第二部分、数字电路部分四、组合逻辑电路的设计与测试一、实验目的1、掌握组合逻辑电路的设计的设计与测试方法。

2、熟悉EWB中逻辑转换仪的使用方法。

二、实验内容设计要求：有A、B、C三台电动机，要求A工作B也必须工作，B工作C也必须工作，否者就报警。

用组合逻辑电路实现。

三、操作1、列出真值表，并编写在逻辑转换仪中“真值表”区域内，将其复制到下ABC 输入，输出接彩色指示灯，验证电路的逻辑功能。

将连接的电路图复制到下表中。

五、触发器及其应用一、实验目的1、掌握基本JK、D等触发器的逻辑功能的测试方法。

2、熟悉EWB中逻辑分析仪的使用方法。

二、实验内容1、测试D触发器的逻辑功能。

2、触发器之间的相互转换。

3、用JK触发器组成双向时钟脉冲电路，并测试其波形。

三、操作1、D触发器在输入信号为单端的情况下，D触发器用起来最为方便，其状态方程为n D+1nQ=其输出状态的更新发生在CP脉冲的上升沿，故又称为上升沿触发的边沿触发器。

图2.5.1为双D 74LS74的引脚排列及逻辑符号。

图2.5.1 74LS74的引脚排列及逻辑符号在EWB中连接电路如图2.5.2所示，记录表2.5.1的功能表。

图2.5.2输 入 输 出D SD RCP D 1+n Qn Q0 1 × × 1 0 × × 1 1 ↓ 0 11↓12、触发器之间的相互转换在集成触发器的产品中，每一种触发器都有自己固定的逻辑功能。

但可以利用转换的方法获得具有其它功能的触发器。

在T ′触发器的CP 端每来一个CP 脉冲信号，触发器的状态就翻转一次，故称之为反转触发器，广泛用于计数电路中，其状态方程为：1nn Q Q +=。

同样，若将D 触发器Q 端与D 端相连，便转成T ′触发器。

如图2.5.3所示。

DQCPQQ Q图2.5.3 D 转成T ′在EWB 中连接电路如图2.5.4所示，测试其功能。

图2.5.4 D 转成T ′触发器3、双向时钟脉冲电路的测试。

①、按图2.5.5用JK 触发器和与非门组成双向时钟脉冲电路。

图2.5.5Q、CPA、CPB接入逻辑分析仪的输入端，把设②、CP用10Hz时钟源，将CP、Q、③、在逻辑分析仪面板中设置内时钟频率为100Hz，把逻辑分析仪显示波形复制到下六计数器和译码显示电路的应用一、实验验目的1、掌握中规模集成计数器的使用及其功能测试方法。

2、掌握计数器的扩展使用及其测试方法。

3、掌握用置位法和复位法实现任意进制计数器及其测试方法。

4、熟悉EWB中字信号发生器的使用方法。

二、实验内容1、测试7447BCD码译码器的逻辑功能和七段式数码管组成译码、显示电路。

2、测试74192同步双向十进制计数器的逻辑功能。

3、用74192设计任意进制计数器。

三、操作1、测试7447 BCD码译码器的逻辑功能和七段式数码管组成译码、显示电路。

①从数字集成电路库中选择7447 BCD码译码器，按“F1”键了解该集成电路的功能。

、、直接接高电平，从仪器库中选择“字信②将7447的功能输入端LT RBI BI/RBO号发生器”，将图标下沿的输出端口连接到电路的ABCD输入端（注意：高低位要对应），打开面板，按照真值表中输入的要求，编辑字信号并进行其它参数的设置（其中频率设置为1Hz）。

③从指示元件库中选择数码管，接至电路输出端。

④单击字信号发生器“Step”（单步）输出方式，记录数码管显示的字符与用“F1”键查看到的真值表比较。

记录测试结果。

⑤将电路图复制到下表：显示电路。

将电路图复制到下表：3、用2片74192（同步双向十进制计数器）、带译码功能的数码管和时钟源组成100进4、用2片74192（同步双向十进制计数器）、基本门电路、带译码功能的数码管和时钟源组成计数范围为60~1的计数器。

将电路图复制到下表：七 555多谐振荡器一、实验目的1、 熟悉555型集成时基电路结构、工作原理及其特点。

2、 掌握555型集成时基电路的基本应用。

二、实验内容 二、实验原理集成时基电路又称为集成定时器或555电路，是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路、应用十分广泛。

它是一种产生时间延迟和多种脉冲信号的电路，由于内部电压标准使用了三个5K 电阻，故取名555电路。

其电路类型有双极型和CMOS 型两大类，二者的结构与工作原理类似。

几乎所有的双极型产品型号最后的三位数码都是555或556；所有的CMOS 产品型号最后四位数码都是7555或7556，二者的逻辑功能和引脚排列完全相同，易于互换。

555和7555是单定时器。

556和7556是双定时器。

双极型的电源电压V CC =+5～+15V ，输出的最大电流可达200mA ，CMOS 型的电源电压为+3V ～+18V 。

1、555电路的工作原理555电路的内部电路方框图及功能表如图2.7.1所示。

它含有两个电压比较器，一个基本RS 触发器，一个放电开关管T ，比较器的参考电压由三只5K 的电阻器构成的分压器提供。

他们分别使高电平比较器A 1的同相输入端和低电平比较器A 2的反相输入端的参考电平为CC V 32和CC V 31。

A 1和A 2的输出端控制RS 触发器状态和放电管开关状态。

当输入信号自6脚，即高电平触发输入并超过参考电平CC V 32时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于CC V 31时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电开关管截止。

