数字逻辑电路实验箱使用说明

数字逻辑电路实验箱使用说明一．实验箱结构分布图二．实验箱组成模块1、数字逻辑电路实验箱主电路板2、ALTERA7128适配板3、LATTICE1023E适配板4、数字逻辑电路实验箱扩展板三．各个组成模块的主要功能1、数字逻辑电路实验箱主电路板（1）信号源单元：给实验箱其他功能模块提供信号源。主要由固定频率的信号源，三角波，正弦波，方波，连续可调信号源，单次脉冲源，组成。固定频率信号源：1HZ、10HZ、100HZ、500HZ、1KHZ、10KHZ、100KHZ、200KHZ、500KHZ、1MHZ、2MHZ、4MHZ；三角波，正弦波的频率和幅值均可调，通过跳线TX1，TX2，TX3改变电容值，来改变输出的频率的范围，调节W101改可以细调输出频率，W105改变输出幅值（方波不可以改变），W104和W103调节正弦拨的失真度，W102调节方波的占空比，正弦波和三角波通过拨动开关来选择。连续可调信号源同样通过改变电容值改变输出频率的范围，电容有1000pF(102)，0.01µF(103)，0.1µF(104)可选，调节W106可以细调输出的频率；单次脉冲源有正脉冲和负脉冲输出两种，按下S101就会产生一个正的或负的脉冲，它与按下的时间长短无关。当使用这一个模块中的信号源时，只需要将其接入相应的输入端，对该模块上电即可。（2）逻辑电平输出它的主要功能是提供高低电平。当需要一个高电平时，将拨位开关拨上即可，对应的发光二极管发光，同样需要一个低电平将拨位开关拨下即可。在16个拨位开关的下面是8个轻接触按键开关，将其按下输出为低电平，不按始终输出高电平。（3）点阵和喇叭点阵为8*8点阵，即有8行和8列，它的发光规律为：列为低电平，行为高电平时，对应的点发光，例如第一列为低电平，第一行为高电平则读点阵的最左上角的点亮，即第一行，第一列亮。喇叭是带有功率的，调节W1001，可以改变输出功率的大小。（4）逻辑电平显示它的主要作用是对输出电平的高低进行显示，如果发光二极管发光，则对应的输出为高电平，相反发光二极管不发光，则对应的输出为低电平。（5）元件库在元件库中提供了很多阻值和电容，另外还有一个10MHZ的晶体和两个1N4148整流二极管，为学生做555定时器，多谐振荡器，但稳态触发器等实验提供硬件资源。1K、10K、47K、100K四个多圈精密电位器似的实验箱的硬件资源更加丰富。（6）阴数码管和共阳数码管该模块设计力求灵活可变，当要两个共阴的数码管时,只需将共阳数码管拨起换上共数码管即可，同样需要两个共阳数码管，只需共阴数码管拨起，换上供阳数码管。另外还做共阴共阳数码管的单独实验。（实验箱提供的T0S5101AH为共阴数码管，T0S5101BH为共阳数码管，它们的第3脚和第8脚为公共端）。（7）ROM实验EEPROM的实验，在EEPROM中，存有字符的程序，我们所要做的就是将这些数据正确的读出并显示，因为在微电子高速发展的今天，ASIC已经应用到各个领域，对于初学这些知识的学生来说，首先要弄清楚它们的基本原理，在此基础上，再学习它们的使用方法。如果条件允许，可以自己编写字符，然后用专用的芯片烧录器将程序写入EEPROM中。（8）RAM实验此实验是关于RAM即SRAM的实验，我们所要做的工作是将数据按照一定的时序写入RAM中，然后按照一定的时序关系将其读出，这样来达到模拟实际应用中暂存数据的目的。通过这样一些操作来理解RAM的使用方法和使用规则。（9）A/D转换实验此实验有两种处理数据的方式，一种是自己输入一个模拟量，如直流信号源，正弦波、三角波等，经过A/D转换后用逻辑电平显示单元的发光二极管进行数据的显示，另外一种就是将A/D采集到的数据由计算机的并行接口传送到计算机，通过软件处理后显示在一个界面上。注意做此实验时，转换时钟使用的是信号源单元的500KHZ时钟。（10）D/A转换实验此实验有两种数据的输入方式，一种是自己通过高低电平输入数据，另外一种就是从计算机的并行接口由计算机通过软件发送数据。经过D/A转换后，观察显示的模拟输出量，并分析D/A转换的原理。（11）数字钟实验数字钟实验通过秒记时电路，分计时电路，小时计时电路，校时电路和报时电路组成。首先它们是一个一个单独的部分，只有读懂了他们的原理，才可能将其组成一个完整的数字钟。通过秒计时电路，分计时电路可以观察60进制的显示，小时计时电路是一个特殊的12进制的计数器器。当时钟走的不准，就要校准，在数字钟实验中，只对分和小时进行校准，它有快校准的方式。