认识常用实验设备和集成电路.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,DET,实验一,认识常用实验设备和集成电路，逻辑笔实验与分析,一、实验目的,1.,熟悉门电路应用分析。,2,熟悉实验箱各部分电路的作用。,3,掌握通信逻辑笔的制作和使用，对高、低电平、脉冲串的信号建立相应的概念。,4.,学会用门电路解决实际问题。,二、实验仪器及材料,数字电路实验箱 以及各种集成电路若干,六非门,74,LS04,一片,发光二极管 红、绿 各一只,电阻,470,2,只,三、实验内容,1,数字箱的使用,熟悉数字箱的使用，通过对开关、显示、脉冲产生电路等的测试、连接和控制，掌握数字箱各部分的作用。,三、实验内容,2,安装逻辑笔,图1.19 74,LS04,管脚图,图,1.18,逻辑笔的实验电路,原理分析,该逻辑笔使用一般将黑色探针接电路地，用红色探针测试逻辑电路。根据二个发光二极管的发光状态可以判断测试点是逻辑高电平、低电平、或是脉冲串及高阻状态,0,。,当红笔所接为高电平时，经两级非门后，输出仍为高电平，从而驱动表示高电平的红色指示灯发亮。而经一级非门后为低电平，则表示低电平的绿灯不亮。,当红笔所接为低电平时，经两级非门后，输出仍为低电平，表示高电平的红色指示灯不亮。而经一级非门后为高电平，驱动表示低电平的绿灯发亮,。,四、实验报告,1.,分析电路工作原理。,2.,按图接线实验，测试学习机上各种电平、脉冲与上面分析对照。,3.,根据实验结果编写该逻辑笔使用说明及注意事项。,一、实验目的,1,让学生接触和实际运用集成电路逻辑门电路。,2,掌握,74,HC00,和,74,HC04,的使用方法。,3,增强学生的实际动手能力，提高其学习兴趣。,实验二,门电路的运用门控报警电路,二、实验器材,万能板、,74,HC00,和,74,HC04,各一块、,发光二极管两个、,蜂鸣器一个、,喇叭一个，,电阻电容若干。,三、实验内容,1,灯光报警器,实验连接图参见图,2.25,。观察实验现象，总结电路工作原理。,CC4069,的脚和脚可用示波器观察其输出波形。但由于振荡频率较低，不到,3,Hz，,用示波器难以观察，所以，用示波器观察输出波形时，可更改,R,2,的电阻值为,10,k,提高输出频率，更示观察波形，这些红绿灯由于闪烁频率太快，由于人眼视觉暂留的原因，无法观察到其闪动，会感觉到两灯同时保持发亮，但亮度比单独闪亮时有所降低,.,三、实验内容,2,门控报警电路,门控报警电路如图,2.42,，使用,IC,为,CMOS,门电路,74,HC00,。,74HC00,与,74,LS00,的管脚相同，但电平与,CMOS,兼容。,三、实验内容,（,3,）信号选通电路,实验电路参见图,2.12,接好电路。其中,74,HC00,的脚接,10,Hz,脉冲并接上串接,470,后接发光二极管,D,1,，,脚接,1,Hz,脉冲并接上串接,470,电阻后接发光二极管,D,2,，,脚串接,470,电阻后接发光二极管,D,3,，,观察,D,1,、D,2,、D,3,的变化规律，然后把脚接开关，观察脚分别为高电平和低电平时，,D,1,和,D,3,的对应关系，想想为什么？,此时，用,74,LS00,取代,74,HC00,，,电路能否工作，想想为什么。,四实验报告,1,画出实验电路，说明观察出的实验现象。,2,对实验过程进行总结。,五想想做做,设计一个水位检测仪，当水位达到规定位置时，则发出报警声，提醒用户。,一实验目的,1,掌握组合逻辑电路的设计方法。,2,用实验验证设计电路的逻辑功能。,3,掌握编码的概述，为后继内容做准备。,实验三,组合逻辑电路设计之密码锁、,8,线,-3,线编码器,二、实验仪器和设备,1,LCN-1,数字电子技术实验箱,2,74,LS20,（,双四输入,TTL,与非门,一块,3,74,LS00,（,双二输入,TTL,与非门）,一块,4,74,LS21,（,双四输入与门）,一块,5,万用表及钳子等工具,三、实验内容,1,设计一个数字密码锁电路,设该网络示意图如图,3.23,所示，图,3.24,是密码为,1001,的密码锁的参考电路。