ewb数字电路仿真实验Word文件下载.docx

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在输入信号为单端的情况下，D触发器用起来最为方便，其状态方程为

其输出状态的更新发生在CP脉冲的上升沿，故又称为上升沿触发的边沿触发器。

图2.5.1为双D74LS74的引脚排列及逻辑符号。

图2.5.174LS74的引脚排列及逻辑符号

在EWB中连接电路如图2.5.2所示，记录表2.5.1的功能表。

图2.5.2

输入

输出

CP

D

1

×

↓

2、触发器之间的相互转换

在集成触发器的产品中，每一种触发器都有自己固定的逻辑功能。

但可以利用转换的方法获得具有其它功能的触发器。

在T′触发器的CP端每来一个CP脉冲信号，触发器的状态就翻转一次，故称之为反转触发器，广泛用于计数电路中，其状态方程为：

。

同样，若将D触发器

端与D端相连，便转成T′触发器。

如图2.5.3所示。

图2.5.3D转成T′

在EWB中连接电路如图2.5.4所示，测试其功能。

图2.5.4D转成T′触发器

3、双向时钟脉冲电路的测试。

①、按图2.5.5用JK触发器和与非门组成双向时钟脉冲电路。

图2.5.5

②、CP用10Hz时钟源，将CP、Q、

、CPA、CPB接入逻辑分析仪的输入端，把设计好的电路复制到下表中：

③、在逻辑分析仪面板中设置内时钟频率为100Hz，把逻辑分析仪显示波形复制到下表中：

六计数器和译码显示电路的应用

一、实验验目的

1、掌握中规模集成计数器的使用及其功能测试方法。

2、掌握计数器的扩展使用及其测试方法。

3、掌握用置位法和复位法实现任意进制计数器及其测试方法。

4、熟悉EWB中字信号发生器的使用方法。

1、测试7447BCD码译码器的逻辑功能和七段式数码管组成译码、显示电路。

2、测试74192同步双向十进制计数器的逻辑功能。

3、用74192设计任意进制计数器。

1、测试7447BCD码译码器的逻辑功能和七段式数码管组成译码、显示电路。

①从数字集成电路库中选择7447BCD码译码器，按“F1”键了解该集成电路的功能。

②将7447的功能输入端

，从仪器库中选择“字信号发生器”，将图标下沿的输出端口连接到电路的ABCD输入端（注意：

高低位要对应），打开面板，按照真值表中输入的要求，编辑字信号并进行其它参数的设置（其中频率设置为1Hz）。

③从指示元件库中选择数码管，接至电路输出端。

④单击字信号发生器“Step”（单步）输出方式，记录数码管显示的字符与用“F1”键查看到的真值表比较。

记录测试结果。

⑤将电路图复制到下表：

2、用74192（同步双向十进制计数器）、带译码功能的数码管和时钟源组成计数、译码、显示电路。

将电路图复制到下表：

3、用2片74192（同步双向十进制计数器）、带译码功能的数码管和时钟源组成100进制计数器。

4、用2片74192（同步双向十进制计数器）、基本门电路、带译码功能的数码管和时钟源组成计数范围为60~1的计数器。

七555多谐振荡器

1、熟悉555型集成时基电路结构、工作原理及其特点。

2、掌握555型集成时基电路的基本应用。

二、实验原理

集成时基电路又称为集成定时器或555电路，是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路、应用十分广泛。

它是一种产生时间延迟和多种脉冲信号的电路，由于内部电压标准使用了三个5K电阻，故取名555电路。

其电路类型有双极型和CMOS型两大类，二者的结构与工作原理类似。

几乎所有的双极型产品型号最后的三位数码都是555或556；

所有的CMOS产品型号最后四位数码都是7555或7556，二者的逻辑功能和引脚排列完全相同，易于互换。

555和7555是单定时器。

556和7556是双定时器。

双极型的电源电压VCC=+5～+15V，输出的最大电流可达200mA，CMOS型的电源电压为+3V～+18V。

1、555电路的工作原理

555电路的内部电路方框图及功能表如图2.7.1所示。

它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关管T，比较器的参考电压由三只5K的电阻器构成的分压器提供。

他们分别使高电平比较器A1的同相输入端和低电平比较器A2的反相输入端的参考电平为

和

A1和A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。

当输入信号自6脚，即高电平触发输入并超过参考电平

时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电开关管导通；

当输入信号自2脚输入并低于

时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电开关管截止。

是复位端（4脚），当

=0，555输出低电平。

平时

端开路或接VCC。

TH

TL

R

S

Q

T

<

2/3Vcc

>

1/3Vcc

导通

截至

保持

图2.7.1555定时器内部框图及引脚排列和功能表

VC是控制电压端（5脚），平时输出

作为比较器A1的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01f的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，确保参考电平的稳定。

T为放电管，当T导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电通路。

555定时器主要是与电阻、电容构成放电电路，并由两个比较器来检测电容器上的电压，以确定输出电平的高低和放电开关管的通断。

这就很方便地构成从微秒到数十分钟延时电路，可方便地构成单稳态触发器，多谐振荡器，施密特触发器等脉冲产生或波形变换电路。

2、555定时器构成多谐振荡器

如图2.7.2（a），由555定时器和外接元R1、R2、C构成多谐振荡器，脚2与脚6直接相连。

电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外加触发信号，利用电源通过R1，R2向C充电，以及C通过R2向放电端C1放电，使电路产生振荡。