时钟走到整点，就会模仿电台，进行4低音1高音报时（12）多数字抢答器实验多数字抢答器实验是模仿实际应用中抢答而开设的实验，它完全可以搬到实践中去。它主要又三个部分组成：抢答电路、控制电路、告警电路、由于实验贴近实际，就需要读懂实验，仔细研究抢答，控制，告警的原理，切忌简单验证一下功能。（13）可控定时器实验此实验是模仿美国NBA篮球比赛24秒进攻开设的趣味实验（可以实现1-99内的任意加减定时），在趣味学习定时，显示，告警的原理。由于实验的现象比较的直观，就更加需要同学们仔细分析实验的原理，能够达到举一反三的目的。（14）交通灯模块此模块是专为可编程逻辑器件实验而预留的硬件资源。当学习到可编程逻辑器件实验后，就可以使用此模块来模仿十字路口的交通灯。具体的实验方法参见交通灯实验。四．ALTERA7128适配板1、安装将ALTERTA7128适配板装到实验箱主电路板的虚线框上方，注意双排插针与双排插孔要一一对好，否则芯片无法上电，更加无法下载，甚至有可能损坏器件。另外四周的三个插孔装上介子螺钉，以免摆动，损坏芯片。2、下载在计算机的并口与实验箱住电路板的并口2之间连上实验箱所附25芯电脑线，将并楼2下面的拨动开关选择ALTERA公司，然后上电，此适配板上的电源指示灯会发光指示。下载时，按照实验指导书中的步骤操作，下载指示灯不停的闪烁，直至下载完毕。五．ATTICE1032适配板1、安装将LATTICE1032E适配板装到实验箱主电路板的虚线框上方，注意双排插针与双排插孔一一对好，否则芯片无法上电，更加无法下载，甚至有可能损坏器件。另外四周的三个插孔装上介子螺钉，以免摆动，损坏芯片。2、下载在计算机的并口与实验箱主电路板的并口2之间连上实验箱所附25芯电脑线，将并口2下面的拨位开关选择LATTICE公司，然后上电，此时适配板上的电源指示灯会发光指示。下载时，按照实验指导书中的步骤操作，下载指示灯不停的闪烁，直至下载完毕。字逻辑电路实验箱扩展板1、安装将数字逻辑电路实验箱扩展板装到主电路板的上方，注意双排插针与双排插孔一一对好，否则无法固定。另外四周的三个插孔装上介子螺钉，以免摆动，损坏芯片。2、使用将扩展板固定后，在军品插座上插上实验所用的芯片（本实验指导书的前19个实验均可以利用扩展板来完成，在实验箱的主电路板上提供了相应的硬件资源，学生自己动手连续完成实验）即可进行实验。注意芯片的管脚数目必须与扩展板上所标的数目对应。如74LS04必须插在14PIN的军品插座中，当然不对应的时候就需要变通一下，如555可以插在14PIN、16PIN、20PIN的军品座中，只需要将管脚对应好即可，需要提醒的是，40PIN插座中可以在下面的两个20PIN的插座中插上相应芯片，只需管脚对应即可；也可以在40PIN的插座上装上40脚的芯片；但切忌在20PIN插座与单排军品插座之间装芯片做实验，因为它们是连通的（有白线做标示）。六．实验注意事项源的打开顺序是：先开交流开关（实验箱中的船形开关），再开直流开关，最后打开各个模块的控制开关。电源关掉的顺序刚好与此相反。2、切忌在实验中带电连线路，正确的方法是断电后再连接，进行实验。3实验箱主电路板上所有的芯片出厂时已全部经过严格的检验，因此在做实验时切随意插拔芯片。4、实验箱中的叠插连线的使用方法为：连线插入时要垂直，切忌用力，拔出时用手捏住连线靠近插孔的一端，然后左右旋转几下，连线自然会从插孔中松开、弹出、切忌用力向上拉线，这样很容易造成连线和插孔的损坏。5、实验中应该严格按照老师的要求和实验指导书来操作，不要随意乱动开关，芯片及其它元器件，以免造成实验箱的损坏，元件库中的二极管和数码管一定要注意极性。6、如果在实验中由于操作不当或其它原因而出现的情况，如数码管显示不稳、闪烁、芯片发烫等，首先立即断电，然后报告老师，切忌无视现象，继续实验，以免造成严重的后果。七．数字逻辑电路实验基本知识1、数字集成电路的分类目前在数字系统中使用最广泛的是TTL和CMOS两类集成电路，TTL集成逻辑电路由双极性半导体为元件构成，而CMOS集成电路是由金属氧化物——半导体场效应管为元件构成的。2、晶体管——晶体管逻辑电路（Transistor-Transistorlogic,简称TTL）①TTL（中速TTL）②STTL（肖特基TTL）③LSTTL（低功能肖特基TTL）④ALSTTL（先进低功能肖特基TTL）3、射级耦合逻辑电路（EmitterCoupledlogic）4、CMOS集成电路①CMOS（标准CMOS4000系列）②HC（高速CMOS系列）③HCT（与TTL兼容的HCMOS系列）常用的集成逻辑电路有TTL、ECL、CMOS三种系列。