数电实验09级非电专业

实验一：组合逻辑电路设计及实现

一、实验目的

掌握用SSI 基本逻辑门设计组合逻辑电路的方法

TTL 门电路的逻辑功能测试方法（以74LS00与非门为例）

⑴ 找到被测门电路的引脚图(74LS00的引脚图如图1－1)，弄清各引脚的含义和位置； ⑵ 将芯片接好电源和地线（14脚V CC 接5V ，7脚GND 接地）；

⑶ 将输入端（如1脚1A 、2脚1B ）分别接逻辑电平，输出端（如3脚1Y ）接发光二极管指示灯；

⑷ 改变输入信号电平，观察输出指示灯变化，将结果填入真值表（表1－1）中。 表1－1与非门真值表

用SSI 设计组合逻辑电路

根据给出的实际逻辑问题，求出实现这一逻辑功能的最简逻辑电路。用SSI 设计组合逻辑电路的一般步骤如图1-2所示。

用小规模集成门电路设计组合逻辑电路时，通常要先根据具体设计任务的要求列出逻辑真值表，将真值表转化为对应的逻辑函数式，再根据所选器件的类型（如“与门”、“或门”、“非门”、“与非门”等）

，将函数式化简并转换为合适的形式，根据逻辑函数式，画出逻辑电路的连接图。

（一）SSI 设计举例

1.设计课题

设计一个监视交通灯工作状态的逻辑电路。交通灯每组信号由红、黄、绿三盏灯组成。正常工作情况下，只允许有一盏灯亮。若某一时刻无一盏灯亮或两盏以上同时点灯亮，则表示电路发生了故障。监视交通灯工作状态的逻辑电路功能就是要求能检测出这一故障信号。

图1-2 用SSI 设计组合电路的一般步骤

2.设计步骤

1）逻辑抽象。取红、黄、绿三盏灯的状态为输入变量，分别用R 、Y 、G 表示，并规定灯亮时为“1”，不亮时为“0”。取故障信号为输出变量，以F 表示，并规定正常工作状态下F 为“0”，发生故障时F 为“1”。按规定，根据题意可列出真值表如表1-2

2）写出逻辑表达式。由真值表1-2可求得：RYG G RY G Y R YG R G Y R F ++++= 3）选定器件类型。用小规模数字集成逻辑门电路：74LS00、74LS20实现。

4）化简逻辑函数。用卡诺图方法将函数化为最简“与-或”形式，并变换成“与非-与非”形式。如图1-2。

图1-2 F 的卡诺图

RY RG YG Y R RY RG YG G Y R RY RG YG G Y R F ???=+++=+++=G

5）根据最简“与非-与非”表达式画出逻辑电路图，如图1-3所示。

图1-3 逻辑电路图

表1-2 真值表 6）实验验证。

设计、是否正确、稳定 需要进行静态测试 即按真值表验证 逻辑功能

二、实验内容：

1、实验验证设计举例电路功能的正确性。

2、用与非门设计2-4译码器，通过实验台上的逻辑电平改变译码器的输入A0和A1组合.测量相应的输出值，验证其逻辑功能

2-4译码器真值表

3、设计一个三变量多数表决电路。如举重比赛有三个裁判，运动员试举是否成功的裁决，由每个裁判按下自己面前的按钮来决定。只有两个以上裁判裁定成功，表示“成功”的灯才亮。试用与非门设计并实现该组合逻辑电路。

三、预习要求

1、复习常用组合逻辑电路的原理及组合电路设计等相关内容；

2、仔细阅读设计举例及设计题目着实弄懂其原理与要求；

3、根据题目要求实验前做作好理论设计，即对要求设计的题目要列出真值表、写出逻辑表达式、画出逻辑图及芯片连接图等。

四、实验报告

1、根据各题的题意，列出相应真值表，写出化简过程及电路实现的最简逻辑表达式和画出逻辑电路图。

2、将各测试结果填入自画的表格中。

3、分析、讨论得出相应结论。

五、实验仪器

1、仪器：数字实验台、数字万用表、双踪示波器。

2、器材：74LS00（四-2输入与非门）、74LS20（二-4输入与非门）、74LS04（反相器）。

实验二﹙1﹚集成异步计数器

一、实验目的

1.学习用74LS290构成8421码十进制计数器和其它任意进制计数器。

2.观察异步计数器的工作过程。

3.观察计数器用复位端强制复位的工作过程。

二、实验原理

计数器是一个用以实现计数功能的时序部件，它不仅可用来计脉冲数，还常用作数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其它特定的逻辑功能。

计数器种类很多：

1、按构成计数器中的各触发器是否使用一个时钟脉冲源来分，有同步计数器和异步计数器。

2、根据计数制的不同，分为二进制计数器，十进制计数器和任意进制计数器。

3、根据计数的增减趋势，又分为加法、减法和可逆计数器。

还有可预置数和可编程序功能计数器等等。

（一）中规模集成计数器74LS290，是异步十进制计数器。

R1、R2为复位端

S1、S2为置位端

CP1、CP2为脉冲输入端

Q0、Q1、Q2、Q3为输出端

（二）实现任意进制计数器的方法

十进制计数器（5421码）：Q3和CP1相连，以CP2为计数脉冲输入端，Q0Q3Q2Q1端输出，如图1所示。

三、实验内容

1、用74LS290构成8421码十进制计数器，由N端逐个输入单个脉冲，计数器的

Q0,Q1,Q2,Q3分别接发光二极管和BCD译码驱动显示的输入端A,B,C,D处，然后

记录实验结果。

2、用直接清零法设计74LS290构成的六进制计数器

四预习要求及思考题

1. 复习计数、译码和显示电路的工作原理。

2. 熟悉实验用的中规模集成计数器、译码器和七段显示器的逻辑功能和使用方法。

3. 完成本实验要求的设计题目，画好设计电路并列好有关记录表格。

五、实验仪器和设备

1、仪器：数字实验台、数字万用表。

2、器材：74LS20（二-4输入与非门）、74LS04（反相器）、74LS290、1片、7447译码驱动器1片和七段数码管1片等。

实验二﹙2﹚555定时器及其应用

实验原理

1、555定时器引脚排列如图5－4－1所示，各引脚功能如下：

1脚——（GND）接地端

2脚——（TR'）触发输入端，低电平有效

3脚——（OUT）输出端

4脚——（R’）复位端（不用时接V CC）Array 5脚——（CO）电压控制端，不用时常在此脚与地之间

接一0.01μF补偿电容

GND TR’OUT R’

