電工電子課程設(shè)計(jì)--555集成器電路部分設(shè)計(jì)

1、<p>　　評(píng)分： </p><p><b>　　電工電子課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　設(shè) 計(jì) 報(bào) 告</p><p>　　基于EWB的數(shù)字電路仿真和設(shè)計(jì)</p><p>　　――編碼器和譯碼器部分</p><p><b>　　1.電

2、路設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　基于EWB的數(shù)字電路仿真和設(shè)計(jì)――編碼器和譯碼器</p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)電路簡(jiǎn)述</b></p><p>　　在當(dāng)今電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，EWB設(shè)計(jì)和仿真是一個(gè)十分重要的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。在眾多的設(shè)計(jì)

3、和仿真軟件中，EWB以其強(qiáng)大的仿真設(shè)計(jì)應(yīng)用功能，在各高校電信類專業(yè)電子電路的仿真和設(shè)計(jì)中得到了較廣泛的應(yīng)用。EWB及其相關(guān)庫包的應(yīng)用對(duì)提高學(xué)生的仿真設(shè)計(jì)能力，更新設(shè)計(jì)理念有較大的好處。</p><p>　　EWB最突出的特點(diǎn)是用戶界面友好，各類器件和集成芯片豐富，尤其是其直觀的虛擬儀表是EWB的一大特色。EWB包含的虛擬儀表有：示波器，萬用表，函數(shù)發(fā)生器，波特圖圖示儀，失真度分析儀，頻譜分析儀，邏輯分析儀，網(wǎng)絡(luò)分

4、析儀等。而通常一個(gè)普通實(shí)驗(yàn)室是無法完全提供這些設(shè)備的。這些儀器的使用使仿真分析的操作更符合平時(shí)實(shí)驗(yàn)的習(xí)慣。</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是應(yīng)用EWB軟件來進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真編碼器以及譯碼器的工作原理、基本應(yīng)用電路等，并硬件實(shí)驗(yàn)調(diào)試通過，通過仿真和硬件實(shí)驗(yàn)進(jìn)行結(jié)果分析對(duì)比。</p><p><b>　　1 EWB的簡(jiǎn)介</b></p><p>

5、;　　EWB是一種電子電路計(jì)算機(jī)仿真軟件，它被稱為電子設(shè)計(jì)工作平臺(tái)或虛擬電子實(shí)驗(yàn)室，英文全稱為Electronics Workbench。EWB是加拿大Interactive Image Technologies公司與1988年開發(fā)的，自發(fā)布以來，已經(jīng)有35個(gè)國(guó)家、10種語言的人在使用。EWB以SPICE3F5 為軟件核心，增強(qiáng)了其在數(shù)字及模擬混合信號(hào)方面的仿真功能。</p><p>　　1 EWB的

6、軟件界面簡(jiǎn)介</p><p>　　1. EWB的主窗口</p><p><b>　　圖1</b></p><p>　　2．元件庫欄 圖2</p><p><b>　　信號(hào)源庫</b></p><p><b&

7、gt;　　圖3</b></p><p><b>　　基本器件庫</b></p><p><b>　　圖4</b></p><p>　　5.二極管庫指示 圖56.儀器庫</p><p><b>　　圖6</b&g

8、t;</p><p>　　1.2 EWB的基本操作方法</p><p>　　1.Electronics Workbench 基本操作方法介紹</p><p>　　其他操作方法相對(duì)簡(jiǎn)單，下面就常用的儀器舉例說明：</p><p>　　1） 數(shù)字多用表數(shù)字多用表的量程可以自動(dòng)調(diào)整。下圖是其圖標(biāo)和面板。</p><p>

9、<b>　　其電壓、</b></p><p><b>　　圖7</b></p><p>　　電流檔的內(nèi)阻，電阻檔的電流和分貝檔的標(biāo)準(zhǔn)電壓值都可以任意設(shè)置。從打開的面板上選Setting 按鈕可以設(shè)置其參數(shù)。2)示波器示波器為雙蹤模擬式，其圖標(biāo)和面板如下圖所示。其中：　　Expand ---- 面板擴(kuò)展按鈕；　Time base ----

