电路仿真软件TinaPro数字电子电路实验指导书

1、“数字电子电路”实验指导书参考书1电路仿真软件tina pro导读，谷良编，中央广播电视大学出版社2数字电子电路，路而红主编，中央广播电视大学出版社实验一 基本逻辑门的使用一、实验目的1掌握与门、与非门、或门、或非门、非门等常用逻辑门的逻辑功能。2掌握tina软件工具的器件调用，构造逻辑图，掌握数字电路逻辑功能的测试方法。二、预习要求1预习数字电子电路第1章逻辑代数基础，掌握基本逻辑运算的符号、逻辑功能及其描述方法。2预习电路仿真软件tina pro导读第一章和第二章的数字电路分析部分，学习元件调用、绘制电路图以及数字电路的测试方法等内容。3预习实验内容和步骤，分析理论结果，标出对应的逻辑输出

2、，以便与实验结果相比较。三、实验内容和步骤 1测试与门逻辑功能启动tina软件，可以看到tina的元件栏，元件栏下有许多常用的元件库，如基本库、开关库、仪表库、发生源库、半导体库、制造商库、门库、触发器库、ad/da-555库、逻辑ic库、rf库、模拟控制库和特殊库等，如图1-1所示。门库库中元件交互式模式开关图1-1 tina元件栏鼠标单击元件栏中的门库，在库中所列的元器件清单中单击两输入与门，如图1-1所示，拖到工作区的合适位置，单击鼠标左键完成与门u1的选择。单击元件栏中的开关库，在库中所列的元器件清单中选择高低开关sw1、sw2。单击元件栏中的仪表库，在库中所列的元器件清单中选择逻辑指

3、示器l1，如图1-2所示。连接上述元件，构成与门逻辑功能的测试电路，如图1-2所示。在工具栏中选择交互式模式，如图1-1所示，在模式开关右侧的下拉菜单中选择数字模式，模式开关的绿灯处提示信息为dig。单击交互式模式开关，电路则处在数字电路的仿真状态，改变开关位置，可以看到输入信号的改变，观察输出端的指示灯，可以看到输出信号的变化。测试完成后，再次单击交互式模式开关，电路仿真结束。改变开关位置的方法：将鼠标移到开关处，鼠标显示方式改为上箭头方式，此时，单击鼠标左键，可以看到开关位置的变化。如图1-2所示，输入端的红色标识表示高电平，当改变开关，输入端变为兰色标识，则为低电平。输出端逻辑指示红灯亮

4、表示高电平，灯不亮则为低电平。设sw1为输入a，sw2为输入b，l1为输出y，将测试结果填入真值表1-1，并给出输出表达式。表1-1 与门真值表输 入输出a by0 00 11 01 1 图1-2 与门测试电路 2测试与非门逻辑功能鼠标单击元件栏中的门库，在库中所列的元器件清单中选择两输入与非门u1。单击元件栏中的开关库，在库中所列的元器件清单中选择高低开关sw1、sw2。单击元件栏中的仪表库，在库中所列的元器件清单中选择逻辑指示器l1。连接上述元件，构成与非门逻辑功能的测试电路，如图1-3所示。在工具栏中选择交互式模式为数字模式，单击交互式模式开关，改变开关位置，观察输入信号和对应输出信号的

5、变化。测试完成后，再次单击交互式模式开关，仿真结束。设sw1为输入a，sw2为输入b，l1为输出y，将测试结果填入真值表1-2，并给出输出表达式。表1-2 与非门真值表输 入输出a by0 00 11 01 1 图1-3 与非门测试电路3测试或门逻辑功能在元件栏中的门库所列的元器件清单中选择两输入或门u1。单击元件栏中的开关库，选择高低开关sw1、sw2。单击元件栏中的仪表库，选择逻辑指示器l1。连接上述元件，构成或门逻辑功能的测试电路，如图1-4所示。在工具栏中选择交互式模式为数字模式，单击交互式模式开关，改变开关位置，观察输入信号和对应输出信号的变化。测试完成后，再次单击交互式模式开关，仿