图5－4－1 555引脚

6脚——（TH ）阈值端，高电平触发 7脚——（DIS ）放电端 8脚——（V CC ）电源端

2、555定时器的功能

⑴复位：R'=0时，电路复位，输出为0；

⑵高触发电平：在2脚TR ’的电压大于1/3V CC 的前提下，当阈值端T H ＞2/3V CC 时，内部放电管导通，输出OUT 为0；

⑶低触发电平：在6脚TH 的电压小于2/3V CC 的前提下，当TR ’（2脚）电压小于1/3V CC 时，内部放电管截止，输出OUT 为1；

⑷状态维持原状：在6脚TH 的电压小于2/3V CC ，又2脚TR ’的电压大于1/3V CC 时，电路状态维持原状。

555定时器的几种功能状态用表描述如表5－4－1所示。 表5－4－1 555定时器的功能状态表

⑴多谐振荡器电路

由555定时器构成多谐振荡器的电路如图5－4－2所示。

⑶振荡波形

振荡波形如图5－4－3所示。

V CC

图5－4－2 多谐振荡器

⑵振荡频率

C

)R 2R (43

.1T T 1f 2121+=+=

占空比：

2

12

12112R R R R T T T q ++=

+=

三、实验内容

1、用555定时器设计一个多谐振荡器，要求频率为1KHz，占空比为65%，输出电压幅值为TTL电平，给定电容为0.1μF。设计电路，计算电阻R1和R2的值，并通过实验测量频率、T1和T2值（可用示波器测量），计算占空比，填入自制的表中。

实验仪器与器材

1、仪器：数字实验台、示波器、万用表。

2、器材：电容0.1μF（104）3个，0.01μF（103）1个，电阻（阻值待定）4个，NE555 1个，7404 1个。

西北工业大学数电实验报告一Quartus和 Multisim

数字电子技术基础 实验报告 题目：实验一TTL集成门电路逻辑变换 小组成员： 小组成员：

实验一TTL集成门电路逻辑变换 一、实验目的 通过完成所要求的实验内容，来熟练掌握运用TTL集成门电路逻辑变换的基本原理，充分了解 Multisim 软件的仿真技术和QuartusII 软件的绘制原理图、编译程序、波形仿真等功能及将程序写入开发板的全体流程步骤，深入学习数字电路在实践运用中所面临的场景，进而为后续对数字电路更深层次的使用及实验打下良好铺垫。 二、实验要求 要求一：测试与非门逻辑功能。用MULTISIM软件仿真后，再用 FPGA实现电路测试逻辑功能 要求二：用与非门实现“与”逻辑。用 MULTISIM软件仿真后，再用 FPGA实现电路测试逻辑功能 要求三：用与非门实现“或”逻辑。用 MULTISIM软件仿真后，再用 FPGA实现电路测试逻辑功能 要求四：用与非门实现“异或”逻辑。用 MULTISIM软件仿真后，再用 FPGA实现电路测试逻辑功能 要求五：用门电路设计实现一位全加器。用MULTISIM软件仿真后，再用 FPGA 实现电路测试逻辑功能 三、实验设备 （1）电脑一台； （2）数字电路实验箱； （3）数据线一根。

四、实验原理 Multisim 的模拟电路编程原理 Quartus II的模拟电路编译、波形仿真及目标器件写入的基本应用数字电路逻辑表达式转换的基本知识 五、实验内容 1、（要求一） （1）逻辑表达式变换过程 （2）原理图（Multisim和QuartusII中绘制的原理图）： （3）波形仿真： （4）记录电路输出结果 2、（要求二） （1）逻辑表达式变换过程 （2）原理图（Multisim和QuartusII中绘制的原理图）： （3）波形仿真：

西工大信号与系统-实验1

西北工业大学 《信号与系统》实验报告 西北工业大学

a. 上图分别是0N或者M

b. 以上是代码，下图是运行结果

由上图可看出，图上一共有3个唯一的信号。当k=1和k=6的时候的图像是一样的。因为档k= 1时，wk=(2*PI)/5,k=6时，wk=2PI+(2*PI)/5,即w6 = 2PI+w1，因为sin函数的周期是2PI，所以他俩的图像是一样的 c.代码如下：

图像如下： 可得出结论：如果2*pi/w0不是有理数，则该信号不是周期的 1.3离散时间信号时间变量的变换 a. nx=[zeros(1,3) 2 0 1 -1 3 zeros(1,3)];图像如下： b. 代码如下： x=zeros(1,11);

x(4)=2; x(6)=1; x(7)=-1; x(8)=3; n=-3:7; n1=n-2; n2=n+1; n3=-n; n4=-n+1; y1=x； y2=x； y3=x； y4=x； c: 代码和结果如下结果 下图是结果图

数字电路实验计数器的设计

数字电路与逻辑设计实验报告实验七计数器的设计 ：黄文轩 学号：17310031 班级：光电一班

一、实验目的 熟悉J-K触发器的逻辑功能，掌握J-K触发器构成异步计数器和同步计数器。 二、实验器件 1.数字电路实验箱、数字万用表、示波器。 2.虚拟器件: 74LS73，74LS00, 74LS08, 74LS20 三、实验预习 1. 复习时序逻辑电路设计方法 ①根据设计要求获得真值表 ②画出卡诺图或使用其他方式确定状态转换的规律 ③求出各触发器的驱动方程 ④根据已有方程画出电路图。 2. 按实验内容设计逻辑电路画出逻辑图 Ⅰ、16进制异步计数器的设计 异步计数器的设计思路是将上一级触发器的Q输出作为下一级触发器的时钟信号，置所有触发器的J-K为1，这样每次到达时钟下降沿都发生一次计数，每次前一级 触发器从1变化到0都使得后一级触发器反转，即引发进位操作。 画出由J-K触发器组成的异步计数器电路如下图所示：