10、時(shí)基控制；　Trigger ---- 觸發(fā)控制；包括：①Edge ---- 上（下）跳沿觸發(fā)?、贚evel ---- 觸發(fā)電平?、塾|發(fā)信號(hào)選擇按鈕：Auto（自動(dòng)觸發(fā)按鈕）；A、B（A、B通道觸發(fā)按鈕）；Ext（外觸發(fā)按鈕）　　X（Y）position ---- X（Y）軸偏置；　　Y/T、B/A、A/B ---- 顯示方式選擇按鈕（幅度/時(shí)間、B通道/A通道、A通道/B通道）；　　AC、0、DC ---- Y軸輸入方式按鈕（

11、AC、0、DC）。 </p><p>　　3)信號(hào)發(fā)生器信號(hào)發(fā)生器可以產(chǎn)生正弦、三角波和方波信號(hào)，其圖標(biāo)和面板如下圖所示?？烧{(diào)節(jié)方波和三角波的占空比。</p><p><b>　　圖8</b></p><p>　　4)波特圖儀　　波特圖儀類似于實(shí)驗(yàn)室的掃頻儀，可以用來測(cè)量和顯示電路的幅度頻率特性和相位頻率特性。波特圖儀的圖標(biāo)和面板如下圖所

12、示。　　波特圖儀有IN和OUT兩對(duì)端口，分別接電路的輸入端和輸出端。每對(duì)端口從左到右分別為+V端和-V端，其中IN端口的+V端和-V端分別接電路輸入端的正端和負(fù)端，OUT端口的+V端和-V端分別接電路輸出端的正端和負(fù)端。此外在使用波特圖儀時(shí)，必須在電路的輸入端接入AC（交流）信號(hào)源，但對(duì)其信號(hào)頻率的設(shè)定并無特殊要求，頻率測(cè)量的范圍由波特圖儀的參數(shù)設(shè)置決定。 圖9<

13、/p><p>　　其中：　　Magnitude（Phase）---- 幅頻（相頻）特性選擇按鈕；　　Vertical（Horizontal）Log/Lin ---- 垂直（水平）坐標(biāo)類型選擇按鈕（對(duì)數(shù)/線性）；　　F（I）---- 坐標(biāo)終點(diǎn)（起點(diǎn)）。 </p><p>　　2 編碼器和譯碼器的工作原理</p><p>　　2.1.編碼器電路基本原理</p&g

14、t;<p>　　編碼器的邏輯功能是將輸入的每一個(gè)信號(hào)編成一個(gè)對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制代碼。優(yōu)先編碼的特點(diǎn)是允許編碼器同時(shí)輸入兩個(gè)以上編碼信號(hào)，但其只對(duì)優(yōu)先級(jí)別最高的信號(hào)進(jìn)行編碼。各信號(hào)的優(yōu)先級(jí)別在設(shè)計(jì)編碼器時(shí)已被確定。</p><p>　　8線-3線優(yōu)先權(quán)編碼器74148有8個(gè)信號(hào)輸入端0、1、2、3、4、5、6、7，輸入端為低電平表示有編碼信號(hào)輸入，輸入端為高電平表示沒有編碼信號(hào)輸入。有三個(gè)代碼輸出端A2、A

15、1、A0，輸出三位二進(jìn)制代碼。編碼器還有一個(gè)選通輸入端E1，只有當(dāng)其為低電平時(shí)，編碼器才能正常工作。兩個(gè)擴(kuò)展輸出端GS、E0，用與擴(kuò)展編碼功能。GS為0表示編碼器處于工作狀態(tài)，且至少有一個(gè)信號(hào)輸入，E0為0表示編碼器處于工作狀態(tài)，且沒有信號(hào)輸入。</p><p>　　8線-3線優(yōu)先編碼器74148的邏輯功能。</p><p><b>　　圖10</b></p&g

16、t;<p>　　編碼器的芯片和引腳圖</p><p><b>　　表1</b></p><p><b>　　編碼器的功能表</b></p><p>　　2.2譯碼器電路基本原理</p><p><b>　　1.電路基本原理</b></p><p

17、>　　譯碼器的邏輯功能是將輸入的二進(jìn)制代碼譯成對(duì)應(yīng)輸出高、低電平信號(hào)。3線-8線譯碼器74138除了三個(gè)代碼輸入端和八個(gè)信號(hào)輸出端外，還有三個(gè)控制端G1，G2A`，G2B`，只有當(dāng)G1=1、G2A`=G2B`=0時(shí)，譯碼器才處于工作狀態(tài)，否則譯碼器被禁止，所有輸出端被封鎖為高電平。</p><p>　　數(shù)據(jù)分配器的邏輯功能是將一路輸入數(shù)據(jù)，根據(jù)其不同的地址分配到不同的通道上去。如果將3線-8線譯碼器7413

