B3串行数据传输.docx

1、B3串行数据传输目录一 摘要 2二 电路原理图 2三 工作原理分析 21元器件性能 22整体电路的工作原理 5四 EDA仿真和结果分析 6五 元器件选择 7六 电路制作与测试参数 8七 课程设计的收获和体会 8一 摘要串行传输是信息系统中常用的通信方法。本电路演示通过两根导线data和clock传送八位二进制信号。每按动开关k1一次，便将由K2K9所设定的二进制数传送到右侧通过发光二级管D1D8显示出来。二 电路原理图三 工作原理分析1元器件性能（1）74LS00：74LS00为四组两输入端与非门电路。电源电压7V，使用温度范围070摄氏度。输入端1A-4A，1B-4B；输出端1Y-4Y。逻辑

2、表达式：Y=(AB)。真值表如下：ABY001011101110（2）74LS393：74LS393为两组四位二进制计数器。电源电压5V。时钟频率最大25Mhz。异步清零端为高电平时，不管时钟状态如何，即可以完成清除功能。当清除端为低电平时，在CP下降沿作用下进行计数操作。真值表如下：（3）74LS151： 74LS151为八选一数据选择器。数据选择端A、B、C按二进制译码，从D0-D7八个数据中选取一个所需数据，通过输出端Y、W输出。Y、W为互补输出端，Y输出原码，W输出反码。 引出端：A、B、C为选择输入端；D0-D7为数据输入端；STORE为选通输入端；W为反码数据输出端；Y为原码数据输

3、出端 。真值表如下：（4）74LS164:74LS164为八位移位寄存器。当清除端为低电平时，输出端均为低电平。串行数据输入端可控制数据。当A、B任意一个为低电平，则禁止新数据输入，在时钟端脉冲上升沿作用下Q0为低电平。当AB有一个为高电平，则另一个就允许输入数据，并在CLOCK上升沿作用下决定Q0的状态。引出端：clock为时钟输入端，上升沿有效；clear为同步清除输入端，低电平有效；AB为串行数据输入端；Q0-Q7为数据输出端。真值表如下：时序图如下：2整体电路的工作原理（1）时序部分闭合K1，与74LS393的清除端相连的74LS00与非门输入为两个高电平，输出为低电平，所以按下K1时

4、，74LS393清零，ABCD端输出均为零。与74LS393的CP输入端相连的与非门输入端之一为零，与非门打开，与非门的输入端分别为一脉冲信号和一低电平信号，所以74LS393输入端开始接收到时钟脉冲信号，每接受一次时钟脉冲下降沿，计数器加一，故其输出端DCBA的变化为0000到1111，八次时钟脉冲后，D输出端变为一，经与非门后输出为零，所以使CP输入端此后保持为高电平，即自动保存。同时与非门另一路输出接到74LS164的时钟端，故74LS164也同时接收到八个时钟脉冲，每接收一次，运行一次移位寄存功能。（2）数据传输部分D0-D7的数据状态由K2决定，若K2闭合，则输入端接地，为低电平，若

5、K2断开，则输入端与VCC相连，为高电平。74LS151选通端S接地，为可以接收数据的模式，根据输入端CBA由000111的变化的数据，依次顺序从D0到D7输入端选择数据，由Y端输出。如：当CBA分别为010时，则输出的数据为D2端的数据，此时若与D2相连的的开关断开，则Y输出端输出亦为高电平。74LS164为移位寄存器，其输出端B始终与VCC相连，保持在高电平，因此在CP上升沿处总是允许A输入端的数据输入。A输入端接受的数据为74LS151的输出端Y的数据，所以CP端每接收一次时钟脉冲的上升沿，D0端接收一个新数据，而各端口的数据分别移位到其下一端口中，即D（n+1）=D（n）。由于其CP脉

6、冲来源于74LS393，故同样在经过八次脉冲后自动锁存。而此时，74LS151中D0-D7的数据已经通过八次数据传送，送达了74LS164的D7-D0端口。74LS164各输出端的数据若为低电平，则其对应的二极管可以导通，发光二级管亮；若为高电平，则二极管截止，发光二级管不亮。四 EDA仿真和结果分析根据电路原理图和元器件资料，通过multisim仿真，仿真结果如图。当全部K2开关断开时，闭合K1，结果如图一；当部分K2开关闭合时，闭合K1开关，结果如图二，与开关相反方向的对应LED灯亮。其结果也说明了74LS164的工作过程，因为其最先接收到的数据为D0的数据，最后接收到的数据为D7的数据，

7、而经过八次移位寄存，最先接收到的数据反而移位到最底部，最后接受到的数据在最顶部，所以LED灯展示的结果与K2开关控制的数据相反。五 元器件选择元器件参数数量（个）单价（元）共计（元）电阻4.7K100.11电阻270100.11电容0.0150.21发光二极管100.22开关拨动八位111开关拨动两位10.50.574LS0021274LS39321.5374LS15122474LS164224铜柱40.41.6座100.22共计23.1六 电路制作与测试参数由于制作实际电路时所用原件与仿真原件管脚图位置有所不同，所以先查好实际原件的管脚，并根据管脚位置和电路原理图布线，尽量使电路看起来整齐，

