任务数电模电课设沈阳理工大学专用.docx
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任务数电模电课设沈阳理工大学专用
【关键字】任务
课程设计任务书
学院
信息科学与工程学院
专业
学生姓名
学号
设计题目
数字电子设计题目:
十四进制同步减法计数器(0010,0001无效)串行序列信号检测器(检测序列:
1110),用3—8译码器设计组合逻辑电路。
模拟电子设计题目:
1.差分比例运算电路2.单向桥式整流电路3.反向求和电路4.电容滤波电路5.矩形波发生电路
内容及要求:
一.数字电子部分
1.利用触发器和逻辑门电路,设计十四进制同步减法计数器,串行序列检测器以及组合逻辑电路的设计。
2.根据设计电路图进行连线进行验证。
3.在multisim环境下分析仿真结果,给出仿真波形图。
二.模拟电子部分
1.采用multisim仿真软件建立电路模型;
2.对电路进行理论分析、计算;
3.在multisim环境下分析仿真结果,给出仿真波形图。
进度安排:
第一周:
数字电子设计
第1天:
1.指导教师布置课程设计题目及任务
2.课程设计指导教师就相关问题单独进行指导
3.查找相关资料并且进行电路的初步设计
第2~4天:
1.根据具体设计题目进行最后总体设计
2.课程设计指导教师就相关问题单独进行指导
3.利用实验平台进行课程设计的具体实验
4.指导教师进行验收
第5天:
1.完成课程设计报告
2.指导教师针对课程设计进行答辩
第二周:
模拟电子设计
第1天:
1.布置课程设计题目及任务
2.查找文献、资料,确立设计方案
第2~3天:
1.安装multisim软件,熟悉multisim软件仿真环境
2.在multisim环境下建立电路模型,学会建立元件库
第4天:
1.对设计电路进行理论分析、计算
2.在multisim环境下仿真电路功能,修改相应参数,分析结果的变化情况
第5天:
1.课程设计结果验收
2.针对课程设计题目进行答辩
3.完成课程设计报告
指导教师(签字):
年月日
分院院长(签字):
年月日
6
1.6组合逻辑电路的设计要求……………………………………………10
1.7组合逻辑电路的设计过程………………………………………………10
1.12参考文献…………………………………………………………………15
2.3.1电路模型建立…………………………………………………………………17
2.4.3仿真结果分析……………………………………………………………………………19
2.5.1电路模型建立…………………………………………………………………21
2.5.2理论分析及计算………………………………………………………………22
2.5.3仿真结果分析…………………………………………………………………22
2.6.1电路模型建立…………………………………………………………………23
2.6.2理论分析及计算………………………………………………………………23
2.7矩形波发生电路…………………………………………………………25
2.7.3仿真结果分析…………………………………………………………………26
参考文献
1数字电子设计部分
1.1课程设计的目的
1.加深对教材的理解和思考,并通过实验设计、验证正是理论的正确性。
2.学习自行设计一定难度并有用途的计数器、加法器、寄存器等。
3.检测自己的数字电子技术掌握能力。
1.2设计的总体框图
下图为同步二进制加法计数器示意框图
图
1.3设计过程
十四进制同步减法计数器,无效态为:
0001,0010
①根据题意可画出该计数器状态图:
1111→1110→1101→1100→1011→1010→1001
0000←0011←0100←0101←0110←0111←1000
图
②选择触发器,求时钟方程,画出卡诺图。
a.触发器:
JK边沿触发器四个
b.时钟方程:
由于是同步计数器,故CP0=CP1=CP2=CP3=CP
c.卡诺图如下:
十四进制同步减法计数器次态和输出卡诺图:
图1.3.2
1.1.1次态的卡诺图
图1.3.3
1.1.2次态的卡诺图
图1.3.4
1.1.3次态的卡诺图
图1.3.5
1.1.4次态的卡诺图
图1.3.6
③根据卡诺图写出状态方程、输出方程:
状态方程:
④求驱动方程:
JK触发器特性方程为:
由此可以得出驱动方程:
⑤检查电路能否自启动:
将无效态(0001,0010)代入状态方程、输出方程进行计算,
得:
结果,均为有效态,故能自启动,其状态图为:
⑥下图为十四进制减法计数器(无效态:
0001,0010)的时序图
1.4序列检测器设计的总体框图
下图为序列信号发生器的设计总体框图
1.5序列检测器的设计过程
1.检测序列1110,画出状态图如下:
图1.5.1
2.选择触发器,求时钟方程。
选择触发器:
本次设计选用2个JK边沿触发器。
时钟方程:
由于是同步的,故CP0=CP1=CP
3.求输出方程和状态方程。
下图为序列检测器次态和输出卡诺图:
图1.5.2
Ⅰ.下图为三位二进制加法器次态的卡诺图
图1.5.3
Ⅲ.下图为三位二进制加法器次态的卡诺图
图1.5.4
Ⅳ.下图为三位二进制加法器输出Y的卡诺图
图1.5.5
根据卡诺图写出状态方程、输出方程:
状态方程:
输出方程:
④求驱动方程。
JK触发器特性方程为:
由此可以得出驱动方程:
检测能否自启动(无效状态10)
所以,可以看出本题是可以自启动的。
1.6组合逻辑电路的设计要求(3-8译码器)
1.题目要求:
用集成二进制译码器和与非门实现下列逻辑函数,选择合适的电路,画出连线图。
要求如下:
(实现以下输出功能)
