电工电子技术课设报告 串行数据传输

^5/侥F梅—BEDINGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY机械工程与应用电子技术学院电工电子技术课程设计报告中文题目串行数据传输姓名谭家易学号同组成员指导老师肖日东成绩2015年5月摘要串行传输是信息系统中经常采用的通信方法。本电路演示通过两根导线data和clock传送8位二进制信号。每按动开关K1一次，便将由K2〜K9所设定二进制数传送到右侧通过发光二极管D1〜D8显示出来。关键词：串行；二进制数传送；TOC\o"1-5"\h\z电路原理图简介3工作原理分析及元器件介绍3电路的EDA仿真和结果分析13电路的制作与实验测试及成果展示14\o"CurrentDocument"思考题17.课程设计的收获和体会17.参考文献17一、电路原理图：串行传输是信息系统中经常采用的通信方法。本电路演示通过两根导线data和clock传送8位二进制信号。每按动开关K一次，便将由K~K所设定二进制数传送到右侧通过发光二极管D1~D8显示出来。129XZHW舄W持罔府74LS00D30YD1D2D3D4D5XZHW舄W持罔府74LS00D30YD1D2D3D4D5D6D74AD0BD1D2CLRD3D4D5D6D7'CP1、74LS393模块74LS393双4位二进制计数器，CLR为清零，cp为脉冲输入，每输入一个脉冲便计数一次，在fc输出的脉冲上升沿触发，2、74LS151模块74LS151接收74LS393的地址，并将对应地址的状态，即D0-D7中对应的状态传输到74LS164中。3、74LS164模块在fc输出的脉冲的的上升沿触发，每有一个上升沿到来，74LS164都会将原数据往后挪一位，将新输入的数据放置到D0，4、整体分析74LS393每输入一个脉冲便计数一次，在该电路中，当计数到9时，CD输出为1，通过两个与非门，使得无论fc是否有脉冲，到达74LS393的cp端均为0，即停止计数。74LS393将地址发送给74LS151，并将对应地址的状态，即D0-D7中对应的状态传输到74LS164中。在fc输出的脉冲的的上升沿触发，每有一个上升沿到来，74LS164都会将原数据往后挪一位，将新输入的数据放置到D0，直到计数器74LS393计数满8位后，74LS164的cp端输入保持为0，芯片停止工作。直到闭合再打开K1，计数器清零后重新开始计数，再次重复以上操作，实现预期功能元件介绍1、74LS393双4位二进制计数器（异步清零）：简要说明：393为两个4位二进制计数器，共有54/74393和54/74LS393两种线路结构型式，其主要电器特性的典型值如下（不同厂家具体值有差别）：型号fCPD54393/7439335MHz190mW54LS393/74LS39335MHz75mW异步清零端（1clear,2clear）为高电平时，不管时钟端1A，2A状态如何，即可以完成清除功能。当1clear,2clear为低电平时，在1A,2A脉冲下降沿作用下进行计数操作。引出端符号：1A、2A时钟输入端（下降沿有效）1clear,2clear异步清零端1Qa~1Qd、2Qa~2Qb输出端外接管腿图：2、74LS151简要说明：151为互补输出的8选1数据选择器，共有54/74151、54/74S151、74LS151三种线路结构形式，其主要电特性的典型值如下：

型号L(D->W)(3级)PdCT51151..-CT741513ns1-1CT5；SL31/CT74S15L4.ans22MCT54LS151/CT71LS15111ns3。或数据选择端（ABC）按二进制译码，以从8个数据（D0-D7）中选取1个所需的数据。只有在选通端STROBE为低电平时才可选择数据。151有互补输出端（Y、W），Y输出原码，W输出反码。管脚图：OAVXIMHJTSgm£El(CTCW03D6n?hBcIBT5131J1TId9.,1L1245I5liD2口1DO¥WSIMOtitGND眼邛■咐口OuTIH/TS引出端符号：A、B、C选择输入端D0-D7数据输入端STROBE选通输入端（低电平有效）W反码数据输出端Y数据输出端功能表：逻辑图:I5IHOOEoa—DATA-'IFLJTSOUTPUIr<XJEJTWInputsOutputs&eJe&ESirobeSYWCBAXXXHLLLLLDOLLHLDILHLLD2LHHLD3HLLLD4HLHLD6HHLLD6HHHLD7静态特性:电Vcc揄出高电平电流Ioh-SCO-1DCO沼试条件curxSCLECtleiMARTl极限值：电源电压输入电压54/74151、54/74S15154/74LS151-----工作环境温度54XXX74XXX贮存温度推荐工作条件：CT51151/CT7H51CTMS151/CT74S151GT51L?精入高屯平电止VCM静态特性:电Vcc揄出高电平电流Ioh-SCO-1DCO沼试条件curxSCLECtleiMARTl极限值：电源电压输入电压54/74151、54/74S15154/74LS151-----工作环境温度54XXX74XXX贮存温度推荐工作条件：CT51151/CT7H51CTMS151/CT74S151GT51L?精入高屯平电止VCM单位vik谕入钿脱电距驻厂果小IIK二一18嗣VOH翳出商电平电JKVce-JlI小一VIH-2V.IOH瓦犬VOL输出低电牛'电JKvoc脚小,vri[-2V,vn.-AiA,IOL-iitK7V4.5蜡人.帆电平电页Vll输I"低「11平电疏I(JLS151LS1515.5V7V—55〜125°C0〜70°C—65〜150C最大II炳大精入电庄时输入电流大VI5V1mAVL-7Vo/iI1H糖沃入电平电流VccA4AVIIP3,7V5020uAVIL输入低电年电1%Ye-埴火VIL=O.4V"十mAVIL-05V-2IDS输出短盛电流髯z址大51-100-20-IflOttiAII最大输入电丽时Vg£=H大VI=&5VItuAVI^7V0.ItIH输入药电平屯流Wn篮火丫邛23V5030uAVIL辎入假电平电流Ver-姐大VIL^.4VP,1mAVIL^J.SV一辿ME5慵出部路电流Ver-h；X矛1■40"100知■100mA动态特性:参数121瓣试曾1ll515151lLS15l单位心底夭域大TpijiABd<4跟)SKL&43nsTpii.*1330TpuiAli3W0觐)261523n.sTph.3013532TpinSTROHE-寿16.542nMTph.IK32TmjiSl'ROBE-W\\x=5\‘G=15pFR1-400SJC^151为2S0。，LS151为2KQ)i?24nsrn..2*12*TpihD->YJ232n§2，12新l>UiD->W1472\nsInn142X)[21riM.ll^ll'.Ell^rll<■亍.•.m•「化翰玷质HETPW,擒11肋”电甲-到曲电■［出输灯四成uH=高电平1=低电平X=任意D0-D7=对应的D端电平3、74LS164八位移位寄存器，其主要电特性的典型值如下：54/74164185mW54/74LS16480mW当清除端（CLEAR）为低电平时，输出端（QA-QH）均为低电平。串行数据输入端（人，B）可控制数据。当A、B任意一个为低电平，则禁止新数据输入,在时钟端（CLOCK）脉冲上升沿作用下Q0为低电平。当A、B有一个为高电平，则另一个就允许输入数据，并在CLOCK上升沿作用下决定Q0的状态。引脚功能：CLOCK:时钟输入端CLEAR：同步清除输入端（低电平有效）A,B:串行数据输入端QA-QH：输出端&坊也辑血CP向伺回的园回厅I]□S□SELLlftBQoQiQ2QsGND图174LS164封装图图274LS164内部逻辑图极限值电源电压7V输入电压5.5V工作环境温度54164-55〜125°C74164-0〜70C储存温度-65C〜150C

