昆 明 学 院

《数字电子技术》课程实验指导书

（适用于计算机科学与技术专业所有方向）

信息技

20xx年9月 术学院

目录

绪论 ...................................................................................................................................................... 3

实验基础知识 ...................................................................................................................................... 4 实验一 集成电路逻辑门电路的逻辑功能及测试 .................................... 错误！未定义书签。 实验二 组合逻辑电路的设计 ........................................................................ 错误！未定义书签。 实验三 译码器及应用 .................................................................................... 错误！未定义书签。 实验四 触发器 ................................................................................................ 错误！未定义书签。 实验五 计数器及其应用 ............................................................................ 错误！未定义书签。 实验六 移位寄存器功能测试及应用 .......................................................... 错误！未定义书签。 实验七 555定时器 ........................................................................................... 错误！未定义书签。 附 录 .................................................................................................. 错误！未定义书签。

绪论

一、 实验教学目的及任务

通过实验教学环节，培养学生在电子电路方面的电路设计与调试、电子仪器使用等方面的实际动手能力。通过实验深化对理论课教学内容的进一步理解；掌握通过实验学习课程内容的方法，包括新内容的方法，为今后通过科学实验进行研究打好必要的基础。

二、 实验课的基本理论与实验技术知识

门电路的外特性，组合电路的分析与设计，时序电路的分析与设计，脉冲信号的产生与整形。学习万用表、直流电源、示波器、信号发生器等的使用方法。MOS型和双极型器件使用的注意事项，调试数字电路的方法。

三、 考核方式及成绩评定标准

《数字电子技术实验》为必修课程，以学生课前预习成绩、课堂实验操作成绩和课后实验报告成绩按25%、50%、25%的比例计算学期总成绩。

四、 实验教材及主要参考资料

《数字电子技术实验指导书》自编

五、 实验项目

实验基础知识

随着科学技术的发展，数字电子技术在各个科学领域中都得到了广泛的应用，它是一门实践性很强的技术基础课，在学习中不仅要掌握基本原理和基本方法，更重要的是学会灵活应用。因此，需要配有一定数量的实验，才能掌握这门课程的基本内容，熟悉各单元电路的工作原理，各集成器件的逻辑功能和使用方法，从而有效地培养学生理论联系实际和解决实际问题的能力，树立科学的工作作风。

【实验的基本过程】

实验的基本过程，应包括：确定实验内容、选定最佳的实验方法和实验线路、拟出较好的实验步骤、合理选择仪器设备和元器件、进行连接安装和调试、最后写出完整的实验报告。

在进行数字电路实验时，充分掌握和正确利用集成器件及其构成的数字电路独有的特点和规律，可以收到事半功倍的效果，对于完成每一个实验，应做好实验预习、实验记录和实验报告等环节。

(一)实验预习

认真预习是做好实验的关键。预习好坏，不仅关系到实验能否顺利进行，而且直接影响实验效果。预习应按本教材的实验预习要求进行，在每次实验前首先要认真复习有关实验的基本原理，掌握有关器件使用方法，对如何着手实验做到心中有数，通过预习还应做好实验前的准备，写出一份预习报告，其内容包括：

1.绘出设计好的实验电路图，该图应该是逻辑图和连线图的混合，既便于连接线，又反映电路原理，并在图上标出器件型号、使用的引脚号及元件数值，必要时还须用文字说明。

2.拟定实验方法和步骤。

3.拟好记录实验数据的表格和波形座标。

4.列出元器件单。

(二)实验记录

实验记录是实验过程中获得的第一手资料。测试过程中所测试的数据和波形必须和理论基本一致，所以记录必须清楚、合理、正确，若不正确，则要现场及

时重复测试，找出原因。实验记录应包括如下内容：

1.实验任务、名称及内容。

2.实验数据和波形以及实验中出现的现象，从记录中应能初步判断实验的正确性。

3.记录波形时，应注意输入、输出波形的时间相位关系，在座标中上下对齐。

4.实验中实际使用的仪器型号和编号以及元器件使用情况。

(三)实验报告

实验报告是培养学生科学实验的总结能力和分析思维能力的有效手段，也是一项重要的基本功训练，它能很好地巩固实验成果，加深对基本理论的认识和理解，从而进一步扩大知识面。

