数字电路与逻辑设计.ppt

1、数字电路与逻辑设计(一)基础实验(二)课程设计国防科学技术大学电子科学与技术实验中心(一)实验项目实验一实验一 集成门电路功能测试集成门电路功能测试1实验二实验二 组合逻辑电路设计组合逻辑电路设计2实验三实验三 触发器及其应用触发器及其应用3实验四实验四 中规模计数器及应用中规模计数器及应用4实验五实验五 中规模集成电路综合应用中规模集成电路综合应用5国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心(二)课程设计简易数字频率计简易数字频率计国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心实验一 集成门电路功能测试数字电路与逻辑设计 电子科学与技术实验中心

2、电子科学与技术实验中心1 1、了解门电路的逻辑功能，熟悉芯片的外形、了解门电路的逻辑功能，熟悉芯片的外形和引脚。和引脚。2 2、掌握门电路逻辑功能的测试方法。、掌握门电路逻辑功能的测试方法。3 3、学习查阅集成电路器件手册，掌握常用仪、学习查阅集成电路器件手册，掌握常用仪器的使用方法。器的使用方法。一、实验目的国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心(一一)、仪器：双踪示波器、三用表、直流、仪器：双踪示波器、三用表、直流稳压电源、函数信号发生器、数字电子稳压电源、函数信号发生器、数字电子技术实验箱技术实验箱(二二)、芯片：、芯片：74LS2074LS20、74LS3

3、274LS32、74LS0474LS04、74LS00 74LS00 二、实验条件 国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心74LS00引脚引脚74LS20引脚引脚其他芯片引脚请参看其他芯片引脚请参看P260-261芯片引脚介绍芯片引脚介绍国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心七段数码管显示区七段数码管显示区发光二极管管显示区发光二极管管显示区连线区连线区连连续续脉脉冲冲源源逻辑开关逻辑开关电源连线区电源连线区电电位位器器单脉冲源单脉冲源电源、地电源、地电电源源电源电源地线地线三、实验原理 ABY001011101110TTLTTL与非

4、门的逻辑功能：当输入端有与非门的逻辑功能：当输入端有一个或一个以上是低电平时，输出为高电一个或一个以上是低电平时，输出为高电平；只有输入端全部为高电平时，输出才平；只有输入端全部为高电平时，输出才是低电平。是低电平。国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心四、实验内容1 1测试测试74LS00、74LS20、74LS32、74LS04的逻辑功能。的逻辑功能。2 2测试电压传输特性测试电压传输特性3 3测试平均传输延迟时间测试平均传输延迟时间tpd国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心 1 1、测试门电路的逻辑功能。测试门电路的逻辑功能。

5、v 74LS0074LS00四四-2-2输入与非门输入与非门v 74LS2074LS20二二-4-4输入与非门输入与非门v 74LS3274LS32四四-2-2输入或门输入或门v 74LS0474LS04六反相器六反相器注意：注意：(1).门的输入端接逻辑开关区门的输入端接逻辑开关区 (2).门的输出端接发光二极管电平显示区门的输出端接发光二极管电平显示区 (3).按真值表测试门电路的逻辑功能按真值表测试门电路的逻辑功能国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心 2 2、测试电压传输特性测试电压传输特性。（。（P257P257）v 按书中电路图接线。按书中电路图接线。

6、利用电位器调节输入电压，按表的要求逐利用电位器调节输入电压，按表的要求逐点测出输出电压，将结果记录表格中。点测出输出电压，将结果记录表格中。v 另一种方法（选做）：另一种方法（选做）：输入端接三角波，用示波器看输出波形。输入端接三角波，用示波器看输出波形。国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心3 3、测试平均传输延迟时间测试平均传输延迟时间tpdtpd。用奇数个非门电路环形连在一起，电路会产用奇数个非门电路环形连在一起，电路会产生一定频率的自激振荡。生一定频率的自激振荡。如图所示，是由个门组成的环形振荡器。如图所示，是由个门组成的环形振荡器。测出输出波形的周期测出

7、输出波形的周期T,T,就可以计算出门的平均传就可以计算出门的平均传输延迟时间输延迟时间:tpdtpd=T/2n =T/2n (n (n是连接成环形的门的个数是连接成环形的门的个数)1 2 3国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心 测试方法：1.1.用示波器观察任意点波形，测出环形振荡器用示波器观察任意点波形，测出环形振荡器的周期，计算门电路的平均传输延迟时间。的周期，计算门电路的平均传输延迟时间。2.2.用频率计（函数信号发生器用频率计（函数信号发生器IN PUTIN PUT端）测量端）测量环形振荡器的频率，计算其周期及门电路的平均传环形振荡器的频率，计算其周期及