其中，,A,、,B,、,C,、,D,是四个二进制代码输入端，,E,为开锁控制输入端。,（,1,）根据要求，设定输入输出变量的个数，并根据电路的逻辑确定两者之间的对应关系，列出真值表，写出逻辑表达式，画出实验电路图。,（,2,）搭试电路进行验证。,利用数字电子技术实验箱提供工作所需电源、脉冲信号。,F,1,、,F,2,的由数字电子技术实验箱上的两个发光二极管配合喇叭监测配合喇叭，当发光二极管（,LED,）,亮，则表示接发光二极管的输出端为高电平；发光二极管不亮，则表示接发光二极管的输出端为低电平，不能开锁时，要求喇叭发出报警声。,实验要求如下,：,2,设计一个编码器电路,要求,8,个输入端对应于不同,3,位的二进制码输出。,3,位输出可以接三个指示灯，由二进制组合来表示，也可以按权位的高低按序接到实验箱的,8,字显示的,8421,码的其中,4,、,2,、,1,三个端，然后在对应每个输入端时的输入时有相对应的数字输出，如定义为,3,的按钮接通时输出为,011,，经译码显示为,3,。,四、实验报告要求,1,写出真值表；,2,画出实验电路图；,3,说明实验原理；,4,画出编程器的电路结构并说明其工作现象和工作原理。,五、想想做做,制作自动售货冷饮机。,要求,：该冷饮机吸能接收,5,角或,1,元的硬币。电路结构如图,3.25,所示。该冷饮机售冷饮价格为,1,元。一次投币最多为两元（两个,5,角，一个,1,元）当投币大于等于,1,元时，给出冷饮一支和还给多余的钱币，小于,1,元时，则只还钱币而不给冷饮。钱币投好后要启动一下才进行。,实验四,编码、译码和显示驱动电路综合实验,一、实验目的,熟悉编码器、七段译码器、,LED,和数据选择器等中规模集成电路的典型应用。,二、实验仪器及器件,1,数字实验箱,2,BCD,码（,94,线）优先编码器,74,HC147,1,块,3,七段译码器,74,HC4511,1,块,4,共阴极,LED,1,块,5,6,反相器,74,LS04,2,块,6,2,输入四或门,74,LS32,1,块,三、实验内容,1,BCD,码编译码显示电路,图,4.31,所示是,BCD,码编码器和七段译码显示电路的框图。按框图意示的逻辑要求选用适合的器件连接好（提示：其中,BCD,编码器可选用,94,线优先编码器,74,HC147,，,七段译码显示可选用,74,HC4511,构成的,LED,显示电路。选用各器件时要注意级连间输入、输出的有效电平要一致，否则就须加接反相器）。,三、实验内容,2,想办法使两个显示器显示自己的学号。,四、实验报告,:,记录实验结果，画出显示自己学号的电路连接图。说明工作原理。,五、想想做做,请用译码器设计一个控制电路，当输入为,000,时，控制红色二极管亮，当输入为,001,时，控制绿色发光二极管亮，当输入为,010,时，控制黄色发光二极管亮，当输入为,011,时，控制继电器,J1,闭合，当输入为,100,时，控制小电机旋转。,实验五,基本,RS,触发器的构成,抢答器和二,四分频电路,一、实验目的,1.,熟悉并掌握,RS,触发器的构成，工作原理和功能测试方法。,2.,学会正确使用触发器集成芯片。,二、实验仪器及材料,1.,双踪示波器。,2.,器件：,74,LS00,二输入端四与非门,1,片,74,LS175 4D,触发器,1,片,74,LS74,双,J,K,触发器,1,片,三、实验内容,1.,基本,RSFF,功能测试,2,四人抢答电路,实验电路参见图,5.18,，试用不同的时钟频率输入，用手按动按钮，说明为保证报答成功，输入时钟脉冲的频率为什么要大于,10,KHz,以上。,3.,利用,JK,触发器触发器实现四分频电路,（,1,）实验电路参照图,5.35,，有两种接法，实现输出脉冲的频率只有输入脉冲频率的四分之一。比较两种接法的不同之处。然后画出实际利用,74,LS73,的实际连接线图。注意,CLR,端的连接。认真观察灯变化的规律。,（,2,）画出波形图，注意翻转时刻。比较两种接法画波形的依据有何不同。,四进制,计数器,4,利用,2,个,D,触发器连接成四进制计数器,要求自行画出两种连接电路。