6、真结束。设sw1为输入a，sw2为输入b，l1为输出y，将测试结果填入真值表1-3，并给出输出表达式。表1-3 或门真值表输 入输出a by0 00 11 01 1图1-4 或门测试电路4测试或非门逻辑功能在元件栏中的门库所列的元器件清单中选择两输入或非门u1。单击元件栏中的开关库，选择高低开关sw1、sw2。单击元件栏中的仪表库，选择逻辑指示器l1。连接上述元件，构成或非门逻辑功能的测试电路，如图1-5所示。在工具栏中选择交互式模式为数字模式，单击交互式模式开关，改变开关位置，观察输入信号和对应输出信号的变化。测试完成后，再次单击交互式模式开关，仿真结束。设sw1为输入a，sw2为输入b，l

7、1为输出y，将测试结果填入真值表1-4，并给出输出表达式。表1-4 或非门真值表输 入输出a by0 00 11 01 1图1-5 或非门测试电路5测试非门逻辑功能在元件栏中的门库所列的元器件清单中选择非门u1。单击元件栏中的开关库，选择高低开关sw1。单击元件栏中的仪表库，选择逻辑指示器l1。连接上述元件，构成非门逻辑功能的测试电路，如图1-6所示。在工具栏中选择交互式模式为数字模式，单击交互式模式开关，改变开关位置，观察输入信号和对应输出信号的变化。测试完成后，再次单击交互式模式开关，仿真结束。设sw1为输入a， l1为输出y，将测试结果填入真值表1-5，并给出输出表达式。表1-5 非门真

8、值表输 入输出a y0 1 图1-6 非门测试电路6连接电路，测试逻辑功能按照如图1-7所示电路，在元件栏中的选择元件，连接电路，测试其逻辑功能。设sw1为输入a，sw2为输入b，l1为输出y，将测试结果填入真值表1-6，并给出输出表达式。表1-6 测试电路真值表输 入输出a by0 00 11 01 1图1-7测试电路图四、实验总结报告1整理测试结果，通过基本门电路逻辑功能的测试， 总结测试结果。2记录实验中出现的问题，分析问题，给出解决问题的方法。3总结tina软件测试门电路逻辑功能的方法。五、思考题1tina软件的门库中有哪些常用的门电路？2图1-7所示电路能否简化，给出简化后的电路，在

9、tina环境下，连接电路，测试其功能，验证其正确性。实验二 集成门电路测试与使用一、实验目的1掌握集成门电路的使用方法。2调用tina提供的集成门电路芯片，构造逻辑图，进行电路逻辑功能的分析。二、预习要求1预习数字电子电路第2章逻辑门电路，掌握基本逻辑运算的符号、逻辑功能及其多种描述方法。2预习电路仿真软件tina pro导读第二章数字电路分析。3预习实验内容和步骤，分析理论结果，并标出对应的逻辑输出，以便与实验结果相比较。三、实验内容和步骤1异或门逻辑功能测试从元件栏的逻辑ics库中选择7486异或门，从开关库选择高低开关sw1、sw2，从仪表库选择逻辑指示器l1。连接上述元件，构成异或门逻

10、辑功能的测试电路，如图2-1所示。在工具栏中选择交互式模式为数字模式，单击交互式模式开关，改变开关位置，观察输入信号和对应输出信号的变化。设sw1为输入a，sw2为输入b， l1为输出y，将测试结果填入真值表2-1，并给出输出表达式。表2-1 异或门真值表输 入输出a by0 00 11 01 1图2-1 异或门逻辑功能测试2ttl与非门电压传输特性测试从元件栏的逻辑ics库中选择7400与非门u1，从开关库选择高低开关sw1，从基本库选择电位计（可变电阻）p1和接地端，从发生源库选择数字电压源u2，从仪表库选择电压指针vf1、vf2，电压指针相当于电压表，用来测试电压。连接上述元件，构成电压