使用Multisim仿真验证电路正确性，仿真图中波形从上到下依次是从低位到高位 触发器的输出，以及时钟信号。： 可以看出电路正常执行16进制计数器的功能。 Ⅱ、16进制同步计数器的设计 较异步计数器而言，同步计数器要求电路的每一位信号的变化都发生在相同的时间点。

因此同步计数器各触发器的时钟脉冲必须是同一个时钟信号，这样进位信息就要放置在J-K 输入端，我们可以把J-K端口接在一起，当时钟下降沿到来时，如果满足进位条件(前几位触发器输出都为1)则使JK为1，发生反转实现进位。 画出由J-K触发器和门电路组成的同步计数器电路如下图所示 使用Multisim仿真验证电路正确性，仿真图中波形从上到下依次是从低位到高位触发器的输出，计数器进位输出，以及时钟信号。：

西工大数字集成电路实验报告_实验2反相器代码

1. 2. 计算出这个电路的V OH V OL 及V IH V IL 。（计算可先排除速度饱和的 可能） V in =0时，V OH = V in=时,假设NMOS 工作在临界饱和区： A I V R I v V V V A I V V L W K I D out L D T in out D T in D 61142`1073.55.207.243.05.21039.7)(2/--?=?+=?????=-=-=?=?-?=这样的话根据 D D I I <1，器件实际工作在线性区 ?????????=+=--=v V V R I V V V V L W K I in OL L D OL OL T in D 5.25.2]2)[(2` 6`10115-?=K 将， 5.0/5.1=L W ，43.0=T V 代入kohm R L 75= 解得： =OL V 由图得：V OH =, V OL =. 当out in V V =时，NMOS 工作在饱和区 ?????+=-?=out L D T in D V R I V V L W K I 5.2)(2/2`

反相器阈值电压===out in M V V V 此时 -6.8978)43.0(875.255.2,)43.0(9375.125.22=--== --=in Vin Vout in out V d d g V V ???????=--==+=0.5458||0.9082||g V V V V g V V V M OH M IL M M IH 由图得：V IH =, V IL =. SP 文件： .TITLE CMOS INVERTER .options probe .options tnom=25 .options ingold=2 limpts=30000 method=gear .options lvltim=2 imax=20 gmindc= .protect .lib'C:\synopsys\' TT .unprotect .global vdd Mn out in 0 0 NMOS W= L= *（工艺中要求尺寸最大） RL OUT VDD 75k VDD VDD 0 VIN IN 0 0

数电设计性实验报告

福州大学电气工程与自动化10级 设计性实验报告 姓名__________ 学号_______ 班级_______ 指导老师______姜海燕________ 实验时间_____2012.6.1______ 实验题目____彩灯控制器的设计_ (这是一页是首页)

实验目的: 1.掌握电路板焊接技术； 2.学习调试系统电路，提高实验技能； 3.了解彩灯控制器的工作原理及其结构。 实验所用原件清单： 74LS194 2片、74LS161 1片、74LS112 1片、555定时器、 电容1μF 1个、电阻300?8个、电阻500? 1个、电阻5k? 1个、发光二级管8个、导线、电路板 原理(包括主要公式、电路图)： 1、设计任务：节目的彩灯五彩缤纷，彩灯的控制电路种类繁多。用移位寄存器 为核心元件设计制作一个8路彩灯控制器。 2、设计要求： ①彩灯控制电路要求控制8个彩灯； ②要求彩灯组成以下两种花型，每种花型连续循环两次，两种花型轮流交替。 节拍脉冲编码Q A Q B Q C Q D Q E Q F Q G Q H 花型Ⅰ花型Ⅱ 1 00000000 00000000 2 00011000 10001000 3 00111100 11001100 4 01111110 11101110 5 11111111 11111111 6 11100111 01110111 7 11000011 00110011 8 10000001 00010001 9 00000000 00000000 3、设计要点 ①编码发生器：编码发生器要求根据花型按节拍送出8位状态编码信号，以 控制彩灯按规律亮灭。因为彩灯路数少，花型要求不多，该题宜选用移位 寄存器输出8路数字信号控制彩灯发光。编码发生器建议采用两片4位通 用移位寄存器74194来实现。74194具有异步清零和同步置数、左移、右 移、保持等多种功能，控制方便灵活。移位寄存器的8个输出信号送至LED 发光二极管，编码器中数据输入端和控制端的接法由花型决定； 控制电路：控制电路为编码器提供所需的节拍脉冲和驱动信号，控制整个系统工作。控制电路的功能有两个：一是按所需产生节拍脉冲；二是产生移位寄存器所需的各种驱动信号。

数字电路及设计实验

常用数字仪表的使用 实验内容： 1.参考“仪器操作指南”之“DS1000操作演示”，熟悉示数字波器的使用。 2.测试示波器校正信号如下参数：（请注意该信号测试时将耦合方式设置为直流耦合。 峰峰值（Vpp），最大值（Vmax），最小值（Vmin）， 幅值（Vamp），周期（Prd），频率（Freq） 顶端值（Vtop），底端值（Vbase），过冲（Overshoot）, 预冲（Preshoot），平均值（Average），均方根值（Vrms），即有效值 上升时间（RiseTime），下降时间（FallTime），正脉宽（+Width）, 负脉宽（-Width），正占空比（+Duty），负占空比（-Duty）等参数。 3.TTL输出高电平>2.4V，输出低电平<0.4V。在室温下，一般输出高电平是3.5V，输出低 电平是0.2V。最小输入高电平和低电平：输入高电平>=2.0V，输入低电平<=0.8V。 请采用函数信号发生器输出一个TTL信号，要求满足如下条件： ①输出高电平为3.5V，低电平为0V的一个方波信号； ②信号频率1000Hz； 在示波器上观测该信号并记录波形数据。

