实验-14__数字电路的设计与实践

模拟电路和数字电路的设计和开发电路设计和开发是电子工程师的基本工作之一。

随着科技的发展，电路设计也在不断的创新和升级。

本文将就模拟电路和数字电路的设计和开发进行详细的探讨和论述。

一、模拟电路设计与开发1. 模拟电路的定义和发展模拟电路是指处理各种连续信号的电路，包括声波、光信号、热信号、压力信号等。

模拟电路最初是用来处理语音和音乐信号的，现在已经广泛应用于医学、工业、通讯、能源等领域。

2. 模拟电路的基础知识模拟电路的基础知识包括电路分析方法、电路基本元器件、集成电路等。

电路分析方法包括基尔霍夫定律、欧姆定律和基本电路分析技巧等。

电路基本元器件包括电阻、电容、电感等。

3. 模拟电路的设计流程模拟电路的设计流程包括需求分析、系统设计、电路设计、电路验证、电路实现等。

需求分析阶段是确认最终产品的性能目标。

系统设计阶段是选择电路拓扑结构和器件，通过仿真验证电路性能。

电路设计阶段包括电路布图、元器件选型、仿真等。

电路验证阶段是通过实验验证系统性能。

电路实现阶段是通过 PCB 制版和器件组装完成产品。

二、数字电路设计与开发1. 数字电路的定义和发展数字电路是指处理各种数字信号的电路，主要应用于计算机、手机、数码相机、电视机、机器人等。

数字电路最初应用于最基本的计算器，现在已经广泛应用于人们的日常生活。

2. 数字电路的基础知识数字电路的基础知识包括二进制、逻辑代数、数字系统设计、集成电路等。

二进制是数字电路的最基本的表示方法，数字电路中的逻辑运算通常使用逻辑代数的符号。

数字系统设计包括数字逻辑设计、定时分析、测试和维护。

集成电路是数字电路的核心。

3. 数字电路的设计流程数字电路的设计流程包括需求分析、系统设计、数字逻辑设计、模拟仿真、电路布局、FPGA 代码编写等。

需求分析阶段是确认最终产品的性能目标。

系统设计阶段是选择数字电路拓扑结构和器件，通过仿真验证电路性能。

数字逻辑设计阶段包括设计状态机、选择逻辑块、处理时序等。

数字电路实验报告姓名：张珂班级：10级8班学号：2010302540224实验一：组合逻辑电路分析一．实验用集成电路引脚图1．74LS00集成电路2．74LS20集成电路二、实验内容1、组合逻辑电路分析逻辑原理图如下：U1A 74LS00NU2B74LS00NU3C74LS00N X12.5 VJ1Key = Space J2Key = Space J3Key = Space J4Key = SpaceVCC5VGND图1.1组合逻辑电路分析电路图说明：ABCD 按逻辑开关“1”表示高电平，“0”表示低电平； 逻辑指示灯：灯亮表示“1”，灯不亮表示“0”。

真值表如下： A B C D Y 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1表1.1 组合逻辑电路分析真值表实验分析：由实验逻辑电路图可知：输出X1=AB CD =AB+CD ，同样，由真值表也能推出此方程，说明此逻辑电路具有与或功能。

2、密码锁问题：密码锁的开锁条件是：拨对密码，钥匙插入锁眼将电源接通，当两个条件同时满足时，开锁信号为“1”，将锁打开；否则，报警信号为“1”，则接通警铃。

试分析下图中密码锁的密码ABCD 是什么？ 密码锁逻辑原理图如下：U1A74LS00NU2B74LS00NU3C 74LS00NU4D 74LS00NU5D 74LS00NU6A74LS00N U7A74LS00NU8A74LS20D GNDVCC5VJ1Key = SpaceJ2Key = SpaceJ3Key = SpaceJ4Key = SpaceVCC5VX12.5 VX22.5 V图 2 密码锁电路分析实验真值表记录如下：实验真值表 A B CD X1 X2 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 11 10 1表1.2 密码锁电路分析真值表实验分析：由真值表（表1.2）可知：当ABCD 为1001时，灯X1亮，灯X2灭；其他情况下，灯X1灭，灯X2亮。