18、8的代碼輸入作為地址輸入，控制端之一作為數(shù)據(jù)輸入端，那么就可以構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)分配器。</p><p>　　在BCD七段顯示譯碼器7447中，D、C、B、A表示輸入的BCD代碼，OA-OG表示輸出的7位二進(jìn)制代碼。7位二進(jìn)制代碼作為信號(hào)，會(huì)使七段顯示器顯示相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)字。</p><p>　　譯碼器的芯片引腳 </p><p><b>　　圖11</

19、b></p><p><b>　　表2</b></p><p><b>　　譯碼器的功能表</b></p><p>　　編碼器和譯碼器的EWB仿真實(shí)現(xiàn)</p><p>　　3.1編碼器的EWB仿真</p><p><b>　　1)仿真步驟如下</b>

20、;</p><p>　　建立8線-3線優(yōu)先編碼器的實(shí)驗(yàn)電路，輸入信號(hào)通過開關(guān)接優(yōu)先編碼器輸入端， 開關(guān)由鍵盤上0-7 八個(gè)數(shù)字鍵控制。輸出代碼由紅色邏輯探針監(jiān)視。兩個(gè)擴(kuò)展輸出端GS、E0由綠色邏輯探針監(jiān)視，如圖12所示。</p><p>　　打開仿真開關(guān)，通過按數(shù)字鍵，將各輸入端依次輸入低電平（0），觀察輸出邏輯探針的變化。</p><p>　　同時(shí)輸入幾個(gè)低電平信

21、號(hào)，觀察各信號(hào)優(yōu)先級(jí)別的高低，最終將各信號(hào)對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制代碼記錄下來。 </p><p><b>　　圖12 </b></p><p><b>　　2)仿真結(jié)果 </b></p><p><b>　　圖13</b></p><p>　　3）測(cè)試結(jié)果及結(jié)論 </p&

22、gt;<p>　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示?？梢钥闯龈鱾€(gè)引腳對(duì)應(yīng)的編碼，并可以看出輸入引腳7優(yōu)先級(jí)別最高，輸入引腳0優(yōu)先級(jí)別最低。</p><p>　　表3 優(yōu)先編碼器74148編碼器 </p><p>　　結(jié)論：與理論對(duì)比相符</p><p>　　3.2譯碼器的EWB操作步驟</p><p>　　1.建立3線-8線譯碼器7413

23、8實(shí)驗(yàn)電路。</p><p>　　如圖14所示。調(diào)用字符發(fā)生器輸入三位二進(jìn)制代碼，雙擊字符發(fā)生器，打開字符發(fā)生器面板，單擊Pattern鍵，在Pattern對(duì)話框中，選擇按遞增編碼Up counter輸出。用綠色邏輯探針顯示輸入狀態(tài)，用紅色邏輯探針顯示輸出狀態(tài)。</p><p><b>　　圖14</b></p><p><b>　　

24、圖15</b></p><p>　　打開仿真開關(guān)后，不斷單擊字符發(fā)生器面板上的單步輸出Step按鈕，觀察輸出信號(hào)與代碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并記錄下來。</p><p>　　用3線-8線譯碼器74138構(gòu)造數(shù)據(jù)分配器實(shí)驗(yàn)電路。如圖15所示?？刂贫薌2B`作為數(shù)據(jù)輸入端，G2A`接低電平，G1接高電平。用頻率為1Hz的時(shí)鐘信號(hào)源作為數(shù)據(jù)輸入。用鍵盤上的A、B、C三個(gè)按鍵分別控制三個(gè)開關(guān)，提

25、供三位地址輸入。個(gè)輸入、輸出端的狀態(tài)變化均用邏輯探針觀察。 圖16</p><p><b>　　圖17</b></p><p>　　打開仿真開關(guān)，用按鍵依次輸入不同的三位地址信號(hào)，觀察輸出信號(hào)的變化，并記錄結(jié)果。</p><p>　　2.建立BCD七段顯示譯碼器7447實(shí)驗(yàn)電路。</p>

26、<p>　　如圖18所示。調(diào)用字符發(fā)生器輸入四位二進(jìn)制代碼，在字符發(fā)生器控制面板中，單擊Pattern鍵，在Pattern對(duì)話框中，選擇按遞增編碼Up counter輸出。BCD七段顯示譯碼器7447輸出端七段顯示器和邏輯探針用于觀察。</p><p><b>　　圖18</b></p><p><b>　　2-3</b></p