集成逻辑门测试（含4个实验项目） （本实验内容选作） 一、实验目的 （1）深刻理解集成逻辑门主要参数的含义和功能。 （2）熟悉TTL 与非门和CMOS 或非门主要参数的测试方法，并通过功能测试判断器件好坏。 二、实验设备与器件 本实验设备与器件分别是： 实验设备：自制数字实验平台、双踪示波器、直流稳压电源、数字频率计、数字万用表及工具； 实验器件：74LS20两片，CC4001一片，500Ω左右电阻和10k Ω左右电阻各一只。 三、实验项目 1．TTL 与非门逻辑功能测试 按表1-1的要求测74LS20逻辑功能，将测试结果填入与非门功能测试表中（测试F=1、0时，V OH 与V OL 的值）。 2．TTL 与非门直流参数的测试 测试时取电源电压V CC =5V ；注意电流表档次，所选量程应大于器件电参数规范值。 （1）导通电源电流I CCL 。测试条件：输入端均悬空，输出端空载。测试电路按图1-1（a ）连接。 （2）低电平输入电流I iL 。测试条件：被测输入端通过电流表接地，其余输入端悬空，输出空载。测试电路按图1-1（b ）连接。 （3）高电平输入电流I iH 。测试条件：被测输入端通过电流表接电源（电压V CC ），其余输入端均接地，输出空载。测试电路按图1-1（c ）连接。 （4）电压传输特性。测试电路按图1-2连接。按表1-2所列各输入电压值逐点进行测量，各输入电压值通过调节电位器W 取得。将测试结果在表1-2中记录，并根据实测数据，做出电压传输特性曲线。然后，从曲线上读出V OH ，V OL ，V on ，V off 和V T ，并计算V NH ，V NL 等参数。 表1-1 与非门功能测试表

西工大-数电实验-第二次实验-实验报告

数电实验2 一．实验目的 1.学习并掌握硬件描述语言（VHDL 或 Verilog HDL）；熟悉门电路的逻辑功能，并用硬件描述语言实现门电路的设计。 2.熟悉中规模器件译码器的逻辑功能，用硬件描述语言实现其设计。 3.熟悉时序电路计数器的逻辑功能，用硬件描述语言实现其设计。 4.熟悉分频电路的逻辑功能，并用硬件描述语言实现其设计。 二.实验设备 1.Quartus开发环境 2.ED0开发板 三.实验内容 要求1：编写一个异或门逻辑电路，编译程序如下。 1）用 QuartusII 波形仿真验证； 2）下载到DE0 开发板验证。 要求2：编写一个将二进制码转换成 0-F 的七段码译码器。 1）用 QuartusII 波形仿真验证； 2）下载到 DE0 开发板，利用开发板上的数码管验证。 要求3：编写一个计数器。 1）用QuartusII 波形仿真验证； 2）下载到 DE0 开发板验证。 要求4：编写一个能实现占空比 50%的 5M 和50M 分频器即两个输出，输出信号频率分别为 10Hz 和 1Hz。 1）下载到 DE0 开发板验证。（提示：利用 DE0 板上已有的 50M 晶振作为输入信号，通过开发板上两个的 LED 灯观察输出信号）。 2）电路框图如下： 扩展内容：利用已经实现的 VHDL 模块文件，采用原理图方法，实现 0-F 计数自动循环显示，频率 10Hz。（提示：如何将 VHDL 模块文件在逻辑原理图中应用，参考参考内容 5） 四.实验原理 1.实验1实现异或门逻辑电路，VHDL源代码如下： LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

信号与系统答案 西北工业大学 段哲民 信号与系统1-3章答案

第一章 习 题 1-1 画出下列各信号的波形：(1) f 1(t)=(2-e -t )U(t); (2) f 2(t)=e -t cos10πt×[U(t -1)-U(t-2)]。 答案 （1）)(1t f 的波形如图1.1（a ）所示. (2) 因t π10cos 的周期 s T 2.0102== ππ ,故)(2t f 的波形如图题1.1(b)所示. 1-2 已知各信号的波形如图题1-2所示，试写出它们各自的函数式。 答案 )1()]1()([)(1-+--=t u t u t u t t f )]1()()[1()(2----=t u t u t t f )]3()2()[2()(3----=t u t u t t f 1-3 写出图题1-3所示各信号的函数表达式。

答案 2 002121 )2(21121)2(21 )(1≤≤≤≤-?????+-=+-+=+=t t t t t t t f )2()1()()(2--+=t u t u t u t f )] 2()2([2sin )(3--+-=t u t u t t f π )3(2)2(4)1(3)1(2)2()(4-+---++-+=t u t u t u t u t u t f 1-4 画出下列各信号的波形：(1) f 1(t)=U(t 2-1); (2) f 2(t)=(t-1)U(t 2-1); (3) f 3(t)=U(t 2-5t+6); (4)f 4(t)=U(sinπt)。 答案 (1) )1()1()(1--+-=t u t u t f ,其波形如图题1.4(a)所示.