InpuHDulputsClearAR&如OhLxXXLLLHLX°30-°HQHtHhiH©ArtHrLXLQa^□GhHt*LLSQgh图3真值表H一高电平L一低电平X一任意电平1—低到高电平跳变QA0,QB0,QH0—规定的稳态条件建立前的电平QAn,QGn一时钟最近的1前的电平图4时序图建议操作条件符号参数最小值典型值最大值单位VCC电源电压4.7555.25VVIH输入高电平电压ViH2--VVIL输入低电平电压ViL--0.8V

IOH输出高电平电流IOH---0.4mAIOL输出低电平电流IOL--8mAfCLK时钟频率fCP0-25MHztW脉冲宽度时钟20--ns清除20--tSU数据设置时间17--nstH数据保持时间5--nstREL建立时间30--nsTA工作温度0-70C电气特性符号参数测试条件最小值典型值最大值单位VI输入钳位电压VCC=Min,II=-18mA---1.5VVOH输出高电平电压VCC=Min,IOH=MaxVIL=Max,VIH=Min2.73.4-VVOL输出低电平电压VCC=Min,IOL=MaxVIL=Max,VIH=Min-0.350.5VIOL=4mA,VCC=Min-0.250.4II最大输入电压时输入电流VCC=Max,VI=7V--0.1mAIIH输入高电平电流VCC=Max,VI=2.7V--20皿IIL输入低电平电流VCC=Max,VI=0.4V---0.4mAIOS输出短路电流VCC=Max(Note4)-20--100mAICC电源电流VCC=Max(Note5)-1627mA动态特性(TA=25°C)符号参数To(Output)RL=2kQ单位CL=15pFCL=50pF最小值最大值最小值最大值fMAX最大时钟频率-25---MHztPLH低到高电平输出传递延迟时间时钟输出-27-30nstPHL高到低电平输出传递延迟时时钟输出-32-40ns

间tPHL传递延迟时间时钟输出-36-45ns4、74LS00集成与非门三、电路的EDA仿真和结果分析：此电路通过EDA仿真，由发光二极管亮灭的情况可以清晰的看到74LS164的移位过程，同时经过开关的控制及多次实验，可知发光二极管的亮灭情况完全正常，实现了串行数据的传输功能。概括的分析如下表所示：分别列出了74LS393，74LS151和74LS164各自相对应的状态，其中红色部分是74LS151的输入端的状态，以d0〜d7来表示；第一个时钟周期，74LS39374LS15174LS164YALLLLd0d0d0第二个时钟周期74LS39374LS15174LS164YAHLLLd1d1d1d0第八个时钟周期74LS39374LS15174LS164YAHHHLd7d7d7d6d5d4d3d2d1d0第九个时钟周期变为H，74LS164的CP保持L，不在跳变，74LS164输出保持第八个时钟周期时的样子。设定二进制信号为11100010，二极管对应显示也为11100010O

设定二进制信号为00111010,二极管对应显示也为00111010O仿真结果与预期功能一致四、电路的制作与实验测试及成果展示电路板正面LH..1..H^na-Owwu«J3gI,..-.-ii.i-sMi3-saiO#'>*Otnn^i^uoai■■i—u^^MaaU^^UUUaJL^LA44A4J果驱膏■■■=1慈ia*涅】1中+0b%440DPMelJOIa!un-noo-3_..圣.T.T;■--.-E口％.-L.-L.T.M.Tpa-l一•:•••ilnFBH噌11000000111000001100000011100000111100000000111111001001电路功能与预期结果一致。连接示波器，查看脉冲波形。八个脉冲的波形五、思考题：74LS151