8、门电路的平均传输延迟时间。输延迟时间。国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心电源开关电源开关频率范围选择开关频率范围选择开关频率显示频率显示信号输入接口信号输入接口国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心 1 1、连线时，应断电，安全操作。、连线时，应断电，安全操作。2 2、插入芯片，看定位标记（凹槽在左边）及、插入芯片，看定位标记（凹槽在左边）及管脚（整理平直）。管脚（整理平直）。3 3、管脚连接时，先接好电源（、管脚连接时，先接好电源（1414脚）及地线脚）及地线（7 7脚）。脚）。4 4、插线时，线要插牢，插入线时右旋拧紧，、插线

9、时，线要插牢，插入线时右旋拧紧，拔线时左旋拔出。拔线时左旋拔出。五、注意事项国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心六、实验报告要求实验报告按以下格式要求写实验报告按以下格式要求写:一、实验目的一、实验目的二、实验仪器二、实验仪器三、实验预习（含实验原理及设计过程等）三、实验预习（含实验原理及设计过程等）四、实验内容（含实验电路、实验步骤、测四、实验内容（含实验电路、实验步骤、测试数据等）试数据等）五、数据分析及实验结论五、数据分析及实验结论 六、思考题六、思考题 七、心得体会七、心得体会 国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心实验二

10、组合逻辑电路设计 数字电路与逻辑设计 电子科学与技术实验中心电子科学与技术实验中心一、实验目的1、掌握组合逻辑电路的设计方法；、掌握组合逻辑电路的设计方法；2、用实验验证所设计电路的逻辑功能。、用实验验证所设计电路的逻辑功能。国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心二、实验条件 1、仪器：、仪器：数字电子技术实验箱数字电子技术实验箱、三用、三用表、直流稳压电表、直流稳压电 源、双踪示波器；源、双踪示波器；2、器材：、器材：74LS00（四（四2输入与非门）输入与非门）74LS20（二（二4输入与非门）输入与非门）74LS04 (六非门六非门)74LS32 (四四2输

11、入或门输入或门)国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心三、实验原理 组合电路设计的一般步骤如下图所示：组合电路设计的一般步骤如下图所示：逻辑问逻辑问题抽象题抽象逻逻 辑辑真值表真值表逻逻 辑辑函数式函数式选定选定器件器件类型类型将函将函数式数式化简化简逻逻 辑辑电路图电路图将函将函数式数式变换变换逻逻 辑辑电路图电路图国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心 设计一个裁判电路，如举重比赛有三个裁设计一个裁判电路，如举重比赛有三个裁判，一个主裁判，两个副裁判。试举是否成功的判判，一个主裁判，两个副裁判。试举是否成功的判决，由每个裁判按下一

12、个自己面前的按钮来决定，决，由每个裁判按下一个自己面前的按钮来决定，只要两个以上的裁判（其中必需包含主裁判）判明只要两个以上的裁判（其中必需包含主裁判）判明成功，表示成功的灯才亮，请设计这个电路。成功，表示成功的灯才亮，请设计这个电路。(P269)组合电路设计举例：国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心 根据题目要求取根据题目要求取A A为主裁判、为主裁判、2 2个副裁判分个副裁判分别用别用B B、C C表示。取表示。取F F为输出变量。为输出变量。F F为为1 1表示表示“成成功功”，对应的指示灯亮。，对应的指示灯亮。1、首先进行逻辑抽象 国防科技大学电子科学与

13、技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心A(主主)B(副副)C(副副)F(灯灯)000000100100011010001011110111112、根据题意可列出下表所示的真值表。国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心A(主主)B(副副)C(副副)F(灯灯)111111001000国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心4、写出逻辑函数式并化简:F=AB+AC 0 0 1 0 0 0 1 1 00 01 11 1001ABC或变形为或变形为(1)(2)3、卡诺图化简国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中

14、心表达式表达式(1)则选下列芯片则选下列芯片 74LS00（与非）一片（与非）一片,74LS04（非门）（非门）一片一片,74LS32（或门）一片（或门）一片5、选定器件类型 F=AB+AC 表达式表达式(2)则选则选 芯片：芯片：74LS00一片一片(1)(2)国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心&BACF12345691086、根据化简结果，即得到下图所示逻辑电路。u1:74LS00u1Au1Bu1C注意：在逻辑电路图上标注芯片型号、门及管脚号注意：在逻辑电路图上标注芯片型号、门及管脚号国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心 在

