數(shù)字電子設(shè)計課程設(shè)計2

1、<p><b>　　課程設(shè)計任務書</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1數(shù)字電子設(shè)計部分1</p><p>　　1.1課程設(shè)計的內(nèi)容和要求1</p><p>　　1.2計數(shù)器設(shè)計原理1</p><p>　　1.2.1三位二進

2、制同步計數(shù)器狀態(tài)圖（000，010）1</p><p>　　1.2.2選擇觸發(fā)器、求時鐘方程、輸出方程、狀態(tài)方程和結(jié)果1</p><p>　　1.2.3邏輯接線圖4</p><p>　　1.2.4仿真結(jié)果5</p><p>　　1.3串行序列檢測器設(shè)計原理8</p><p>　　1.3.2選擇觸發(fā)器、求時鐘方

3、程、輸出方程、狀態(tài)方程和結(jié)果8</p><p>　　1.3.3、邏輯接線圖11</p><p>　　1.3.4.仿真結(jié)果11</p><p>　　1.4 設(shè)計總結(jié)和體會13</p><p>　　2.模擬電子設(shè)計部分14</p><p>　　2.1課程設(shè)計的目的14</p><p>

4、;　　2.2矩形波發(fā)生器14</p><p>　　2.2.1簡單原理及性能指標14</p><p>　　2.2.2結(jié)論15</p><p>　　2.2.3矩形波發(fā)生電路的仿真16</p><p>　　(1)仿真電路圖16</p><p>　　(2)仿真波形及數(shù)據(jù)17</p><p>

5、　　2.2.4結(jié)果分析22</p><p>　　2.3反相輸入求和運算電路22</p><p>　　2.3.1簡單原理及性能指標22</p><p>　　2.3.2結(jié)論23</p><p>　　2.3.3反相輸入求和電路仿真23</p><p>　　圖2.3.1反向輸入求和電路仿真圖24</p>

6、<p>　　(2)仿真結(jié)果24</p><p>　　圖2.3.2仿真結(jié)果24</p><p>　　2.4誤差分析24</p><p>　　2.4.1誤差因素24</p><p>　　2.4.2改進方法25</p><p>　　2.5.設(shè)計總結(jié)和體會25</p><p>

7、<b>　　3.參考文獻25</b></p><p>　　1數(shù)字電子設(shè)計部分 </p><p>　　1.1課程設(shè)計的內(nèi)容和要求</p><p>　?。?）了解同步加法計數(shù)器工作原理和邏輯功能。</p><p>　?。?） 掌握計數(shù)器電路的分析，設(shè)計方法及應用。</p><p>　?。?） 學會正

8、確使用JK觸發(fā)器。</p><p>　　1.2計數(shù)器設(shè)計原理</p><p>　　1.2.1三位二進制同步計數(shù)器狀態(tài)圖（000，010）</p><p>　　001011100101110111</p><p>　　圖1.2.1三位二進制同步計數(shù)器狀態(tài)圖</p><p>　　1.2.2選擇觸發(fā)器、求時鐘方程、

9、輸出方程、狀態(tài)方程和結(jié)果</p><p><b>　?。?）選擇觸發(fā)器</b></p><p>　　由于JK觸發(fā)器功能齊全、使用靈活，故選用3個下降沿JK觸發(fā)器。</p><p><b>　　（2）求時鐘方程</b></p><p>　　CP0=CP1=CP2=CP</p><

10、p><b>　　（3）求輸出方程</b></p><p>　　輸出方程的卡諾圖為：</p><p>　　圖1.2.1輸出方程的卡諾圖</p><p><b>　?。?）狀態(tài)方程：</b></p><p><b>　　次態(tài)卡諾圖：</b></p><p&

11、gt;　　Q2N+1的次態(tài)卡諾圖為：</p><p>　　圖1.2.2Q2N+1的次態(tài)卡諾圖</p><p>　　Q1N+1的次態(tài)卡諾圖為：</p><p>　　圖1.2.3 Q1N+1的次態(tài)卡諾圖</p><p>　　Q0N+1的次態(tài)卡諾圖為</p><p>　　圖1.2.4 Q0N+1的次態(tài)卡諾圖</p>

12、;<p><b>　　狀態(tài)方程:</b></p><p>　　Q2n+1= + </p><p><b>　　= + </b></p><p><b>　　= + </b></p><p>　　(5) 驅(qū)動方程為 :</p><p&g