供配电设计性实验

实验三电磁型三相一次重合闸实验 一、实验目的 1．熟悉电磁型三相一次自动重合闸装置的组成及原理接线图。 2．观察重合闸装置在各种情况下的工作情况。 3．了解自动重合闸与继电保护之间如何配合工作。 二、基本原理 1．DCH-1重合闸继电器构成部件及作用 运行经验表明，在电力系统中，输电线路是发生故障最多的元件，并且它的故障大都属于暂时性的，这些故障当被继电保护迅速断电后，故障点绝缘可恢复，故障可自行消除。若重合闸将断路器重新合上电源，往往能很快恢复供电，因此自动重合闸在输电线路中得到极其广泛的应用。 在我国电力系统中，由电阻电容放电原理组成的重合闸继电器所构成的三相一次重合闸装置应用十分普遍。图4-1为DCH-1重合闸继电器的内部接线图。 图4-1 DCH-1型重合闸继电器内部接线图 1

继电器内各元件的作用如下： （1）时间元件KT 用来整定重合闸装置的动作时间。 （2）中间继电器KAM 装置的出口元件，用于发出接通断路器合闸回路的脉冲，继电器有两个线圈，电压线圈（用字母V表示）靠电容放电时起动，电流线圈（用字母I表示）与断路器合闸回路串联，起自保持作用，直到断路器合闸完毕，继电器才失磁复归。 （3）其他用于保证重合闸装置只动作一次的电容器C。 用于限制电容器C的充电速度，防止一次重合闸不成功时而发生多次重合的充电电阻器4R。 在不需要重合闸时（如手动断开断路器），电容器C可通过放电电阻6R放电。 用于保证时间元件KT的热稳定电阻5R。 用于监视中间元件KAM和控制开关的触点是否良好的信号灯HL。 用于限制信号灯HL上电压的电阻17R。 继电器内与KAM电压线圈串联的附加电阻3R（电位器），用于调整充电时间。 由于重合闸装置的使用类型不一样，故其动作原理亦各有不同。如单侧电源和两侧电源重合闸，在两侧电源重合闸中又可分同步检定、检查线路或母线电压的重合闸等。 2．重合闸的动作原理 现以图4-2为例说明重合闸的工作过程及原理，图中触点的位置相当于输电线路正常工作情况，断路器在合闸位置，辅助触点QF1断开，QF2闭合。DCH-1中的电容C经按钮触点SB1（EF）和电阻4R已充电，整个装置准备动作，装置动作原理分几个方面加以说明。 （1）断路器由保护动作或其他原因（触点1KAM闭合）而跳闸此时断路器辅助触点QF1返回，中间继电器9KAM起动（利用10R限制电流，以防止断路器合闸线圈KC(L)同时起动）其触点闭合后，起动重合闸装置的时间元件KT经过延时后触点KT1闭合，电容器C通过KT1对KAM（V）放电。KAM起动后接通了断路器合闸回路（由＋→SB(EF)→②→KAM1→KAM(I)→①→KS→XB→11KAM2→KC(L)→QF1→－）KC(L)通电后，实现一次重合闸，与此同时，信号继电器KS 发出信号，由于KAM(I)的作用，使触点KAM1、KAM2能自保持到断路器完成合闸，其触点QF1断开为止。如果线路上发生的是暂时性故障，则合闸成功后，电 2

数电课程设计-温度计实验报告(提交版)

一、设计项目名称 温度采集显示系统硬件与软件设计 二、设计内容及要求 1，根据设计要求，完成对单路温度进行测量，并用数码管显示当前温度值系统硬件设计，并用电子CAD软件绘制出原理图，编辑、绘制出PCB印制版。 要求： （1）原理图中元件电气图形符号符合国家标准； (2)整体布局合理，注标规范、明确、美观，不产生歧义。 (3)列出完整的元件清单(标号、型号及大小、封装形式、数量) (4) 图纸幅面为A4。 (4)布局、布线规范合理，满足电磁兼容性要求。 (5)在元件面的丝印层上，给出标号、型号或大小。所有注释信息（包括标号、型号及说明性文字）要规范、明确，不产生歧义。 2.编写并调试驱动程序。 功能要求： （1）温度范围0-100℃。 （2）温度分辨率±1℃。 （3）选择合适的温度传感器。 3.撰写设计报告。 提示：可借助“单片机实验电路板”实现或验证软件、硬件系统的可靠性。 温度传感器 摘要：温度的检测与控制是工业生产过程中比较典型的应用之一，随着传感器在生产和生活中的更加广泛的应用，利用新型单总线式数字温度传感器 实现对温度的测试与控制得到更快的开发，随着时代的进步和发展，单 片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域。一种数字式温 度计以数字温度传感器DS18B20作感温元件，它以单总线的连接方式， 使电路大大的简化。传统的温度检测大多以热敏电阻为传感器，这类传 感器可靠性差，测量温度准确率低且电路复杂。因此，本温度计摆脱了 传统的温度测量方法，利用单片机STC89C52对传感器进行控制。这样

易于智能化控制。 关键词：数字测温；温度传感器DS18B20；单片机STC89C52； 一．概述 传感器从功能上可分为雷达传感器、电阻式传感器、电阻应变式传感器、压阻式传感器、热电阻传感器、温度传感器、光敏传感器、湿度传感器、生物传感器、位移传感器、压力传感器、超声波测距离传感器等，本文所研究的是温度传感器。 温度传感器是最早开发，应用最广泛的一类传感器。温度传感器是利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为电量的传感器。这些呈现规律性变化的物理性质主要有半导体。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。 随着科学技术的发展，测温系统已经被广泛应用于社会生产、生活的各个领域，在工业、环境监测、医疗、家庭多方面均有应用。从而使得现代温度传感器的发展。微型化、集成化、数字化正成为发展的一个重要方向。 二．硬件设计 1.DS18B20 DS1820 单线数字温度计特性 ? 独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通讯 ? 简单的多点分布应用 ? 无需外部器件 ? 可通过数据线供电 ? 零待机功耗 ? 测温范围-55~+125℃，以 0.5℃递增 ? 温度以 9 位数字量读出 ? 温度数字量转换时间 200ms （典型值） ? 用户可定义的非易失性温度报警设置 ? 报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件 ? 应用包括温度控制、工业系统、消费品、温度计或任何热感测系统 DS1820温度传感器外观图（a ）和引脚图（b ） ①引脚1接地 ②引脚2数字信号输入/输出 ③引脚3接高电平5V 高电平