11、传输特性测试电路，如图2-2所示。在工具栏中选择交互式模式为ac模式，单击交互式模式开关，改变可变电阻p1，观察输入电压和对应输出电压的变化。sw1设为高电平，vf1为输入电压ui，vf2为输出电压uo，将测试结果填入表2-2，绘出电压传输特性曲线。表2-2 输入电压与输出电压对应值ui（v）00508091121325uo（v）改变可变电阻p1方法：双击可变电阻p1，弹出可变电阻p1对话框，如图2-3所示。在对话框中的电阻栏下改变其阻值大小，单位为欧姆。在设置栏用百分比调整滑动端位置，百分比表示可变电阻滑动端距离下端的位置，百分比越小，表示可变电阻滑动端向下移动，百分比越大，表示可变电阻滑动

12、端向上移动。 图2-2 电压传输特性测试电路 图2-3 可变电阻p1对话框3三态门应用电路从逻辑ics库中选择74125三态传输门、7404非门，从开关库选择高低开关sw1，从仪表库选择逻辑指示器l1、l2，从仪表库选择电压指针vf1vf5，从基本库中选择接地端，从发生源库中选择数字高电平源h和时钟u3。连接上述元件，构成三态门应用电路，如图2-4所示。在工具栏中选择交互式模式为数字模式，单击交互式模式开关，改变开关位置，观察输入信号和对应输出信号的变化。当逻辑指示器闪烁时表示有时钟信号输出，输出端红色表示输出高电平、兰色表示输出低电平、绿色表示输出高阻。波形测试是测试电路功能的另一种有效方法

13、，单击分析菜单下的数字计时分析，在数字计时分析的对话框中，根据电路中时钟信号周期大小，选择合理的计时分析终止时间，确定后，屏幕显示出该电路的分析结果如图2-5所示。其中vf1、vf2、vf4输出高阻，vf3的输入时钟信号由vf5端口输出，且同相输出。应当注意的是，只有连接电压指针vf的端口才能测试其波形。图2-4 三态门应用电路图2-5 波形图分析设sw1为控制输入a，时钟输入cp， l1、l2分别为y1、y2，将测试结果填入功能表2-3，分析电路实现的功能。表2-3 三态门应用电路功能表控制输入a三态使能输入输出11a=cpy1=2a=cpy2=01a=cpy1=2a=cpy2=四、实验总结

14、报告1整理测试结果，总结测试结果。2记录实验中出现的问题，分析问题，给出解决问题的方法。3总结tina软件测试电路波形的方法。五、思考题1tina软件的逻辑ics库中如何对集成芯片进行分类？2将图2-4所示电路的输出端1y和2y并联，实现总线结构，即一路信号线分时传送多路信号，连接电路，验证电路正确性。实验三 组合逻辑电路分析与设计一、实验目的1掌握译码器、数据选择器等组合逻辑电路的功能及其应用。2运用tina软件工具提供的集成译码器74138、集成数据选择器74151等器件及测试手段进行组合逻辑电路的分析和设计。二、预习要求1预习数字电子电路第3章组合逻辑电路，掌握常用组合逻辑电路的逻辑功能

15、及其芯片应用。2预习电路仿真软件tina pro导读第二章数字电路分析。3预习实验内容和步骤，分析理论结果标出对应的逻辑输出，根据要求完成电路设计。三、实验内容和步骤174138逻辑功能测试调用元件构成74138逻辑功能测试电路，如图3-1所示。在工具栏中选择交互式模式为数字模式，单击交互式模式开关，改变开关位置，观察输入信号和对应输出信号的变化。sw1、sw2、sw3分别控制输入信号a、b、c，电压指针vf1vf8分别指示对应的输出信号y0y7。将测试结果填入功能表3-1，分析电路实现的功能。表3-1 74138功能表输 入输出c b ay0 y1 y2 y3 y4 y5 y6 y70 0

16、00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1图3-1 74138逻辑功能测试电路2一位全加器电路设计及测试设计一位全加器电路，分别用门电路和74138设计实现，在tina环境下连接电路并进行功能测试，将测试结果填入表3-2。表3-2 全加器功能表输 入门电路输出74138设计输出ai bi ci-1si cisi ci0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1374151逻辑功能测试调用元件构成74151逻辑功能测试电路，如图3-2所示。在工具栏中选择交互式模式为数字模式，单击交互式模式开关，改变开关位置，观察输入信号和对应输出