13、t;　　= = =1</p><p>　　= = = </p><p>　　(6) 檢查能否自啟動（無效狀態(tài)000、010）</p><p>　　000 001</p><p><b>　　010011</b></p><p><b>　　所以能

14、自啟動。</b></p><p>　　(7)檢查錯誤的方法</p><p>　　功能測試前，首先檢查電源是否接通，清零端和置數(shù)端是否有問題，如無問題應 將置數(shù)端與清零端都置1，進一步操作。</p><p>　　在操作過程中，某一狀態(tài)出現(xiàn)錯誤時，應重新操作，使狀態(tài)停留在最后一個正確狀態(tài)時。這時用萬用表檢查發(fā)生錯誤那一位所選用的JK觸發(fā)器的輸入狀態(tài)是否有

15、誤，如果輸入狀態(tài)正確，則看CP脈沖是否好用，如果這些都沒有問題，可能是觸發(fā)器壞了，加入輸入狀態(tài)不正確，檢查錯誤信號所涉及的邏輯門的狀態(tài)是否有誤，再逐級往前查，直到找出錯誤。</p><p><b>　　(8) 最后結(jié)果</b></p><p>　　按動時鐘脈沖開關(guān)，觀察三個指示燈的變化情況，并將結(jié)果與理論值與真值表比較。實驗過程中集成芯片74LS112的16腳接5V直

16、流電源，8腳接地：集成芯片74LS00和74LS08的14腳接5V直流電源，7腳接地。</p><p><b>　　最后結(jié)果：</b></p><p>　　1.2.3邏輯接線圖</p><p>　　圖1.2同步計數(shù)器接線圖</p><p><b>　　1.2.4仿真結(jié)果</b></p>

17、<p>　　圖1.2.5 001仿真圖</p><p>　　圖1.2.6 011仿真圖</p><p>　　圖1.2.7 100仿真圖</p><p>　　圖1.2.8 101仿真圖</p><p>　　圖1.2.9 110仿真圖</p><p>　　圖1.2.10 111仿真圖</p>&l

18、t;p>　　圖1.2.11 001仿真圖</p><p>　　1.3串行序列檢測器設(shè)計原理</p><p><b>　　1/0</b></p><p>　　S0 0/0 S1 0/0 S2 1/0 S3</p><p>　　1/0 1/0

19、 0/0 </p><p><b>　　0/1</b></p><p>　　1.3.2選擇觸發(fā)器、求時鐘方程、輸出方程、狀態(tài)方程和結(jié)果</p><p><b>　?。?）選擇觸發(fā)器</b></p><p>　　由于JK觸發(fā)器功能齊全、使用靈活，故選用2個下降沿JK觸發(fā)器。</p>

20、<p><b>　　（2）求時鐘方程</b></p><p>　　CP0=CP1=CP</p><p><b>　?。?）求輸出方程</b></p><p>　　輸出方程的卡諾圖為：</p><p>　　圖1.3.1輸出方程的卡諾圖</p><p><b&g

21、t;　　(4)狀態(tài)方程：</b></p><p><b>　　電路次態(tài)卡諾圖：</b></p><p>　　圖1.3.2電路次態(tài)卡諾圖</p><p>　　Q1N+1的次態(tài)卡諾圖為：</p><p>　　圖1.3.3 Q1N+1的次態(tài)卡諾圖</p><p>　　Q0N+1的次態(tài)卡諾圖為

22、：</p><p>　　圖1.3.4Q0N+1的次態(tài)卡諾圖</p><p><b>　　狀態(tài)方程：</b></p><p><b>　　Y= Q1nQ0n</b></p><p><b>　　= + </b></p><p><b>　　= +

23、X = </b></p><p>　　(5) 驅(qū)動方程為 :</p><p>　　= = </p><p>　　= =1</p><p>　　(6) 檢查能否自啟動（無無效狀態(tài)）</p><p><b>　　(7) 最后結(jié)果</b></p&g

24、t;<p>　　按動時鐘脈沖開關(guān)，觀察三個指示燈的變化情況，并將結(jié)果與理論值與真值表比較。實驗過程中集成芯片74LS112的16腳接5V直流電源，8腳接地：集成芯片74LS00.74LS11和74LS08的14腳接5V直流電源，7腳接地。</p><p>　　(8) 檢查錯誤的方法</p><p>　　1）功能測試前，首先檢查電源是否接通，清零端和置數(shù)端是否有問題，如無問題應

