单元电路设计实验报告.doc
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实验一 流水灯控制电路
一、实验目的
1、数字逻辑电路的设计方法;
2、电路调试。
二、实验原理
功能:(1)单向向前移动。
(2)单向向后移动。
(3)向前向后交替移动。
(4)能调节点亮灯的盏数(1--3盏)。
条件:74LS194(四位双向移位寄存器)一片
74LS00(四2输入与非门)两片
LM555定时器一片
适当的电阻、电容和发光二极管
实验内容
电路设计
1、脉冲发生器
用一片LM555定时器U4形成多谐振荡器产生1Hz的矩形脉冲信号。电路如图。
由于 T=1/f=1S。
负脉冲维持时间:
T=0.7C1(R1+2R2)=1S
取C1=10μF,则R1+2R2=142.86kΩ
取 R1=47kΩ,得 R2=47.93kΩ。
取 R2=47kΩ。
取 C2=0.01μF作滤波。
核算频率:
f=1/[0.7C1(R1+2R2)]=1.013Hz
2、用74LS194双向移位寄存器U3的双向移位功能实现前后移动,U3启动时自动清零。 电阻R5和C在接通电源时,产生负脉冲对U3清零。
3、用一片74LS00与非门电路U1实现移动方向的控制。
(1)U1构成RS触发器控制U3左移或右移。
(2)当开关K1断开时,双向交替移位。
(3)当开关K1闭合时,单向移位。
(4)K1在左移时闭合,就置左移。
(5)K1在右移时闭合,就置右移。
4、用一片74LS00与非门电路U2实现调节点亮灯的盏数功能。
(1)K2为轻触式常开开关。
(2)正常工作时,K2断开;
(3)在移位时闭合K2,点亮灯的盏数将逐步增加;
(4)重新设置时,必须重新开机。
控制电路图
五、实验总结
通过这次实验学会了数字逻辑电路的设计方法和简单电路调试,对流水灯控制电路有了初步的了解。
实验二 简易数字秒表
一、实验目的
1、设计一个以数字方式显示的计时器,即数字秒表。
实验原理
1、数字秒表需求分析,信号技术性定义;
2、电路原理设计、分析、参数计算,画出电路原理图;
3、电路安装与实验测试。
4、量程99.99s,计时精度1%秒,计时结果动态显示,十进制格式;
5、设置启动、清除信号,清除信号使输出结果,使电路复位到初始状态;
6、设置暂停、停止信号,暂停、停止时均保持当前结果,直到清除信号有效时止;
7、元器件:74ls90五个、74ls08一个、74ls10一个、74ls20一个、74ls04一个。
数字秒表由4个部分组成:精确的时钟源、十进制计数器、译码器、七段码或液晶显示电路。时钟源产生符合精度要求的基准时钟,本设计中取10毫秒即可。十进制计数器需要4个,分别对应4个十进制位,输出为BCD码。若采用七段码显示器则译码器完成BCD到七段码的译码,有4位显示电路动态显示结果。
综上所述,数字秒表应具有以下结构:
三、实验内容
1、基本计时功能
由5片74ls90芯片构成分频、计数电路,第一个74ls90用来将试验箱上的1khz基准时钟脉冲十分频得到100hz时钟脉冲,从而达到题目要求的测量精度1%秒,后四个74ls90级联后用来计数,逢十进一,共有四位,故该秒表最大量程为99.99秒。由于实验箱上译码器驱动电路和七段码显示器已经连接在一起,故只需将74ls90正确级联即可。
(1)启动、暂停功能
只要能控制基准时钟脉冲的加入就能实现秒表的启动和暂停,故可选用与门,将一个开关与基准时钟脉冲相与。当开关接高电平时,脉冲加入,正常计数,秒表工作;当开关接低电平时,脉冲截止,停止计数,秒表暂停。
(3)清零功能
由于74ls90有置零端,故实现秒表清零功能比较简单,只需将四个计数用74ls90的置零端连在一起,由一个开关统一控制即可。因为74ls90的置零端是高电平有效,所以当开关接高电平时,计数器清零,也就是秒表清零。
(4)自动停止功能
考虑到该秒表的最大量程为99.99秒,当计时到99.99秒时计数器会重新计数,也即秒表会从00.00秒开始自动重新计时,这有违正常的秒表功能,故到99.99秒时应该停止计时,并维持在99.99秒的读数不变,直到人工清零并重新开始计时。
为了实现这一功能,首先要确定到达99.99秒时状态时的特征,可以发现只有99.99秒时四个计数用74ls90的Q3和Q4端才同时输出高电平,因为9的二进制数是1001。将四个74ls90的Q3和Q4端相与非,再同基准时钟脉冲相与,就能在到了99.99秒时截断时钟脉冲,从而使秒表停止计时。因为只有99.99秒时与非的结果为低电平,而其他任意时刻均为高电平。
四、实验总结
通过这次实验,学会了如何设计和制作数字秒表,对74l90等芯片
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