17、信号的变化。sw1、sw2、sw3分别控制地址输入c、b、a，sw11sw4控制数据输入d7d0，l1和l2分别指示输出信号y和w。将测试结果填入功能表3-3，分析电路实现的功能。表3-3 74151功能表输 入输出c b ay w0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1图3-2 74151逻辑功能测试电路4多数表决电路设计及测试设计三位多数表决电路，用74151设计实现，在tina环境下连接电路并进行功能测试，将测试结果填入表3-4。表3-4 三位多数表决电路功能表输 入输出a b cy0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1

18、 01 1 157447七段译码器的使用调用7447七段译码器，构成7447应用电路如图3-3所示。图中，u2是发生源库中的4bit数据发生器，u3是仪表库中的七段显示器。图3-3 7447应用电路4bit数据发生器使用方法：双击4bit数据发生器，屏幕显示4bit数据发生器对话框，如图3-4所示，在对话框中可以对数据发生器各项参数进行修改。例如，修改数据发生器的模式，单击模式式样旁的选择按钮，屏幕将显示数据发生器数据输出对话框，如图3-4所示，对话框的左侧显示数据输出地址以及对应数据，单击模式栏目下的填充按钮，屏幕显示填充方法，这里可以选择增量计时，初始值0000。在模式栏目下选择高、低端地

19、址为0900；在方式栏目下选择二进制；在仿真栏目下选择开始地址和停止地址为0009。经过上述设置，4bit数据发生器将会在00000009的地址范围内依次输出二进制数00001001，该数据送给七段译码器。图3-4 4bit数据发生器的使用正确连接电路并合理设置数据发生器的数据输出。接着，在工具栏中选择交互式模式为数字模式，单击交互式模式开关，观察并记录输入信号da改变时输出信号ag的变化以及数码显示结果。四、实验总结报告1整理测试电路及其结果，总结74138和74151芯片的使用方法。2总结用译码器和数据选择器设计组合逻辑电路的方法。3记录实验中出现的问题，分析并给出解决问题的方法。五、思考

20、题1用74151是否可以实现四位多数表决电路？如果可行，给出设计电路，在tina环境下，连接电路，测试其功能。2参考图3-3所示电路，要求不显示出现的数码0，7447应如何连接，在tina环境下，连接电路，测试并验证。实验四 集成触发器功能测试及应用一、实验目的1掌握d触发器、jk触发器的逻辑功能及其应用。2构造触发器或调用tina软件工具提供集成触发器，测试其功能。构造触发器的应用电路，测试其功能。二、预习要求1预习数字电子电路第4章触发器，掌握触发器的基本构成、逻辑符号、功能及其多种描述方法。2预习电路仿真软件tina pro导读第二章数字电路分析方法、第五章数字电路分析实例。3预习实验内

21、容和步骤，分析理论结果，并标出对应的逻辑输出，以便与实验结果相比较。三、实验内容和步骤1基本rs触发器功能测试用与非门构成基本rs触发器，实验电路如图4-1所示，测试其逻辑功能，将测试结果填入表4-1。表4-1 rs触发器特性表 q sw1 sw2l1 l20 00 11 01 1图4-1 基本rs触发器实验电路2d触发器功能测试调用集成d触发器7474，构造实验电路如图4-2所示，测试其逻辑功能，将测试结果填入表4-2。注意观察7474 d触发器是上升沿触发还是下降沿触发，改变sw4，注意q端状态的改变发生在hl的下降沿时刻还是发生在lh的上升沿时刻。表4-2 d触发器特性表 d cpq s

22、w1 sw2 sw3 sw4l1 l20 1 * *1 0 * *1 1 1 1 1 0 图4-2 d触发器实验电路3jk触发器功能测试调用集成jk触发器7476，构造实验电路如图4-3所示，测试其逻辑功能，将测试结果填入表4-3。注意观察7476 jk触发器是上升沿触发还是下降沿触发，改变sw3，注意q端状态的改变发生在hl的下降沿时刻还是发生在lh的上升沿时刻。表4-3 jk触发器特性表 cp j kq n+1 sw1 sw2 sw3 sw4 sw5l1 l20 1 * * *1 0 * * *1 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 1图4-3 jk触发器实验电路4触发器应用