8、有条理。焊接电路时，小心仔细，尽量使每个焊点都焊接的稳固结实，避免在测试时因线路接触不实出现问题。为了防止焊接过程中，集成电路被长时间烘烤损坏，选择使用芯片座，焊接完成后再插入集成电路。调试电路，根据电路原理和元器件的工作参数，将电路的电源接入5V电压，地接入试验台面板上的地。电路的时钟脉冲输入端接入函数信号发生器，使函数信号发生器产生：电压为5V，频率为25MHZ的方波信号，即可测试电路。七 课程设计的收获和体会做这次的课程设计，我觉得是一个不断遇到困难和解决困难的过程。比较典型的像是买元器件，我第一次去到中发元器件市场，看到那么多摊位都是卖电子元件的，觉得震撼的同时也有些不知所措了，当我终

9、于鼓起勇气，开始询问所需的元器件时，又发现由于我买的原件数量过少，很多商家都不太愿意卖或是报出的价格跟我之前在网上查到的相差很大，好在摊位多，也不乏好心人，我才买到了数量合适，价格也也比较合理的元件。焊接电路相对比较简单，迅速地焊接完成后，我就迫不及待的开始测试电路，觉得线路焊接的一定没有问题，所以调试成功也是必然的。可是事实上，电路却一直调不成功，我把线路检查了一遍又一遍，都没有发现任何问题，用示波器和万用表测试每一步是否正常工作，却也找不到原因，最终在翻看之前查找的元器件资料时发现，74LS151的选通端低电平有效，由于原理图中没有画这条线，仿真中也不需要接这个脚，所以即使之前已经分析过元

10、件的性能，这个信息还是一直被我忽略了，在焊接时这个引脚一直是空着的。果然把这个引脚接地后，电路也就正常工作了，而为了找出这个原因，我几乎用了三个下午的时间。虽然完成课设的过程不是很顺利，但我觉得收获很大，买元器件的不顺利，让我有机会看到和认识了更多其他的电子元件；调试电路的不顺利，让我对电路的原理一遍一遍的加深认识，同时深刻的体会到做任何事情都要认真仔细，不能大意，一时的大意很可能让我在之后付出加倍的代价来弥补。此外，这次的课设与以往有很大不同，主要是真正让我们自己动手来完成一件实物，锻炼了我们的实际操作能力和分析问题解决问题的能力。总而言之，通过这次的课设，我觉得不管是从理论知识上还是动手能

11、力上都得到了很大的提高。参考文献：余孟尝，数字电子技术基础简明教程（第三版），高等教育出版社，2006.7附：元器件资料 54/74393 双4 位二进制计数器（异步清零） 简要说明: 393为两个4 位二进制计数器，共有54/74393 和54/74LS393 两种线路结构型式,其主要电器特性的典型值如下(不同厂家具体值有差别): 型号 fC PD 54393/74393 35MHz 190mW 54LS393/74LS393 35MHz 75mW 异步清零端（1clear,2clear）为高电平时，不管时钟端1A，2A 状态如何，即可以完成清除功能。当 1clear,2clear 为低电平

12、时，在1A,2A 脉冲下降沿作用下进行计数操作。引出端符号：1A、2A 时钟输入端（下降沿有效） 1clear,2clear 异步清零端 1Qa1Qd、2Qa2Qb 输出端外接管腿图： 逻辑图：真值表：极限值: 电源电压 . 7V 输入电压 54/74393、54/74LS393 的1A,2A. 5.5V 54/74LS393的1clear,2clear. 7V 工作环境温度 54XXX . -55125 74XXX . 070 存储温度 . -6515054151/741518 选1 数据选择器（有选通输入端，互补输出）简要说明：151为互补输出的8 选1 数据选择器，共有54/74151、

13、54/74S151 和54/74LS151 三种线路结构型式，其主要电特性的典型值如下：型号Tpd(D-W)(3级)PDCT54151/CT741518ns145mWCT54S151/CT74S1514.5ns225mWCT54LS151/CT74LS15111ns30mW数据选择端（ABC）按二进制译码，以从8 个数据（D0-D7）中选取1 个所需的数据。只有在选通端STROBE 为低电平时才可选择数据。151 有互补输出端（Y、W），Y 输出原码，W 输出反码。管脚图： 引出端符号： A、B、C 选择输入端 D0D7 数据输入端 STROBE 选通输入端（低电平有效） W 反码数据输出端

14、Y 数据输出端功能表：H高电平 L低电平 X任意 D0D7=对应的D 端电平 极限值电源电压-7V 输入电压 54/74151、54/74S151-5.5V 54/74LS151-7V 工作环境温度 54- 55125 74-070 贮存温度- 65150 54/74164 8 位移位寄存器（串行输入，并行输出） 简要说明 164 为8 位移位寄存器,其主要电特性的典型值如下： 型号 fm Pn 54/74164 36MHz 185mW 54/74LS164 36 MHz 80mW 当清除端（CLEAR）为低电平时，输出端（QAQH）均为低电平。串行数据输入端（A，B）可控制数据。当A、B 任意一个为低电平，则禁止新数据输入，在时钟端（CLOCK）脉冲上升沿作用下Q0 为低电平。当A、B 有一个为高电平，则另一个就允许输入数据，并在CLOCK 上升沿作用下决定Q0 的状态。引出端符号 CLOCK 时钟输入端 CLEAR 同步清除输入端（低电平有效） A，B 串行数据输入端 QAQH 输出端逻辑及封装图极限值电源电压 7V 输入电压 5.5V 工作环境温度54164 -55125 74164 -070 储存温度 -65150 真值表H高电平 L低电平 X任意电平低到高电平跳变 QA0,QB0,QH0 规定的稳态条件建立前的电平QAn,QGn 时钟最近的前的电平 时序图