西工大2017年数字集成电路设计实验课实验一

实验四 译码器的设计及延迟估算 1、 设计译码器并估算延迟 设计一个用于16bit 寄存器堆的译码器，每一个寄存器有32bit 的宽度，每个bit 的寄存器单元形成的负载可以等效为3个单位化的晶体管(后面提到负载都为单位化后的负载)。 译码器的结构可参考典型的4-16译码器 译码器和寄存器堆的连接情况(Output 输出为1的一行寄存器被选中) ① 假定4个寄存器地址位的正反8个输入信号，每个信号的输入负载可以等效为10。确定 译码器的级数，并计算相关逻辑努力，以此来确定每一级中晶体管的尺寸（相当于多少个单位化的晶体管）及整个译码电路的延迟(以单位反相器的延迟的本征延迟Tp0为单位)。 解： 96332,10int =?==ext g C C C ,9.696/10F ==? 假定每一级的逻辑努力：G=1，又因为分支努力(每个信号连接8个与非门)： 81*8*1B ==， 路径努力8.7686.91=??==GFB H 所以，使用最优锥形系数就可得到最佳的电路级数39.36.3ln 8.76ln 6.3ln ln ===H N ,故N 取3级。 因为逻辑努力：2121G =??=，路径努力：6.15386.92=??==GFB H 则使得路径延时最小的门努力 36.5)6.153(3/1===N H h 。 所以： . 36.5136.5,68.2236.5, 36.5136.5132211=========g h f g h f g h f

故第一级晶体管尺寸为7.68 1036.5=?； 第二级尺寸为956.1768.27.6=?； 第三级尺寸为96244.9636.5956.17≈=?。 故延迟为：0008.22)36.5136.5436.51(p p p t t t =+++++= ② 如果在四个寄存器地址输入的时候，只有正信号，反信号必须从正信号来获得。每个正信号的输入的等效负载为20,使用与①中同样的译码结构，在这种条件下确定晶体管的大小并评估延迟(以单位反相器的延迟的本征延迟Tp0为单位)。 解：因为输入时通过两级反相器，使这两个反相器分摊原来单个反相器的等效扇出，将两级反相器等效为一级，故其逻辑努力32.236.5h ==, 故36.5,68.2,32.2,32.24321====f f f f 所以： 第一级尺寸为：()9.2832.210=?； 第二级尺寸为：728.632.29.2=?； 第三级尺寸为：03.1868.2728.6=?； 第四级尺寸为：65.9636.503.18=? 正信号通路的延迟为：()0036.2236.5136.5436.5132.2132.2p p p t t t =++++++++= 反信号通路情况与上问相同，延迟为0008.22)36.5136.5436.51(p p p t t t =+++++= 2、 根据单位反相器(NMOS:W=0.5u L=0.5u PMOS:W=1.8u L=0.5u)，设计出实 际电路，并仿真1题中第一问的路径延迟。 设计出实际电路如下：

数电设计型实验2

设计题4 交通信号灯控制器的设计 1．设计任务与要求 设计一个十字路口交通信号灯控制器。设南北（NS）方向的红、黄、绿灯分别为NSR、NSY、NSG，东西（EW）方向的红、黄、绿灯分别为EWR、EWY、EWG。具体要求如下： 1) 图1 2)东西方向亮红灯的时间等于南北方向亮黄、绿灯时间之和，南北 方向亮红灯时间也等于东西方向亮黄、绿灯时间之和。时序如下图所示。 T NSG NSY NSR EWR EWG

EWY 2．可选用元器件 74LS74、74LS191（或74LS168、74LS193等）、74LS00、74LS20、74LS04、74LS08、74LS164、CD4060，晶体振荡器32768Hz等。3．设计方案提示 交通信号灯控制器原理框图如图2所示。 1)单位时间产生电路：因黄、绿、红灯点亮时间分别为5T、1T和6T，若选T=8S，则本电路应每8秒产生一个脉冲，作为控制电路的输入信号。具体实现方法参考设计题1。 2)控制电路：根据工作时序图，计数器每次工作循环周期为12T，故可采用由74LS191组成的12进制计数器实现，其真值表如下。由真值表可列出各逻辑表达式。

设计题5 转速测量显示系统设计1．设计任务与要求 1)测量显示范围为0——9999 r/min; 2)测量单位时间为1min，且有数字显示； 3)测量显示为前1min转速测量结果。 2．可选用元器件 74LS112——双JK触发器（带RD、SD及负触发）。 74LS123——双可再触发单稳态触发器。 74LS160——可预置BCD计数器。 74LS175——四D触发器（公共时钏和复位）。 74LS48——8421BCD七段译码驱动器。 74LS90——十进制计数器。 七段字形LED数码管、电阻、电容等。 3．设计方案提示

数电设计性实验报告之四人抢答器

数电设计性实验报告 ——四人抢答器 姓名______________________ 学号______________________ 班级______________________ 指导老师____________________________ 实验时间______________________ 实验题目__________四人抢答器_____________

实验目的: 1、掌握电路板焊接技术； 2、学习调试系统电路，提高实验技能； 3、了解竞赛抢答器的工作原理及其结构。 实验所用原件清单： 74LS175芯片, 1个 74LS20 芯片，2个 74LS00 芯片，2个 74LS192芯片，1个 显示译码器，1个 150Ω电阻，1个 原理(包括主要公式、电路图)： 图1所示为四人参加智力竞赛的抢答部分参考电路，电路中的主要器件是74LS175型四上升沿D触发器（如图2所示），它的清零端和时钟脉冲CP是四个D触发器共用的。 抢答前先清零，Q 1~Q 4 均为0，相应的发光二极管LED都不亮； 1 Q~ 4 Q均为1， 与非门G 1输出为0。同时，G 2 输出为1，将G 3 开通，时钟脉冲CP可以经过G 3 进 入D触发器的CP端。此时，由于S 1~S 4 均未按下，D 1 ~D 4 均为0，所以触发器的状 态不变。抢答开始，若S 1首先按下，D 1 和Q 1 均变为1，相应的发光二极管亮； 1 Q 变为0，G 1的输出为1，G 2 输出为0，将G 3 关断，时钟脉冲CP便不能经过G 3 进入 D触发器，由于没有时钟脉冲，因此再接着按其他按钮，就不起作用了，触发器的状态不会改变。 抢答判决完毕，清零，准备下次抢答用。