15、实验箱连线区连接电路，对照在实验箱连线区连接电路，对照真真值表值表进行验证。进行验证。方法方法:A:A、B B、C C输入端分别连输入端分别连3 3个逻辑开个逻辑开关；关；F F输出端连到输出端连到LEDLED发光二极管指示灯。发光二极管指示灯。7、实验验证 国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心四、实验内容1 1设计一个裁判电路设计一个裁判电路(P269)2 2设计一个优先电路设计一个优先电路(P268)3 3设计一个设计一个2线至线至4线译码电路线译码电路(P269)国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心 2、设计一个优先电路，它

16、有、设计一个优先电路，它有A、B和和C三三个输入信号，且分别由个输入信号，且分别由PA、PB和和PC输出，同一时输出，同一时间内只能有一信号通过，其优先顺序：间内只能有一信号通过，其优先顺序：A最先，最先，B其次，其次，C最后。最后。(P268)3、设计一个、设计一个2线至线至4线译码电线译码电 路。当路。当A0=0，A1=0时，则时，则B0端输出为端输出为1，其余，其余B1、B2、B3各端输出为各端输出为0；当；当A0=1，A1=0，则，则B1端端输出为输出为1，其余各端为，其余各端为0；其它状态依此类推，其；其它状态依此类推，其输出控制三态门，以构成一个频率选择电路。输出控制三态门，以构成

17、一个频率选择电路。(P269)国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心实验报告要求实验报告要求 （1）根据各题的题意，列出相应的真值表，画出）根据各题的题意，列出相应的真值表，画出卡诺图，写出逻辑表达式和给出逻辑电路图。卡诺图，写出逻辑表达式和给出逻辑电路图。（2）将各测试结果填入自画的表格中。）将各测试结果填入自画的表格中。（3）分析、讨论得出相应的结论。）分析、讨论得出相应的结论。思考题思考题 （1）当的影响电路正常工作的冒险现象出现时，）当的影响电路正常工作的冒险现象出现时，应怎样加以消除？怎样加以消除？（2）通过具体的设计体验后，你认为组合逻辑电）通过具体的

18、设计体验后，你认为组合逻辑电路设计的关键点或关键步骤是什么？路设计的关键点或关键步骤是什么？国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心数字电路与逻辑设计数字电路与逻辑设计实验三 触发器及其应用 电子科学与技术实验中心电子科学与技术实验中心一、实验目的1 1、了解触发器基本构成和工作原理；、了解触发器基本构成和工作原理；2 2、熟悉、熟悉D D、JKJK触发器的功能和特性；触发器的功能和特性；3 3、掌握集成触发器应用。、掌握集成触发器应用。国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心二、实验条件(一一)仪器：双踪示波器、数字电路实验箱、仪器：双

19、踪示波器、数字电路实验箱、三用表、稳压电源。三用表、稳压电源。(二二)器材：器材：74LS0074LS00、74LS2074LS20、74LS0474LS04、74LS3274LS32、74LS7474LS74、74LS11274LS112。国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心12345674LS7474LS74双双D D触发器引脚排列及逻辑符号触发器引脚排列及逻辑符号 Qn+1=DCP国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心1234561574LS11274LS112双双JKJK触发器引脚排列及逻辑符号触发器引脚排列及逻辑符号 国防

20、科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心Qn+1=DCP三、实验原理 国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心四、实验内容1 1测试测试D、JK触发器的逻辑功能触发器的逻辑功能2 2 设计二分频器设计二分频器3 3设计一个四人抢答电路设计一个四人抢答电路国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心四、实验内容(1)1、测试测试D触发器触发器74LS74和和JK触发器触发器74LS112的逻辑功能。的逻辑功能。测试方法：v异步置异步置0、异步置、异步置1

21、端、输入端端、输入端D、JK接逻辑开关接逻辑开关vCP时钟接单脉冲源时钟接单脉冲源vQ输出端接发光二极管显示区输出端接发光二极管显示区国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心测试步骤：1）测试异步置）测试异步置0、异步置、异步置1端功能：端功能：将异步置将异步置0端置低电平，观察端置低电平，观察Q输出指示输出指示灯后恢复异步置灯后恢复异步置0端为高电平，同理观察异步端为高电平，同理观察异步置置1端功能。端功能。2）测试）测试D、JK逻辑功能：逻辑功能：先将异步置先将异步置0和异步置和异步置1端接高电平，再测端接高电平，再测试试D、JK逻辑功能，用单脉冲源仔细观察边沿

