电子线路基础综合性实验

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1、综合性实验智力竞赛抢答装置实验目的1、习数字电路中D触发器、分频电路、多谐振荡器、CP时钟脉冲源等单元 电路的综合运用。2、熟悉智力竞赛抢答器的工作原理。3、了解简单数字系统实验、调试及故障排除方法。实验原理二、图 171 为供四人用的智力竞赛抢答装置线路，用以判断抢答优先权图 17 1 智力竞赛抢答装置原理图图中片为四D触发器74LS175,它具有公共置0端和公共CP端，引脚排 列见附录；F2见附录；F2为双4输入与非门74LS20； F3是由74LS00组成的多 谐振荡器；F4是由74LS74组成的四分频电路，F3、F4组成抢答电路中的CP时 钟脉冲源，抢答开始时，由主持人清除信号，按下复

2、位开关S，74LS175的输出Q1Q4全为0,所有发光二极管LED均熄灭，当主持人宣布“抢答开始”后, 首先作出判断的参赛者立即按下开关，对应的发光二极管点亮。同时，通过与非 门 F2 送出信号锁住其余三个抢答者的电路，不再接受其它信号，直到主持人再 次清除信号为止。三、实验设备与器件1、5V 直流电源2、逻辑电平开关3、逻辑电平显示器4、双踪示波器5、数字频率计6、直流数字电压表7、 74LS175、 74LS20、 74LS74、 74LS00四、实验内容1、测试各触发器及各逻辑门的逻辑功能。试测方法参照前述相关实验内容，判断器件的好坏。2、按图 171 接线，抢答器五个开关按实验装置上的

3、逻辑开关、发光二极 管接逻辑电平显示器。3、断开抢答器电路中CP脉冲源电路，单独对多谐振荡器F3及分频器F4进 行调试，调整多谐振荡器10K电位器，使其输出脉冲频率约4KHz，观察F3及 f4输出波形及测试其频率(可参照以前所做实验的相关内容)。4、测试抢答器电路功能接通十5V电源，CP端接实验装置上连续脉冲源，取重复频率约IKHz。(1) 抢答器开始前，开关牟K4均置“0”准备抢答，将开关S置“0” 发光二极管全熄灭，再将S置“ 1”。抢答开始，0K4某一开关置“1”观察 发光二极管的亮、灭情况，然后再将其它三个开关中任一个置“ 1”，观察发 光二极管的亮、灭有否改变。(2) 重复(1)的内

4、容，改变 牟K4任一个开关状态。观察抢答器的工作 情况。( 3)整体测试断开实验装置上的连续脉冲源，接入f3及f4,再进行实验。五、实验预习要求若在图 171 电路中加一个计时功能，要求计时电路显示时间精确到秒，最 多限制为2分钟，一旦超出限时，则取消抢答权，电路如何改进。六、实验报告1、分析智力竞赛抢答装置各部分功能及工作原理2、总结数字系统的设计、调试方法3、分析实验中出现的故障及解决办法综合性实验3 位半直流数字电压表、 实验目的1、了解双积分式 A/D 转换器的工作原理2、熟悉3位半A/D转换器CC14433的性能及其引脚功能3、掌握用CC14433构成直流数字电压表的方法二、实验原理

5、直流数字电压表的核心器件是一个间接型A / D转换器，它首先将输入的模 拟电压信号变成易于准确测量的时间量。然后在这个时间宽度里用计数器计时， 计数结果就是正比于输入模拟电压信号的数字量。1、VT变换型双积分A/D转换器图181是双积分ADC的控制逻辑框图。它由积分器（包括运算放大器A1 和 RC 积分网络）、过零比较器 A2， N 位二进制计数器，开关控制电路，门控电 路，参考电压VR与时钟脉冲源CP组成。图 181 双积分 ADC 原理图转换开始前，先将计数器清零，并通过控制电路使开关S0接通，将电容C 充分放电。将电容C充分放电。由于计数器进位输出QC=0，控制电路使开关S 接通匕，模拟

