数字电路与系统设计实验.ppt

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1、数字电路与系统设计计算机学院专业实践中心内容第一章数字电路实验基本知识第二章实验基本仪器第三章实验内容数子系统设计基础第一章数字电路实验基本知识一、数字集成电路(IC)封装中、小规模数字IC中常用TTL电路和CMOS电路。TTL器件型号以74（或54）作为前缀的，称为74/54系列。高速CMOS电路HC（74HC系列）以及与TTL兼容的高速CMOS电路HCT(74HCT系列)。TTL电路与COMS电路各有优缺点，TTL速度高，CMOS电路功耗小、电源范围大、抗扰能力强。1、数字IC有多种封装形式。实验中所用74系列器件封装选用双列直插式（DIP）。从正面看，DIP器件一端有一个半圆缺口，这是

2、正方向的标志。IC芯片的引脚序号是依次半圆缺口为参考点定位的，缺口左下边的第一个引脚编号为1，IC引脚编号按逆时针方向增加。DIP封装特点第1引脚第7引脚第8引脚第14引脚2、74系列器件一般右下角的最后一个引脚是GND，右上角的引脚是Vcc。例如，14引脚器件引脚7是GND；引脚14是Vcc。GNDVCC使用集成电路器件时要先看清楚其引脚分配图，找对电源和地引脚，避免因接线错误造成器件损坏。二、复杂可编程逻辑器件（CPLD）封装复杂可编程逻辑器件EPM7128SLC84是84引脚的PLCC（PlasticLeadedChipCarrier）封装，下图是封装正面。器件的正面上方的小圆点指示引

3、脚1，引脚编号按逆时针方向增加，引脚2在引脚1的左边，引脚84在引脚1的右边。必须注意:不能带电插拔器件。插拔器件、连接或安装线路只能在关断电源的情况下进行。定位点三、数字电路逻辑状态规定1.数字电路是一种开关电路，开关的两种状态“开通”与“关断”，用二元常量0和1来表示。2.数字逻辑电路中，逻辑状态“1”和“0”信号的电平有两种规定，即正逻辑和负逻辑。正逻辑规定，高电平表示逻辑“1”，低电平则表示逻辑“0”；负逻辑规定，低电平表示逻辑“1”，高电平则表示逻辑“0”。对于TTL电路正逻辑“1”电平在2.4～3.6V之间，逻辑“0”电平在0.2～0.4V之间。四、数字电路测试及故障查找、排除1

4、.数字电路测试数字电路静态测试指的是给定数字电路若干组静态输入值，测定数字电路的输出值是否正确。数字电路电平测试是测量数字电路输入与输出逻辑电平（电压）值是否正确的一种方法。数字逻辑电路中，对于74系列TTL集成电路要求，输入低电平≤0.8V，输入高电平≥2V；输出低电平≤0.2V，输出高电平≥3.5V。动态测试：在静态测试的基础上，按设计要求在输入端加动态脉冲信号，观察输出端波形是否符合设计要求，这是动态测试。2.故障查找与排除a.器件故障是器件失效（被烧坏）或接插问题引起的故障b.接线错误是指有漏线错误和布线错误。漏线的现象往往是忘记连接电源和地、线路输入端的悬空。c.设计错误自然会造成

5、与预想的结果不一致。原因是所用器件的原理没有掌握。d.实验中发现结果与预期不一致，应仔细观测现象，冷静分析问题所在。首先检查仪器、仪表的使用是否正确。在正确使用仪器、仪表的前提下，按逻辑图和接线图查找问题出现在何处。查找与纠错是综合分析、仔细推究的过程，有多种方法，以“二分法”查错速度较快。五、数字系统设计实验步骤1.实验设计方案设计，原理设计，线路设计2.选择器件准备连接导线，选择器件，按功能块相对集中地排列器件3.布线顺序VCC，GND，输入/输出，控制线4.仪器检测（电源，示波器，信号源）5.实验测试、调试与记录6.撰写实验总结报告(1)实验内容(2)实验目的(3)实验设备(4)实验方

6、法与手段(5)实验原理图(6)实验现象（结果）记录分析(7)实验结论与体会这包括实验方案的正确性、可行性如何？可否进一步优化？有哪些收获体会？有哪些经验教训？有哪些建议？等。第二章实验基本仪器数字系统设计实验所需设备有：直流稳压电源，示波器，基于CPLD的数字电路实验系统，万用表，信号源，计算机。一、直流稳压电源二、示波器示波器是一种用来测量电信号波形的电子仪器。用示波器能够观察电信号波形，测量电信号的电压大小，周期信号的频率和周期大小。双踪示波器能够同时观察两路电信号波形。示波器面板说明1.电源部分2.垂直部分与输入通道3.水平部分4.同步与触发1．主机电源部分：电源开关（POWER）电源

7、指示灯辉度旋钮（INTENSITRY）聚焦旋钮（FOCUS）校准信号输出端子（CAL）。显示屏2．垂直方向部分（VERTICAL）通道1输入端（CH1INPUT（X））通道2输入端（CH2INPUT（Y））衰减器开关（VOLTS／DIV）如果使用的是10：1的探极，计算时将幅度X10。输入信号与示波器内部放大器连接方式选择开关交流（AC）：放大器输入端与信号连接由电容器来耦合；接地（GND）：输入信号与放大器