多功能数字电路开发平台 实验指导书(毕业设计)

1多功能数字电路开发平台实验指导书作者：岳平目录页码一常用组合集成电路简介1CP脉冲源------------------------------------------------------------------2-32编码与译码器-------------------------------------------------------------4-83数据选择器----------------------------------------------------------------9-104计数器----------------------------------------------------------------------10-115触发器-----------------------------------------------------------------------11-12二综合实训1利用上述门电路制作简易的数字密码锁----------------------------132主从型JK触发器组成的四位移位寄存器-----------------143由D触发器构成的自启动4位扭环形计数器--------------154自选常用集成块制作一个密码门------------------------165一个0-59秒的秒表-----------------------------------176上海世博会倒计时牌----------------------------------187利用单片机控制系统制作两种模式----------------------19-20附录常用器件引脚图212常用组合集成电路简介一CP脉冲源1NE555构成的多谐振荡器CP频率f=1/(0.7(R1+2R2)C)Q为脉冲输出口2人工启动式单稳态电路3单片机系统输出高精度1HZ，2HZ脉冲人工启动式单稳态电路是将555电路的阔值端⑥脚(TH)和触发端②脚(TR)连接在一起，将它的一端通过电阻RT接电源Voo，另一端通过电容G接地，同时在电容G的两端并联一只按钮开关SB，这只开关称为人工启动开关。此外，和其他电路一样，为了防止其他杂波对电路的干扰，在电路的⑤脚(VC)与地间接人一只0.01μF的电容。放电端⑦脚(DIS)悬空不用。当按钮开关按下是，3脚出现一个脉冲跳变。时间T=1.1RC.3#includeAT89X51.HsbitL1=P1^0;//定义P1.0为输入2HZ脚sbitL2=P1^1;//定义P1.1为输出1HZ脚voiddelay025s(void)//延时0.25秒子程序{unsignedchari,j,k;for(i=50;i0;i--)for(j=20;j0;j--)for(k=124;k0;k--);}voidmain(void){while(1){L1=0//P1.0脚输出低电平;L2=0;//P1.1脚输出低电平delay025s();//调用延时程序，延时0.25秒L1=1;delay025s();//调用延时程序，延时0.5秒L1=0;L2=1;delay025s();//调用延时程序，延时0.75秒L1=1;delay025s();//调用延时程序，延时1秒}}器件：STC89C52,两个33pf电容，一个12M晶振与10K，10uf电解电容构成的振荡电路。P1.0输出1HZ,P1.1输出2HZ4二编码器与译码器1优先编码器74ls148逻辑功能表输入输出STIN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7IN8YXYES1XXXXXXXX11111011111111111010×××××××0000100××××××01001100×××××011010100××××0111011100×××01111100100××011111101100×01111111101000111111111110由表中不难看出，在电路正常工作状态下，允许~当中同时有几个输入端为低电平，5即有编码输入信号。的优先权最高，的优先权最低。当时，无论其他输入端有无输入信号(表中以×表示)，输出端只给出的编码，即=000。当、时，无论其余输入端有无输入信号，只对编码，即=001。其余的输入状态以此类推。74LS148扩展当编码输入信号过多时，可采用扩展的方法。例：试用两片8线-3线优先编码器74LS148接成16线-4线优先编码器，将16个低电平输入信号编为0000~111116个4位二进制代码。其中的优先权最高，的优先权最低。解：由于每片74LS148只有8个编码输入，所以需要将16个输入信号分别接到两片上。现将8个优先权高的输入信号接到第(1)片的输入端，而将8个优先权低的输入信号接到第(2)片的。按照优先顺序的要求，只有均无输入信号时，才允许对的输入信号编码，因此，只要把第(1)片的“无编码输入”信号作为第(2)片的选通输入信号就行了。此外，当第(1)片有编码输入时它的=0，无编码输入时=1，正好可以用它作为编码的第四位，以区分8个高优先权输入信号和8个低优先权输入信号的编码。编码输出的低3位应为两片输出的逻辑或。依照上面的分析，便得到了图3.3.4的逻辑图。由图3.3.4可见，当中任一输入端为低电平时，例如=0，则片(1)的=0，Z3=1，=100。同时片(1)的，将片(2)封锁，使它的输出=111。于是在最后的输出端得到Z3Z2Z1Z0=1011。如果同时有几个输入端为低电平，则只对优先权最高的一个信号编码。当全部为高电平（没有编码输入信号）时，片(1)的，故片(2)的，处于编码工作状态，对输入的低电平信号中优先权最高的一个进行编码。例如=0，，则片(2)的=010。而此时的=1，Z3=0。片(1)的=111。于是在输出得到了Z3Z2Z1Z0=0101。62译码器(74LS138,CD4511)译码器的逻辑功能是将每个输入的二进制代码译成对应的输出高、低电平信号。