电容C在

VCC和

VCC之间充电和放电，其波形如图2.7.2（b）所示。

输出信号的时间参数是

T=tw1+tw2，tw1=0.7（R1+R2）C，tw2=0.7R2C

555电路要求R1与R2均应大于或等于1K，但R1+R2应小于或等于3.3M。

外部元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性，555定时器配以少量的元件即可获得较高精度的振荡频率和具有较强的功率输出能力。

因此这种形式的多谐振荡器应用很广。

图2.7.2多谐振荡器

在EWB中按图2.7.2连接电路，用示波器观察电容两端的电压和输出电压的波形，将电路图及测试的数据填入下面的表格中。

电

路

图

Vc

Vo

的

波

形

数

据

1/3Vcc（V）

2/3Vcc（V）

Tw1（ms）

Tw2（ms）

T（ms）

F（KHz）

测

量

值

理

论

第三部分综合设计实验

实验题目交通灯控制电路的设计

一．实验目的：

1.学习触发器、时钟发生器及计数、译码显示、控制电路等单元电路的综合应用。

2.进一步熟悉进行大中型电路的设计方法，掌握基本的原理及设计过程。

二．知识点及预习要求：

本实验的知识点为任意进制数加减计数器，D触发器，555定时电路的工作原理，控制逻辑电路的设计等单元电路的设计方法和参数计算、检测、调试。

1.复习数字电路中D触发器、时钟发生器及计数器、译码显示器等部分内容。

2.分析交通灯控制电路的组成、各部分功能及工作原理。

3.列出交通灯控制电路的测试表格和调试步骤。

标出所用芯片引脚号。

4.用EWB设计电路并进行仿真。

三．设计任务

1.设计一个十字路口交通灯控制电路，要求主干道与支干道交替通行。

主干道通行时，主干道绿灯亮，支干道红灯亮，时间为60秒。

支干道通行时，主干道绿灯亮，主干道红灯亮，时间为30秒。

2.每次绿灯变红时，要求黄灯先闪烁3秒（频率为5Hz）。

此时另一路口红灯也不变。

3.在绿灯亮（通行时间内）和红灯亮（禁止通行时间内）均有倒计时显示。

四．实验原理：

图1为交通灯控制电路的逻辑图。

按功能分成5个单元电路进行分析。

图1

设计提示：

1、秒振荡电路应能输出频率分别为为1Hz和5Hz、幅度为5V的时钟脉冲，要求误差不超过0.1S。

为提高精度，可用555设计一个输出频率为100Hz的多谐振荡器，再通过100分频（100进制计数器）而得到1Hz的时钟脉冲，通过20分频得到5Hz的时钟脉冲。

2、计数器电路应具有60秒倒计时（计数范围为60~1减计数器）、30秒倒计时（计数范围为30~1减计数器）以及3秒计时功能。

此三种计数功能可用2片十进制计数器组成，再通过主控制电路实现转换。

3、各个方向的倒计时显示可共用一套译码显示电路，需2片BCD译码器和2个数码管。

4、主控制电路和信号灯译码驱动用各种门电路和D触发器组成，应能实现计时电路的转换、各方向信号灯的控制。

5、用EWB5.0C设计的整体电路如图2所示，其中部分单元子电路如图3、4、5所示。

图2整体电路

图3100Hz时钟产生电路

图4100分频和20分频电路

图5计数器电路

图6主控制电路

五．实验设备及器件：

1.数电实验箱、数字万用表、双踪示波器、函数信号发生器各1台

2.计算机（带EWB电路仿真软件）

3.元件：

74LS192同步双向十进制计数器4片

74LS248七段式数码显示译码器2片

LC5011七段数码管2个

74LS74双D触发器1片

74LS32四-2输入或门4片

74LS08四-2输入与门2片

74LS04非门1片

NE555定时器1片

红、黄、绿发光二极管各2个

电阻：

10KΩ1个

电容：

0.01μF、0.1μF各1个

电位器：

100KΩ1个

面包板1块

六．实验要求：

1、分析每个单元的设计要求并用所给的元器件设计出各单元电路和整体电路，并在计算机上进行仿真。

2、对单元电路进行调试，直到满足设计要求，记录各电路等逻辑功能、波形图等参数。

3、待各单元电路工作正常后，再将有关电路逐级连接起来，并进行测试。

4、写出实验报告。

七．实验报告要求：

一、题目

二、目的

三、器材

四、要求

五、设计思想及基本原理分析。

六、各单元电路的设计与测试

1、单元电路应完成的功能和须达到的要求。

2、单元电路原理及电路图。

3、单元电路的工作过程。

4、测试主要元器件的功能及主要参考点的波形、电压、时间等参数。

七、整体电路的设计、安装与调试

1、整体总体电路图。

2、整体电路的工作过程。

3、整体电路的调试过程。

八、测试结果及调试过程所遇到的故障分析。

九、设计过程的体会与创新点。