西工大2020年4月《数字电子技术》作业机考参考答案

西工大2020年4月《数字电子技术》作业机考参考答案 试卷总分:100 得分:98 一、单选题(共25 道试题,共50 分) 完整答案：wangjiaofudao 1.{ A.{ B.{ C.{ D.{ 正确答案:A 2.十进制数27.5对应的二进制数是（）。 A.11010.1 B.11011.1 C.10011.01 D.11001.01 正确答案:B 3.{ A.0,2,4,5,6,7,13 B.0,1,2,5,6,7,13 C.0,2,4,5,6,9,13 D.2,4,5,6,7,11,13 正确答案:A 4.设计10进制计数器，至少需要（）级触发器。 A.10 B.4 C.5 D.2 正确答案:B 5.{ A. B. C. D. 正确答案:

6. A.AB B.1 C.0 D. B.{ C.{ D.{ 正确答案: 9.二进制数11001.1对应的八进制数是（）。 A.62.1 B.62.4 C.31.4 D.31.1 正确答案: 10.{ A.4 B.5 C.6 D.7 正确答案: 11.{ A.0,2,3,5,6 B.4,6,7

C.4,5,6 D.0,1,2,3,5 正确答案: 12.{ A.{ B.{ C.{ D.{ 正确答案: 13.{ A.4 B.5 C.6 D.7 正确答案:B 14.四个变量的卡诺图中，逻辑上不相邻的一组最小项为（）。 A. B. C. D. 正确答案: 15.{ A.15 B.9 C.8 D.7 正确答案: 16.{ A. B. C. D. 正确答案:

数电设计实验报告

数电设计实验报告 姓名： 班级： 专业： 学号：

目录 1 设计任务与要求-------------------------------------------------------------------------------1 1.1 基本功能--------------------------------------------------------------------------------------1 1.2 扩展功能--------------------------------------------------------------------------------------1 2 设计原理----------------------------------------------------------------------------------------1 3设计分析-----------------------------------------------------------------------------------------2 3.1 抢答电路--------------------------------------------------------------------------------------2 3.2 定时电路-------------------------------------------------------------------------------------- 3 3.3 报警电路------------------------------------------------------------------------- 4 3.4 时序控制电路------------------------------------------------------------------- 5 4设计结果---------------------------------------------------------------------------------------- 6 5制作结果----------------------------------------------------------------------------------------- 7 6学习心得----------------------------------------------------------------------------------------- 8 7参考文献-----------------------------------------------------------------------------------------9

西工大数字电路实验报告——实验六

实验六：计数器及其应用 一． 实验目的： 1. 熟悉常用中规模计数器的逻辑功能。 2. 掌握时序电路一般设计方法。 3. 能够应用时序电路解决实际问题。 二． 实验设备： 数字电路试验箱，数字双踪示波器，函数信号发生器，74LS161，,74LS00及Multisim 仿真软件。 三． 实验原理： 计数是一种最简单基本运算，计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，同时兼有分频功能。计数器按计数进制有：二进制计数器，十进制计数器和任意进制计数器；按计数单元中触发器所接收计数脉冲和翻转顺序分有：异步计数器，同步计数器；按计数功能分有：加法计数器，减法计数器，可逆（双向）计数器等。 目前，TTL 和CMOS 电路中计数器的种类很多，大多数都具有清零和预置功能，使用者根据器件手册就能正确地运用这些器件。实验中用到异步清零同步置数四位二进制计数器74LS161。 74LS161为异步清零计数器，即端输入低电平，不受CP 控制，输出端立即全部为“0”。74LS161具有同步置数功能，在端无效时，端输入低电平，在时钟共同作用下，CP 上跳后计数器状态等于预置输入 ， 即同步预置功能。和都无效，T 或P 任意一个为低电平，计数器处于保持状态，即输出状态不变。只有四个控制输入都为高电平，计数器才实现16加法计数。74LS161引脚排列如图（1）所示，表（1）为它的功能表。 图（1） r C r C D L 3210D D D D r C D L

1 0 ↑ D C B A 1 0 1 0 1 1 1 ↑ 表（1） 四．实验内容： 1.用74LS161和74LS00实现两种置数方式的十进制计数。 (1)异步置数法： 利用芯片的预置功能，可以实现M=10进制计数器，M=16-N=10，其中N=6(二 进制为0110)为预置数。将0110送到输入端D3D2D1D0，计数器开始从0110 开始计数，在CP脉冲下一直计数到1111，此时，从进位端Qc输出1，经 非门送到Ld端，呈置数状态。还可以将D3D2D1D0全部接地，当输出值为 1001(十进制的9)时，两个输出端Q3和Q0经与非门送到Ld端，呈置数状 态。第二种方式的电路连接如下图上半部分： (2)同步清零法： 当计数器计数到1010(十进制10)的时候，Q3和Q1经与非门输出，使复位 端Cr为0，从而计数器从执行计数变为复位状态，其电路连接如上图下半 部分： 2.用74LS161和74LS00实现两种级联方式24进制计数。 因为M=24>16，所以才用两片74LS161计数器级联实现24进制计数。使第一片 计数器连接成异步置数法的10进制计数器，当Q3和Q1经与非门输出0时，