电工电子实验报告概述电工电子实验作为一门重要的实践课程，对于电气类专业学生来说具有至关重要的意义。

通过实验，学生可以更深入地理解电工电子原理，并掌握电路的搭建、测量与分析技能。

本篇实验报告将详细介绍我所进行的电工电子实验，包括实验的目的、原理、操作步骤以及实验结果与分析。

实验一：交流电路的测量与分析目的：研究并测量交流电路中的电压、电流、相位差等性质，进而理解交流电路中的各种基本原理。

实验原理：交流电路是由交流电源和各种电阻、电感、电容等元件组成的电路。

在交流电路中，电流和电压随时间变化，并且呈正弦波形。

通过测量交流电路中的电压和电流，可以获得具体的数值，并了解它们之间的相位差关系。

操作步骤：1. 搭建交流电路：根据实验要求，选择合适的电源和元件，并按照电路图进行搭建。

2. 测量电压和电流：使用数字万用表等仪器，分别测量电路中各元件的电压和电流。

注意选择适当的测量范围，以获得准确的测量结果。

3. 记录数据并分析：将测量得到的电压和电流数据记录下来，并根据实验原理分析电压和电流之间的关系及相位差。

实验结果与分析：通过对交流电路的测量与分析，我们可以得到如下的实验结果：1. 电压和电流的波形：根据测量结果，我们可以绘制出电压和电流的波形图，观察到它们均为正弦波形，且存在一定的相位差。

2. 电路参数的计算：通过测量得到的电压和电流，我们可以计算出电路中的功率、电阻、电感等参数，从而进一步分析电路的特性。

实验二：数字电路的设计与仿真目的：学习数字电路的基本设计原理，通过仿真软件进行数字电路的逻辑设计和验证。

实验原理：数字电路是由逻辑门和触发器等组成的电路，常用于电子计算机、通信设备等领域。

通过逻辑电路的设计与仿真，可以验证电路的功能与性能，判断电路的正确性。

操作步骤：1. 设计逻辑电路：根据实验要求，设计所需的逻辑电路，包括逻辑门的连接方式、输入信号的控制等。

2. 使用仿真软件：选择合适的数字电路仿真软件，将设计好的电路输入仿真软件中，并设置输入信号，进行仿真模拟。

数字电子技术实验报告
一、实验目的：
1． 掌握TTL 逻辑门电路的主要参数意义
2． 掌握TTL 逻辑门电路主要参数以及测量方法
3． 通过与非门实现与门、或门、异或门。

二、实验设备;
1． 数字电路实验箱
2． 74LS00
3． 函数发生器、示波器
三、实验原理;
1． 实验室所用电路板中配备有与非门，可以通过各种逻辑运算，从而利用与非门实现
与门、或门、异或门等逻辑门电路。

2． Y=A ·B=1••B A ,从公式可以看出，可以将AB 与1接入与非门的两个输入端（输入1的端口悬空即可）。

3． B A B A Y •=+=，从公式可以看出可以将A 和1接入一个非门（2步骤中已经
实现非门），从而得到A ，同理可以得到B ，然后将A 和B 接入与非门的两个输入端，就可得到Y 。

4． Y=A B ⊗=))((B A B A ++=))((B A AB =))((B A AB 。

5． 取信号A 为方波，峰峰值是5V ，偏移量为2.5V ，频率为1000Hz ，B 取为逻辑开关。

四、实验结果图
2． 或门
B
A
& 1 &
3．
当B=0时，Y=A B ⊗=A 当B=1时，Y=A B ⊗=A
B 1 & A & 1
&
A
1
B
1
& B & & A &
&。

一、设计目的及要求：（一）实验目的：1. 通过实验培养学生的市场素质，工艺素质，自主学习的能力，分析问题解决问题的能力以及团队精神。

2. 通过本实验要求学生熟悉各种常用中规模集成电路组合逻辑电路的功能与使用方法，学会组装和调试各种中规模集成电路组合逻辑电路，掌握多片中小规模集成电路组合逻辑电路的级联、功能扩展及综合设计技术，使学生具有数字系统外围电路、接口电路方面的综合设计能力。

（二）实验要求1. 数字显示电路操作面板：左侧有16个按键，编号为0到15数字，面板右侧有2个共阳7段显示器。

2. 设计要求：当按下小于10的按键后，右侧低位7段显示器显示数字，左侧7段显示器显示0；当按下大于9的按键后，右侧低位7段显示器显示个位数字，左侧7段显示器显示1。

若同时按下几个按键，优先级别的顺序是15到0。

二、电路框图及原理图原理图概要:数字显示电路由键盘、编码、码制转换、译码显示组成。

各部分作用：1. 键盘：用于0~15数字的输入。

可以由16个自锁定式的按键来排列成4×4键盘。

2.编码：采用两片74ls148级联来完成对0~15的编码，并且是具有优先级的编码。

3.码制转换：本电路采用了2个74ls00、1个74ls04、1个74ls283来完成对0~15出事编码的码制转换，转换成个位与十位的8421bcd码，为下一步的解码做准备。