1.7组合逻辑电路的设计过程(3-8译码器)
本题有三个输入信号A,B,C,所以选择3-8译码器74LS138芯片。
因此由以上表达式可知:
=C=B=A
1.8设计的逻辑电路图
1.十四进制同步减法计数器
图1.6.1
2.序列检测器
图1.6.2
3.组合逻辑电路(译码器)
图1.6.3
1.9设计的芯片原理图
图中为JK边沿触发器(下降沿)的引脚标号图,脉冲信号从图中1CLK和2CLK输入,PR、CLR分别为异步清零端和异步置数端。
即当PR端输入高电平而CLR端输入低电平时,Q的次态被异步置为0;当PR端输入低电平而CLR端输入高电平时,Q的次态被异步置为1。
其输出特性为,则J=1,K=0时,输出Q的次态被同步置1;J=0,K=1时,输出Q的次态被同步置为0;J=0。
K=0时,Q的次态和现态一致,保持状态;时,Q的次态和现态状态相反,翻转。
图1.7.1图1.7.2
上图中1,2为集成芯片中的两个与非门
图
图1.7.4两个两输入与门
图1.7.5译码器
1.10实验仪器
集成芯片:
74LS112芯片2个(每个芯片包含2个JK触发器),74LS00芯片1个(每个包含4个与非门电路),74LS08芯片一个(每个包含4个与门电路),74LS11芯片一个,74LS138芯片一个。
数字原理教学系统试验台一台(含导线若干)。
1.11实验结论
经过本次课程设计,不仅使我学到了很多的知识而且大大的提升了我的动手实践能力,使我受益匪浅。
比如,在设计过程中,稍有不慎就会出错,所以,我们一定要高度的重视,细心的去完成设计。
接线过程是反映一个动手能力的平台,只要利用好它,对自己的动手能力很有帮助。
因此,我们一定要本着一丝不苟的精神来完成每次课设,抓住锻炼自己的机会,逐渐提升自己的能力。
1.12参考文献
[1]清华大学电子学教研室组编.余孟尝主编.数字电子技术基础简明教程.3版.北京:
高等教育出版.2006
[2]沈阳理工大学信息科学与技术学院数字逻辑实验室编.张利萍,王向磊主编.数字逻辑实验指导书.1版.沈阳:
沈阳理工大学出版社.2011
2模拟电子设计部分
2.1课程设计的目的与作用
①理解反相输入,同相输入,差分输入比例运算电路的工作原理。
②掌握估算反相输入,同相输入,差分输入比例运算电路输出和输入的关系。
③掌握分析和设计反相输入,同相输入,差分输入比例运算电路。
④掌握Multisim仿真时的错误形式并分析错误原因。
2.2设计任务、及所用multisim软件环境介绍
设计任务:
分别在三种比例运算电路的输出端加上直流电压U1(或UI1和UI2),利用虚拟仪表测量电路的输出电压U0,结果如表7-2所示。
读者可根据电路参数自行估算其输出输入关系,并与仿真结果进行比较。
软件介绍:
Multisim是InteractiveImageTechnologies(ElectronicsWorkbench)公司推出的以Windows为基础的仿真工具,适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。
它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式,具有丰富的仿真分析能力。
软件以图形界面为主,采用菜单、工具栏和热键相结合的方式,具有一Windows应用软件的界面风格,界面由多个区域构成:
菜单栏,各种工具栏,电路输入窗口,状态条,列表框等。
通过对各部分的操作可以实现电路图的输入、编辑,并根据需要对电路进行相应的观测和分析。
用户可以通过菜单或工具栏改变主窗口的视图内容。
菜单中有一些与大多数Windows平台上的应用软件一致的功能选项,如File,Edit,View,Options,Help。
此外,还有一些EDA软件专用的选项,如Place,Simulation,Transfer以及Tool等。
Multisim10提供了多种工具栏,并以层次化的模式加以管理,用户可以通过View菜单中的选项方便地将顶层的工具栏打开或关闭,再通过顶层工具栏中的按钮来管理和控制下层的工具栏。
通过工具栏,用户可以方便直接地使用软件的各项功能。
2.3差分比例运算电路
2.3.1电路模型的建立
在Multisim中构建由三个集成运放组成的数据放大器反相输入,同相输入,差分输入比例运算电路
差分比例运算电路
2.3.2理论分析及计算
由虚短、虚断的特点可知:
利用叠加定理可求得反向输入端的电位为:
由,,得:
所以,当﹦2V、﹦4V,=1、﹦1.5时,分别得:
﹦-4V,﹦-1V。
1.当输入为直流4伏和1伏时:
2.当输入为直流1伏和1.5伏时:
分析:
如上图所示,理论值分别为-4V,-1V。
实际值为-3.97V,-0.97V。
理论值与实际值基本一致,说明结论正确。
2.4单相桥式整流电路:
2.4.1电路模型的建立
2.4.2理论分析及计算
整流电路的输出直流电压是输入电压瞬时值在一个周期内平均值,所以,在单相桥式整流电路中,
﹦2√2/∏=0.9
所以,当等于25V和20V时,电压分别为22.5V,18V。
上式说明,在桥式整流电路中,负载上得到的直流电压约为变压器的0.9倍,这个结果是在理想情况下得到的,如果考虑整流电路内部二极管正向内阻和变压器等效内阻上的压降,输出直流电压的实际数值还要低一些。
2.4.3仿真结果分析
1.当=25V时,仿真结果:
输入电压与输出电压的数值及波形:
2.当=20V时,仿真结果:
输入电压与输出电压的数值及波形:
2.5反相求
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- 任务 数电模电课设 沈阳 理工大学 专用