数电实训报告

1、桂林电子科技大学职业技术学院 电子信息工程系 数字电路实训报告摘 要“数字技术”(DigitalTechnology)是一项与电子计算机相伴相生的科学技术，它是指借助一定的设备将各种信息，包括、图、文、声、像等，转化为电子计算机能识别的二进制数字“0”和“1”后进行运算、加工、存储、传送、传播、还原的技术。由于在运算、存储等环节中要借助计算机对信息进行编码、压缩、解码，因此也称为数码技术、计算机技术等。随着计算机科学与技术突飞猛进地发展，用数字电路进行信号处理的优势也更加突出。为了充分发挥和利用数字电路在信号处理上的强大功能，我们可以先将模拟信号按比例转换成数字信号，然后送到数字电路进行处理，

2、最后再将处理结果根据需要转换为相应的模拟信号输出。自20世纪70年代开始，这种用数字电路处理模拟信号的所谓“数字化”浪潮已经席卷了电子技术几乎所有的应用领域。随着集成技术的发展，尤其是中，大规模和超大规模集成电路的发展，数字电子技术的应用范围将会更广泛地渗透到国民经济的各个部门，并将产生越来越深刻的影响。随着现代社会的电子科技的迅速发展，要求我们要理论联系实际，数字电子逻辑课程设计的进行使我们有了这个非常关键的机会。关键字：数字电子技术、74LS74芯片、74LS138译码器桂林电子科技大学职业技术学院实训设计任务书1. 设计题目：可逆流水灯2. 设计要求：C档：8盏LED灯按顺序变化 ，期间

3、只有1盏点亮做流水动作A-B档：8盏以上LED等顺序、可逆变化，并且LED灯布局有一定形状，及其他功能3. 设计主要内容与功能：该电路采用四个上升沿的D触发器构成一个16进制的计数器，在第一个触发器的CP端接入脉冲，后面的每个触发器的CP端都用上一个触发器的Q非和一个单刀双掷开关异或，开关一端接地，另一端一个1K电阻到VCC，这样就构成了一个可自由切换的16进制加法计数器和一个16进制的减法计数器。译码器部分由两个74LS138级联构成4线16线译码器。16个LED采用共阳方式连接，负极接在译码器的输出端，使整体呈现流水灯效果。下图为两片74LS138译码器级联方式。4. 成员分工：大组长组员

4、主要工作分工蒲林森主原理图设计PCB图制图电路板制作实训报告辅原理图设计PCB图制图电路板制作实训报告元件介绍1. 74LS74触发器简要说明74LS74为双上升沿D触发器（有预置、清除端）带预置和清除端的两组D型触发器引出端符号1CP、2CP时钟输入端1D、2D数据输入端1Q、2Q、1、2输出端CLR1、CLR2异步复位端（低电平有效）PR1、PR2异步置位端（低电平有效）逻辑图功能表2. 74LS86异或门简要说明74LS86为四组二输入异或门管脚图真值表3. 74HC154译码器简要说明74HC154是一款高速CMOS器件，74HC154引脚兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。74

5、HC154译码器可接受4位高有效二进制地址输入，并提供16个互斥的低有效输出。74HC154的两个输入使能门电路可用于译码器选通，以消除输出端上的通常译码“假信号”，也可用于译码器扩展。该使能门电路包含两个“逻辑与”输入，必须置为低以便使能输出端。任选一个使能输入端作为数据输入，74HC154可充当一个1-16的多路分配器。当其余的使能输入端置低时，地址输出将会跟随应用的状态。管脚图和真值表4. 74LS138简要说明：138为3线8线译码器，共有54/74S138和54/74LS138两种线路结构型式。当一个选通端（G1）为高电平，另两个选通端（ (G2A)和(G2B)）为低电平时，可将地址

6、端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。利用G1、/(G2A)和/(G2B)可级联扩展成24线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成32线译码器。若将选通端中的一个作为数据输入端时，138还可作数据分配器。芯片引脚图真值表逻辑图基于Proteus的设计仿真与设计思想1. Proteus软件介绍Proteus软件是英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前比较好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片

7、机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多种编译器。功能模块

8、智能原理图设计丰富的器件库：超过27000种元器件，可方便地创建新元件；智能的器件搜索：通过模糊搜索可以快速定位所需要的器件；智能化的连线功能：自动连线功能使连接导线简单快捷，大大缩短绘图时间；支持总线结构：使用总线器件和总线布线使电路设计简明清晰；可输出高质量图纸：通过个性化设置，可以生成印刷质量的BMP图纸，可以方便地供WORD、POWERPOINT等多种文档使用。完善的电路仿真功能ProSPICE混合仿真：基于工业标准SPICE3F5，实现数字/模拟电路的混合仿真；超过27000个仿真器件：可以通过内部原型或使用厂家的SPICE文件自行设计仿真器件，Labcenter也在不断地发布新的仿

