2012-2013 学年第一学期电子11301 班《电子技术课程设计》（实训）指导书一、本课程设计的地位和作用数字电子技术课程设计是电子技术基础教学中的一个实践环节, 它使学生自己通过设计和搭建一个实用电子产品雏形, 巩固和加深在数字电子技术课程中的理论基础和实验中的基本技能, 训练电子产品制作时的动手能力。

通过该课程设计，设计出符合任务要求的电路, 掌握通用电子电路的一般设计方法和步骤，训练并提高学生在文献检索、资料利用、方案比较和元器件选择等方面的综合能力, 同时为毕业设计和毕业以后从事电子技术方面的科研和开发打下一定的基础。

二、课程设计的目的和要求1. 能够较全面地巩固和应用“数字电子技术”课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌握小型数字系统设计的基本方法。

2. 能合理、灵活地应用各种标准集成电路（SSI、MSI、LSI 等）器件实现规定的数字系统。

3. 培养独立思考、独立准备资料、独立设计规定功能的数字系统的能力。

4. 学会使用multisim 软件进行电路设计。

5. 培养独立进行实验，包括电路布局、安装、调试和排除故障的能力。

6. 培养书写综合设计实验报告的能力。

三、课程设计的基本要求根据设计任务，从选择设计方案开始，进行电路设计；选择合适的器件，画出设计电路图；通过安装、调试，直至实现任务要求的全部功能。

对电路要求布局合理，走线清晰，工作可靠，经验收合格后，写出完整的课程设计报告。

四、课程设计的具体步骤电子电路的一般设计方法和步骤是：分析设计任务和性能指标，选择总体方案，设计单元电路，选择器件，计算参数，画总体电路图。

进行仿真试验和性能测试。

实际设计过程中往往反复进行以上各步骤，才能达到设计要求，需要灵活掌握。

1. 总体方案选择设计电路的第一步就是选择总体方案，就是根据提出的设计任务要求及性能指标，用具有一定功能的若干单元电路组成一个整体，来实现设计任务提出的各项要求和技术指标。

设计过程中，往往有多种方案可以选择，应针对任务要求，查阅资料，权衡各方案的优缺点，从中选优。

2. 单元电路的设计2.1 设计单元电路的一般方法和步骤A. 根据设计要求和选定的总体方案原理图，确定对各单元电路的设计要求，必要时应详细拟定主要单元电路的性能指标。

B. 拟定出各单元电路的要求后，对它们进行设计。

C. 单元电路设计应采用符合的电平标准。

2.2 元器件的选择针对数字电路的课程设计，在搭建单元电路时，对于特定功能单元选择主要集成块的余地较小。

比如时钟电路选555，转换电路选0809，译码及显示驱动电路也都相对固定。

但由于电路参数要求不同，还需要通过选择参数来确定集成块型号。

一个电路设计，单用数字电路课程内容是不够的，往往同时掺有线性电路元件和集成块，因此还需对相应内容熟悉，比如运算放大器的种类和基本用法，集成比较器和集成稳压电路的特性和用法。

总之，构建单元电路时，选择器件的电平标准和电流特性很重要。

普通的门电路、时序逻辑电路、组合逻辑电路、脉冲产生电路、数模和模数转换电路、采样和存储电路等，参数选择恰当可以发挥其性能并节约设计成本。

单元电路设计过程中，阻容元件的选择也很关键。

它们的种类繁多，性能各异。

优选的电阻和电容辅助于数字电路的设计可以使其功能多样化、完整化。

3. 单元电路调整与连调数字电路设计以逻辑关系为主体，因此各单元电路的输入输出逻辑关系与它们之间的正确传递决定了设计内容的成败。

具体步骤要求每一个单元电路都须经过调整，有条件情况下可应用逻辑分析仪进行测试，确保单元正确。

各单元之间的匹配连接是设计的最后步骤，主要包含两方面，分别是电平匹配和驱动电流匹配。

它也是整个设计成功的关键一步。

4. 衡量设计的标准工作稳定可靠；能达到预定的性能指标，并留有适当的余量；电路简单，成本低，功耗低；器件数目少，集成体积小，便于生产和维护。

5、课程设计报告要求课程设计报告应包括以下内容：对设计课题进行简要阐述。

设计任务及其具体要求。

总体设计方案方框图及各部分电路设计（含各部分电路功能、输入信号、输出信号、电路设计原理图及其功能阐述、所选用的集成电路器件等）。

整机电路图（电路图应用标准逻辑符号绘制，电路图中应标明接线引出端名称、元件编号等）。

器件清单。

6. 调试结果并记录7. 总结与体会课程设计报告应内容完整、字迹工整、图表整齐、数据详实。

五、实验设备及材料计算机、Multisim0.0 电子仿真软件、数字电路实验箱、数字电路实验台、集成电路元件六、具体课程设计课题（1）数值比较器两个1 位数M和N的大小比较，三种情况：M>N、M<N、M=N。

