逻辑笔课程设计
逻辑笔设计
逻辑笔设计（电子1203班程聪0121209330312）一、设计目的（设计要求）设计一款逻辑笔。
逻辑笔是采用不同颜色的指示灯来表示数字电平高低的仪器。
基本要求①能测量并能显示出电路的逻辑低电平和逻辑高电平（红灯表示高电平、绿灯表示低电平）。
②红、绿发光二极管同时闪烁，则表示有脉冲信号存在。
③输入电压范围：-0.5~+6.0V。
④输入频率范围：0Hz~200MHz。
1）扩展要求设计三指示灯的逻辑笔，功能如下。
①绿色发光二极管亮时，表示逻辑低电平。
②红色发光二极管亮时，表示逻辑低电平。
③黄色发光二极管亮时，表示浮空或三态门的高阻抗状态。
④如果红、绿、黄三色发光二极管同时闪烁，则表示有脉冲信号存在。
⑤输入信号接口：标准0.64mm插孔，可选装防颤测试探头和各种测试夹具。
二、设计原理本次实验采用与非门逻辑电路，用到四个二输入与非门，因此采用74ls00芯片。
使用两个稳压二极管，输入信号在两个稳压二极管中间，可以得到两个相同的逻辑信号。
电阻R1，R2在电路中均起到限流作用，以保证两个稳压二极管的安全，电阻R3，R4，R5在电路中起到分压作用以保证三个发光二极管正常发光。
有信号输入时，G1，G3电位始终相反，一个高电位一个低电位，所以G2始终是高电位，黄灯一直不亮。
输入高电平时红灯亮绿灯不亮，输入低电平时绿灯亮红灯不亮，输入脉冲信号时红灯绿灯交替闪烁。
没有信号输入时G2是低电位，黄灯亮，即输入悬空或高阻态时黄灯亮。
如此便实现了实验要求。
三．设计方案及电子器件由与非逻辑门组成逻辑笔的电路，可考虑使用带有四个二输入与非门芯片74LS00，芯片脚图及内部原理图如下，另外为保护电路及LED需要一些限流电阻和稳压二极管。
与LED串联的电阻选择500欧姆左右，其余选择10K左右即可。
图1 74LS00芯片引脚原理图四．电路仿真图2电路仿真图五．测试结果当输入端接入一个低于0.4V的信号时，绿灯亮；当输入端接入一个高于2.0V的信号时，红灯亮；当输入端接入一个高于0.4V低于2.0V的信号时，黄灯亮。
逻辑测试笔课程设计
逻辑测试笔课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握逻辑测试的基本概念和原理，理解其在日常生活和学习中的应用。
2. 使学生掌握逻辑测试的基本题型和解题方法，提高解决问题的能力。
3. 帮助学生建立逻辑思维框架，培养良好的逻辑分析能力。
技能目标：1. 培养学生运用逻辑测试方法解决实际问题的能力，提高解题速度和准确率。
2. 培养学生运用逻辑推理进行批判性思维，提高判断力和论证能力。
3. 培养学生合作学习、沟通交流的能力，提高团队协作水平。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对逻辑测试的兴趣，激发学生学习积极性，形成主动学习的态度。
2. 培养学生勇于挑战困难、敢于面对挫折的精神，增强自信心。
3. 引导学生树立正确的价值观，认识到逻辑思维在个人发展和国家建设中的重要性。
本课程针对年级特点，结合学生实际水平，注重培养逻辑思维能力，提高解题技巧，使学生能够在实际生活中运用逻辑知识，形成良好的思维习惯。
课程目标具体、可衡量，为教学设计和评估提供明确方向。
二、教学内容1. 逻辑测试基本概念：包括逻辑推理、命题逻辑、谓词逻辑等基本知识，让学生了解逻辑测试的框架和结构。
2. 逻辑测试题型及解题方法：详细介绍逻辑判断、逻辑推理、类比推理等题型，结合实例分析解题技巧。
3. 逻辑思维训练：通过具体案例，训练学生的逻辑思维，提高分析问题和解决问题的能力。
4. 逻辑测试在实际中的应用：分析逻辑测试在日常生活、学术研究和职业发展中的应用，提高学生的实际运用能力。
