【正文】 路。，%%范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。當(dāng)電位器RP移向右端盡頭時，占空比為而當(dāng)RP移向右端盡頭時，占空比為當(dāng)參數(shù)為圖示參數(shù)值時，電路的振蕩周期為3．用555（或556）構(gòu)成施密特觸發(fā)器圖322 用555構(gòu)成施密特觸發(fā)器電路圖施密特觸發(fā)器是雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的一種變形電路，具有幅度觸發(fā)的特點。其輸出狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)有兩個高低不同的觸發(fā)門限電平：當(dāng)輸入信號幅度達(dá)到Vi=V1上門限電平時，電路輸出從一個穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一個穩(wěn)定狀態(tài)，而當(dāng)輸入觸發(fā)信號下降到Vi=V2下門限電平時，電路輸出又會自動轉(zhuǎn)到原來的穩(wěn)定狀態(tài)，根據(jù)這個特點，施密特觸發(fā)器廣泛應(yīng)用在波形的變換，整形及對輸入信號幅度鑒別等場合。圖322是用555定時芯片組成的施密特電路，其工作原理：圖323 施密特觸發(fā)器工作波形圖當(dāng)輸入信號Vi≤VCC時，電路輸出為高電平，電路處于第一穩(wěn)態(tài)狀態(tài)；當(dāng)輸入信號Vi＞VCC時，V0為低電平輸出，電路處于第二種穩(wěn)定狀態(tài)；當(dāng)輸入信號下降到Vi＜VCC時，電路又翻轉(zhuǎn)回第一狀態(tài)即V0=1，圖323所示是輸入為一緩變信號時的工作波形。其中V1=VCC稱上門限電平V2=VCC稱下門限電平V=V1V2=VCC稱回差電壓在圖322中，RR2電阻分壓器用來建立Vi的直流電平，按實際需要選擇它們的阻值。R3為輸入限流電阻，一般取R3=110M。為改變回差電壓的大小，通常可采用（1）改變Vcc供電電壓值；（2）將Vc接適當(dāng)電位。如果需要對施密特電路輸出信號進(jìn)行適當(dāng)?shù)碾娖阶儼?，可將⑦腳作為輸出端。只要⑦腳通過電阻R4接到另一個電源E上，當(dāng)V0為高電平時，輸出。數(shù)字電子電路設(shè)計舉例[例一] 八路移存型彩燈控制器節(jié)日的彩燈五彩繽紛，彩燈的控制電種種類繁多，該題目要求用移位寄存器為核心元件，設(shè)計一個8路彩燈控制器。一、設(shè)計任務(wù)、要求1．設(shè)計任務(wù)：設(shè)計一個彩燈控制電路2．具體要求：（1）彩燈控制電路要求控制8個以上彩燈。（2）要求彩燈組成二種以上花型。每種花型連續(xù)循環(huán)兩次，各種花型輪流交替。二、總體方案設(shè)計該彩燈控制器的總體框圖如圖324所示：圖324 彩燈控制總體框圖下面以8個彩燈2種花型為例三、單元電路設(shè)計1．編碼發(fā)生器編碼發(fā)生器要求根據(jù)花型按節(jié)拍送出8位狀態(tài)編碼信號，以控制彩燈按規(guī)律亮滅，因為彩燈路數(shù)少，花型要求不多，該題宜選用移位寄存器輸出8路數(shù)字信號控制彩燈發(fā)光。編碼發(fā)生器建議采用兩片四位通用移位寄存器LS74194來實現(xiàn)。LS74194具有異步清除和同步頻置，左移，右移，保持等多種功能，控制方便靈活，它的功能表和端子圖如圖325所示。圖325 LS74194功能表和端子圖移位寄存器的8個輸出端，通過驅(qū)動器和繼電器按彩燈（也可直接送至LED發(fā)光二極管）。