实验报告是一份技术总结，要求文字简洁，内容清楚，图表工整。报告内容应包括实验目的、实验内容和结果、实验使用仪器和元器件以及分析讨论等，其中实验内容和结果是报告的主要部分，它应包括实际完成的全部实验，并且要按实验任务逐个书写，每个实验任务应有如下内容：

1.实验课题的方框图、逻辑图（或测试电路）、状态图，真值表以及文字说明等，对于设计性课题，还应有整个设计过程和关键的设计技巧说明。

2.实验记录和经过整理的数据、表格、曲线和波形图，其中表格、曲线和波形图应充分利用专用实验报告简易座标格，并且三角板、曲线板等工具描绘，力求画得准确，不得随手示意画出。

3.实验结果分析、讨论及结论，对讨论的范围，没有严格要求，一般应对重要的实验现象、结论加以讨论，以便进一步加深理解，此外，对实验中的异常现象，可作一些简要说明，实验中有何收获，可谈一些心得体会。

【实验中操作规范和常见故障检查方法】

实验中操作的正确与否对实验结果影响甚大。因此，实验者需要注意按以下规程进行。

1.搭接实验电路前，应对仪器设备进行必要的检查校准，对所用集成电路进行功能测试。

2.搭接电路时，应遵循正确的布线原则和操作步骤（即要按照先接线后通电，做完后，先断电再拆线的步骤）。

3.掌握科学的调试方法，有效地分析并检查故障，以确保电路工作稳定可靠。

4.仔细观察实验现象，完整准确地记录实验数据并与理论值进行比较分析。

5.实验完毕，经指导教师同意后，可关断电源拆除连线，整理好元件和线材，并将实验台清理干净、摆放整洁。

布线原则和故障检查时实验操作的重要问题。

(一)布线原则：应便于检查、排除故障和更换器件。

在数字电路实验中，有错误布线引起的故障，常占很大比例。布线错误不仅会引起电路故障，严重时甚至会损坏器件，因此，注意布线的合理性和科学性是十分必要的，正确的布线原则大致有以下几点：

1.接插集成电路芯片时，先校准两排引脚，使之与实验底板上的插孔对应，轻轻用力将芯片插上，然后在确定引脚与插孔完全吻合后，再稍用力将其插紧，以免集成电路的引脚弯曲，折断或者接触不良；取出集成电路时，应该使用小平口螺丝刀先从集成块一边轻轻撬起，再从一边撬起，避免集成块引脚断裂。

2.不允许将集成电路芯片方向插反，一般IC的方向是缺口（或标记）朝左，引脚序号从左下方的第一个引脚开始，按逆时钟方向依次递增至左上方的第一个引脚。

3.导线应粗细适当，一般选取直径为0.6～0.8mm的单股导线，最好采用各种色线以区别不同用途，如电源线用红色，地线用黑色。

4.布线应有秩序地进行，随意乱接容易造成漏接错接，较好的方法是接好固定电平点，如电源线、地线、门电路闲置输入端、触发器异步置位复位端等，其次，在按信号源的顺序从输入到输出依次布线。

5.连线应避免过长，避免从集成器件上方跨接，避免过多的重叠交错，以利于布线、更换元器件以及故障检查和排除。

6.当实验电路的规模较大时，应注意集成元器件的合理布局，以便得到最佳布线，布线时，顺便对单个集成器件进行功能测试。这是一种良好的习惯，实际上这样做不会增加布线工作量。

7.应当指出，布线和调试工作是不能截然分开的，往往需要交替进行，对大型实验元器件很多的，可将总电路按其功能划分为若干相对独立的部分，逐个布线、调试（分调），然后将各部分连接起来（联调）。

(二)故障检查

实验中，如果电路不能完成预定的逻辑功能时，就称电路有故障，产生故障

的原因大致可以归纳以下四个方面：

1.操作不当（如布线错误等）

2.设计不当（如电路出现险象等）

3.元器件使用不当或功能不正常

4.仪器和集成器件本身出现故障。

因此，上述四点应作为检查故障的主要线索，以下介绍几种常见的故障检查方法：

1.查线法：

由于在实验中大部分故障都是由于布线错误引起的，因此，在故障发生时，复查电路连线为排除故障的有效方法。应着重注意：有无漏线、错线，导线与插孔接触是否可靠，集成电路是否插牢、集成电路是否插反等。

2.观察法：

用万用表直接测量各集成块的Vcc端是否加上电源电压；输入信号、时钟脉冲等是否加到实验电路上，观察输出端有无反应。重复测试观察故障现象，然后对某一故障状态，用万用表测试各输入/输出端的直流电平，从而判断出是否是插座板、集成块引脚连接线等原因造成的故障。