教学内容安排和进度：第一周：逻辑测试基本概念及题型介绍第二周：逻辑判断和推理方法学习第三周：类比推理和解题技巧训练第四周：逻辑思维在实际中的应用案例分析教材章节及内容：第一章：逻辑测试导论第二章：命题逻辑与谓词逻辑第三章：逻辑判断与推理第四章：类比推理第五章：逻辑思维在实际中的应用教学内容紧密结合课程目标，注重科学性和系统性，旨在帮助学生构建完整的逻辑知识体系，提高逻辑思维能力。
逻辑状态测试笔任务书
[4]马玉芳、朴忠学、张国军主编．电子技术实验指导书．2010．3
[5]唐程山．电子技术基础．北京：高等教育出版社．2005
[6]姚福安．电子电路设计与实践．山东：山东科学技术出版社．2002
[7]皇甫正贤．数字集成电路基础．南京：山南京大学出版社．1999
2016年5月23日-24日：设计电路并仿真
2016年5月25日-26日：电路焊接、组装及调试
2016年5月27日-28日：撰写报告
2016年5月29日：现场测试电路功能2016年Biblioteka 月30日：上交作品实物、仿真模型和报告
学习LM339N芯片的选择和使用方法，理解LM339N芯片结构及工作原理，通过运算放大器分别与它们外围电路组成两个电压比较器从而得出被测物体电压的范围。
三、参考资料
[1]康华光．电子技术课程设计模拟部分第五版[M]．北京：高等教育出版社．2006
[2]童诗白、华成英主编．模拟电子技术基础第四版[M].北京：高等教育出版社．2006．5（2009重印）
宁德师范学院课程设计任务书
年级专业
14级电气工程及其自动化
姓名
xxx
学号
xxxx
题目名称
逻辑状态测试笔
课程名称
电子技术课程设计
设计
时间
2016.5.21-
2016.5.30
设计地点
现代音像技术、电工
实验室
一、课程设计（论文）目的
通过查阅资料，综合运用模拟电路、数字电路知识，独立完成满足一定性能指标或特定功能的电子电路的设计、仿真、组装以及调试检测，锻炼学生的实践动手能力，提高分析和解决电子线路中常见实际问题的能力，积累电子制作经验。
数显逻辑笔的组装与调试(累计第19、20课时)
1.手工绘制元件布置图：
2.进行系统的安装接线
装接前先要检查器件的好坏，核对元件数量和规格，如在调试中发现元器件损坏，则按损坏器件扣分。
根据提供的印制电路板安装电路，安装工艺符合相关行业标准。不损坏电器元件，安装前应对元器件检查。
3.进行系统的通电调试试车
装配完成后，通电测试，利用提供的仪表测试本电路；
周（二）第（3、4）节授课人（章辉军）上课班级（16春机电班）课型（理实）累计（19\20）课时
课题
数显逻辑笔的组装与调试
第1、2课时
教学目标
1、知识目标:熟悉贴片元件的手工焊接
2、技能目标：熟练掌握贴片元件的手工焊接
3、情感目标：通过练习让学生体验成功，提高学生自信心
教法与学法：
为了提高学生学习的兴趣，本节从实际出发引入新课，借助实物，用观察法、讲授法、类比法、探究实验法、互动探究法、自由讨论等使学生从各个角度充分认识万用表并学会使用，可以很好地突出教学重点、突破教学难点。
1
12、
集成电路
Cd4511
1
13、
数码管
1位共阴
1
说明1.电路所需电源为+5V交流电源由直流稳压电源提供。
师生问好
跟随老师的思路，慢慢把注意力集中到课堂上。
学生需要认真听讲，做好笔记
学生练习
教师巡视，辅导
教学
反思
亮点：
不足：个别学生学习的耐心不够
教学重点：
掌握贴片元件的手工焊接
教学难点：
掌握贴片元件的手工焊接
教学准备：
焊接基本工具、万用表、示波器、电源、数显逻辑笔套件
教学内容及教师活动
学生活动
教学过程
组织教学
基于FPGA的五功能智能逻辑笔
五功能智能逻辑笔一、项目名称：五功能智能逻辑笔二、项目来源：教材10-4题，将要求由LED更改为用7段数码显示三、项目要求利用状态机设计五功能逻辑笔，要求能测高电平（大于2.5V）、低电平（低于1V）、中电平（低于2.5V，高于1V）、高阻态以及脉冲（即快速变化电平）。
要求用7段共阴极数码管显示五中结果，如显示H为高电平，显示L为低电平，显示M为中电平，显示Z为高阻态，显示P为连续脉冲。
