【正文】 數(shù) 字 電 子 技 術(shù) 綜 合實 訓(xùn) 指 導(dǎo) 書目 錄第一節(jié) 課程設(shè)計的目的及要求 3第二節(jié) 數(shù)字電子電路的設(shè)計方法 4第三節(jié) 數(shù)字電路的安裝、調(diào)試方法9第四節(jié) 數(shù)字電路設(shè)計內(nèi)容及原理簡介14第五節(jié) 設(shè)計說明書的要求19第一節(jié) 綜合實訓(xùn)的目的及要求一、目的主要目的，是提高學(xué)生在數(shù)字集成電路應(yīng)用方面的實踐技能，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用理論知識解決實際問題的能力，樹立嚴謹?shù)目茖W(xué)作風(fēng)。學(xué)生通過電路設(shè)計、安裝、調(diào)試、整理資料等環(huán)節(jié)，初步掌握工程設(shè)計思想與方法，訓(xùn)練組織電路開發(fā)工作的基本技能，學(xué)會編寫設(shè)計文件，逐步了解開展科學(xué)實踐的程序。二、基本要求通過課程設(shè)計各環(huán)節(jié)的實踐，同學(xué)們應(yīng)達到如下要求：1． 掌握數(shù)字電路分析和設(shè)計的基本方法；2． 掌握數(shù)字電路的安裝、調(diào)試以及故障分析的專業(yè)技能；3．具備查閱資料，應(yīng)用資料分析和解決問題的能力。三、課程設(shè)計的任務(wù)：1．完成一規(guī)定電路的安裝與調(diào)試 2．完成一任選電路的設(shè)計、安裝和調(diào)試四、課程設(shè)計完成的內(nèi)容：1． 數(shù)字電路設(shè)計書2．符合設(shè)計功能的電路第二節(jié) 數(shù)字電子電路的設(shè)計方法數(shù)字電路系統(tǒng)一般由輸入電路、控制電路、輸出電路、時鐘電路、脈沖產(chǎn)生電路和電源等部分組成。輸入電路主要作用是將被信號加工變換成數(shù)字信號、其形式包括各輸入接口電路。比如用正弦波振蕩器產(chǎn)生信號，要經(jīng)過放大器對微弱信號進行放大與整形后，才能得到數(shù)字信號，有些模擬信號要經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后再進行處理。在設(shè)計輸入電路時，必須首先了解輸入信號的性質(zhì)及接口條件，以滿足設(shè)計要求?？刂齐娐返墓δ苁菍⑿畔⑦M行加工處理，并為系統(tǒng) 各部分提供所需的各種控制。如數(shù)電書中所舉的彩燈顯示控制器，其定時器為一控制電路，正是在它的作用下，計數(shù)脈沖才按一定的霎時間周期，一組一組地送給地址計數(shù)順，形成時間控制。在數(shù)字頻率計中，從JK觸發(fā)器兩個反相輸出端輸出的信號 也是控制信號，它即了被測信號送至計數(shù)器的時間，同時又控制眲鎖存器在計數(shù)完畢后對數(shù)據(jù)進行鎖存。在具有整電報時功能的時鐘電路中，報時控制電路實現(xiàn)了計數(shù)到555559秒時的五聲和整點時的一聲報時功能。產(chǎn)生這種信號輸出的電路即為控制電路。數(shù)字電路系統(tǒng)中，各種邏輯運算、判別電路等都是電路，它們是整個系統(tǒng)的核心。設(shè)計控制電路是數(shù)系統(tǒng)設(shè)計的最重要的內(nèi)容，必須充分注意不同信號之間的邏輯關(guān)系與時序關(guān)系。輸出電路是系統(tǒng)最后邏輯功能的重要部分。數(shù)字電路系統(tǒng)中存在各種各樣的輸出接口電路，其功能可能是發(fā)送一組經(jīng)系統(tǒng)處理后的數(shù)據(jù)，或顯示一組數(shù)字，或?qū)?shù)字信號進行轉(zhuǎn)換，變成模擬信號等。比如數(shù)字頻率計的顯示譯碼與數(shù)碼管電路，彩燈控制器的并行移位寄存器級驅(qū)動電路等，都屬于系統(tǒng)的輸出電路。設(shè)計輸出電路時，必須注意電路與負載在電平、信號極性、拖動能力等方面要相配的問題。 時鐘電路是數(shù)字電路各級組織訓(xùn)的靈魂，它屬于一種控制 電路，整個系統(tǒng)都在它的控制下按一定的規(guī)律工作。