27、><p><b>　　圖19</b></p><p>　　打開仿真器開關(guān)后，不斷單擊字符發(fā)生器面板上的單步輸出Step按鈕，觀察七段顯示譯碼器的輸出變化，觀察七段顯示的十進(jìn)制數(shù)字和偽碼輸入時(shí)對(duì)應(yīng)的輸出。記錄下輸入BCD碼對(duì)應(yīng)的七位輸出代碼。</p><p><b>　　測(cè)試結(jié)果及結(jié)論</b></p><p&

28、gt;　　3線-8線譯碼器74138的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4所示?？梢钥闯?，三位輸入代碼共有8種狀態(tài)組合，對(duì)應(yīng)8個(gè)不同的輸出信號(hào)，輸出信號(hào)是低電平有效。</p><p>　　表4 74138的實(shí)驗(yàn)結(jié)果</p><p>　?。?）數(shù)據(jù)分配器實(shí)驗(yàn)電路實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5所示，對(duì)于8種不同的地址輸入，輸入數(shù)據(jù)D被分配到不同的輸出通道。</p><p>　　表5

29、 數(shù)據(jù)分配器的實(shí)驗(yàn)結(jié)果</p><p>　　（3）BCD七段顯示譯碼器7448的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表6所示?？梢钥闯銎叨巫g碼器7448輸出是高電平有效，顯示器的是與輸入BCD碼對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。</p><p>　　表6 7448實(shí)驗(yàn)電路實(shí)驗(yàn)結(jié)果</p><p>　　結(jié)論：與理論對(duì)比相符</p><p><b>　　

30、四、硬件實(shí)驗(yàn)調(diào)試</b></p><p>　　我們根據(jù)上面的仿真結(jié)果與硬件調(diào)試的結(jié)果對(duì)比，證明結(jié)果是相符實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論的要求。通過EWB仿真設(shè)計(jì)和硬件實(shí)驗(yàn)對(duì)比,我們對(duì)集成電路的功能和應(yīng)用設(shè)計(jì)有了更深的了解。</p><p><b>　　6 心得體會(huì)</b></p><p>　　一、溫故而知新。課程設(shè)計(jì)發(fā)端之始，思緒全無，舉步維艱，對(duì)

31、于理論知識(shí)學(xué)習(xí)不夠扎實(shí)的我深感“書到用時(shí)方恨少”，于是想起圣人之言“溫故而知新”，便重拾教材與實(shí)驗(yàn)手冊(cè)，對(duì)知識(shí)系統(tǒng)而全面進(jìn)行了梳理，遇到難處先是苦思冥想再向同學(xué)請(qǐng)教，終于熟練掌握了基本理論知識(shí)，而且領(lǐng)悟諸多平時(shí)學(xué)習(xí)難以理解掌握的較難知識(shí)，學(xué)會(huì)了如何思考的思維方式，找到了設(shè)計(jì)的靈感。 二、思路即出路。當(dāng)初沒有思路，誠(chéng)如舉步維艱，茫茫大地，不見道路。在對(duì)理論知識(shí)梳理掌握之后，茅塞頓開，柳暗花明，思路如泉涌，高歌“條條大路通羅馬”。頓悟，沒

32、有思路便無出路，原來思路即出路。 三、實(shí)踐出真知。文革之后，關(guān)于真理的大討論最終結(jié)果是“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，自從耳聞以來，便一直以為馬克思主義中國(guó)化生成的教條。時(shí)至今日，課程設(shè)計(jì)基本告成，才切身領(lǐng)悟“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，才明曉實(shí)踐出真知。因?yàn)樵诮滩纳?，?shù)字鐘不過是由計(jì)數(shù)器和譯碼顯碼器組合而成，也便不以為然搭建電路圖，結(jié)果電路出現(xiàn)諸多問題，譬如短路開路，EWB中引腳懸空即為低電平，現(xiàn)實(shí)中引腳懸空呈現(xiàn)大電阻特性即高電平，不

33、為則不知，無為則無知，實(shí)踐出真知。 四、過而能改，善莫大焉。至</p><p><b>　　7 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.電子技術(shù)仿真實(shí)驗(yàn)教程.朱力恒 .主編人民郵電出版社.1987</p><p>　　2.EDA的具體實(shí)用講解與例題.化工出版社.房建華.1993</p><p>　　3.數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)