数字电路的分析与设计

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1、第5章数字电路的分析与设计5.1数字电路中的常用元件与仪器5.1.1CMOS4000系列5.1.2TTL74系列5.1.3数据转换器5.1.4可编程逻辑器件及现场可编程逻辑阵列5.1.5显示器件5.1.6调试工具5.2555定时器5.2.1555定时器的内部构成5.2.2555定时器组成的多谐振荡器5.2.3555定时器组成的单稳态电路5.3四路彩灯5.3.1核心器件74LS194简介5.3.2题目分析与设计5.3.3仿真5.3.4扩展电路5.4八路抢答器5.4.1核心器件74LS148简介5.

2、4.2题目分析与设计5.5数字钟5.5.1核心器件74LS90简介5.5.2分步设计与仿真5.6音乐教室控制台5.6.1核心器件74LS190简介5.6.2题目分析与设计第5章数字电路的分析与设计数字电路不同于模拟电路，它是以数字信为处理对象，研究各输入与输出之间的联系，实现一定的逻辑关系的电路。数字逻辑基础主要涵盖数制与编码、布尔代数及其逻辑实现、集成逻辑电路、触发器，为电路分析和设计准备基础知识；数字电路的分析和设计方法，包括组合逻辑电路、同步时序逻辑电路、异步时序逻辑电路以及脉冲产生与整形

3、电路；可编程逻辑器件，包括ROM、PLA、PAL、GAL及在系统编程技术。本章我们以几个数字逻辑电路设计中的经典例子，来说明Proteus在数字电路的分析和设计中的强有力辅助作用。5.1数字电路中的常用元件与仪器由于Proteus为英文界面，这对于部分专业英文不太好的读者来说，调用各类元件是件头疼的事。我们除了在第二章把元件的分类给大家作了系统介绍外，还会在各章对各类常用元件和仪器做进一步的介绍。希望读者能够通过重复来加深记忆，熟能生巧。5.1.1CMOS4000系列打开拾取元件对话框，在类别中

4、位于第三的是CMOS4000series，即CMOS4000系列元件，如图5-1所示，它是一种早期生产的CMOS器件，在国外已限用，但由于这类器件比较便宜，目前我们国家使用的还比较多。图5-1CMOS4000系列元件4000系列与74系列是对应的，比如4000系列的4511和74系列的7448对应，都是BCD到七段显示译码器，输出高电平有效，如图5-2所示。从图中可以看出，除了4、5管脚的标识和用法稍有不同外，其他管脚号及标识都一样。它们用来驱动共阴极七段数码显示。但提醒大家注意的是，它们的工作

5、电压和逻辑电平标准并不完全一致。图5-2BCD到七段显示译码器4511与74484000系列元件的子类划分，如图5-3所示，和74系列也是对应的，如表5-1所示。名称含义Adders加法器Buffers&Drivers缓冲器和驱动器Comperators比较器Counters计数器Decoders译码器Encoders编码器Flip-Flops&Latches触发器和锁存器FrequencyDividers&Timers分频器和定时器Gates&Inverters门电路和反相器Memory存储器

6、Misc.Logic混杂逻辑器件Multiplexers选择器Multivibrators多谐振荡器Phase-Locked-Loops(PLL)锁相环Registers寄存器SignalSwitches信号开关另外，元件也可按生产厂家来查找，如图5-3中的Fairchild、Miccochip和TexasInstruments都是制造商的名称。图5-34000系列元件的子类5.1.2TTL74系列TTL74系列根据制造工艺的不同又分为如图5-4所示的几大类，每一类的元件的子类都相似，比如740

7、0和74LS00功能一样。图5-4TTL74系列由于每一类元件众多，而对于学过数字电子技术的读者来说，对常用的元件功能代号已熟悉，可在元件拾取对话框中的“Keywords”中键入元件名称，采用直接查询的方式比较省时，如图5-5所示。图5-5直接拾取元件对话框5.1.3数据转换器数据转换器在Proteus元件拾取对话框中的“DataConverters”类中，如图5-6所示。常用数据转换器有并行8位模数转换器(如ADC0809)、8位数模转换器(如DAC0808)、LF××采样保持器、MAX××串

8、行数模转换器、位双斜坡AD转换器、具有I2C接口的小型串行数字湿度传感器TC74及具有SPI接口的温度传感器TC72和TC77等。可按子类来查找图5-6数据转换器类元件拾取对话框5.1.4可编程逻辑器件及现场可编程逻辑阵列可编程逻辑器件及现场可编程逻辑阵列位于Proteus元件拾取对话框中的PLDs&FPGAs类中，此类元件较少，没有再划分子类，一共有十二个元件，如图5-7所示。图5-7可编程逻辑器件及现场可编程逻辑阵列类元件5.1.5显示器件数字电路分析与设计中常用的显示器件在Proteus元