数字电路实验报告范文.docx
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数字电路实验报告范文
一、设计目的及要求：
（一）实验目的：
1.通过实验培养学生的市场素质，工艺素质，自主学习的能力，分析问题解决问题的能力以及团队精神。
2.通过本实验要求学生熟悉各种常用中规模集成电路组合逻辑电路的功能与使用方法，学会组装和调试各种中规模集成电路组合逻辑电路，掌握多片中小规模集成电路组合逻辑电路的级联、功能扩展及综合设计技术，使学生具有数字系统外围电路、接口电路方面的综合设计能力。
（二）实验要求
1.数字显示电路操作面板：
左侧有16个按键，编号为0到15数字，面板右侧有2个共阳7段显示器。
2.设计要求：
当按下小于10的按键后，右侧低位7段显示器显示数字，左侧7段显示器显示0；当按下大于9的按键后，右侧低位7段显示器显示个位数字，左侧7段显示器显示1。
若同时按下几个按键，优先级别的顺序是15到0。
二、电路框图及原理图
原理图概要:
数字显示电路由键盘、编码、码制转换、译码显示组成。
译码显示
码制转换
键盘
编码
各部分作用：
1.键盘：
用于0~15数字的输入。
可以由16个自锁定式的按键来排列成
键盘。
2.编码：
采用两片74LS148级联来完成对0~15的编码，并且是具有优先级的编码。
3.码制转换：
本电路采用了2个74LS00、1个74LS04、1个74LS283来完成对0~15出事编码的码制转换，转换成个位与十位的8421BCD码，为下一步的解码做准备。
4.译码显示：
本电路采用了两个74LS47分别对码制转换后的BCD码进行译码，并且由这两个芯片分别驱动两片七段共阳极数码管。
原理图：
三、设计思想及基本原理分析：
设计原理：
（1）编码：
用预先规定的方法将文字、数字或其他对象编成数码，或将信息、数据转换成规定的电脉冲信号。
本实验将编码部分每一个编码芯片只将0-7分别编码为8421BCD码。
（2）码制转换：
将两片74LS148编码的结果分别转化成个位和十位的BCD码输入到下一级。
（3）译码显示：
译码是编码的逆过程，把转码以后的个位与十位分别解码，并且驱动共阳极数码管。
四、单元电路分析，元件介绍和元件参数计算：
1.键盘：
键盘的布局如下
2.编码：
编码芯片采用的是74LS148.管脚图如下，
5号管脚是编码使能端，一定要接低电平芯片才会进行编码。
3.码制转换：
采用74LS283配合与非门以及非门来实现的。
74LS283管脚图如下
74LS00管脚图如下
74LS04管脚图如下
4.译码驱动：
采用74LS47驱动共阳极数码管。
74LS47管脚图如下
数码管，管脚图如下
五、焊接过程中的注意事项：
焊接之前，我们分别测量了每个开关的两个导通级，即闭合开关时能够导通的管脚，然后再进行焊接。
但是焊接完毕后我们进行了调试，在应该显示数字3、4、7的时候数码管无显示。
我们使用万用表进行逐点检查，发现有几个芯片管脚虚焊，导致接触不良，无结果输出，经过修改后终于能够正常显示了。
六、设计过程的体会与创新点，建议：
板子焊接时一定要注意焊点是否焊实，不能出现虚焊或者焊接不良的焊点，还有就是注意节点之间的连接是否正确，节点比较多时，一定要细心，不可出现漏焊的情况。
七、元件清单：
74LS148×2、74LS00×2、74LS04×1、74LS283×1、74LS47×2、1kΩ×14、开关×16、数码管
八、参考文献：
1.数字电路实验一体化教程，侯建军，北京：
清华大学出版社，2005年。
2.电子技术基础实验与课程设计，高吉祥，北京：
电子工业出版社，2002年。
3.电子技术基础实验，陈大钦，武汉：
华中科技大学出版社，2001年。