22、逻辑功能，用单脉冲源仔细观察边沿触发特性。触发特性。国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心74LS74双双D触发器引脚排列及逻辑符号触发器引脚排列及逻辑符号 123456国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心四、实验内容(2)2、设计二分频器设计二分频器 用用D触发器、触发器、JK触发器分别构成触发器分别构成二分频器（二分频器（T触发器），用示波器观察触发器），用示波器观察二分频波形。二分频波形。二分频器波形图二分频器波形图国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心测试方法：v异步置异步置0、异步置、异步置1

23、端接逻辑开关高电平端接逻辑开关高电平vCP时钟接一连续脉冲，用函数信号发生器的时钟接一连续脉冲，用函数信号发生器的TTL输输出端，调出出端，调出1KHz的信号。的信号。v示波器示波器CH1、CH2分别接分别接CP输入和输入和Q输出端。输出端。国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心四、实验内容(3)3、设计一个四人抢答电路。、设计一个四人抢答电路。四人抢答电路四人抢答电路K1K2K3K4K5国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心 整个装置有整个装置有5个按钮开关，其中四个按钮个按钮开关，其中四个按钮开关开关K1K4供竞赛者抢答用，另一个

24、按钮开供竞赛者抢答用，另一个按钮开关关K5由裁判掌握由裁判掌握“复位复位”，当，当K1K4中有一中有一个按钮开关最先被按动，那么与按钮开关对应个按钮开关最先被按动，那么与按钮开关对应的指示灯亮，且锁住其余的三个抢答者的电路的指示灯亮，且锁住其余的三个抢答者的电路。注意：注意：(1).设计时，要利用触发器的边沿触发特设计时，要利用触发器的边沿触发特性。性。(2).用组合门电路也可以实现抢答电路。用组合门电路也可以实现抢答电路。但但 这里不提倡用。这里不提倡用。国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心五、注意事项1、异步置异步置0和异步置和异步置1端，一般接高电平，不端

25、，一般接高电平，不能悬空。能悬空。2、逻辑开关未加防抖处理，使用中当出现问、逻辑开关未加防抖处理，使用中当出现问题时，自己分析。题时，自己分析。国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心六、实验结果及要求1、要求：、要求：（1）通过实验熟悉）通过实验熟悉JK、D触发器的逻辑功能，边沿触发器的逻辑功能，边沿触发特性，掌握触发器的应用。触发特性，掌握触发器的应用。（2）整理实验结果，分析实验中出现的问题，撰写）整理实验结果，分析实验中出现的问题，撰写实验报告。实验报告。国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心2、实验报告格式、实验报告格式:一、

26、实验目的一、实验目的二、实验仪器二、实验仪器三、实验预习（含实验原理及设计过程等）三、实验预习（含实验原理及设计过程等）四、实验内容（含实验电路、实验步骤、测四、实验内容（含实验电路、实验步骤、测 试数据等）试数据等）五、数据分析及实验结论五、数据分析及实验结论 六、思考题六、思考题 七、心得体会七、心得体会 国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心实验四 中规模计数器及其应用 数字电路与逻辑设计 电子科学与技术实验中心电子科学与技术实验中心一、实验目的 1 1、熟悉中规模计数器的逻辑功能、熟悉中规模计数器的逻辑功能 及使用方法。及使用方法。2 2、了解中规模计数器

27、的应用。、了解中规模计数器的应用。国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心二、实验条件（一）、仪器（一）、仪器 数字逻辑实验箱、三用数字逻辑实验箱、三用表、稳压电源。表、稳压电源。（二）、器材（二）、器材 74LS2074LS20、74LS0474LS04、74LS0074LS00、74LS3274LS32、74LS16174LS161（两片）。（两片）。国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心EPETRDC 74LS161除了具有二进制加法计数功能外除了具有二进制加法计数功能外,还具有预置数、保持和异步置零等功能。还具有预置数、保持和异