其中一种是,2,个,D,触发器的,CP,端连接在一起接外来,CP,，,另一种是分开连接不同的,CP,脉冲。观察实现现象并分析。,四、实验报告,1.,整理实验数据、图表并对实验结果进行分析讨论。,2.,写出实验内容,2,的实验步骤及表达式。,3.,画出实验,2,的电路图及相应表格，画出实验,3,、,4,的电路连线图与及电路原理分析及波形图。,4.,接单脉冲时，为什么有时按动一下，输出端可能会翻转几次？而接,1,Hz,输入脉冲时没有这种现象？,五、想想做做,设计一块利用,JK,触发器或,D,触发器构成八进制计数器，同时，在实现每次八分频的同时输出一个脉冲信号给后续电路。,实验六 移位寄存器的运用，七进制计数器、,60,进制计数器,一、实验目的,1.,熟悉集成计数器逻辑功能和各控制端作用。,2.,掌握计数器使用方法。,二、实验仪器及材料,1.,双踪示波器。,274,LS194,移位寄存器,1,片,2.74,LS290,异步十进制计数器,2,片,374,LS160/161,十进制,/,十六进制同步计数器,2,片,474,LS00,四2,输入与非门,1,片,574,LS20,四输入双与非门,1,片,三、实验内容及步骤,1.,移位寄存器的运用,按图,6.10,连接好电路，观察发光二极管的变化。另想一想，如果希望每一时刻有两只发光二极管发光，应如何设置,D3D2D1D0。,2.,计数器级连,分别用,2片74,LS290,计数器级连成二进制、五进制、十进制计数器及,100,进制。,（,1,）画出连线电路图，并把十进制计数、五进制计数输出状态分别填入表,6.11,和表,6.12,。,（,2,）按图接线，并将输出端接到数码显示器的相应输入端，用单脉冲作为输入脉冲验证设计是否正确，然后用,1,Hz,脉冲信号输入。,3.,任意进制计数器设计方法,采用脉冲反馈法（称复位法或置位法），可用,74,LS290,组成任意模（,M）,计数器。图（,a）,采用复位法，即计数计到,M,异步清,0,，图（,b）,采用置位法，即计数计到,M1,异步置,0,。,当实现十以上进制的计数器时可将多片级连使用。,图,6.41是45,进制计数一种方案，输出为8421,BCD,码。,图,6.41,74,LS290,实现,45,进制计数方法,4.,计数器芯片,74,LS192,的应用,两片,74,LS192,芯片构成的同步六十进制。,四、实验报告,1.,整理实验内容和各实验数据。,2.,画出实验内容,1、2,所要求的电路图及波形图。,3.,说明每一个实验电路的工作原理。,4,画出用,74,LS192,替代,74,LS290,构成,60,进制的电路，并分析其工作原理。,五、想想做做,1,用,74290或74192,配合七段译码显示电路,4511,以及,LED,显示计数输入脉冲数。,2,试用计数器,74161,和数据选择器,74151,设计一个,01100011,序列发生器。,3,设计一个篮球比赛计时器，设计要求如下：,（1,）篮球比赛上下半场各,20,分钟，要求能随时暂停，启动后继续计时，一场比赛结束后应可清零重新开始比赛。,（,2,）计时器由分、秒计数器完成，秒计数器为模,60,，分计数器应能计至,40,分钟。,（,3,）“分”、“秒”显示用,LED,数码管，应配用相应译码器。,（,4,）用按钮开关控制计时器的启动,/,暂停。,（,5,）半场、全场到自动音响提示，用按钮开关可关断声音。,实验七,时基电路,一、实验目的,1.,掌握,555,时基电路的结构和工作原理，学会对此芯片的正确使用。,2.,学会分析和测试用,555,时基电路构成的多谐振荡器，单稳态触发器，施密特触发器等三种典型电路。,二、实验仪器及材料,1.,双踪示波器,2,数字电路实验箱,3.,器件:,NE556,，（,或,LM556,，,5G556,等）双时基电路,1,片,二极管,1,N4148,2,只,电位器,22,K,、,1K,2,只,电阻、电容,若干,扬声器,一只,KD-9300,系列音乐集成块,一块,小型无锁按键开关,9013,型硅,NPN,三极管，要求,100,。,三、实验内容,1.555,时基电路构成的多谐振荡器,电路如图,7.27,所示。,（,1,）按图接线。