器及逻辑运算）18实验三 译码器和数据选择器43实验四 触发器（一）R-S，D，J-K22实验五 时序电路测试及研究28实验六 集成计数器161（设计）30实验七 555时基电路(综合)33实验八 回路优先判决电路(综合)43附录一 DSG-5B型面板图45附录二 DSG-5D3型面板图47附录三 常用基本逻辑单元国际符号与非国际符号对照表48附录

2、四 半导体集成电路型号命名法51附录五 集成电路引脚图54实 验 系 统 概 述本实验系统是根据目前我国“数字电子技术教学大纲”的要求，配合各理工科类大专院校学生学习有关“数字基础课程，而研发的新一代实验装置。”配上Lattice公司ispls1032E可完成对复杂逻辑电路进行设计，编译和下载，即可掌握现代数字电子系统的设计方法，跨入EDA设计的大门。一、主要技术性能1、电源：采用高性能、高可靠开关型稳压电源、过载保护及自动恢复功能。输入：AC220V10%输出：DC5V/2ADC12V/0.5A2、信号源：（1）单脉冲：有两路单脉冲电路采用消抖动的R-S电路，每按一次按钮开关产生正、负脉冲各

3、一个。（2）连续脉冲：10路固定频率的方波1Hz、10Hz、100Hz、1KHz、10KHz、100KHz、500KHz、1MHz、5MHz、10MHz。（3）一路连续可调频率的时钟，输出频率从1KHz100KHz的可调方波信号。（4）函数信号发生器输出波形：方波、三角波、正弦波频率范围：分四档室2HZ20HZ、20HZ200HZ、200HZ2KHZ、2KHZ20HZ。3、16位逻辑电平开关（K0K15）可输出“0”、“1”电平同时带有电平指示，当开关置“1”电平时，对应的指示灯亮，开关置“0”电平时，对应的指示灯灭，开关状态一目了然。4、16位电平指示（L0L15）由红、绿灯各16只LED及

4、驱动电路组成。当正逻辑“1”电平输入时LED红灯点亮，反之LED绿灯点亮。5、数字显示（LED1LED8）（1）LED1LED6是由二十进制七段译码器CD4511与相应的共阴LED数码管，在每一位译码器的四个输入端A、B、C、D面板设计对应为8、4、2、1输入四位00001001之间的代码数码管即显示同09的十进制数字。（2）LED7LED8两位七段显示器，段码a、b、c、d、e、f、g、h七段经1K电阻到输入插孔。6、小喇叭及驱动电路。提供时钟报进、报警、音乐用等发声装置。7、内置1K、10K、100K电位器，可作为调电压输出用。8、有四组BCD码拨码盘，可产生四组BCD码数字信号。9、内置

5、10MHZ数字式频率计。用作频率测量。10、开放式实验区（1）提供锁紧插座14芯2只、16芯3只、20芯3只、40芯2只用于扩展实验，如A/D或D/A等。11、可编程逻辑器件电路实验可配装Lattice EDA-1032E或Altera EDA-10K10下载板，进行大规模数字电子系统设计实验。二、数字电路实验系统基本电路组成1、系统布局图1：为实验仪布局图2、电源实验系统所配电源有四路，一路为+5V/3A，另两路为12V/0.5A。电源部分由电源线、电源插座、交流220V电源带灯开关和开关电源组成。电源插座和电源开关装在机箱的后面，电源插座内带有可更换的保险丝管。开关电源装在机箱内，具有短路

6、保护、过载保护及自动恢复功能，该电源可靠性高，抗短路能力强。3、时钟电路实验系统配有10路精确的时钟：1Hz、10Hz、100Hz、1KHz、10KHz、100KHz、500KHz、1MHz、5MHz、10MHz。10MHz时钟由石英晶体振荡器产生，精确度高。其余9路时钟由10MHZ时钟源经74HC390分频后产生。如图所示图2-1（5D3型）另外还提供一路连续可调频率的时钟，输出频率从1KHz100KHz的可调方波信号。它采用CMOS器件7555组成的振荡线路。如图所示：图2-2 （5D3型）4、函数信号发生器输出波形：方波、三角波、正弦波幅值：正弦波：04V（14V为峰峰值，且正负对称）三

7、角波：024V（24V为峰峰值，且正负对称）方 波：024V（24V为峰峰值，且正负对称）频率范围：分四档2HZ20HZ、20HZ200HZ、200HZ2KHZ、2KHZ20KHZ。函数发生器采用ICL8038单片集成函数信号发生器电路，内部它由恒流源I2和I1电压比较器A和B、触发器、缓冲器和三角波变弦波电路等组成。其原理图如图2-3（A） （5D2、5D3型） 图示2-3（B） （5D2型、5D3型）5、十六位二进制“01”电平显示器（L0L15）采用6片74LS04电路驱动发光二极管。当输入端为高电平时，对应的红色发光二极管点亮，表示逻辑“1”当输入端为低电平时，对应的绿色发光二极管点亮