28、步置零等功能。LD预置数端预置数端 D0D3置数数据输入端置数数据输入端 C进位输出端进位输出端 RD异步置零异步置零(复位复位)端端 EP,ET工作状态控制端工作状态控制端74LS161管脚图管脚图国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心CPRDLDEP ET工作状态011110111 0 1 0 1 1异步清零同步置数保持保持(但C=0)记数4位同步二进制计数器74LS161的功能表三、实验原理 十进制十进制六进制六进制8 4 2 184 2 1国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心十进制十进制六进制六进制8 4 2 184 2 1

29、CP国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心注意事项:实验箱上已将译码器芯片和数码管连接好，实验箱上已将译码器芯片和数码管连接好，实验时只要将十进制计数器的输出端实验时只要将十进制计数器的输出端Q Q3 3Q Q2 2Q Q1 1Q Q0 0直直接连接到译码器的相应输入端接连接到译码器的相应输入端DCBADCBA，即可显示，即可显示数字数字0 09 9。发光二极管也用作计数器状态发光二极管也用作计数器状态,将计数器的将计数器的输出端输出端Q Q3 3Q Q2 2Q Q1 1Q Q0 0直接连接四个直接连接四个LEDLED灯，通过灯，通过LEDLED灯灯的亮灭，即可反

30、映计数器的状态的亮灭，即可反映计数器的状态,但读取状态时但读取状态时不如数码管直观。不如数码管直观。国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心置数法设计十进制计数器EP D0 D1 D2 D3ET C LD RDCP Q0 Q1 Q2 Q3&11CP74LS161国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心清零法设计十进制计数器EP D0 D1 D2 D3ET C LD RDCP Q0 Q1 Q2 Q3&11CP74LS161国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心四、实验内容1 1用用74LS161完成十进制计数器

31、功能完成十进制计数器功能2 2用用74LS161完成六进制计数器功能完成六进制计数器功能。3 3用两块用两块74LS161，采用同步（或异步），采用同步（或异步）级间接法构成六十进制计数器，并进行级间接法构成六十进制计数器，并进行译码与显示译码与显示国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心思考题思考题（1）试比较异步计数器与同步计数器的优缺点。）试比较异步计数器与同步计数器的优缺点。（2）计数器与分频器有何不同之处？）计数器与分频器有何不同之处？国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心实验五 中规模集成电路综合应用数字电路与逻辑设计 电子

32、科学与技术实验中心电子科学与技术实验中心 进一步掌握组合逻辑和时序逻辑进一步掌握组合逻辑和时序逻辑电路的综合设计。电路的综合设计。一、实验目的一、实验目的二、实验条件二、实验条件 (一一)、示波器、三用表、数字逻辑箱、信、示波器、三用表、数字逻辑箱、信号源、直流稳压电源号源、直流稳压电源 (二二)、74LS2074LS20（两片）、（两片）、74LS0474LS04、74LS0074LS00、74LS3274LS32、74LS16174LS161、74LS13874LS138国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心三、实验原理 国防科技大学电子科学与技术实验中心国防

33、科技大学电子科学与技术实验中心其中，其中，A A2 2、A A1 1、A A0 0 为地址输入端，为地址输入端，为译码为译码输出端，输出端，,为使能端。为使能端。国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心EPETRDCCPRDLDEP ET工作状态011110111 0 1 0 1 1异步清零同步置数保持保持(但C=0)记数国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心四、实验内容 在已熟悉的集成电路的基础上，在已熟悉的集成电路的基础上，利用利用74LS161、74LS138及门电路设计及门电路设计一个顺序一个顺序Pi值发生器电路：值发生器电路：

34、Pi=3.1415826，写出设计原理。，写出设计原理。从从CP输入单脉冲，在显示器上将输入单脉冲，在显示器上将依次显示依次显示3，1，4，1，5，8，2，6。画出实验电路图。画出实验电路图。国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心74LS13874LS138引脚图引脚图附录:国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心数字电路与逻辑设计课程设计简易数字频率计 电子科学与技术实验中心电子科学与技术实验中心一、实验目的1 1、掌握数字频率计的设计、组装与调试、掌握数字频率计的设计、组装与调试方法；方法；2 2、熟悉、熟悉CD40110CD401

35、10计数器及计数器及74LS12374LS123单稳态单稳态触发器的使用方法。触发器的使用方法。国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心二、设计任务与要求(一一)设计任务设计任务 制作一个数字频率计，由中规模集成电路制作一个数字频率计，由中规模集成电路CD40110CD40110计数器及计数器及74LS12374LS123单稳态触发器实现。单稳态触发器实现。(二二)设计要求设计要求 1 1、测量频率范围：、测量频率范围：0 09999Hz,9999Hz,2 2、测量信号：正弦波、方波、三角波、测量信号：正弦波、方波、三角波 3 3、输入信号幅度、输入信号幅度50mV

