实验一组合逻辑电路设计(2)

1）对照自己设计的电路图接线，检查接线无误后，接通电源。

2）用示波器观察输出端波形，测量其脉冲宽度变化及周期，记录结果。

3）调节R W，重复步骤2），观察波形变化。

2、应用555定时器实现单稳态触发器电路

1）参照自行设计的电路图接线，检查接线无误后，接通电源。

2）接入连续脉冲V1，用示波器观察输出端波形，并测量脉冲波的脉冲宽度，记录实验结果。

3）调节R W，观察输出波形的变化。

3、（附加选作）应用已经实现了的单稳态触发器电路，两组同学合作实现如下图所示的设计要求。

四、预习要求

1、复习555定时器的结构和工作原理。

2、计算出实验电路中555定时器应用时的理论值t w。

3、拟出记录测量结果的表格。

五、实验器材

1、模拟与数字实验箱1台

2、双踪示波器1台

3、函数发生器1台

4、直流稳压电源1台

5、555集成电路1片

6、电阻、电容元件若干，导线若干

实验四时序逻辑电路设计

一、实验目的

1、熟悉综合应用中、小规模数字集成电路的工程技术；

2、掌握同步时序逻辑电路的设计方法。

二、设计步骤

在可以抽象归纳成为逻辑函数的问题中，有相当多的实例属于时序逻辑问题。就是说问题的结果不仅取决于当时的输入（或原因）状态，而且与此前系统的状态相关。应用时序逻辑电路设计方法实现解决该问题的电路系统，即可实现时序逻辑控制。使用中、小规模（MSI & SSI）数字集成电路进行同步时序逻辑电路设计的步骤是：

1、分析实际问题进行逻辑抽象：定义输入或输出变量并进行逻辑赋值，即确定True (1)或False (0)表示的含义。根据实际问题确定系统（电路）的状态个数、含义及其转换顺序和转换条件。为清晰表述，画出状态转换图。

2、状态化简：若两个状态在相同的输入下有相同的次态和相同的输出，则这两个状态是等价状态。将等价状态合并为一个状态，即为本步骤的工作。

3、状态分配：按照n位二值编码总数2n应不少于系统定义的有效状态数的原则选择合理的状态编码字长和码字。例如第一个状态编码选“001”，第二个状态选“010”……

4、按照状态分配的码长，选定触发器的个数；根据状态编码和状态转换图写出状态方程和输出方程。（简单情况下可以用卡诺图法。）设计者选定的触发器的种类后，根据状态转换图和该种类触发器的特性方程推知电路的驱动方程，最后画出该时序逻辑电路的原理图。

有经验的工程师常常在选定触发器的种类、状态编码和列写状态方程等

设计工作上统筹兼顾，以简化和优化设计。因此3，4两步骤应统筹考虑。有可能的情况下可以选择不同的方案实施比较。

5、核查电路是否具有自启动功能，如果没有，一般应设法弥补。

6、查阅集成电路手册确定电路中所使用的芯片型号和具体的引脚连接关系。

7、正确地焊接（连接）电路，在确认无误后上电试验，测试电路的状态及其转换关系是否实现正确的设计时序。

三、设计要求

请设计时序逻辑电路实现自动售货机的功能，具体要求如下：

某商品销售价格为1元五角，自动售货机只有五角和1元的投币口。顾客投币达到1元五角后，售货机给出该商品；顾客投币达到2元时，售货机在给出该商品的同时找回五角硬币一枚。

必要的提示：

由于实验不易解决投币传感器，可用简易的消抖动开关或不可重触发的单稳态电路来模拟。具体电路附后。可以看出（a）、（b）两个方案的共同点是获取单次脉冲。在实验中，模拟投币事件的最简单方法是开关闭合一下（实际上可以用导线短接碰一下）。而这个事件显然应该保证产生唯一的脉冲。如果不采取措施，开关的抖动将使这个输出变成一串脉冲。这一点，读者不难理解。

四、实验器材

1、数字电路实验箱，一个

2、直流稳压电源，一台

3、数字集成电路芯片

五、预习内容

1、掌握各类触发器的逻辑功能，熟悉有关数字集成电路的种类、型号、封装结构和引脚分配。

2、完成设计的1～6步。提出实验所需的芯片型号及数量。画出原理图。

六、实验报告

在实验成功结束后，学生撰写实验报告的主要内容是：

1、每步骤的设计结果（如真值表、逻辑图等）及其必要的说明。

2、实验中发生的问题及解决方案，处理结果。

3、你所设计的电路存在的问题是什么，是否必须解决，如何解决。

实验五数控电位器的设计

一、简述

数控电位器是一种用数／模转换芯片构成的、具有很高精度的、数字控制的电压调节器。使用n位D/A转换器的该电路，其受控电压输出的分辨率等级可达2n级，并且外围电路非常简单。因此常被用于电子调谐装置。

二、实验任务和要求

D／A芯片的功能是将输入的数字量转换成与其成比例的模拟量，输出模拟量的大小随输入数据（D0～D7）的不同而线性变化，这恰好构成了一个电位器的功能。请根据基本工作原理设计数控电位器，具体要求如下：

1、输出电压等级达256

2、输出电压可增、可减，且v o=0～-6V

三、可选用器材

1、数字实验箱

2、直流稳压电源

3、集成电路 DAC0832 74LS193 74LS00 μA741

4、电阻、电容若干 四、设计提示

对于8位数据输入的D ／A 芯片，其输出模拟量有28＝256个不同等级，输出与输入的数字关系可用下式表示：

)

(2

2222222

8

07

16

25

34

43

52

61

7

0D D D D D D D D R R

V V

REF

REF OUT

+++++++-=

式中，D 0～D 7是输入的二进制数据“1”或“0”，V REF 是参考电压；R 0为D/A 电路内部的和外部附加的反馈电阻之和（R fb +R f ）,本例中R f =0。R REF =R 0，应用上这两个电阻都是常量。

可见，输出电压V 0将随D 7～D 0的取值不同成比例变化。如果我们用模拟输入信号V 1取代电压V REF ，则建立起V 1与V 0的比例关系，则该比例受控于D 7～D 0的取值。这恰好构成一个数控电位器，且控制电压等级达256。 本次实验可采用8位CMOS 型D ／A 转换器DAC0832。该芯片的内部结构框图如图5-1示。电源稳定时间为1μS ，功耗20mW ，单电源为＋5～＋15V 。

注意：DAC0832的模拟输出量为电流信号，必须再接一级由运放构成的电流电压转换器，将其转变为电压量输出。可借鉴的设计方案,请读者参考电路图5－2。

图5-1 DAC0832结构框图

图5-2 数控电位计参考原理图

在参考电路中，按下AN1，计数器工作在加法计数状态，输出电压增加。按下AN2计数器工作在减法计数状态，输出电压减小。AN1、AN2均不按，输出电压不变。

五、预习要求

1、复习D／A转换器的工作特性。

2、复习各集成芯片工作特性及外接引线。

3、分析参考电路中个电源电路的功能、工作原理。

4、根据设计要求，自行设计并画出逻辑电路，标明管脚号。

六、报告要求

1、画出说设计的逻辑电路图，并加以原理说明。

2、写明D／A转换器工作原理。

附表：Y=AB

A

Y=B Y=A

Y=ABCD Y=AB