4.译码显示：本电路采用了两个74ls47分别对码制转换后的bcd码进行译码，并且由这两个芯片分别驱动两片七段共阳极数码管。

原理图：三、设计思想及基本原理分析：篇二：数电实验实验报告数字电路实验报告院系：电气工程学院专业：电气工程极其自动化班级：09级7班姓名：王哲伟学号：2009302540221 实验一组合逻辑电路分析一．试验用集成电路引脚图74ls00集成电路 74ls20集成电路四2输入与非门双4输入与非门二．实验内容 1.实验一x1abdabcd按逻辑开关，“1”表示高电平，“0”表示低电平2.5 vc示灯：灯亮表示“1”，灯灭表示“0”自拟表格并记录: 2.实验二密码锁的开锁条件是：拨对密码，钥匙插入锁眼将电源接通，当两个条件同时满足时，开锁信号为“1”，将锁打开。

数字电路实验报告3实验目的本实验旨在通过实际操作，进一步了解数字电路中的加法器和减法器的基本原理，并通过观察和分析实验结果，加深对数字电路的理解。

实验原理加法器加法器是数字电路中常用的逻辑电路，用于将两个二进制数相加。

常见的加法器有半加法器、全加法器等。

在本实验中，我们将使用半加法器和全加法器来实现二进制数的加法运算。

半加法器是最基本的加法器，它只能实现1位二进制数的相加。

半加法器有两个输入端A和B，表示要相加的两个二进制位，以及两个输出端Sum和Carry，分别表示相加的结果和进位。

全加法器是在半加法器的基础上进行改进，可以实现多位二进制数的相加。

全加法器有三个输入端A、B和Carry-in，分别表示要相加的两个二进制位和进位。

它还有两个输出端Sum和Carry-out，分别表示相加的结果和进位。

减法器减法器是用于实现二进制数的减法运算的数字电路。

它可以将两个二进制数相减，并得到减法的结果。

在本实验中，我们将使用全减法器来实现二进制数的减法运算。

全减法器是将半减法器进行组合得到的。

它有三个输入端A、B和Borrow-in，分别表示被减数、减数和借位。

它还有两个输出端Diff和Borrow-out，分别表示减法的结果和借位。

实验步骤1.搭建半加法器电路：根据半加法器的原理图，使用逻辑门和触发器等器件，搭建一个半加法器电路。

2.连接输入端：将两个二进制数的相应位连接到半加法器电路的输入端A和B上。

3.连接输出端：将半加法器电路的输出端Sum和Carry连接到示波器上，用于观察结果。

4.输入数据：给输入端A和B分别输入二进制数，记录输入的数值。

5.观察结果：观察示波器上显示的结果，并记录下来。

6.分析结果：根据观察到的结果，分析二进制数的相加运算是否正确，以及进位是否正确。

7.搭建全加法器电路：根据全加法器的原理图，使用逻辑门和触发器等器件，搭建一个全加法器电路。

8.连接输入端：将两个二进制数的相应位和进位信号连接到全加法器电路的输入端A、B和Carry-in上。

二、具体参数设定、计算，以及单元电路设计：
1．参数设定：
（1）灯数量:32只；
（2）选用8位的移位寄存器和8位的只读存储器；
（3）每个显示状态保持时间为0.2S。

（4）完整的显示效果需要K帧画面，每帧画面需要
2．计算：
每显示一个状态要32个数据，只读存储器是
址计数器应连续计数4次，产生4个相邻的地址号，选取只读
四、电路调试方法与步骤
1．用示波器检测由555组成的时钟振荡器输出波形。

正确结果，应在输出端有几千赫兹的矩形波信号。

2．用示波器测量定时器输出波形，调整变位器使波形宽度约为0.2S。

3．检测地址计数器是否能正常工作，将计数器的输出接发光二极管，人为输入手动计数脉冲，观察输出状态是否能连续计
二、具体参数设定、计算，以及单元电路设计：
1．全波整流与整形电路：采用全波整电路将50HZ市电整形为频率为100HZ的全波波形，选用施密特触发器74HC14
得信号。

2．分频器：将100HZ信号经过100分频，则可得1S
位进制计数器74HC4024，通过异步清零法实现100
器。

3．放大电路：选用运放电路。

电路要求测量的最小信号幅度为300mV，为此，放大电路的放大倍数设定为20
四、电路调试方法
1．基准时间检测
用示波器分别检测其次时间计数器和分频器输出的波形，判断是否为正常输出。