ECL速度快，但是功耗大，抗干扰能力小，一般用于高速且干扰小的电路中；CMOS电路静态功耗低，且线路简单集成度高；HCMOS的速度有所提高，故目前在大规模和超大规模集成电路中应用比较广泛；TTL介于两者之间，当要求工作频率不高而且不容易损坏的情况下，可选用LSTTL。方法概述数字集成电路的出现，特别是大规模集成电路的出现给数字电路带来了新的问题。设计者无需要分立元件构成各种门电路，触发器等逻辑元件，在大多数的情况下，也不需要自行设计，如计数器、译码器移位寄存器等逻辑部件。只需要耕具任务设计要求，合理的选择集成器件，用模块组装的方式将它们拼接起来即可。也就是说现在对一个数字设计者来说他们主要任务就是要完成逻辑构思，灵活地选择元器件，正确的拼接等三项工作，就能完成一个逻辑系统设计。近年来由于可编程逻辑器件的出现和微电子技术的发展，改变了数字系统的程序方式，硬件的搭配被仿真所代替，所谓仿真就是在计算机上建立起系统的模型，然后加进合适的测试码或测试序列，对此模型进行测试以验证系统是否符合预期的设计，日不符合再进行修改，直至满足设计要求。准备实验实验证明，实验前的准备工作做的是否充分，对实验结果有很大的影响。只有实验者对将要做的实验目的，内容以及与实验内容有关的理论知识，都真正做到心中有数，并且预先拟订好实验步骤。完成实验报告后，才能说做好实验前的准备工作。实验一般分为验证性实验和设计性实验，对不同性质的实验，准备的重点和要求也是有所不同的。（1）验证性实验由于验证性实验的实验内容，实验电路都是预先指定的，那么对于验证性实验来说，实验者的主观能动性体现不多。实验者处于一种被动的位置，实验的兴趣就不那么强烈。正因为如此，对于验证性的实验，实验者应预先弄清楚实验的目的和具体要求，就显得格外的重要了。另外验证性实验所验证的理论、现象都属于已知的范畴，因此对于时间眼中有可能出现的实验现象和实验结果，应该预先做出分析和估计，列如，正确的实验结果是什么？实验中间是否会有异常现象/产生的结果是什么/应该采取那些措施等等。否则对实验结果稀里糊涂，似是而非，甚至做完了实验还不知道自己做的是什么内容和为什么要做实验，以至于实验的收获甚微。（2）设计性实验设计性实验的最大特点是，除了实验目的和具体的要求外，实验电路，实验步骤等实验者自己拟订，当然也可以由老师或专业人员拟订，但是需要学生自己设计具体的实验电路而后具体的实验方法。实验者完全处于主导地位，主观能动性得到最大限度的发挥，但是在下面一些问题的疏忽或处理不当，往往会导致实验的失败。1）应首先熟悉元器件的使用条件和逻辑功能，然后才去设计实验电路。否则，将因为集成元器件的选用和使用不当，使得实验电路工作不正常，甚至无法工作。2）设计电路一定要考虑全面一些，合理一些。例如，设计时序电路时应该考虑触发器时钟脉冲和输入函数的同步关系，即输入信号要优先于时钟脉冲的边缘。理选择信号源还是选用模拟电平。模拟电平有颤抖现象，故不能作为时钟脉冲来用。字电路中的竞争冒险问题，在设计过程中也应该考虑进去。（3）实验预习报告实验预习报告不同于正式的实验报告，没有书写格式和要求，只要自己能看懂就可以，尽管如此，这决不意味着随便写写就行了。相反，从某种意义上说，实验预习报告的重要性和作用决不亚于正式的实验报告，因为实验预习报告体现了实验前的准备是否充分，因而它是实验操作的依据。实验语系报告写得尽可能的简洁、思路清晰、一目了然。内容包括实验电路的设计和实验电路图，拟订实验步骤和记录实验结果及实验数据的有关图表。要会读元器件的脚管图，同时要把实验要用到的仪器设备（电脑、软件、实验箱、其它实验室仪器仪表）的使用熟悉一下。（4）实验报告实验结束后应该写实验报告，这不仅是形式上的需要，更是一项重要的基本功的训练。写实验报告是总结回顾实验结果，巩固实验成果，加深对基本理论的理解，从而可以进一步扩大视野。写实验报告有一定的规范和要求，例如，实验报告必须写在归帝国内的实验报告纸上，所有的图形、表格都必须用直尺、曲线板绘制，或者用电脑绘制并打印出来。实验内容包括：实验目的、实验原理、实验所用到的仪器仪表、实验步骤和内容，思考和讨论等。（6）设计方法和步骤⑴方框图根据任务和要求首先画出框图。方框图的作用是给出某一电路或系统的概念，能反映出电路