西北工业大学_信号与线性系统实验报告_实验一、实验二

西北工业大学 信号与线性系统实验报告学号姓名：

实验一常用信号的分类与观察 1．实验内容 （1）观察常用信号的波形特点及其产生方法； （2）学会使用示波器对常用波形参数的测量； （3）掌握JH5004信号产生模块的操作； 2．实验过程 在下面实验中，按1.3节设置信号产生器的工作模式为11。 （1）指数信号观察： 通过信号选择键1，按1.3节设置A组输出为指数信号（此时信号输出指示灯为000000）。用示波器测量“信号A组”的输出信号。 观察指数信号的波形，并测量分析其对应的a、K参数。 （2）正弦信号观察： 通过信号选择键1，按1.3节设置A组输出为正弦信号（此时A组信号输出指示灯为000101）。用示波器测量“信号A组”的输出信号。 在示波器上观察正弦信号的波形，并测量分析其对应的振幅K、角频率 w。 （3）指数衰减正弦信号观察（正频率信号）： 通过信号选择键1、按1.3节设置A组输出为指数衰减余弦信号（此时信号输出指示灯为000001），用示波器测量“信号A组”的输出信号。 通过信号选择键2、按1.3节设置B组输出为指数衰减正弦信号（此时信号输出指示灯为000010），用示波器测量“信号B组”的输出信号。 *分别用示波器的X、Y通道测量上述信号，并以X-Y方式进行观察，记录此时信号的波主持人：参与人：

形，并注意此时李沙育图形的旋转方向。（该实验可选做） 分析对信号参数的测量结果。 （4）*指数衰减正弦信号观察（负频率信号）：（该实验可选做） 通过信号选择键1、按1.3节设置A组输出为指数衰减余弦信号（此时信号输出指示灯为000011），用示波器测量“信号A组”的输出信号。 通过信号选择键2、按1.3节设置B组输出为指数衰减正弦信号（此时信号输出指示灯为000100），用示波器测量“信号B组”的输出信号。 分别用示波器的X、Y通道测量上述信号，并以X-Y方式进行观察，记录此时信号的波形，并注意此时李沙育图形的旋转方向。 将测量结果与实验3所测结果进行比较。 （5）Sa（t）信号观察： 通过信号选择键1，按1.3节设置A组输出为Sa(t)信号（此时信号输出指示灯为000111），用示波器测量“信号A组”的输出信号。并通过示波器分析信号的参数。 （6）钟形信号（高斯函数）观察： 通过信号选择键1，按1.3节设置A组输出为钟形信号（此时信号输出指示灯为001000），用示波器测量“信号A组”的输出信号。并通过示波器分析信号的参数。 （7）脉冲信号观察： 通过信号选择键1，按1.3节设置A组输出为正负脉冲信号（此时信号输出指示灯为001101），并分析其特点。 3.实验数据 （1）指数信号观察： 波形图： 实验结果： 主持人：参与人：

数字万用表设计实验 (4)

数字万用表设计性实验 [概述] 随着数字测量技术的日趋普及，指针式仪表已经逐渐被淘汰，我厂对“指针式改装电表实验”进行了改进，现采用了“数字万用表设计性实验”，使学生对数字电表的原理和使用方法有了深入的理解和应用，深得广大院校师生的好评。 一、实验目的 1.掌握数字万用表的工作原理、组成和特性 2.掌握数字万用表的校准方法和使用方法 3.掌握分压及分流电路的连接和计算 4.了解整流滤波电路和过压过流保护电路的功用 二、实验仪器 1.DM-Ⅰ数字万用表设计性实验仪一台 2.三位半或四位半数字万用表一台（另配） 三、实验原理 1.数字万用表的特性 与指针式万用表相比较，数字万用表有如下优良特性： ⑴高准确度和高分辨力 三位半数字式电压表头的准确度为±0.5％，四位半的表头可达±0.03％，而指针式万用表中使用的磁电系表头的准确度通常仅为±2.5％。 分辨力即表头最低位上一个字所代表的被测量数值，它代表了仪表的灵敏度。通常三位半数字万用表的分辨力可达到电压0.1mV、电流（指电流强度，下同）0.1μA、电阻0.1Ω，远高于一般的指针式万用表。 ⑵电压表具有高的输入阻抗 电压表的输入阻抗越高，对被测电路影响越小，测量准确性也越高。 三位半数字万用表电压挡的输入阻抗一般为10MΩ，四位半的则大于100MΩ。而指针式万用表电压挡输入阻抗的典型值是20～100kΩ/V。 ⑶测量速率快 数字表的速率指每秒钟能完成测量并显示的次数，它主要取决于A/D转换的速率。三位半和四位半数字万用表的测量速率通常为每秒2～4次，高的可达每秒几十次。 ⑷自动判别极性 指针式万用表通常采用单向偏转的表头，被测量极性反向时指针会反打，极易损坏。而数字万用表能自动判别并显示被测量的极性，使用起来格外方便。 ⑸全部测量实现数字式直读 指针式万用表尽管刻画了多条刻度线，也不能对所有挡进行直接读数，需要使用者进行换算、小数点定位，易出差错。特别是电阻挡的刻度，既反向读数（由大到小）又是非线性刻度，还要考虑挡的倍乘。而数字万用表则没有这些问题，换挡时小数点自动显示，所有测量挡都可以直接读数，不用换算、倍乘。 ⑹自动调零 由于采用了自动调零电路，数字万用表校准好以后使用时无需调校，比指针式万用表方便许多。 ⑺抗过载能力强 数字万用表具备比较完善的保护电路，具有较强的抗过压过流的能力。 当然，数字万用表也有一些弱点，如： ⑴测量时不象指针式仪表那样能清楚直观地观察到指针偏转的过程，在观察充放电等过程时不够方便。不过有些新型数字表增加了液晶显示条，能模拟指针偏转，弥补这一不足。 ⑵数字万用表的量程转换开关通常与电路板是一体的，触点容量小，耐压不很高，有的机械强度不够高，寿命不够长，导致用旧以后换挡不可靠。 ⑶一般数字万用表的V/Ω挡公用一个表笔插孔，而A挡单独用一个插孔。使用时应注意根据被测量调换插孔，否则可能造成测量错误或仪表损坏。