D R 是复位端（4脚），当D R =0，555输出低电平。

平时D R 端开路或接V CC 。

TH TL R S Q T <2/3Vcc >1/3Vc c 0 1 0 导通 >2/3Vc c<1/3Vc c11截至>2/3Vc c >1/3Vc c1 1 保持 保持图2.7.1 555定时器内部框图及引脚排列和功能表V C 是控制电压端（5脚），平时输出CC V 32作为比较器A 1的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01μf 的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，确保参考电平的稳定。

T 为放电管，当T 导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电通路。

555定时器主要是与电阻、电容构成放电电路，并由两个比较器来检测电容器上的电压，以确定输出电平的高低和放电开关管的通断。

这就很方便地构成从微秒到数十分钟延时电路，可方便地构成单稳态触发器，多谐振荡器，施密特触发器等脉冲产生或波形变换电路。

2、555定时器构成多谐振荡器 如图2.7.2（a ），由555定时器和外接元R 1、R 2、C 构成多谐振荡器，脚2与脚6直接相连。

电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外加触发信号，利用电源通过R 1，R 2向C 充电，以及C 通过R 2向放电端C 1放电，使电路产生振荡。

电容C 在31V CC 和32V CC 之间充电和放电，其波形如图2.7.2（b ）所示。

输出信号的时间参数是T=t w1+t w2， t w1=0.7（R 1+R 2）C ， t w2=0.7R 2C555电路要求R1与R2均应大于或等于1K Ω，但R1+R2应小于或等于3.3M Ω。

外部元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性，555定时器配以少量的元件即可获得较高精度的振荡频率和具有较强的功率输出能力。

因此这种形式的多谐振荡器应用很广。

图2.7.2 多谐振荡器三、操作在EWB 中按图2.7.2连接电路，用示波器观察电容两端的电压和输出电压的波形，将电路图及测试的数据填入下面的表格中。

第三部分综合设计实验实验题目交通灯控制电路的设计一．实验目的：1.学习触发器、时钟发生器及计数、译码显示、控制电路等单元电路的综合应用。

2.进一步熟悉进行大中型电路的设计方法，掌握基本的原理及设计过程。

二．知识点及预习要求：本实验的知识点为任意进制数加减计数器，D触发器，555定时电路的工作原理，控制逻辑电路的设计等单元电路的设计方法和参数计算、检测、调试。

1.复习数字电路中D触发器、时钟发生器及计数器、译码显示器等部分内容。

2.分析交通灯控制电路的组成、各部分功能及工作原理。

3.列出交通灯控制电路的测试表格和调试步骤。

标出所用芯片引脚号。

4.用EWB设计电路并进行仿真。

三．设计任务1.设计一个十字路口交通灯控制电路，要求主干道与支干道交替通行。

主干道通行时，主干道绿灯亮，支干道红灯亮，时间为60秒。

支干道通行时，主干道绿灯亮，主干道红灯亮，时间为30秒。

2.每次绿灯变红时，要求黄灯先闪烁3秒（频率为5Hz）。

此时另一路口红灯也不变。

3.在绿灯亮（通行时间内）和红灯亮（禁止通行时间内）均有倒计时显示。

四．实验原理：图1为交通灯控制电路的逻辑图。

按功能分成5个单元电路进行分析。

图1设计提示：1、秒振荡电路应能输出频率分别为为1Hz和5Hz、幅度为5V的时钟脉冲，要求误差不超过0.1S。

为提高精度，可用555设计一个输出频率为100Hz的多谐振荡器，再通过100分频（100进制计数器）而得到1Hz的时钟脉冲，通过20分频得到5Hz的时钟脉冲。

2、计数器电路应具有60秒倒计时（计数范围为60~1减计数器）、30秒倒计时（计数范围为30~1减计数器）以及3秒计时功能。

此三种计数功能可用2片十进制计数器组成，再通过主控制电路实现转换。

3、各个方向的倒计时显示可共用一套译码显示电路，需2片BCD译码器和2个数码管。

4、主控制电路和信号灯译码驱动用各种门电路和D触发器组成，应能实现计时电路的转换、各方向信号灯的控制。

5、用EWB5.0C设计的整体电路如图2所示，其中部分单元子电路如图3、4、5所示。

图2 整体电路图3 100Hz时钟产生电路图4 100分频和20分频电路图5计数器电路图6主控制电路五．实验设备及器件：1.数电实验箱、数字万用表、双踪示波器、函数信号发生器各1台2.计算机（带EWB电路仿真软件）3.元件：74LS192 同步双向十进制计数器4片74LS248 七段式数码显示译码器2片LC5011 七段数码管2个74LS74 双D触发器1片74LS32 四-2输入或门4片74LS08 四-2输入与门2片74LS04 非门1片NE555定时器1片红、黄、绿发光二极管各2个电阻：10KΩ1个电容：0.01μF、0.1μF 各1个电位器：100KΩ1个面包板1块六．实验要求：1、分析每个单元的设计要求并用所给的元器件设计出各单元电路和整体电路，并在计算机上进行仿真。

2、对单元电路进行调试，直到满足设计要求，记录各电路等逻辑功能、波形图等参数。

3、待各单元电路工作正常后，再将有关电路逐级连接起来，并进行测试。