图中元件参数如下：,R1=15K,R2=5K1,C1=0.33uf C2=0.047uf,（,2,）,用示波器或指示灯观察并测量,OUT,端波形的频率，并和理论估算值比较，算出频率的相对误差值。,（,3,）若将电阻值改为,R1=15K,，,R2=10K,，,电容,C,不变，上述的数据有何变化？,（,4,）根据上述电路的原理，充电回路的支路是,R1R2C1,，,放电回路的支路是,R2C1,，,将电路略作修改，增加一个电位器,RW,和两个引导二极管，构成图,7.28,所示的占空比可调的多谐振荡器。,其占空比,q,为,:,改变,RW,的位置，可调节,q,值。,合理选择元件参数？（电位器选用,22,K,），,使电路的占空比,q=0.2,，,且正脉冲宽度为,0.2,ms,。,调试电路，测出所用元件的数值，估算电路的误差。,1.555,时基电路构成的多谐振荡器,2.555,构成的单稳态触发器,2.555,构成的单稳态触发器,实验电路如图,7.29,所示。,（,1,）按图,7.29,接线，图中,R=10K,，,C1=6200PF,，,VI,是频率约为,10,KHz,左右的方波时，用双踪示波器观察,OUT,端相对于,Vi,的波形，并测出输出脉冲的宽度,TW,。,（,2,）,调节,Vi,的频率，分析并记录观察到的,OUT,端波形的变化。,（,3,）若想使,TW=10us,，,怎样调整电路？测出此时各有关的参数值。,3.,应用电路,3.,应用电路,（,1,）图,7.30,所示用,556,的两个时基电路构成低频对高频调制的救护车警铃电路。,参考实验内容,2,确定图,7.30,中未定元件参数。,按图接线，注意扬声器先不接。,用示波器观察输出波形并记录。,接上扬声器，调整参数到声响效果满意。,3.,应用电路,（,2,）图,7.31,是用,555,电路构成音乐传花游戏机电路。,3.,应用电路,555,电路的脚先不与音乐集成块的,V,DD,相连，接通电源。观察,LED,发不发光。,按一下,SB,按键，随即放开，观察发光二极管,LED,的发光现象。若电路装焊正常，则当按下,SB,按键时，,LED,将会发光，经一段时间后，自动熄灭。否则，检查电路是否存在安装焊接的错误。,长时间按压,SB,不放，观察,LED,的发光现象，想想原因。,断开电源，把,555,电路的脚与音乐集成块的,V,DD,相连。,接通电源，按一下,SB,按键，正常应见到,LED,发光，同时，嗽叭发出音乐声，经一段时间后，,LED,不再发光，喇叭不再发声.,调节,RP,的位置，观察发光二极管发光和喇叭发声的现象有何变化，想想原因。,4,时基电路使用说明,555,定时器的电源电压范围较宽，可在,+5 +16,V,范围内使用（若为,CMOS,的,555,芯片则电压范围在,+3 +18,V,内）。,电路的输出有缓冲器，因而有较强的带负载能力，双极性定时器最大的灌电流和拉电流都在,200,mA,左右，因而可直接推动,TTL,或,CMOS,电路中各种电路，包括能直接推动蜂鸣器等器件。,本实验所使用的电源电压,VCC=+5V,。,四、实验报告,1.,按实验内容各步要求整理实验数据。,2.,画出实验内容,1,和,2,中的相应波形。,3.,画出实验内容,3,最终调试满意的电路图并标出各元件参数。,4.,总结时基电路基本电路及使用方法。,5,在音乐传花游戏机中长时间按压,SB,按键开关不放时，会出现什么情况，为什么？,五、想想做做,1,触摸自熄电路,在普通台灯上增加少量电子元件，可使台灯具有触摸自熄功能。使用时，只要用手摸一下台灯上的金属装饰件，台灯就能自动点燃，几分钟后，它又自动熄灭。,触摸自熄电路如图,7.17,。,为了保证使用者的绝对安全，,R,4,、,R,5,采用了高阻值电阻器，最好用,RJ-1/4W,型金属膜电阻器，,R,1,、,R,2,、,R,3,可用普通,RTS-1/8W,碳膜电阻器；其他元器件的选择见图。,五、想想做做,2,简易,电子琴,电路,用,555,电路设计一个简易电子琴电路，当按压不同键时，会对应产生,1,，,2,，,3,，,4,，,5,，,6,，,7,的音调。