3.信号注入法

在电路的每一级输入端加上特定信号，观察该级输出响应，从

第二篇：数字电子技术_课程设计报告_电梯控制

题目名称：电梯控制

院 系：电气工程学院

专业班级：电子工艺与管理

学生姓名：徐小可

学 号:41

指导教师：孙艳

完成时间：２０１２年１１月 ３０

目录

摘要..................................................................................................................... 0

一，设计目的及意义................................................................................................. 1

目的 ：.................................................................................................................. 1

意义：.................................................................................................................... 1

二，整体设计.............................................................................................................. 2

2．1 设计目标..................................................................................................... 2

2.2 设计要求....................................................................................................... 2

2．3 整体设计流程图........................................................................................ 3

三，电梯控制系统的实现......................................................................................... 3

3．1 实现功能..................................................................................................... 3

3．2 实现电路..................................................................................................... 4

3.2.1 楼层的输入电路............................................................................... 4

3.2.2 555定时电路................................................................................... 4

3.2.3楼层显示电路.................................................................................... 5

3.2.4四层电梯控制系统实现总电路...................................................... 6

3．3主要元器件介绍......................................................................................... 6

3.3.1 译码器................................................................................................ 6

3.3.2数码管................................................................................................. 7

3.3.3 D触发器............................................................................................ 8

四，实验总结.............................................................................................................. 9

4. 1 设计中主要出现的问题........................................................................... 9

4．2 尚待解决的问题........................................................................................ 9

4. 3 心得体会................................................................................................... 10

摘要

随着我国经济的高速发展，微电子技术、计算机技术数电技术也得到了迅速发展。电梯是随着高层建筑的兴建而发展起来的一种垂直运输工具。多层厂房和多层仓库需要有货梯；高层住宅需要有住宅梯；百货大楼和宾馆需要有客梯，自动扶梯等。在现代社会，电梯已像汽车、轮船一样，成为人类不可缺少的交通运输工具。据统计，美国每天乘电梯的人次多于乘载其它交通工具的人数。当今世界，电梯的使用量已成为衡量现代化程度的标志之一.

设计利用D触发器74LS74作为控制电梯按钮（即触发电平），经过编码器74LS148及比较器74LS85、计数器74LS192来实现其电梯控制功能。电路使用555的定时功能来控制上一层楼或下一层楼所用的时间，利用数码管来显示所到楼层数，并用四个发光二极管来表示四层楼。以此来设计了一个四层电梯控制系统。

关键字：D触发器74LS74；编码器74LS148；比较器74LS85；计数器74LS192；555定时器；数码管；

一，设计目的及意义

本设计是利用已学过的数电知识，设计的四层电梯控制系统。

目的 ：

（1）重温自己已学过的数电知识；

（2）掌握数字集成电路的设计方法和原理；

（3）熟悉555方波振荡器的应用，D触发器、编码器、比较器、计数器的应用、译码、显示电路的整体配合；

（4）通过完成该设计任务掌握实际问题的逻辑分析，学会对实际问题进行逻辑状态分配、化简；

（5）掌握数字电路各部分电路与总体电路的设计、调试、模拟仿真方法。

意义：

通过本次的课程设计，使自己能够清楚了解课程设计的过程和意义。检验自己学过的知识。使自己清楚自己到底学得怎么样是不是还有待提高的地方。使自己掌握各种芯片的使用方法，提高自己利用图书资源和网络资源的能力。