時鐘電路包括主時鐘振蕩電路及經(jīng)分頻后形成各種時鐘脈沖的電路。設(shè)計時鐘電路時，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的要求首先確定主時鐘的頻率，再由它與其他控制信號結(jié)合產(chǎn)生系統(tǒng)所需要的各種時鐘脈沖。電源為整個系統(tǒng)工作提供所需的能源，為各端口提供 所 直流電平。在數(shù)字電路系統(tǒng)中，TTL電路對電源電壓 要求比較嚴格，電壓值必須是在一定范圍內(nèi)。COMS電路對電源電壓的要求相對比較寬松。設(shè)計電源時，必須注意電源的負載能力，電壓和穩(wěn)定度及紋波系數(shù)等。因為任何復(fù)雜的數(shù)字電路系統(tǒng)都由不同層次、相對獨立、具有特定功能的子系統(tǒng)(單元電路)組成，為此在設(shè)計時，先將系統(tǒng)分解成若干個單元電路。然后中，對單元電路的功能及性能，以及單元電路之間的邏輯關(guān)系、時序關(guān)系進行分析，選用合適的單元數(shù)字電路來實現(xiàn)各子系統(tǒng)。最后，將各子系統(tǒng)組合起來，便完成了整個完整系統(tǒng)的設(shè)計。按照這種由大到小，由整體到局部，再由小到大，由局部到整體的設(shè)計方法便可實現(xiàn)數(shù)字電路的系統(tǒng)設(shè)計。下面我們提出設(shè)計數(shù)字電路的一般方法與步驟。一、 總體方案設(shè)計在進行數(shù)字電路設(shè)計時，首先要對設(shè)計任務(wù)進行認真的分析，明確任務(wù)，了解設(shè)計電路的性能指標。根據(jù)給定的技術(shù)指標、條件，以及功能要求，設(shè)計出組成電路的若干單元功能模塊，這個過程稱總體方案設(shè)計。這里的單元功能模塊是指能實現(xiàn)特定功能的最小單元電路(或稱為子系統(tǒng))。在總體方案設(shè)計過程中，還要確定各單元電路之間的邏輯關(guān)系和時序關(guān)系，分析單元電路之間信號的流向。用原理方框圖表示出總體設(shè)計的結(jié)果。因為設(shè)計途徑不是唯一的，滿足要求的方案也不是唯一的，所以為得到一個滿意的設(shè)計方案往往要針對要求，進行大量的市場調(diào)研、查閱資料、手冊等工作，通過設(shè)計——驗證——再設(shè)計多次反復(fù)過程，才能確定出最好的設(shè)計方案。振蕩器分頻器計數(shù)器顯示電路音響電路報時控制門校時控制電路圖1 數(shù)字時鐘的結(jié)構(gòu)方框圖總體設(shè)計方案用系統(tǒng)方框圖表示時，主要部分和難點可畫詳細一些，一般部分只需要反映設(shè)計思想、基本原理以及信號的流向就可以了。系統(tǒng)方框圖應(yīng)力求簡潔、清晰。具有整電報時、校正功能的數(shù)字時鐘的結(jié)構(gòu)方框圖如圖1所示。二、單元電路的設(shè)計單元電路的設(shè)計是整個電路設(shè)計的實質(zhì)部分。將每一部分按照總體框圖的要求設(shè)計好，才能保證整體電路的質(zhì)量。單元電路的設(shè)計步驟分為以下三步。第一步：根據(jù)總體方案對單元電路的要求，明確單元電路的功能、性能指標。注意各單元電路之間的輸入輸出信號的邏輯關(guān)系和時序關(guān)系，盡量避免使用電平轉(zhuǎn)換電路。第二步：選擇設(shè)計單元電路的結(jié)構(gòu)形式。通常選擇學(xué)過的熟悉的電路，或者通過查閱資料選擇更合適的、更先進的電路，在此基礎(chǔ)上高度改進，使電路的結(jié)構(gòu)形式最佳。在選擇電路時充分考慮經(jīng)下幾個問題：1． 電路的功能滿足要求。2． 電路的結(jié)構(gòu)簡單、成本低3． 電路的性能穩(wěn)定、通用性強。第三步：計算單元電路的主要參數(shù)，從而確定元器件的類型。比如：振蕩電路，無論正弦波振蕩電路還時多諧振蕩電路都是通過電容的充放電實現(xiàn)振蕩的，為此要根據(jù)特定的信號頻率，計算出電路中電阻、電容的大小。第四步：畫出單元電路電路圖。三、元器件的選擇：1．?dāng)?shù)字電路設(shè)計時器件的選擇原則 數(shù)字電路設(shè)計時器件的選擇是很重要的，因為器件的選擇是否合理直接影響著電路的穩(wěn)定性，以及成本和成品體積大小等問