,实验八,D/A,、,A/D,转换,一、实验目的,1,进一步理解,D/A,、,A/D,转换的原理，转换的方式及各自的特点。,2,了解,D/A,、,A/D,集成芯片的结构、功能测试及应用。,二、实验仪器及材料,1,仪器：,示波器,2,数字电子实验箱,3,材料：,DAC0832 8bit D/A,转换,1,片,ADC0809 8bit,逐次渐进式,A/D,转换器,1,片,LM324,通用运算放大器,1,片,74,LS74,双,D,触发器,1,片,74,LS02,四或非门,一片,电阻：,10,k,(2,个,),按钮开关,三实验内容,1,D/A,转换器实验,LM324,工作时，,V,CC,接,+12,V,，,GND,接,-12,V,。,D/A,转换器实验电路如图,8.23,所示。按图接好线，检查电路准确无误后接通电源。按表,8.4,在,DAC0832,的信号输入端,D,0,D,7,利用电平输出器输入相应的电路状态，分别用电压表测量各输入情况下对应下的模拟输出电压,V,0,，,并将测试结果输入填入表,8.4,。然后将输出电压按序号填入图,8.24,所示的波形图中。,1,D/A,转换器实验,2,A/D,转换器实验,A/D,转换器实验如图,8.25,。在,ADC0809,是有路输入通道，只有输入,ABC,地址不同，就可以选择任意通道输入。其管脚与,ADC0804,基本相同，差异主要：,A,、,B,、,C-,地址信号；,ALE-,锁存信号，给该端加正脉冲，锁存,A,、,B,、,C,的地址；,STA-,转换开始启动端，正脉冲启动；,OE-,数据输出充许时，该端有一正脉冲输入。,ADC0809,的读取方法有两种：一种是用延时方法，在启动转换开始后，延时,150,s,左右（以,CLK,的频率取,640,Hz,为例）再读取,D,0,D,的数据；另一种是检测,ADC0809,在转换结束时,EOC,端产生的脉冲信号，当检测到该信号为高时平时读取,D,0,D,的数据。本实验采用延时输出。,2,A/D,转换器实验,四实验报告要求,1,画出实验有关的波形与表格。,2,说明,ADC,和,DAC,的作用。,3,在,A/D,转换实验中，按图,8.23,的接法，把待转换电压从,IN,1,输入，会出现什么现象？为什么？,五想想做做,用音乐集成电路输出的音乐信号作为,ADC0809,的输入信号，然后,ADC0809,的八个数据输出端接发光二极管，同时输入到,DAC0832,的数据输入端，,DAC0832,加电压放大器后其输出接喇叭。其余使能端满足各自的工作条件。,DAC0832,的取样脉冲可由,4060,产生，不同的分频输出不同取样频率的脉冲。观察指示灯的变化和喇叭输出声音的变化。特别注意取样脉冲改变时音质的变化。,实验九,霓虹灯控制电路,一实验目的,（,1,）理解存储器各引脚的功能。掌握集成电路,2864,的使用方法。,（,2,）掌握存储器的有关地址、数据和信号传送等概念。,（,3,）掌握编程器的使用。,二实验仪器及材料,8,K,8,位,E,2,PROM 2864,（,或,2,K,8,位,E,2,PROM 2816,）（,一块）,内含振荡器的,14,位串行二进制计数器,4060,（一块）,按键开关,（,1,个）,电容,1,u,F,（,1,个）,0.01,u,F,（,1,个）,电阻,470,（,8,个）,1,k,（2,个）10,k,（,2,个）,1,M,（,1,个）,三实验内容,按图,9.31,连接好霓虹灯控制电路的电路图,。,利用专用编程器编程后写入到存储器中，然后安装到电路中。电路工作时只进行读出不写入。指示灯的变化规律由老师和学生一定约定，然后利用编程器编程，再写入,2864,之中。写好程序的芯片插入到电路相应位置的底座上，加上电源。电路即开始工作。,四实验报告要求,1,如果使用,2816,，应如何接线？,2,说明,S1,的作用。,3,说明实验电路的工作原理和实验的现象。,4,若希望此电路长时间循环发光，编程时要注意什么。想想可以对此电路进行何种方法改进？,五想想做做,如果要设计一个用点阵显示“欢迎您来到广东机电职业技术学院”的电路，需要什么集成电路，各个芯片的连接应该是如何？在制作过程中，如何分级进行以减少电路的各级的错误，顺利完成电路。,