23、电路测试调用带清零端的集成jk触发器74107，构造实验电路如图4-4所示，测试并说明其功能。应注意的是，图4-4所示电路使用的信号源是发生源库中的时钟2。该电路的功能测试采用分析菜单下的数字计时分析。在数字计时分析的对话框中，根据电路中时钟信号周期大小，选择合理的计时分析终止时间。例如，时钟周期1us，可以选择计时分析终止时间10 us。确定后，屏幕显示出该电路的分析结果，只有连接电压指针vf的端口才能测试其波形。图4-4 jk触发器应用电路四、实验总结报告1整理测试结果，通过触发器逻辑功能的测试， 总结测试结果。2记录实验中出现的问题，分析问题，给出解决问题的方法。3总结tina软件测试触

24、发器逻辑功能的方法。4分析tina软件发生源库中的两个时钟信号源：时钟和时钟2，使用时的不同之处。五、思考题图4-4所示电路能否用d触发器构成，如果可行，在tina环境下，连接电路并测试其功能，说明其功能与图4-4所示电路功能一致。实验五 时序电路分析与设计一、实验目的1掌握计数器和寄存器逻辑功能及其应用。2学习使用tina软件工具提供的集成计数器和集成寄存器。二、预习要求1预习数字电子电路第5章时序电路的分析与设计、第6章常用时序逻辑电路，掌握时序逻辑电路的分析方法和设计方法，掌握常用中规模集成芯片的使用。2预习电路仿真软件tina pro导读第二章数字电路分析方法、第五章数字电路分析实例。

25、3预习实验内容和步骤，分析理论结果，并标出对应的逻辑输出，以便与实验结果相比较。三、实验内容和步骤174194移位寄存器应用用74194移位寄存器和7404反相器设计一个彩灯电路，当输入连续脉冲时，四个发光管l1l4右移依次点亮，再依次熄灭，循环工作。构造电路如图5-1所示。在工具栏中选择交互式模式为数字模式，单击交互式模式开关，观察并记录四个发光管l1l4的显示结果、电路的状态转换图。单击分析菜单下的数字计时分析，记录在输入时钟信号的作用下，电路输出信号波形。图5-1 74194构成的彩灯电路单击分析菜单下的数字计时分析，记录在输入时钟信号的作用下，电路输出信号波形。274160计数器使用用

26、十进制同步计数器74160构成基本计数器电路，如图5-2所示。用多种分析方法对该电路功能进行分析。在工具栏中选择交互式模式为数字模式，单击交互式模式开关，观察并记录数码显示器label1和逻辑指示器l1的显示结果。单击分析菜单下的数字计时分析，选择合理的终止时间，记录在输入时钟信号的作用下，电路输出信号波形。单击t m菜单下的逻辑分析器，单击run按钮，记录在输入时钟信号的作用下，电路输出信号波形。图5-2 74160构成的计数器电路3六计数器设计用十进制同步计数器74160设计一个六进制计数器电路。观察并记录数码显示器的显示结果，给出电路的状态转换图。利用分析菜单下的数字计时分析，记录在输入

27、时钟信号的作用下，电路输出信号波形。四、实验总结报告1整理测试数据，总结测试结果。记录实验中出现的问题，分析问题，给出解决问题的方法。2总结tina软件进行时序电路波形分析的方法。五、思考题将74160构成的十进制计数器和六进制计数器形成两个子电路，由两个子电路构造一个六十进制计数器，在tina环境下，连接电路，测试功能，验证其正确性。参考电路仿真软件tina pro导读教材中的第二章关于子电路的建立与使用的内容。子电路建立与使用过程中应注意以下几个问题：1子电路连接引脚设置：子电路经常需要与其他电路进行电路连接，在子电路创建时要使用特殊库中的宏引脚与子电路连接引脚进行连接。与宏引脚连接过的引