4.电子线路设计、实验、测试，谢自美，武汉：
华中科技大学出版社，2000年。
九、仿真报告：
电工电子教学基地
实
验
报
告
实验课程：
数码管显示实验
实验名称：
数码管显示电路
小组成员：
韩笑自动化1002_
栾越_自动化1002_
李梦琦自动化1002
一、实验题目：
数字显示电路
时序逻辑电路包含组合电路和存储电路两部分。
在时序逻辑电路中，任何一个时刻的输出信号不仅取决于当时的输入信号，而且还取决于电路原来的工作状态，即与原来的输入信号和输出信号有关。
由于时序逻辑电路要记忆以前的输入和输出信号，所以存储电路是不可缺少的。
存储电路可以由触发器构成，也可以由带反馈的组合电路组成。
可编程彩灯电路实验将传统的四个分离的时序电路：
移位寄存器、计数器（分频器）、555定时器和组合电路实验总和为一个完整的设计型的时序、组合电路综合实验。
要求学生熟悉各种常用的MSI时序逻辑电路的功能与使用方法，掌握多片MSI、SSI时序逻辑电路的级联及综合设计技术，并学会组装和调试各种MSI时序逻辑电路。
二、实验目的：
1、掌握计数器，移位存储器电路的原理及应用；
2、掌握比较其后译码器电路的应用方法；
3、掌握555电路的应用方法。
三、设计要求：
1、设计一组可依次循环闪亮的彩灯，并且可以通过开关对闪灯进行编程。
2、分析已给部分电路图的电路功能。
3、完成振荡部分及分频电路的设计。
4、完成整体电路，测试分析实验结果。
5、添加附加功能：
自动变频、锁定
四、可编程彩灯电路的设计方案、原理及芯片介绍：
实验所用芯片介绍
⑴74LS138
74LS138为3线－8线译码器，其管脚图如下：
当一个选通端（G1）为高电平，另两个选通端（/（G2A）和/（G2B））为低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。
它的功能表为：
⑵74LS138
74LS138是3位-8位译码器，当一个选通端为高电平，另两个选通端低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。
74LS138管脚图如下
内部结构如下：
逻辑功能实现如下：
⑵74LS161
74LS161异步清零。
当清除端CR为低电平时，即可完成清除功能。
74LS161同步预置。
当置入控制端LD为低电平时，在CP上升沿作用下，输出端（Q0~Q3〕与数据输入端（D0~D3）一致。
74LS161的计数是同步的，靠CP同时加在四个触发器上而实现的。
当CTP和CTT均为高电平时，在CP上升沿作用下时输出端（Q0~Q3）同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。
74LS161有超前进位功能。
当计数溢出时，进位输出端（CO）输出一个高电平脉冲，其宽度为Q0的高电平部分。
74LS161的管教如图：
555定时器
555是一种模拟、数字混合式定时器集成电路。
广泛应用于波形产生与变换、控制等许多方面。
555定时器的管脚图、内部结构图如图：
TH：
阈值输入端TR：
触发输入端CO：
控制电压输入端OUT:
输出端
DIS:
放电端RST:
复位输入端
用555电路可以构成施密特触发器,利用施密特触发器的回差特性,在电路的两个输入端与地之间接入充放电电容C,并在输出和输入端之间接入反馈电阻,就组成了一个反馈振荡器.基本原理:
接通电源,由于电容两端电压不能突变,定时器的2端为低电平,输出端3端为高电平,电源经过R1和R2给电容充电,当电容电压达到点远2/3时,555内部的NMOS管导通,输出低电平,电容通过R2和NMOS管放电,当电容两端电压下降到电源电压1/3时,NMOS管截止，电容放电停止，电源通过R1、R2再次向电容充电.