36、50mV 4 4、测频误差：、测频误差：1Hz 1Hz 国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心(三三)评分标准评分标准 1 1、基本部分：、基本部分：4040分分 设计制作纯数字部分实验的频率计，即不设计制作纯数字部分实验的频率计，即不考虑整形放大电路。考虑整形放大电路。2 2、发挥部分：、发挥部分：3030分分 设计并调试出整形放大电路。设计并调试出整形放大电路。3 3、报告部分：、报告部分：3030分分 完成设计方案、原理分析、测试结果分析、完成设计方案、原理分析、测试结果分析、调试过程中遇到问题、解决的方法及收获体会。调试过程中遇到问题、解决的方法及收获体会

37、。国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心三、设计原理(一)闸门信号时序波形产生74LS123计数锁存译码显示CD40110整形放大被测信号LECRTE1KTELECR国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心 将整形放大后的被测信号送入计数器，计将整形放大后的被测信号送入计数器，计数器在闸门信号有效时间内，对输入信号周期数器在闸门信号有效时间内，对输入信号周期进行计数。如果闸门信号有效时间为进行计数。如果闸门信号有效时间为1 1秒，则秒，则LEDLED所显示计数的值即被测频率。数据显示保所显示计数的值即被测频率。数据显示保留一段时间，直到

38、新的被测信号数据刷新显示。留一段时间，直到新的被测信号数据刷新显示。这样就完成一个计数、锁存、显示过程。以后这样就完成一个计数、锁存、显示过程。以后周而复始。周而复始。设计原理(二)国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心 计数 禁止计数 计数闸门打开1秒 闸门关闭闸门打开1秒显示计数内容 显示不变 清零放大整形后的被测信号闸门信号0.5Hz触发使能端 TE锁存LE清零CR设计原理(三)国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心五、元件清单 1、LED(共阴共阴)42、CD40110 43、74LS123 14、74LS04 15、电阻、电

39、阻1k 286、电阻、电阻100k 27、电容、电容0.01u 2 8、LM358 1 9、LM311 110、二极管、二极管IN4148 211、5.1k 212、10k 113、22k 114、510k 1国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心电源开关电源开关面包板面包板直流电源接入直流电源接入连续脉冲源连续脉冲源数码管显示区数码管显示区国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心六、主要元器件介绍 CD40110国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心 74LS123国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科

40、技大学电子科学与技术实验中心 74LS123 内部内部包括两个独立的单包括两个独立的单稳。单稳输出脉冲稳。单稳输出脉冲的宽度，主要由外的宽度，主要由外接的定时电阻接的定时电阻(RT)和定时电容和定时电容(CT)决定。单稳的翻转决定。单稳的翻转时刻决定于时刻决定于 A、B、CLR 三个输入信号。三个输入信号。ABQQCLRRT/CTCT+5V100K0.01uF国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心74LS74、74LS04国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心LM358国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中

41、心LM311国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心LED(共阴)abcdefgabcdefgD.P共共阴阴极极共共阴阴极极12456791083国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心七、注意事项1 1、禁止带电操作、禁止带电操作;2 2、组装时、组装时,先接电源、地线先接电源、地线,再接其他连线再接其他连线;3 3、先做数字部分、先做数字部分(+5V),(+5V),再做模拟部分再做模拟部分(5V);5V);4 4、当场清点好元件、当场清点好元件,丢失自理丢失自理.国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心八、

42、调试步骤1 1、调试时、调试时,先调数字部分先调数字部分:可用实验箱上的脉冲源可用实验箱上的脉冲源(2Hz,4Hz)(2Hz,4Hz)或用信号或用信号源源TTLTTL输出信号做计数器的时钟信号输出信号做计数器的时钟信号,显示结果显示结果正常后再调模拟部分。正常后再调模拟部分。2 2、模拟电路、模拟电路(整形放大电路整形放大电路):):调试模拟电路时调试模拟电路时,用信号源用信号源OUTOUT输出信号做输出信号做整形放大的被测信号整形放大的被测信号,用示波器逐级观察调试。用示波器逐级观察调试。国防科技大学电子科学与技术实验中心国防科技大学电子科学与技术实验中心 电子科学与技术实验中心电子科学与技术实验中心