9、真器件，还可导入第三方发布的仿真器件；多样的激励源：包括直流、正弦、脉冲、分段线性脉冲、音频（使用wav文件）、指数信号、单频FM、数字时钟和码流，还支持文件形式的信号输入；丰富的虚拟仪器：13种虚拟仪器，面板操作逼真，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、直流电压/电流表、交流电压/电流表、数字图案发生器、频率计/计数器、逻辑探头、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器等；生动的仿真显示：用色点显示引脚的数字电平，导线以不同颜色表示其对地电压大小，结合动态器件（如电机、显示器件、按钮）的使用可以使仿真更加直观、生动；2. 设计要求（1） LED个数为16个；（2） 要求每个LED顺序亮灭，且每次只

10、亮一个；（3） 形成可逆的流水效果，通过一个开关改变状态。3. 总体电路框图4. 各单元电路说明（1） 状态切换电路1.在电路的前端通过一个单刀双掷开关分别连接GND和VCC，连接到74LS86异或门的输入端，另一端接上一个触发器的。改变开关状态时，可理解为脉冲分别和高低电平进行异或，进而使计数电路在加法计数器和减法计数器之间自由切换。2.用一个按键和一个触发器构成状态转换。按键的前端为两路可选择的输入，分别为VCC和一个频率较高的脉冲。按下按键，导通VCC或高脉冲，给触发器提供一个上升沿，触发器触发，翻转一次，与脉冲异或，改变计数器的状态。此举是为了更好的规避触发器不能很好的翻转问题，在没有

11、较高频率脉冲是也可使用接VCC达到翻转，使整体电路效果可逆。（2） 计数器计数器部分由4个处于翻转状态下的D触发器构成，加上前面的状态切换电路，共同构成可自由切换的16进制加（减）法计数器。（3） 译码电路1.译码电路部分采用两片74LS138（38译码器）级联构成一个4线16线译码器。其工作原理是：电路正常工作时，两片级联的138不会同时进行译码。其工作与否取决于4位二进制码的最高位。在00000111（十进制的07）时，最高位为0，第一片译码器的使能端电位为100，正常工作；第二片译码器的使能端电位为000，不能正常工作。在10001111（十进制的815）时，最高位为1，第一片译码器的使

12、能端电位为111，不能正常工作；第二片译码器的使能端电位为100，正常工作。这样两片38译码器交替工作就可以构成一个416译码器。2.也可采用74HC154芯片，避免两片138的级联，使电路更加简洁，布线更容易。（4） LED显示模块LED显示采用共阳连接，负极与译码器的输出端相连。当译码器被译中时，译中的一端为低电平，对应的LED亮，其余全灭，配合前面的计数器，可形成流水效果。5. 整体电路工作原理电路整体可以分为计数部分、状态切换部分、译码部分和LED显示部分。采用四个上升沿的D触发器构成一个16进制的计数器，在第一个触发器的CP端接入脉冲，后面的每个触发器的CP端都用上一个触发器的Q非和

13、一个单刀双掷开关异或，开关一端接地，另一端一个1K电阻到VCC，这样就构成了一个可自由切换的16进制加法计数器和一个16进制的减法计数器。译码器部分由两个74LS138级联构成4线16线译码器。16个LED采用共阳方式连接，负极接在译码器的输出端，使整体呈现流水灯效果。下图为Proteus仿真截图。附 录1. 元件清单元器件名称规格数量元器件作用74LS138DIP-14封装23-8译码芯片74LS74DIP-14封装3D触发器芯片发光二极管3mm16发光显示1K电阻1/4W2限流电阻插针单排插针3对接插VCCGND固定脉冲开关单刀双掷 1效果切换覆铜板10cm * 10cm1块2. Alti

14、um Designer原理图3. Altium Designer PCB图PCB 3D图4. 实物图片参考文献1. 邱寄帆 唐程山.数字电子技术.人民邮电出版社2. 唐健杰.数字逻辑电路实验指导书致谢本次实训我们设计的题目是可逆流水灯。这次的实训是既紧张又兴奋的，我们都付出了努力，也收获了很多！这一课程设计使我们将课堂上的理论知识有了进步的了解，了解了更多电子元件的工作原理，如：74LS74、74LS138、74LS04等。同时也发现自对数电知识和电子设计软件掌握得不够。数电设计需要细心和严谨，一定要细心确保全部无误更加深入地了解到了各元件的实际运行情况，其次也发现自己对数电知识的欠缺，通过实训对仿真软件的使用，更加加深了自己对图形和实际运用之间的联系。在这次的实训中，我充分体会到了Proteus软件的强大功能，也做了一些设计，并编译观察了图形，验证了设