25、將置數(shù)端與清零端都置1，進一步操作。</p><p>　　2）在操作過程中，某一狀態(tài)出現(xiàn)錯誤時，應重新操作，使狀態(tài)停留在最后一個正確狀態(tài)時。這時用萬用表檢查發(fā)生錯誤那一位所選用的JK觸發(fā)器的輸入狀態(tài)是否有誤，如果輸入狀態(tài)正確，則看CP脈沖是否好用，如果這些都沒有問題，可能是觸發(fā)器壞了，加入輸入狀態(tài)不正確，檢查錯誤信號所涉及的邏輯門的狀態(tài)是否有誤，再逐級往前查，直到找出錯誤。</p><p>

26、;　　1.3.3、邏輯接線圖</p><p>　　圖1.3檢測器接線圖</p><p>　　1.3.4.仿真結(jié)果</p><p>　　圖1.3.5 =00 Y=0仿真圖</p><p>　　圖1.3.6 X=0 =01 Y=0仿真圖</p><p><b>　　圖1.</b>

27、;</p><p>　　圖1.3.7 X=0 =10 Y=0仿真圖</p><p>　　圖1.3.8 X=1 =11 Y=0仿真圖</p><p>　　圖1.3.9 X=0 =11 Y=1仿真圖</p><p>　　1.4 設(shè)計總結(jié)和體會</p><p>　　通過數(shù)字電子技術(shù)

28、課程設(shè)計的學習與實踐我們能更好的了解相關(guān)數(shù)字元件的功能，并會設(shè)計相關(guān)電路。在設(shè)計過程中要有探索精神，遇到問題要勤于嘗試敢于發(fā)現(xiàn)錯誤并改正錯誤。同時要注重和同學的交流合作達到相互進步，共同成長的目的。</p><p>　　通過做這個課程設(shè)計我學會了把平時學習的理論知識和實際操作很好的聯(lián)系起來，增強了自己的電路設(shè)計能力，初步形成了軟件工程理念，對自己所學的知識有了更清晰的認識。同時意識到了自己今后學習的大方向。<

29、;/p><p>　　我意識到在以后的學習中，自己必須加強對新生事物的探索能力，要嘗試獨立完成一些基本學習內(nèi)容。要注重細節(jié),在不斷的學習中培養(yǎng)嚴謹?shù)那髮W態(tài)度,嚴格要求自己,認真對待學習中遇到的問題。</p><p>　　2.模擬電子設(shè)計部分</p><p>　　2.1課程設(shè)計的目的</p><p>　　（1）掌握數(shù)字、模擬電路的一般設(shè)計方法，具備初

30、步的電路設(shè)計能力。初步掌握電子電路的計算</p><p>　　機輔助設(shè)計、仿真方法。</p><p>　?。?）熟悉常用電子器件的類型和特性并會合理選用。</p><p>　?。?）初步掌握普通電子電路的安裝、布線、調(diào)試等基本技能。</p><p>　?。?）提高綜合運用所學的理論知識去獨立分析和解決問題的能力。</p><

31、;p>　?。?）進一步熟悉電子儀器的正確使用方法。</p><p>　　（6）學會撰寫課程設(shè)計總結(jié)報告。</p><p>　?。?）培養(yǎng)嚴謹、認真的科學態(tài)度和踏實細致的工作作風。</p><p><b>　　2.2矩形波發(fā)生器</b></p><p>　　2.2.1簡單原理及性能指標</p><

32、p>　　電路由集成運放與 及一個滯回比較器和一個RC充放電回路組成。穩(wěn)壓管和 的作用是鉗位，將滯回比較器的輸出電壓限制在穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓值。</p><p>　　滯回比較器的輸出只有兩種可能的狀態(tài)，高電平或低電平。滯回比較器的兩種不同的輸出電平使RC電路進行充電放電，于是電容上的電壓將升高或降低，而電容上的電壓又作為滯回比較器的輸入電壓，控制其輸出端狀態(tài)發(fā)生跳變，從而使RC電路由充電過程變?yōu)榉烹娺^程或相反。

33、滯回比較器的輸出端即可得到一個高低電平周期性交替的矩形波。</p><p><b>　　2.2.2結(jié)論</b></p><p>　　分析：假設(shè)t=0時，電容C上的電壓uc=0，且uo=uz，則此時u+= ，此時輸出電壓uz將通過電阻R向電容C充電，使uC升高。當uC=u-=u+時，滯回比較器的輸出端將發(fā)生跳變，由高電平跳變?yōu)榈碗娖绞箄o=-uZ，則此時u+= ，電容C