6、电压与积分器接通，同时，门G被封锁，计数器不工作。积分器 输出V；线性下降，经零值比较器A2获得一方波VC，打开门G,计数器开始计 数,当输入2个时钟脉冲后t=T1,各触发器输出端D。0由111-1回到0001 n-1 00,其进位输出QC=1，作为定时控制信号，通过控制电路将开关S转换至基准电 压源Vr,积分器向相反方向积分，VA开始线性上升，计数器重新从0开始计数, 直到 t=T2， VA 下降到 0，比较器输出的正方波结束，此时计数器中暂存二进制 数字就是Vi相对应的二进制数码。2、3位半双积分A/D转换器CC14433的性能特点CC14433是CMOS双积分式3位半A/D转换器。它是将

7、构成数字和模拟 电路的约7700多个MOS晶体管集成在一个硅芯片上，芯片有24只引脚，采用 双列直插式，其引脚排列与功能如图 182所示。图 18 2 CC1433 引脚排列引脚功能说明：VAG （1脚）：被测电压VX和基准电压Vr的参考地Vr （2脚）：外接基准电压（2V或200mV）输入端RVX（3 脚）：被测电压输入端。Ri （4脚）、R1/C1 （5脚）、C （6脚）：外接积分阻容元件端C=0.1|J F （聚 酯薄膜电容器），R=470KQ （2V量程）；R1=27KQ （200mV量程）。C01（7脚）、C02 （8脚）：外接失调补偿电容端，典型值0.1F。DU （9脚）：实时显示

8、控制输入端。若与EOC （14脚）端连接，则每次A D 转换均显示。CP （10脚）、CP0 （11脚）：时钟振荡外接电阻端，典型值为470 KQ。Vee （12脚）：电路的电源最负端，接-5V。VSS（13脚）：除CP外所有输入端的低电平基准（通常与1脚连接）。EOC （14脚）：转换周期结束标记输出端，每一次A/D转换周期结束，EOC 输出一个正脉冲，宽度为时钟周期的二分之一。OR （15脚）：过量程标志输出端，当V时，OR输出为低电平。X RDSDS4 （1 619脚）：多路选通脉冲输入端，DS对应于千位，DS2对 应于百位，ds3对应于十位，ds4对应于个位。Q0Q3 （2023脚）:

9、BCD码数据输出瑞，DS2、DS3、DS4选通脉冲期间, 输出三位完整的十进制数，在DS1选通脉冲期间，输出千位0或1及过量程、欠 量程和被测电压极性标志信号。CC14433具有自动调零，自动极性转换等功能。可测量正或负的电压值。当 CP、CP0端接入470 KQ电阻时，时钟频率66KlHz，每秒钟可进行4次A/D 转换。它的使用调试简便，能与微处理机或其它数字系统兼容，广泛用于数字面 板表，数字万用表，数字温度计，数字量具及遥测、遥控系统。3、3位半直流数字电压表的组成（实验线路）线路结构如图183所示。（1）被测直流电压Vx经A/D转换后以动态扫描形式输出，数字量输出端 Q0Q3上mt询

10、口Clg!/lo图 18 3 三位半直流数字电压表线路图的数字信号（8421码）按照时间先后顺序输出。位选信号DS DS4通过位选开 关MC1413分别控制着千位、百位、十位和个位上的四只LED数码管的公共阴极。数字信号经七段译码器CC4511译码后，驱动四只LED数码管的各段阳极。 这样就把 AD 转换器按时间顺序输出的数据以扫描形式在四只数码管上依次 显示出来，由于选通重复频率较高，工作时从高位到低位以每位每次约300“ s的速率循环显示。即一个4位数的显示周期是 1.2ms,所以人的肉眼就能清晰地看到四位数码管同时显示三位半十进制数字量。(2) 当参考电压Vr=2V时，满重程显示1.99