28、脚在子电路生成时，才是子电路的引脚。未与宏引脚进行连接的子电路引脚不能从子电路引出。2子电路的生成：打开需要生成子电路的电路，执行工具菜单下的新建宏向导命令，在出现的新建宏向导对话框填写子电路名称sub1、标签count10等，如图5-3所示，单击确定按钮，注意保存子电路的目录，最终完成子电路的生成。如果需要将当前工作区的电路生成子电路，应选中对话框中的当前电路和自动生成。图5-3 新建宏向导对话框3子电路的调用：执行插入菜单下的宏命令，在插入宏的对话框中选择子电路名称，即可实现子电路的调用。实验六 555定时器的应用一、实验目的1掌握555定时器功能及其应用。2学习使用tina软件工具提供的

29、555定时器，构造脉冲电路并进行测试。二、预习要求1预习数字电子电路第9章脉冲电路，掌握各种脉冲电路的功能及其参数计算。2预习电路仿真软件tina pro导读第四章定时电路仿真分析实例。3预习实验内容和步骤，理论分析电路的波形输出及其参数计算。按要求完成电路设计。三、实验内容和步骤1单稳态触发器连接555定时器构成的单稳态触发器，电路如图6-1所示，图中v1是发生源库中的电压发生器，双击电压发生器，在出现的对话框中选择信号为梯形波，点击梯形波的下拉菜单，设置梯形波参数如图6-2所示。图6-1所示的v15是发生源库中的电压源，将其电压设为15v。图6-1 555定时器构成的单稳态触发器图6-2

30、梯形波参数设置选择分析菜单下的瞬时分析，观察输入梯形波信号的作用下，电路输出信号波形和电容上的电压波形。在瞬时分析的对话框中设置合理的终止显示时间；在波形图显示窗口，选择视图菜单下的分离曲线命令，可以观察到输入信号v1、输出信号out、电容上的电压dc波形，记录各波形，与理论分析比较。在波形图显示窗口，选择工具栏下的指针a，用鼠标指向暂稳态开始处；选择工具栏下的指针b，用鼠标指向暂稳态结束处，屏幕给出这两点的时间值，利用指针测量暂稳态的维持时间，与理论计算比较。2多谐振荡器连接555定时器构成的多谐振荡器，电路如图6-3所示，图中所示的vcc是发生源库中的电压源，将其电压设为15v。图6-3

31、555定时器构成的多谐振荡器选择分析菜单下的瞬时分析，在瞬时分析的对话框中设置合理的终止显示时间；在波形图显示窗口，选择视图菜单下的分离曲线命令，可以观察到555定时器的放电端disc信号dc波形、输出信号out波形、电容上的电压dc波形，记录各波形，与理论分析比较。在波形图显示窗口，利用工具栏下的指针a和指针b，求输出波形的周期和占空比。四、实验总结报告1整理测试数据，总结测试结果。记录实验中出现的问题，分析问题，给出解决问题的方法。2总结tina软件瞬时分析方法。五、思考题在图6-3所示电路的基础上，设计一个占空比可调的多谐振荡器，在tina环境下，连接电路，测试并验证电路。实验七 数模和

32、模数转换电路一、实验目的1掌握ad转换和da转换的基本原理及其应用。2学习使用tina软件工具提供的ad转换和da转换，构造电路并进行测试。二、预习要求1预习数字电子电路第10章数模和模数转换器，掌握数模和模数转换器的工作原理及其功能。2预习电路仿真软件tina pro导读。3预习实验内容和步骤，分析理论电路的工作原理。三、实验内容和步骤连接da转换电路如图7-1所示。其中，u1是ad/da-555库中的da转换器，07是数字信号输入端、e是使能端、a是模拟信号输出端、gnd是接地端、ri是数字信号的参考电压、ro是da转换器提供的内部参考电压。u2是发生源库中的8bit数据发生器，参考实验三介绍的4bit数据发生器使用方法。双击8bit数字发生器，在数字发生器对话框中，单击模式式样旁的选择按钮；在数据发生器数据输出对话框中，单击模式栏目下