編碼器中數(shù)據(jù)輸入端和控制端的接法由花型決定。此外選擇下列兩種花型?；ㄐ廷瘛芍虚g到兩邊對稱性依次亮，全亮后仍由中間向兩邊依次滅?；ㄐ廷颉?路燈分兩半，從左自右順次亮，再順次滅。根據(jù)選定的花型，可列出移存器（編碼發(fā)生器）的輸出狀態(tài)編碼表35表35 輸出狀態(tài)編碼表節(jié)拍脈沖編 碼 QAQBQCQDQEQFQGQH花 型 Ⅰ花 型 Ⅱ00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 010 0 0 1 1 0 0 01 0 0 0 1 0 0 0 20 0 1 1 1 1 0 01 1 0 0 1 1 0 030 1 1 1 1 1 1 01 1 1 0 1 1 1 041 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 51 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 161 1 0 0 0 0 1 10 0 1 1 0 0 1 1 71 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 80 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 02．控制電路控制電路為編碼器提供所需要的節(jié)拍脈沖和驅(qū)動信號，同步整個系統(tǒng)工作?？刂齐娐返墓δ苡卸?，一是按需要產(chǎn)生節(jié)拍脈沖，二是產(chǎn)生移位寄存器所需要的各種驅(qū)動信號?？刂齐娐吩O(shè)計通常按下述步驟進(jìn)行。（1）逐一分析單一花型運行時，移位寄存器的工作方式和驅(qū)動要求，現(xiàn)以花型Ⅱ為例說明之。花型Ⅱ是8拍一循環(huán)，第九拍自動清零，這樣LS74194清零端就不需要特別控制，可以始終按“1”，LS74194—1T和LS74194—2需要實現(xiàn)的都是Q0向Q3移，對LS74194來講都是右移，DSR1和DSR2都應(yīng)接和DSL1和DSL2都可以是任意電平，控制端MAMA2都應(yīng)接“1”，而MBMB2都應(yīng)接“6”，具體如圖326所示。圖326 花型Ⅱ接線圖同樣花型Ⅰ為8拍一循環(huán)，自動清零，狀態(tài)變化兩半對稱，將LS74194—1接成四位左移扭環(huán)計數(shù)器，74LS194—2接成4位右移扭環(huán)計數(shù)器，就可實現(xiàn)，控制端接線如下：74LS194—1 MA1“0”，MB1“1” DSL1= DSR1X74LS194—2 MA2“1”，MB2“0” DSL2= DSR2X花型Ⅰ接線如圖327所示。圖327 花型Ⅰ接線圖（2）節(jié)拍控制脈沖的產(chǎn)生（a）基本節(jié)拍脈沖可用“555”定時芯片構(gòu)成多諧振蕩電路，設(shè)每盞彩燈亮5（S）即多諧振蕩電路頻率f=電路如圖328所示。圖328此電路充電回路時間常數(shù)=RC，因此電路輸出是一個方波，占空比為Q=，頻率可由公式f=來計算。設(shè)C=47F，計算出。 （b）按照上面分析可知，每種花型8拍一循環(huán)，一種長型2次需要16拍，實現(xiàn)一個大循環(huán)共需32拍，因此拍節(jié)控制脈沖需要：基本節(jié)拍脈沖，16拍的節(jié)拍脈沖，32拍的節(jié)拍脈沖，節(jié)拍脈沖產(chǎn)生電路所圖339所示。圖339 節(jié)拍脈沖產(chǎn)生電路節(jié)拍脈沖時序圖如圖330所示。LS74194移存器所需的控制信號和節(jié)拍脈沖的相應(yīng)關(guān)系如表36所示。圖330 脈沖節(jié)拍時序圖 四、八路移存型彩燈控制器原理線路圖如圖331所示。