2．输入检测信号
从被测信号输入端输入幅值在1V左右、频率为1KHZ
的正弦信号，如果电路正常，则数码管可以显示被测量信号的
8。

实验十四 正弦波－方波发生电路一、 实验目的1． 了解由集成运算放大器构成信号发生电路的工作原理2． 掌握集成运算放大器在构成信号发生电路时的电路联接方法二、实验仪器1． 1台编号为 RTSD －4 的模拟电路实验箱2． 1块编号为 UT70A 的数字万用表3． 1台编号为 SS-7802A 的双踪示波器4． 1块编号为 DF2170C 的晶体管毫伏表5． 2块型号为 μA741或LM358 的集成运算放大器6． 1块运算放大电路实验板三、实验原理1. 正弦波发生电路RC 正弦波振荡电路也叫文氏电桥振荡器，电路结构如图14－1所示，电路的选频网络由RC 串、并联结构构成，电路的正反馈网络由RC 并联部分构成，R 1、R 2、R W 及二极管等元件构成了振荡电路中的负反馈及稳幅电路。

调节电位器R W ，可以改变运算放大器的负反馈深度，以满足振荡电路产生自激振荡所必需的幅度条件并能够改善振荡电路输出波形。

利用两个反向并联二极管V 1、V 2正向电阻的非线性特性来实现振荡电路的输出稳幅，V 1、V 2采用硅二极管且要求参数匹配，同时硅二极管的温度稳定性好，可以保证输出电压波形正、负半周对称且受温度影响较小。

电阻R 3的接入是为了削弱二极管非线性的影响，以改善振荡电路输出波形的失真。

RC 振荡电路输出信号频率： RC f π210=振荡电路产生自激振荡的条件：21≥R R F公式中：负反馈电阻)//(32D W f r R R R R ++=，其中r D 是二极管正向导通电阻。

在振荡电路中改变负反馈电阻R F （即调R W ）的大小，可以调节振荡电路的负反馈深度，使振荡电路满足自激振荡的条件开始起振，并可以使电路输出波形的失真程度最小。

如果振荡电路不能起振，则说明电路的负反馈作用太强，应适当加大负反馈电阻R F ；如果电路输出波形出现严重失真，则应适当减小负反馈R F 阻值。

当改变电路选频网络的参数C 或R 的数值时，即可改变电路输出信号的频率，通常在振荡电路中采用改变电容器容量C 的方式做频率量程切换，而调节R 做量程内的频率细调。

一、实验目的1. 熟悉数字电路的基本组成和设计方法。

2. 学习组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计与实现。

3. 掌握Verilog HDL语言进行数字电路的设计与仿真。

4. 提高数字电路分析与设计能力。

二、实验内容本次实验主要设计一个数字钟电路，要求实现以下功能：1. 显示时、分、秒，时间周期为24小时。

2. 时间基准为1秒对应1Hz的时钟信号。

3. 可通过按键进行校时。

三、实验原理数字钟电路主要由以下部分组成：1. 振荡器：产生基准时钟信号。

2. 分频器：将基准时钟信号分频，得到1Hz的时钟信号。

3. 计数器：对1Hz的时钟信号进行计数，实现秒、分、时的计时。

4. 显示器：将计时结果显示出来。

5. 校时电路：通过按键进行校时操作。

四、实验步骤1. 使用Verilog HDL语言编写数字钟电路的代码。

2. 使用ModelSim进行仿真，验证电路功能。

3. 将代码编译并下载到FPGA芯片上。

4. 在FPGA开发板上进行实验，测试电路功能。

五、实验代码```verilogmodule digital_clock(input clk, // 基准时钟信号input rst_n, // 复位信号，低电平有效 input set, // 校时按键output [5:0] h, // 时output [5:0] m, // 分output [5:0] s // 秒);reg [23:0] counter; // 计数器reg [23:0] h_counter; // 时计数器reg [23:0] m_counter; // 分计数器reg [23:0] s_counter; // 秒计数器// 时计数器always @(posedge clk or negedge rst_n) beginif (!rst_n) beginh_counter <= 24'd0;end else beginif (counter >= 24'd86400) beginh_counter <= h_counter + 24'd1;counter <= 24'd0;end else begincounter <= counter + 24'd1;endendend// 分计数器always @(posedge clk or negedge rst_n) begin if (!rst_n) beginm_counter <= 24'd0;end else beginif (h_counter >= 24'd24) beginm_counter <= m_counter + 24'd1; h_counter <= 24'd0;end else beginm_counter <= m_counter + 24'd1; endendend// 秒计数器always @(posedge clk or negedge rst_n) begin if (!rst_n) begins_counter <= 24'd0;end else beginif (m_counter >= 24'd59) begins_counter <= s_counter + 24'd1;m_counter <= 24'd0;end else begins_counter <= s_counter + 24'd1;endendend// 时、分、秒输出assign h = h_counter[5:0];assign m = m_counter[5:0];assign s = s_counter[5:0];endmodule```六、实验结果1. 仿真结果：使用ModelSim对代码进行仿真，验证电路功能。