因此，译码是编码的反操作。常用的译码器电路有二进制译码器、二-十进制译码器和显示译码器三类。一、二进制译码器二进制译码器的输入是一组二进制代码，输出是一组与输入代码一一对应的高、低电平信号。图3.3.6是3位二进制的框图。输入的三位二进制代码共有8种状态，译码器将每个输入代码译成对应的一根输出线上的高、低电平信号。因此，也把这个译码器叫做3线-8线译码器。图3.3.63位二进制(3线－8线)译码器的框图用二极管与门阵列构成的译码器虽然比较简单，但也存在两个严重的缺点。其一是电路的输入电阻较低而输出电阻较高，其二是输出的高、低电平信号发生偏移（偏离输入信号的高、低电平）。因此，通常只在一些大规模集成电路内部采用这种结构，而在一些中规模集成电路译码器中多半采用三极管集成门电路结构。74LS138就是用TTL与非门组成的3线-8线译码器。真值表74LS138的管脚功能图如下：7附图：74138的逻辑符号试用两片3线-8线译码器74LS138组成4线-16线译码器，将输入的4位二进制代码D3D2D1D0译成16个独立的低电平信号。解：由图3.3.8可见，74LS138仅有三个地址输入端A2、A1、A0。如果想对4位二进制代码译码，只能利用一个附加控制端（当中的一个）作为第四个地址输入端。取第(1)片74LS138的和作为它的第四个地址输入端（同时令），取第(2)片的作为它的第四个地址输入端（同时令），取两片的A2=D2、A1=D1、A0=D0，并将第(1)片的和接，将第(2)片的接，如图3.3.9所示，于是得到两片74LS138的输出分别为上图是用两片74LS138接成的4线－16线译码器式3.3.8表明，当D3=0时第(1)片74LS138工作而第(2)片74LS138禁止，将D3D2D1D0的0000~1111这8个代码译成8个低电平信号。而式3.3.9表明，当D3=1时，第(2)片74LS138工作，第(1)片74LS138禁止，将D3D2D1D0的1000~1111这8个代码译成8个低电平信号。这样就用两个3线-8线译码器扩展成一个4线-16线的译码器了。同理，也可以用两个带控制端的4线-16线译码器接成一个5线-32线译码器。83译码器CD4511CD4511是一个用于驱动共阴极LED（数码管）显示器的BCD码—七段码译码器，特点：具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动LED显示器。其功能介绍如下：BI：4脚是消隐输入控制端，当BI=0时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。LT：3脚是测试输入端，当BI=1，LT=0时，译码输出全为1，不管输入DCBA状态如何，七段均发亮，显示“8”。它主要用来检测数码管是否损坏。LE：锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。A1、A2、A3、A4、为8421BCD码输入端。a、b、c、d、e、f、g：为译码输出端，输出为高电平1有效。1.CD4511的引脚CD4511具有锁存、译码、消隐功能，通常以反相器作输出级，通常用以驱动LED。其引脚图如3-2所示。各引脚的名称：其中7、1、2、6分别表示A、B、C、D；5、4、3分别表示LE、BI、LT；13、12、11、10、9、15、14分别表示a、b、c、d、e、f、g。左边的引脚表示输入，右边表示输出，还有两个引脚8、16分别表示的是VDD、VSS。4数据选择器74LS1519数据输入端D0-D7共八位。控制选通A0-A3Y输出端，非W是Y的非。5十进制计数器（74LS90,CD4017）74LS90电路图原理表输入输出MR1MR2MS1MS2CPQ3Q2Q1Q0110XX000011X0X0000XX11X1001X0X0上升计数0X0X上升计数0XX0上升计数X00X上升计数CD4017电路图10CD4017引脚功能：CD4017内部是除10的计数器及二进制对10进制译码电路。CD4017有16支脚，除电源脚VDD及VSS为电源接脚，输入电压范围为3–15V之外，其余接脚为：A、频率输入脚：CLOCK(Pin14)，为频率信号的输入脚。B、数据输出脚：a、Q1-Q9(Pin3，2，4，7，10，1，5，6，9，11)，为解码后的时进制输出接脚，被计数到的值，其输出为Hi，其余为Lo电位。b、CARRYOUT（Pin12），进位脚，当4017计数10个脉冲之后，CARRYOUT将输出一个脉波，代表产生进位，共串级计数器使用。D、控制脚：a、CLEAR(Pin15)：清除脚或称复位(Reset)脚，当此脚为Hi时，会使CD4017的Q0为”1”，其余Q1-Q9为”0”。b、CLOCKENABLE(Pin13)，时序允许脚，当此脚为低电位，CLOCK输入脉波在正缘时，会使CD4017计数，并改变Q1-Q9的输出状态。CD4017工作时序图:116触发器（74LS74D触发器，74ls112JK触发器）74ls74D触发器电路图与原理表12真值表DQNQN+1说明000置0010101置111174LS112JK触发器电路图真值表CPJKQNQN+1功能说明下降沿00000101QN+1=QN保持下降沿01010100QN+1=0置0下降沿10100111QN+1=1置1下降沿11110110QN+1=|QN翻转13组合电路的运用实训/***********************************************************例1门电路的入门运用例题：利用上述门电路制作简易的数字密码锁器材：74LS00,74LS04,74LS08,74LS20LED模拟密码是否正确，亮则正确，不亮则错误密码或着无密码单刀双掷开关作密码按键，左边为“1”，右边为“0”单刀单掷开关作为密码确认端。密码：1001当密码正确后，按“确认开关”，LE