11、9V； VR=200mV时，满量程为RR199.9mV。可以通过选择开关来控制千位和十位数码管的h笔经限流电阻实现对 相应的小数点显示的控制。(3) 最高位(千位)显示时只有b、c二根线与LED数码管的b、c脚相接。 所以千位只显示1或不显示。用千位的g笔段来显示模拟量的负值(正值不显示), 即由CC14433的Q2端通过NPN晶体管9013来控制g段。(4) 精密基准电源 MC1403A/D 转换需要外接标准电压源作参考电压。标准电压源的精度应当高于 A D转换器的精度。本实验采用MC1403集成精密稳压源作参考电压，MC1403的 输出电压为2.5V，当输入电压在4.515V范围内变化时，

12、输出电压的变化不超 过3mV，一般只有0. 6mV左右，输出最大电流为10mA。MC1403引脚排列见图184。(5) 实验中使用CMOS BCD七段译码/驱动器CC4511，参考前述实验有关 部分。(6) 七路达林顿晶体管列阵 MC1413MC1413采用NPN达林顿复合晶体管的结构，因此有很高的电流增益和很 高的输入阻抗，可直接接受MOS或CMOS集成电路的输出信号，并把电压信号 转换成足够大的电流信号驱动各种负载。该电路内含有 7 个集电极开路反相器 (也称OC门)。MC1413电路结构和引脚排列如图185所示，它采用16引脚 的双列直插式封装。每一驱动器输出端均接有一释放电感负载能量的

13、抑制二极 管。JFTL_162片严ISu4gh13112I Z7： jlP10垒Hr 9vjOV仃 DV NG图184 MC1403引脚排列电路结构图图185 MC1413引脚排列和三、 实验设备及器件1、5V 直流电源3、直流数字电压表2、双踪示波器4、接线路图183要求自拟元、器件清四、实验内容 本实验要求按图 183 组装并调试好一台 3 位半直流数字电压表，实验时应 一步步地进行。1、数码显示部分的组装与调试(1) 建议将 4只数码管插入 40P 集成电路插座上，将 4 个数码管同名笔划 段与显示译码的相应输出端连在一起，其中最高位只要将b、c、g三笔划段接入 电路，按图183 接好连

14、线，但暂不插所有的芯片，待用。(2) 插好芯片CC4511与 MC1413，并将CC4511的输入端A、B、C、D 接至拨码开关对应的A、B、C、D四个插口处；将MC1413的1、2、3、4脚接 至逻辑开头输出插口上。(3) 将MCI413的2脚置“1”，1、3、4脚置“0”，接通电源，拨动码盘(按 “ + ”或“一”键)自09变化，检查数码管是否按码盘的指示值变化。(4) 按实验原理说明 3(5)项的要求，检查译码显示是否正常。(5) 分别将 MC1413 的 3、 4、 1 脚单独置“1”，重复(3)的内容。 如果所有4位数码管显示正常，则去掉数字译码显示部分的电源，备用。2、标准电压源的

15、连接和调整插上MC1403基准电源。用标准数字电压表检查输出是否为2.5V，然后调整10KQ电位器。使其输出电压为2.00V,调整结束后去掉电源线，供总装时备用。 3 、总装总调(1) 插好芯片MC14433，按图183接好全部线路。(2) 将输入端接地，接通十5V，-5V电源(先接好地线)，此时显示器将显 示“000”值，如果不是，应检测电源正负电压。用示波器测量、观察DS1DS4, Q0Q3 波形，判别故障所在。(3) 用电阻、电位器构成一个简单的输入电压VX调节电路，调节电位器，4 位数码将相应变化，然后进入下一步精调。(4) 用标准数字电压表(或用数字万用表代)测量输入电压，调节电位器，使VX= 1.000V，这时被调电路的电压指示值不一定显示“ 1.000”