数字逻辑电路仿真实验

数字逻辑电路仿真实验 第二章 数字逻辑电路仿真实验 实验一 Electronics Workbench 5.0的使用 一、实验目的 1、 熟悉EWB5.0的基本界面和基本使用方法。 2、 以门电路电压传输特性测试为例，掌握数字电路仿真的操作技术，认识和了解门电 路的功能和测试方法。 二、实验内容及步骤 1、 熟悉EWB5.0的各个界面和及其使用方法。 2、 启动EWB软件，建立电路文件。 3、 选择7404、电位器(1k)、电压源(+5V)、开关、负载(0(01k)、电压表等 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 电压传 输特性的测试电路图，如图2-1-1所示。 图2-1-1 电压传输特性的测试电路图 4、 在接上负载和不接负载两种情况下，改变图2.1中输入电压的数值V，观察输出电in 压V的变化，记录数据。 out 5、 连接下列电路图，用逻辑转换器演示同或逻辑门电路的真值表、逻辑表达式和逻辑 门转换。 图2-1-2 由与或非逻辑门电路组成的同或逻辑门 电路 三、实验 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 要求 (1)简单叙述本次实验EWB软件操作的主要步骤; (2)谈一谈用EWB设计仿真数字电路的体会。 (3)以Vin为横坐标，V为纵坐标，分别绘制接负载和不接负载两种情况下的电压out 传输特性曲线。 (4)空载测试和带载测试时，有那些差异? (5)7404阈值电压Vth= V ? (6)验证同或逻辑门电路的逻辑功能。 实验二 组合逻辑电路的设计与测试 一、实验目的 1、 熟悉EWB5.0的使用方法。 2、 掌握字信号发生器、逻辑分析仪和逻辑转换仪的使用方法。 3、 掌握使用数据选择器、译码器及其它电路设计组合逻辑电路的方法。 二、预备知识 1、 了解八选一数据选择器电路74151和3—8译码器的真值表和引脚图。 2、 了解信号发生器、逻辑分析仪和逻辑转换仪的使用方法。(可参看附录) 三、实验内容及步骤 1、熟悉EWB5.0的字信号发生器 、逻辑分析仪和数据选择器的特点及其使用方法。 (1)选用八选一数据选择器电路74151，掌握该器件的特点和使用方法。利用字信号 发生器、逻辑分析仪连接电路验证该器件的真值表。 方法:将字信号发生器的16路逻辑信号输出端与74151地址CBA和Di(0?i?7)端相 连;通过编辑字信号发生器面板中的字信号编辑区，使相应的74151端口为高或低电平。 运用面板中的step键可实现单步输出。 参考电路: 74151真值表 G C B A Y W G C B A Y W 1 X X X 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 根据真值表写出该器件的逻辑函数表示式 Y = (2)在上图的基础上作一些改进，试用数据选择器74151产生一组逻辑函数: Z1,AC，AB，ABC Z2,AB，BC 在EWB工作区画出逻辑电路，并验证设计的正确性。 2、 熟悉EWB5.0的逻辑转换仪和译码器的特点及其使用方法。 (1)74138器件和逻辑转换仪，正确连接电路，并借助逻辑转换仪完成对下列输出信号逻辑最简式的填写: Y = 0 Y = 1 Y = 2 Y = 3 Y = 4 Y = 5 Y = 6 Y = 7 (2)根据要求完成下列实验: a. 填写全加器的真值表 A B Ci Si C0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 l 1 b. 借助逻辑转换仪，写出全加器S、C的表达式。 i0 S = i C= 0 c. 用74138和门电路设计一个全加器，在EWB工作区画出逻辑电路，并验证设计的 正确性。 四、思考并回答下列问题: 1、用74138、74151和门电路实现的逻辑电路，你是如何用EWB软件对其电路功能的 正确性进行验证的? 2、简述用译码器、数据选择器和门电路实现任意逻辑函数的一般设计步骤。 实验三 逻辑电路的竞争冒险现象 一、实验目的 了解逻辑电路的竞争冒险现象。探讨解决方法。 二、实验原理 在组合逻辑电路中，当输入信号改变状态时，输出端可能出现虚假信号 — 过渡干扰脉冲的现象，叫做竞争冒险。 信号状态的改变需要经历一段极短的过渡时间。而门电路的传输时间也各不相同，故当A、B同时改变状态时可能在输出端产生虚假信号。如上图所示。 消除的方法:(1)引入封锁脉冲;(2)引入选通脉冲(3)引入滤波电容 (4)修改逻辑设计增加冗余项 三、实验步骤 1(按图2-4-1要求构建电路: 图2-4-1 竞争冒险现象观察电路(1) (1)图2-4-1电路的逻辑函数表达式Y, (2)将方波发生器接至输入A点，用示波器观察或门T1的输出波形。