二，整体设计

2．1 设计目标

1、系统控制的电梯往返于1 ～4 层楼。

2、乘客要去的楼层可以手动输入并显示（所在楼层的二极管亮）。

3、电梯运行的楼层可自动显示。

4、当A>B 时，系统能输出使电梯正向运行的时序信号，使电梯上升。

5、当A

6、当A=B 时，系统停机信号，使电梯停止运行。

7、各层电梯门外应有使电梯上升或下降到乘客所在楼层的“呼叫”开关。

2.2设计要求

1．根据设计原理初步画出实验电路图。

2．根据实验电路图在计算机上用Multisim仿真，找出初步设计电路的不足加以改正和改进。

3．根据改进实现后的电路图连接电路，实现设计。

2．3 整体设计流程图

三，电梯控制系统的实现

3．1 实现功能

用四个LED显示电梯行进过程，并用数码管显示电梯当前所在楼层的位置，每层电梯的入口处设有请求按钮，按下按钮，则相应楼层的LED亮。

电梯达到请求的楼层，该层的指示灯灭，电梯门打开；电梯自动关门，继续运行。电梯运行中，运用比较器选择所到楼层的先后顺序。

3．2 实现电路

3.2.1 楼层的输入电路

利用四个D触发器实现楼层的输入功能，即实现所在楼层的指示灯显示。

图3-1

3.2.2 555定时电路

通过对电阻R₁、R₂、 电容C₁的合适选择来对555进行不同时间的定时。本电路选择定时时间为5秒。

图3-2

3.2.3楼层显示电路

本电路主要是利用十进制加减计数器74LS192，通过控制电路分配加1 或减1 信号给CPD 和CPU，实现对现行楼层号的加1 和减1，由数码管显示所到楼层。

图3-3

3.2.4四层电梯控制系统实现总电路

利用D触发器74LS74作为控制电梯按钮（即触发电平），经过编码器74LS148及比较器74LS85、计数器74LS192来实现其电梯控制功能。本电路使用555的定时功能来控制上一层楼或下一层楼所用的时间，利用数码管来显示所到楼层数，并用四个发光二极管来作为四层楼的指示灯。

图3-4

3．3主要元器件介绍

3.3.1 译码器

译码器是一个多输入，多输出的组合逻辑电路.它的作用是把给定的代码进行"翻译"，成相应的状态,使输出通道中相应的一路有信号输出。译码器在数字系统中有广泛的用途，不仅用于代码的转换,终端的数字显示,还用于数据分配，存贮器寻址和组合控制信号等。不同的功能可选用不同种类的译码器。

CD4511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， 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。

用CD4511实现LED与接口方法如下图：

图3-5

3.3.2数码管

图3-6

一个LED数码管可用来显示一位0～9十进制数和一个小数点.小型数码管(0.5寸和0.36寸)每段发光二极管的正向压降,随显示光(通常为红,绿,黄,橙色)的颜色不同略有差别,通常约为2～2.5V,每个发光二极管的点亮电流在5～10mA.LED数码管要显示BCD码所表示的十进制数字就需要有一个专门的译码器,该译码器不但要完成译码功能,还要有相当的驱动能力。此设计的数码管采用共阴型数码管，主要用来显示楼层号。

3.3.3 D触发器

此电路D触发器采用74LS74.74LS74内含两个独立的D上升沿双d触发器，每个触发器有数据输入（D）、置位输入（）复位输入（）、时钟输入（CP）和数据输出（Q）。、的低电平使输出预置或清除，而与其它输入端的电平无关。当、均无效（高电平式）时，符合建立时间要求的D数据在CP上升沿作用下传送到输出端。

74ls74功能表:

图3-7 74ls74引脚图

四，实验总结

4. 1设计中主要出现的问题

问题1：对各个集成芯片的了解与使用；

问题2：对理论与实践的结合。

4．2 尚待解决的问题

问题1：555 定时器的定时精度不够高，需要用更高精度的定时芯片。

4. 3心得体会

经过这一次的课程设计，我对数字电子这门课程及相关知识有了更深入的理解和体会，同时也很好的把握理论知识并将其应用于实践当中。

在此次的电梯控制器设计过程中，我更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法。也锻炼了自己独立思考问题的能力和通过查看相关资料来解决问题的习惯。虽然这只是一次简单的课程设计，但通过这次课程设计我们了解了课程设计的一般步骤，和设计中应注意的问题。设计本身并不是有很重要的意义，而是同学们对待问题时的态度和处理事情的能力。至于设计的成绩无须看的太过于重要，而是设计的过程，设计的思想和设计电路中的每一个环节，电路中各个部分的功能是如何实现的。各个芯片能够完成什么样的功能，使用芯片时应该注意那些要点。同一个电路可以用那些芯片实现，各个芯片实现同一个功能的区别。另外，我们设计要从市场需求出发，既要有强大的功能，又要在价格方面比同等档次的便宜。虽然我们现在作的不可能到市场上去销售，但我们要为以后作设计培养出好的习惯。

这一次的课程设计，让自己清楚的知道了学以致用的真正含意。我们学生必须要有实践的能力，而这一次的课程设计，使我看到了自己在这个方面有很大的不足，必须加以提高。