参数设置:
振荡周期为：
T=0.7（R1+2R2）*C1；充电时间为：
tw1=0.7（R1+R2）*C1；
放电时间为：
tw2=0.7R2*C1；
电路模块设计及原理
基准频率产生与分频电路
用555定时器组成秒脉冲发生器,通过合理设置参数可直接振荡出HZ的信号,通过不同模的分频器可产生不同频率的信号.
用555电路可以构成施密特触发器,利用施密特触发器的回差特性,在电路的两个输入端与地之间接入充放电电容C,并在输出和输入端之间接入反馈电阻,就组成了一个反馈振荡器.基本原理:
接通电源,由于电容两端电压不能突变,定时器的2端为低电平,输出端3端为高电平,电源经过R1和R2给电容充电,当电容电压达到点远2/3时,555内部的NMOS管导通,输出低电平,电容通过R2和NMOS管放电,当电容两端电压下降到电源电压1/3时,NMOS管截止，电容放电停止，电源通过R1、R2再次向电容充电.
参数设置:
振荡周期为：
T=0.7（R1+2R2）*C1；
充电时间为：
tw1=0.7（R1+R2）*C1；
放电时间为：
tw2=0.7R2*C1；
取R1=20K,R2=20K,C1=1uF,C2=0.1uF,震荡周期T=0.042s,输出频率约为23.81Hz的信号.在经74LS163进行2分频、4分频后分别得到11.9Hz、6.0Hz的脉冲信号。
555将产生周期脉冲信号的电路图如图：
74L161为四位二进制同步计数器，具有计数、预置及异步清0功能。
计数器的同步工作是靠时钟加在所有触发器上来实现的，因此当控制逻辑发出指令时，各输出端同时进行加一计数，分频。
电路设计为两个频率的输出，即OUT端的两个开关来分别控制两个不同的频率输出。
同时导通时即没有脉冲，可以实现彩灯的暂停。
可编程彩灯电路
这一部分电路包括发光二极管、74LS148、74LS138和74LS195构成，本实验中用两块195级联成八个输出的电路，两块74LS195的时钟端同时接时钟信号，当有信号输入时共同工作通过移数控制8个灯的亮灭情况。
CLR端连接高电平使其失效。
当LOAD为低电平时，在正沿脉冲的作用下，执行并行送数功能，为高电平时为移位功能。
当J和～K同时为0时，移位后在第一位补0，同时为1时，移位后在第一位补1，第一块74LS195的J和K端连接高电平，第二块74LS195的J和K端连接第一块的QD端。
实验中共用到16个发光二极管，基本功能是通过控制开关，实现不同个数彩灯的依次亮灭。
电路如下：
完整电路如下：
开关K1断开，此时可以进行循环亮灭。
闭合K2，断开K3执行基本功能；断开K2，闭合K3执行拓展功能，两周期后自动变频。
开关K1闭合时，彩灯将此刻状态停留，不再进行循环。
六、元件清单
元件
规格
数量
电路板
两连通电路板
1
电阻
1kΩ
8
150KΩ
1
100KΩ
1
电容
1u
1
0.01u
1
芯片
74LS148
1
74LS161
2
74LS195
2
74LS138
1
NE555
1
74LS00
1
74LS04
1
彩灯
蓝色
8
绿色
8
芯片座
十六脚芯片座
6
十四脚芯片座
2
八脚芯片座
1
开关
八脚拨码开关
1
焊锡
若干
导线
若干
七．焊接过程中的注意事项：
焊接前，我们查了所有芯片的管脚图，然后才进行焊接，并且测量了能使彩灯发光的电源值。
焊接结束后，测试时发现所出的结果和预期结果不同，我们检查了所有的芯片和彩灯，发现有一片74LS161芯片和一个蓝灯是坏的，在换上好的芯片和小灯后后，发现结果还是不对，于是我们重新又检查电路，最后终于发现是74LS04的一个输入和输出管脚焊反了，在改正后，我们终于出来了正确的结果。
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