是否满足逻辑函 数表达式,是何原因, 2(试修改原电路，使其满足设计要求。并将修改后的电路存盘。 3(按图2-4-2要求构筑电路: 图2-4-2 竞争冒险现象观察电路(2) (1)请问该电路输出是否存在竞争冒险现象, (2)在什么条件下会产生竞争冒险现象江结果填入下表, A B C AB Y BC (3)试修改原电路，使其消除竞争冒险现象。并将修改后的电路存盘。 实验四 触发器应用及同步时序电路的设计 一、实验目的 (1)熟悉和掌握触发器电路的功能和使用方法; (2)掌握用触发器设计同步时序电路及检测的方法。 二、实验原理 JK触发器的逻辑符号如图4.1所示。数字集成电路74112外部引线排列图如图4.2所示。CLR′是异步置0端，PRE′是异步置1端。它的特性方程是: RSDD n，1nnQ,JQ，KQ(CP的下降沿有效) n+1图4.3是D触发器的逻辑符号，D触发器的特点是次态(Q)输出仅取决于CP上升沿(或下降沿)到达时D端输入信号的状态，而与在此以前或以后D的状态无关。 n+1其特性方程是: Q = D 三、实验内容和步骤 1、连接电路4.5，验证JK触发器(74112)逻辑功能，填写相应的功能表。 图4。5 JK触发器实验电路图 (1)异步置位端、异步复位端功能测试，将实验结果填入表4.1中 SRDD (2)逻辑功能测试 单击虚拟仪器库图标，拽出示波器A通道接时钟脉冲、B通道接Q，按表4.2要求进行实验，并记录结果，最后 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 出JK触发器的特性方程。 表4。1 置位、复位功能测试 表4。2 JK触发器逻辑功能测试 n+1 QJ K CP nn Q=0 Q=1 Q SRQDD ? 0 0 1 1 ? ? 1 0 0 1 ? 0 1 ? 0 0 1 0 ? ? 1 1 2、连接电路4.6，验证D触发器(7474)逻辑? 功能。 (1)异步置位端、异步复位端功能测试, 将实验结果填入表4.3中。 SRDD (2)逻辑功能测试，将实验结果填入表4.4中。 表4.4 D触发器逻辑功能测试 表4.3 置位、复位功能测试 n+1Q D CP nnQ=0 Q=1 Q SRQDD ? 0 1 1 ? 1 0 ? 1 0 1 ? 0 0 2、比较D触发器、JK触发器逻辑表达式，用适当的逻辑门实现D触发器与JK触发器的逻辑功能互相转换，并验证之。 (1)3、使用一种触发器(任选)设计一个四人抢答器。要求是当四人中任一人先按下开关后，有LED指示，其他人再按开关无效;复位后又可正常工作。画出原理图，仿真验证。(CP脉冲由方波发生器产生) 四、实验报告要求 (1)简单叙述本次实验EWB软件操作的主要步骤; (2)按照实验内容逐项完成，记录实验结果，画出设计原理图，并叙述其电路工作原 理; (3)谈一谈用EWB设计仿真数字电路的体会。 实验五 显示与计数电路的应用 一、实验目的 熟悉异步十进制加法计数器的工作原理及使用方法。掌握计数显示电路的特点和使用方法。 二、实验原理 在本次实验中选用的数字集成电路74290是异步二—五—十进制计数器，它的外部引线排列如图5.16.1所示。 其中，CLKA′和CLKB′是时钟脉冲CP、CP输入端;01 RO(1)、RO(2)是异步置0端;R9(1)、R9(2)为置9 端 ;输出端QA、QB、QC、QD即Q、Q、Q、Q端。当0123 将Q和CP相连，74290是一个十进制计数器，如果Q和010 CP不连接，且以CP作为计数脉冲输入端，则Q、Q、Q11123 就组成一个五进制计数器。Q和Q端脉冲信号的频率之比03 为5:1，而CP 和Q端输出脉冲频率之比为2:1。因此，又00图5.16.1 异步二-五-十进制 把74290称做二—五—十进制异步计数器。 计数器74290外部引线排列图 三、实验内容、步骤 1( 选择七段LED显示器，按F1键了解该器件的使用性能。使用字信号发生器和七段 LED显示器，使电路(见图2-6-1所示)中的LED显示数值依次是0、1、2、3、4、 5、6、7、8、9。编码时应注意LED的类型是共阴还是共阳的，记录下编码值。将 满足显示要求的电路存盘。 图2-6-1 七段LED显示器 2( 选择带译码器LED显示器，按F1键了解该器件的使用性能。使用字信号发生器和 LED显示器，使图2-6-2所示电路中的LED显示数值依次从0?F。 图2-6-2 带译码器LED显示器 3( 将满足显示要求的电路存盘。 4( 选择十进制计数电路74290，按F1键，熟悉、掌握该器件地性能和使用特点。 (1)要求使74290电路工作在计数状态，则 R0(1): R0(2): R9(1): R9(2): 该电路中，若以十进制计数，则“CLKB”端应与“Q0”端相连。器件管脚NC表示空 端。 (2)将十进制计数器与带译码器的七段LED显示器相连，输入信号为频率是1HZ， 幅度为5V，占空比为50,的方波。试设计该计数显示电路。并用逻辑分析仪 观察输入和输出信号的变化过程。 (3)若要求设计一个七进制计数显示电路，则该电路应如何进行修改,画出电路图。 (4)(选做题)试用74290和门电路设计一个二位二十进制计数显示电路，原电路 应如何进行修改, 5(将运行通过的电路存盘。 实验六 波形产生和整形电路的应用 一、实验目的 (1)熟悉、掌握波形产生和整形电路的原理和使用方法。 (2)掌握555定时电路的原理和应用。 (3)通过对555定时器构成的多谐振荡器输出脉冲周期、频率的测量，达到熟练掌握用EWB的虚拟示波器测量信号周期、频率的方法。 二、实验内容 应用555定时电路设计波形产生和整形电路。 三、实验步骤 1(555定时电路构成多谐振荡器。 (1)选择555定时电路，按F1键了解、掌握该器件的性能和使用特点。 其中:GND(1):接地。 TRI(2):比较器C2键入端(触发输入端)。 OUT(3):输出端。 RES(4):置零端。 CON(5):控制电压输入端。 THR(6):比较器C2键入端(阈值输入端)。 DIS(7):晶体管输出。 VCC(8):电源。 (2) 按图2-7-1所示绘制电路，测试下列各项，填写 表格 关于规范使用各类表格的通知入职表格免费下载关于主播时间做一个表格详细英语字母大小写表格下载简历表格模板下载 : 图2-7-1 555电路多谐振荡器 1) 按照图2-7-1，根据555电路的原理计算出表中各项理论值，填写表格。 2) 运行图2-7-1所示电路，并选用相应的测试仪器(选择瞬态分析形式)读取表 中各项并填表。 3) 试将电阻R1改成51KΩ，并重复上述测试过程，将结果填入下表。 电容C1从电容C1从数 上基准电下基准电输出波形的输出波形VR2?VR1充电VR1?VR2充电据 压VR1(V) 压VR2(V) 频率f(HZ) 的占空比q 时间T1(ms) 时间T2(ms) 理论值 测量值 R1改成51KΩ 的测量值 思考并回答问题: 1) 电路中哪两点的波形反映的是VR1和VR2,简述理由。 2) 电路中哪两点的波形反映的是T1和T2,简述理由: 3) 2的测量值与理论值是否相符,简述理由。 (3)将R1恢复成1KΩ电阻，再用一个10KΩ电阻从控制电压输入端(5)连至接地，根据555电路原理讨论输出波形的频率和占空比将发生什么变化, 频率将 、占空比将 。 简述理由: 对该电路进行仿真运行，并使用相应的测试仪器，测试结果: 该电路输出波形的频率f, 。该电路输出波形的占空比q, 。 2(555电路构成电压,频率转换电路的分析。 图2-7-2 555电路构成V,F转换电路 (1)按图2-7-2所示构筑电路，并运行该电路。 该电路的输出波形是: ，输出波形的幅度受 控制; 输出波形的频率受 控制，其变化范围是: 该电路的输入信号是: 其变化范围是: (2)将符合要求的电路存盘(包括测试电路部分)。 实验七 采用EWB仿真软件设计和测试定时显示电路 一、实验目的 1、掌握EWB软件的使用方法，掌握数字电路仿真的操作技术; 2、掌握多谐振荡器、计数器、译码器、显示器功能及综合设计和测试方法。 二、预备知识 了解555、74160、7447、七段数码管的逻辑功能和引脚图;预习计数器和多谐振 荡器的电路图，可参考实验五、实验六。 三、实验内容 l、介绍EWB软件的基本使用方法和仿真测试方法; 2、测试定时显示电路 四、实验步骤 1、启动EWB软件，建立电路文件; 2、选择555、74160、7447、不带译码器的七段数码管、电阻、电容等设计一个定时显 示电路，要求以一定的频率(自定)循环显示0—9十个数字，并观测显示结果。 设计思路:可将电路分成三个部分(多谐振荡器、计数器、数码管译码和显示部分)， 先实现逐个部分的功能，再连成整体的电路，完成题目的要求。 (1)参考实验六中图2-7-1，选择合适的定时电阻、电容值，使555组成的多 谐振荡器的脉冲频率为1HZ，并用EWB中的仪器测量其周期或频率，记录555电 路的定时电阻、电容值。 电阻、电容分别是: (2)多谐振荡器产生的脉冲作为计数器CP脉冲，自行设计实现计数器的循环计数。 可用逻辑分析仪分析输出的正确性。(可参考实验五) (3)按F1键了解7447、七段数码管的使用性能和引脚对应关系，将其正确连 接，可用字信号发生器产生输入信号，经过译码后使七段数码管显示0——9十个数 字。 3、将符合要求的电路存盘。 五、作业及思考题 1、若各器件的具体功能不熟悉，在EWB软件中用何方法解决? 2、本次实验中74160组成了多少进制计数器? 3、 配合7447，数码管是共阴还是共阳的? 4、 写出设计步骤，画出完整的电路图，记录测试结果。 5、 总结实验的心得与体会。