34、將通過R放電使uC降低，當uC= u-=u+時，uo=+uZ，以后重復上述變化。</p><p><b>　　計算：</b></p><p>　　（1） 當電位器的滑動端調(diào)至中間時，輸出矩形波，估算此時的輸出電壓的振蕩周期T</p><p>　　及輸出電壓和電容上電壓的峰值Uom和Ucm.</p><p>　　矩形波的振

35、蕩周期T=2 </p><p>　　=2( +0.5RW) </p><p><b>　　=[2 ]s</b></p><p><b>　　=6.5ms</b></p><p>　　Uom=UZ=4.3V</p><p>　　由運算放大器的“虛短”“虛斷”的特性和電壓串聯(lián)負

36、反饋的特點。</p><p><b>　　Ucm= = </b></p><p><b>　　= </b></p><p>　　(2)估算當電位器滑動端調(diào)至最右端時的T1,T2和T的數(shù)值</p><p><b>　　電容充電時間為</b></p><p&g

37、t;　　T1=(R+RW) </p><p>　　=（100+300） ]s</p><p><b>　　=5.2ms</b></p><p><b>　　放電時間</b></p><p>　　T2=( R +0) </p><p><b>　　= ]s<

38、/b></p><p><b>　　=1.3ms</b></p><p>　　則輸出波形的振蕩周期為</p><p>　　T= T1 ＋T2=5.2ms+1.3ms=6.5ms</p><p><b>　　占空比為</b></p><p><b>　　D= =

39、 =0.8</b></p><p>　　(3) 估算當電位器滑動端調(diào)至最左端時的T1,T2和T的數(shù)值</p><p><b>　　電容充電時間為</b></p><p>　　T1=( R +0) </p><p><b>　　= ]s</b></p><p>&

40、lt;b>　　=1.3ms</b></p><p><b>　　放電時間</b></p><p>　　T2=(R+RW) </p><p>　　=（100+300） ]s</p><p><b>　　=5.2ms</b></p><p>　　則輸出波形的振

41、蕩周期為</p><p>　　T= T1 ＋T2=1.3ms+5.2ms=6.5ms</p><p><b>　　占空比為</b></p><p><b>　　D= = =0.2</b></p><p>　　2.2.3矩形波發(fā)生電路的仿真</p><p><b>　

42、　(1)仿真電路圖</b></p><p>　　圖2.2.1矩形波發(fā)生電路圖</p><p>　　(2)仿真波形及數(shù)據(jù)</p><p>　　(1) 當電位器的滑動端調(diào)至中間時，輸出矩形波,由下圖（a）可以得出：</p><p>　　Uom=4.88V Ucm=2.722V T=7.743ms</p><

43、;p><b>　　圖（a）</b></p><p>　　圖2.2.2電位器中間時刻仿真圖</p><p>　　（2）當電位器滑動端調(diào)至最左端時，由圖（a）可得：</p><p>　　Uom=4.880V Ucm=2.787V T=7.743ms</p><p><b>　　由圖（b）可得：<

44、;/b></p><p>　　T2=6.063ms ,所以T1= T—T2=7.743ms—6.063ms=1.680 ms</p><p>　　占空比D= = 0.217</p><p><b>　　圖a</b></p><p>　　圖2.2.3電位器左端時刻仿真圖1</p><p>&l

45、t;b>　　圖b: </b></p><p>　　圖2.2.4電位器左端時刻仿真圖2</p><p>　　(3) 估算當電位器滑動端調(diào)至最右端時,由圖（a）可得</p><p>　　Uom=4.877V Ucm=2.809V T=7.836ms</p><p><b>　　由圖（b）可得：</b&g

46、t;</p><p>　　T2=1.586ms ,所以T1= T—T2=7.836ms—1.586ms=6.25 ms</p><p>　　占空比D= =0.798</p><p><b>　　圖a:</b></p><p>　　圖2.2.5電位器右端時刻仿真圖1</p><p><b>

47、;　　圖b:</b></p><p>　　圖2.2.6電位器右端時刻仿真圖2</p><p><b>　　2.2.4結(jié)果分析</b></p><p>　　(1) 當電位器的滑動端調(diào)至中間時</p><p>　　(2) 當電位器的滑動端調(diào)至最左端時</p><p>　　(3) 當電位器的

