单元电路设计实验报告.doc

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