8、，表示逻辑为“0”输入端每路均有保护电路。电路如图：图2-46、十六位逻辑开关（K0K15）逻辑电平开关由16个钮子开关组成，其电路如图，当开关往上拨时，产生逻辑高电平“1”；当开关往下拨时，产生逻辑低电平“0”。图2-57、单脉冲电路单脉冲电路有2路，单脉冲电路采用消抖动的R-S电路，每按一次单脉冲键，产生正、负脉冲各一个。电路如图： 图2-68、二十进制七段译码显示（1）二十进制七段译码显示器共6位，每位分a、b、c、d、e、f、g七段，译码器采用CD4511，显示器采用共阴0.5英寸显示器。译码器的输入端对应每一位的8、4、2、1插孔并都有保护电路，下图为二十进制七段译码显示器电路图：图

9、2-7（2）二十进制X段显示器图2-8LED7LED8两位七段显示器，段码a、b、c、d、e、f、g七段，经1K电阻到输入插孔。9、BCD码拨盘开关系统提供4组BCD码拨盘开关，输出4组8421码，拨盘开关的最右边为个位，最左边为千位，作为BCD码数字量输入用。10、数字频率计系统提供一个10MHZ数字显示频率计。在使用时，将频率计右边的GND插孔连到+5V中GND插孔，IN插孔接被测频率源，显示器上就会显示测得频率值。11、多频率信号源时钟电路16M晶振、74LS04、74LS74等元件组成，其电路如图2-9A，由16M晶振、74LS04等元件组成振荡电路，再由74LS74电路分频整形输出，

10、输出2MHz、1MHz方波信号。再由1MHz方波信号经6级十进制分频，产生100KHz、10KHz、1KHz、100Hz、10Hz、1Hz方波信号，见图2-9B。12、时序发生器及启停电路时序发生器及启停电路如图2-10，MF为时钟输入端，时钟频率可从1MHz、100KHz中选择1个连接。KB开关为单拍和连续输出时序信号选择开关，当开关往上拨时，输出单拍的时序信号；当开关往下拨时，输出连续的时序信号。时钟选择信号的出厂连接为1MHz。图2-10。13、连续可调脉冲采用双时基电路和由工关KA切换通过电位器调节经双二进制加法计数器产生1Hz5KHz连续可调方波，另一组为4路固定频率方波，频率为20

11、0KHz、100KHz、50KHz、25KHz，见图2-11。14、小喇叭及驱动电路图2-12（5D3型）这部分由可控振荡电路、喇叭和驱动电路组成。如图所示。当DJ1用短路片接通时，它是一个声源，可做报警或报时使用。如果“KONGZHI”插孔接高电平，则振荡电路输出频率为2KHZ左右的方波，驱动喇叭鸣叫。当控制插孔接低电平时，振荡电路输出为低电平，喇叭不鸣叫。当DJ1开路时，可从“IN”插孔向喇叭的驱动三极管基极送一定频率的方波信号，直接控制喇叭按希望的频率变化发声，供音乐实验用。15、可编程逻辑器件电路实验实验系统右上角可按装一块600门的PLD芯片，ispls1032E下载（EDA-103

12、2），用户使用ispEXPERT软件设计的软件设计的软件逻辑通过1032E模块板其下边的ISP接口下载到PLD芯片中，成为硬件逻辑电路。用户在下载完PLD配置数据后，可用导线将PLD芯片与周围有关的输入电路，输出电路、控制电路相连，从而来验证所设计的逻辑是否正确。如果有错误或需修改逻辑功能，可以很方便地重新设计、编译和下载，真正达到“硬件设计软件化”的目标。通过ispEXPERT软件的学习和使用，也可掌握现代数字电子系统的设计方法，跨入EDA设计的大门。（DSG-5B、5D2型、5D3型）。Lattice ilpls1032E EDA-1032E（ABEL语言）Altera EPF10k10

13、EDA-10K10（VHDL语言）三、使用方法：1、将标有220V的电源线扦入市电扦座，接通开关，面板指示灯亮，表示实验器电源工作正常。2、连接线：本实验器采用叠扦式专用扦接线，连接牢固可靠，且可一点叠扦，扦入后按顺时针方向旋转20-30度即锁紧，不要过于用力，以免扦入太紧不易拆除，拨出时按逆时针旋转。注意：拨出时不要直接拉导线，以免损坏导线。3、IC扦入扦座前应调整好双列引脚间距，注意I C芯片的缺口方向，仔细对准扦座缺口后均匀压入。拔出时需用螺丝刀从两边轻轻翘起。4、面板上IC扦座均未接电源，实验时应按扦入IC的引脚接好相应的电源线才能正常工作。5、实验前应先阅读指导书，在断开电源开关的状

14、态下按实验线路接好连接线，检查无误后再接通主电源。6、实验时，应根据导线的长度，合理使用，不要用太长的导线，并尽量把各种颜色的导线配合使用，当需要更改接线或元器件时，应当关断电源开关，插错或多余的线要拔去，不能一端扦在电路上，另一端悬空，防止碰到其它电路元件上。7、实验完毕整理数据，经指导老师同意后，可关断电源拔出电源插头，拆除连线，并整理好放在实验器内。四、维护及故障排除1、维护（1）防止撞击跌落（2）用完后拨下电源插头，并关闭机箱，防止灰尘、杂物进入机箱。（3）多次使用后可能发生连接线内部接触不良或断开的故障，当实验连接发生故障时应检查连线。2、故障排除（1）电源无输出：实验箱电源插座内初级接有1.5A熔断器。当输出短路或过载时有可能烧断熔断管，如烧断，需更换同规格熔断管。