48、滑動端調(diào)至最右端時</p><p>　　對比表中的估算結(jié)果和仿真結(jié)果，數(shù)值有較大的誤差，其誤差原因是在仿真中二極管影響輸入波的周期，以及讀數(shù)的誤差。總的來看，估算的結(jié)果和仿真的結(jié)果是一致的。</p><p>　　2.3反相輸入求和運算電路</p><p>　　2.3.1簡單原理及性能指標</p><p>　　在反相輸入端有若干輸入信號，則構(gòu)成

49、反相求和運算電路可得：</p><p>　　由上式可得：　　　　　</p><p>　　若R11＝R12＝R13＝R1時，則　　</p><p>　　平衡電阻 R2＝R11//R12//R13//RF</p><p><b>　　2.3.2結(jié)論</b></p><p>　　通過上面的分析可以看出，

50、反相輸入求和電路的實質(zhì)是利用“虛地”和“虛斷”的特點，通過各路輸入電流相加的方法來實現(xiàn)輸如電壓的相加。</p><p>　　這種反相輸入求和電路的優(yōu)點是，當改變某一輸入回路的電阻時，僅僅改變輸出電壓與該路輸入電壓之間的比例關(guān)系，對其他各路沒有影響，因此調(diào)節(jié)起來比較靈活方便，另外，由于“虛地”，因此，加在集成運放輸入端的鞏膜電壓很小。</p><p>　　2.3.3反相輸入求和電路仿真<

51、;/p><p><b>　　(1)仿真電路圖</b></p><p>　　圖2.3.1反向輸入求和電路仿真圖</p><p><b>　　(2)仿真結(jié)果</b></p><p>　　圖2.3.2仿真結(jié)果</p><p>　　理論值：Uo=－Rf/R1×U1－Rf/R2&

52、#215;U2－Rf/R3×U3=－8.5599V</p><p>　　測量值：Uo=－8.547V</p><p><b>　　2.4誤差分析</b></p><p><b>　　2.4.1誤差因素</b></p><p>　?。ǎ保┰旧泶嬖谡`差；</p><p&

53、gt;　?。ǎ玻┖附訒r，焊接點存在微小電阻；</p><p>　?。ǎ常┤f用表本身的準確度而造成的系統(tǒng)誤差；</p><p><b>　?。ǎ矗┳x數(shù)誤差；</b></p><p>　?。ǎ担y得輸出電流時接觸點之間的微小電阻造成的誤差；</p><p>　?。ǎ叮╇娏鞅韮?nèi)阻串入回路造成的誤差；</p>&l

54、t;p>　?。ǎ罚y得紋波電壓時示波器造成的誤差；</p><p>　?。ǎ福┦静ㄆ鞅旧淼臏蚀_度造成的誤差。</p><p><b>　　2.4.2改進方法</b></p><p>　?。ǎ保p小接觸點的微小電阻；</p><p>　?。ǎ玻y量紋波時示波器采用手動同步；</p><p>　

55、　（３）采用更高精度的儀器去測量；</p><p>　　讀數(shù)時采用正確的讀數(shù)方法。</p><p>　　2.5.設(shè)計總結(jié)和體會</p><p>　　首先，通過這次模電仿真設(shè)計使我對模電有了更深一步的了解，使我認識到了在模電課程設(shè)計中，對模電知識的掌握是十分重要的，對Multisim軟件的操作也是十分重要的。為了能熟練的進行設(shè)計，我對課本知識進行了系統(tǒng)的復習，以熟練準

56、確的設(shè)計-。為了能熟練的使用Multisim10軟件，以符合設(shè)計的需求，我對這個軟件進行了基礎(chǔ)操作的學習和練習。在進行了充分的準備之后，做起課程設(shè)計便得心應手。</p><p>　　其次，課程設(shè)計是一門專業(yè)課。在設(shè)計前，將抽象的理論知識與實際電路設(shè)計聯(lián)系在一起是我設(shè)計電路的初步方法，在設(shè)計電路的過程中加深了我對課本知識的理解和綜合運用，培養(yǎng)了我綜合運用理論知識和專業(yè)知識解決實際工程問題的能力，以及工程意識探索和創(chuàng)

57、新能力。</p><p><b>　　3.參考文獻</b></p><p>　　........................................................</p><p>　　[1] 余孟嘗. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程. 第三版. 高等教育出版社</p><p>　　[2] 楊素行.