圖331 八路移存型彩燈控制器原理圖第四章 虛擬電子實驗臺使用初步第一節(jié) 概述一、簡介虛擬電子實驗臺是一種在計算機上運行的電路仿真軟件。這類仿真軟件可以逼真地模擬各種電子元器件以及儀器儀表，它不需要任何真實的元器件與儀器，就可以進(jìn)行電路、數(shù)字電路和模擬電路課程中的各種實驗，它具有功能全、成本低、效率高、易學(xué)易用以及便于自學(xué)、便于開展綜合性或設(shè)計性實驗等優(yōu)點。在目前電子元器件的種類越來越多、所設(shè)計電路的越來越復(fù)雜、而電子產(chǎn)品的更新周期卻越來越短的新形勢下，這類仿真軟件不僅可作為現(xiàn)行的各種實驗的一種補充與替代手段，而且可作為復(fù)雜的電子系統(tǒng)的設(shè)計、仿真與驗證的實用手段，是EDA（Electronic Design Automation 電子設(shè)計自動化）的一個組成部分。隨著計算機硬件的高速發(fā)展，這類仿真軟件應(yīng)用得越來越廣泛。以下介紹加拿大Interactive Image Technologies公司出品的虛擬電子實驗臺軟件 EWB（Electronics Workbench）,其特點為方便直觀、結(jié)合實際、功能強大。二、EWB的窗口1．EWB 用鼠標(biāo)雙擊桌面上的EWB啟動圖標(biāo)后，EWB開始運行，屏幕上出現(xiàn)它的主窗口，它由9個部分組成，如下圖所示：圖41 EWB 主窗口由上圖可見。其中工作區(qū)為設(shè)計、編輯電路圖的主要區(qū)域。電路描述窗口為電路附屬的文檔編輯、顯示區(qū)，用于給電路加以必要的注釋于說明，可通過窗口菜單選擇開啟或關(guān)閉。而狀態(tài)欄則反映電路的狀態(tài)、仿真進(jìn)行了的時間及仿真溫度等。2．工具欄：工具欄提供編輯設(shè)計電路的各種工具。大部分的操作與其它Windows軟件相似。較為特殊的生成子電路、調(diào)出分析圖、調(diào)出元件特性等三項將在以后介紹。圖42 工具欄3．元器件庫和常用儀器庫欄：。欄中每個圖標(biāo)都表示一類庫，用鼠標(biāo)單擊圖標(biāo)可打開該庫、顯示相應(yīng)的元器件圖標(biāo)供選擇。圖43 元器件庫和常用儀器庫第二節(jié) EWB的元器件庫、儀器儀表庫EWB ，數(shù)量眾多，共計4000多種，模型超過 10000個。大多數(shù)元件模型參數(shù)可設(shè)為理想值或其他，給電路原理的驗證帶來了便利。另外，元件庫結(jié)構(gòu)為開放型的，根據(jù)需要 圖4４　基本元件庫 圖4５ 數(shù)字器件庫 圖4６ 電源與信號源庫 圖4７ 二極管庫 圖4８ 模擬器件庫 圖4９自定義元件庫 圖410 數(shù)字集成電路庫 圖411其它器件庫 圖412混合集成電路庫 圖413控制器件庫 圖414晶體管庫 圖415邏輯門電路庫 圖416指示器件庫 圖417儀器儀表庫第三節(jié)　虛擬儀器的使用EWB ，分別是電壓電流表、數(shù)字萬用表、函數(shù)信號發(fā)生器、雙蹤示波器、頻率特性儀、字信號發(fā)生器和邏輯分析儀。除此之外，還提供了一個現(xiàn)實中沒有的虛擬邏輯轉(zhuǎn)換器。要使用儀器，只需單擊相應(yīng)的庫圖標(biāo)，用鼠標(biāo)將選中的儀器拖曳到工作區(qū)即可。除電壓電流表外，各種儀器都在儀器庫中，且只有一件。一、電壓電流表（Voltmeter amp。 Ammter）電壓電流表在指示器件庫中，數(shù)量不受限制。雙擊電壓表或電流表，可彈出其屬性對話框，在其中可以設(shè)置表計的內(nèi)阻、使用于測量直流（DC）還是交流（AC）信號，還可設(shè)置標(biāo)號（Lable），故障（Fault）或顯示選項（Display）。