如以Y1 =1 表示M>N；Y2 =1 表示M<N；Y3 =1 表示M=N；且“0”表示灯不亮，“1”表示灯亮。

试设计电路，并用multisim 仿真测试，完成表1。

（参考图）VCC5VVCCR1 1k| ? R21k| ? X1 2.5 VY2J11U5A2.5 VU1A6Y3Key = A74LS04D774LS08D2.5 VU3A5874LS02DU2A3U6A10 4J274LS08D2Y174LS04D2.5 VKey = BX22.5 V表1：M N Y(M>N) Y2 (M<N) Y3 (M=N)10 1 ...1 01 1提供参考芯片：74ls04 、74ls02 、74ls08（二）两个一位二进制数相加的全加器1、进行逻辑抽象分析：考虑的来自低位的进位将两个 1 位二进制数相加，称为全加。

设A、B 是两个加数，C i 1 为来之低位的进位，S是它们的和，Ci 是向高位的进位。

则根据二进制数相加的规律，写出它们的真值表2。

（参考图）XLA113XWG1U1A16 09U2A1O7O 74LS86D2 74LS86DOFC Q T8XU7AX1XX 4 2.5 V74LS08DU3A 31155T RU5A74LS32D74LS08D表2：输入输出A B C i 1 S C i0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 12、写出全加器的S和Ci 的逻辑表达表。

3、根据全加器的逻辑表达表画出电路图。

...提供参考芯片： 74LS86、74LS08、74LS32。

（三）译码器 1、 74LS138用 TTL 与非门组成的 3 线-8 线译码器，U11 2 3 6 4 5A B C G1 ~G2A ~G2BY0 15 Y1 14 Y2 13 Y3 12 Y4 11 Y5 10 Y6 9 Y77Y 0Y 1Y2A A A2 22A 1A 1A 1A 0 A0 Am2m 1m74LS138DY3A2A 1A m 0 3 Y 4A 2A 1Am 4Y 5 A 2A 1A 0m 5Y 6 A 2 A 1 A 0 m 6 Y7A2A1Am 7由上式可以看出， Y 0 ~ Y 7 同时又是 A 、 2 A 、 1A 这三个变量的全部最小项的译码输出，所以也把这种译码器叫做最小项译码器。

74LS138有 3个附加的控制端 S 1、 S 和 2S 3。

当 S 1 =1、 S + 2S = 0 时，译码器3处于工作状态。

否则，译码器被禁止，所有的输出端被封锁在高电平，这 3 个控制端也叫做 “片选” 输入端， 利用片选的作用可以将多片连接起来以扩展译码器 的功能。

利用 multism 画出仿真电路：打开仿真开关， 根据 3-8 线译码器 74LS138工作原理， 按表 3 要求， 自拟实 验步骤，设置和按下相关单刀双掷开关位置，将仿真结果填入表 3 中，验证 3-8线译码器 74LS138真值表是否与理论相符。

（参考图）5V VCCAX0X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7B1V CC5GND ECD 2 4 3 1 2 3 6 4 5 A B CG1 ~G2A ~G2BU1 Y0 15 Y1 14 Y2 13 Y3 12 Y4 11 Y57 8 9 10 111274LS138D6FGND表3：输入输出...G1 G2A G2B A B C Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7××××××××11 0 0 0 01 0 0 0 11 0 0 1 01 0 0 1 11 0 1 0 01 0 1 0 11 0 1 1 01 0 1 1 12、常用译码器为“BCD七段显示译码器7448（7447）”下图是它的逻辑图，其中A0 ~ A3 输入BCD代码，Y a ~ Y g 输出7 位二进制代码，可直接驱动七段显示器显示相应的十进制数字。

另外还有几个附加控制端，LT 为灯测试输入；RBI 为灭零输入；BI / RBO 为灭灯输入/ 灭零输出。

Y a ~ Y g 与A0 ~ A 之间的逻辑关系如下式所示3U17 1 2 6 3 5 4 ABCD~LT~RBI~BI/RBOO A 13OB 12OC 11OD 10OE 9OF 15OG 14 YaYbA A AA3 21 0A A3 1AA31A A A2 1 0A2A A2 0A A1 0 7447N YcA A3 2A A A2 1 0YdA2A A1 0A A A2 1 0A A A2 1 0YeA A2 1AYfA A A3 2 0A A2 1A A1 oYgA A A3 2 1A A A2 1 0利用multism 仿真，画出实验电路：分别按动各单刀双掷开关，使输入4 位二进制码“DCBA”分别为0000~1001，这时对应输入的每个二进制码，经译码器7447 译码后直接推动共阳LED数码显...X1 X2 X4 X35V VCCCAAU2BA B C D E F GU1C VCCD GND32111 7126354ABCD~LT~RBI~BI/RBOOA 13OB 12OC 11OD 10OE 9OF 15OG 14456789107447NGND将实验结果填入表 4 中。

表4：输入输出D C B A OA OB OC OD OE OF OG 数码管显示的数字0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 1（四）555 定时器组成的振荡器1 工作原理V CC u cR1 R2 u c8 47 36 5552 5u o2V CC/3V CC/3u otC 10.01μ F 0t P1 t P2t(a) 电路(b) 工作波形接通VCC后，VCC经R1和R2对C充电。

当uc上升到2VCC/3时，uo=0，T导通，C通过R2和T放电，uc下降。