當(dāng)設(shè)置為直流表時，邊框線為粗線的一端代表正極。工具欄中的旋轉(zhuǎn)控制可改變其出線方式。圖418　電壓電流表二、數(shù)字萬用表（Multimeter）單擊儀器庫圖標(biāo)打開儀器庫，用鼠標(biāo)將數(shù)字萬用表拖曳到工作區(qū)。雙擊該圖標(biāo)顯示它的面板如下圖所示。這是一種自動調(diào)整量程的數(shù)字萬用表，可以用來測量交、直流電壓和電流，測量電阻等參數(shù)。只要選中相應(yīng)的選項鈕即可。使用時和實際萬用表一樣，測量電壓時，應(yīng)與被測電壓并聯(lián)；測量電流時，應(yīng)串聯(lián)在被測支路中；測量電阻時，應(yīng)斷開電阻兩端的連線。萬用表自身的參數(shù)也能重新設(shè)定，單擊Settings按鈕，打開設(shè)置對話框，可對電壓、電流測量的表頭內(nèi)阻以及歐姆表的表頭電流等技術(shù)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。圖419 數(shù)字萬用表及參數(shù)設(shè)置三、函數(shù)信號發(fā)生器(Function Generator)打開儀器庫，用鼠標(biāo)將函數(shù)信號發(fā)生器拖曳到工作區(qū)。雙擊該圖標(biāo)，顯示它的面板如圖4２０所示。和實際的函數(shù)信號發(fā)生器一樣，它有正弦波、三角波和方波三種輸出波形可選擇，只要把相應(yīng)波形的按鈕按下即可（即用鼠標(biāo)點擊一下波形鈕）。另外還可設(shè)置輸出波形的頻率、占空比、幅度和偏移等參數(shù)。偏移（Offset）就是在交流波形上迭加一定的直流分量。占空比(Duty cycle)用于調(diào)節(jié)三角波、方波正負(fù)半周的比率，對正弦波沒有意義。圖420函數(shù)發(fā)生器及參數(shù)設(shè)置四、示波器（Oscilloscope）EWB ，用于顯示電信號大小和頻率的變化，也可用于兩個波形的比較。其圖標(biāo)與面板如下圖所示。圖421示波器圖中共有4部分：波形顯示區(qū)（相當(dāng)于示波屏），輸人通道A和通道B、水平掃描（時基）。示波器面板上可設(shè)置的參數(shù)主要有以下幾項：1水平掃描設(shè)置（1)時基（Time Base）用于調(diào)整示波器橫坐標(biāo)或X軸的數(shù)值，即橫坐標(biāo)上每格代表的時間。為了獲得易觀察的波形，時基的調(diào)整應(yīng)與輸入信號的頻率成反比，即輸入信號頻率越高，時基就應(yīng)越小，一般取輸入信號頻率的l／3－l／5較為合適。用鼠標(biāo)點擊右邊的上或下箭頭改變其值，也可直接將光標(biāo)置于數(shù)值區(qū)，輸入具體的數(shù)值。(2)X軸位移（X－Position） 該項設(shè)置可改變信號在X軸上的初始位置。當(dāng)該值為0時，信號將從屏幕的左邊緣開始顯示，正值從起始點往右移，負(fù)值反之。(3)工作方式（Y／T，A／B，B／A）Y／T工作方式用于顯示以時間（T）為橫坐標(biāo)的波形，這是最常用的工作方式；其余兩種方式表示顯示屏縱、橫坐標(biāo)分別為A和B通道輸入的信號，用于一些特殊的測試中（如李沙育圖形），一般不用。2觸發(fā)（1）觸發(fā)沿（Trigger Edge） 若要首先顯示正斜率波形或上升信號，可單擊上升沿觸發(fā)按鈕；若要首先顯示負(fù)斜率波形或下降信號，可單擊下降沿觸發(fā)按鈕。（2）觸發(fā)電平（Trigger Level） 觸發(fā)電平是示波器縱坐標(biāo)上的一點，它與被顯示波形一定要有相交點，否則