设计要求使用状态机表示状态切换，使用元件例化和顶层调用方式处理7段译码电路和五种状态的关系，有程序流程图，状态机图及程序源码及注解。
最后附波形仿真文件。
叙述必要设计过程。
1、设计流程图如图:1所示。
1图1：五功能逻辑笔流程图2、例化元件程序设计2.1例化元件需要完成六种状态的译码功能，显示在7段共阴极数码管。
定义3位二进制输入端口，真值表如表一所示：表一：7段译码真值表2.2译码程序module SIXSL7S (A,LED7S);input[2:0] A;output[6:0] LED7S;reg[6:0] LED7S;always @ (A)case (A)3'b000 : LED7S <= 7'b1110110; //H3'b001 : LED7S <= 7'b0111000; //L3'b010 : LED7S <= 7'b0110111; //M3'b011 : LED7S <= 7'b1011010; //Z3'b100 : LED7S <= 7'b1110011; //Pdefault : LED7S <= 7'b1000000; //-endcaseendmodule2.3 例化元件功能仿真如图2所示。
3图2：7段译码电路仿真3、顶层逻辑笔电路设计3.1 按照逻辑流程图设计状态图按照已经设计好的程序流程图，忽略所有长方形的部分，只关心圆和菱形的条件，设计状态图的切换状态，并用verliog设计实现，通过编译，查看生成的状态流程图是否和设计流程图一致。
电子技术与技能项目四 逻辑笔的制作
图4-3 数字信号
2．电路的分类
（1）模拟电路。 （2）数字电路。
图4-4 数字信号
图4-5 数字信号波形
3．数字电路的特点
（1）设备便于实现集成化、微型化，电 路结构简单、稳定可靠。 （2）抗干扰能力强、无噪声积累。
（3）数字电路中元件处于开关状态，功 耗较小。 （4）便于加密处理。 （5）便于存储、处理和交换。
图4-13 逻辑笔装配图
五、故障分析
没能实现预想的功能，就要一个一个 部分地检查，若哪一个功能不能实现，再 根据故障分析和排除的方法，找出故障， 排除故障。
先检查各芯片的电源和地是否接上，检 查线路是否连好；前面的检查无问题后，再 根据数码管的变化情况，确定可能的原因， 分析是哪个功能模块出了问题，用数字万用 表检查各模块的功能，发现并改正错误，直 到符合要求为止。
二进制数 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 八进制数 00 01 02 03 04 05 06 07 10 11 12 13 14 15 16 17 十六进制数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 十进制数的值 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
图4-6 逻辑笔的电路图
二、逻辑笔原理分析
（1）VIN输入为高电位时，即输入为‘1’时， 则在D1与非门的输出端3输出‘0’，再将其 加到D2的输入端，则4输出为‘1’，再将其 输入给D3和数码管d端。 （2）VIN输入低电平时，即输入‘0’时，则 显示‘L’。
表4-3 逻辑笔元件清单表
元 件 数码管 5V电源 CD4011 导线 电路板 电阻 数 量 1个 1个 1个 若干 1块 4个
逻辑笔相关内容2(1)
逻辑笔电子1202班汪鹏飞 0121209330201一：实验目的1.使学生加深对单片机原理的认识，提高学生的创新能力和动手能力，提升学生综合素质2.通过文献和资料的查阅，锻炼我们动手查阅文献资料的能力。
3.了解逻辑笔的作用和基本原理，将所学知识应用于实践。
二：实验要求完成以下功能①绿色发光二极管亮时，表示逻辑低电平。
②红色发光二极管亮时。
表示逻辑高电平。
③黄色发光二极管亮时，表示悬空或三态门的高阻态。
④如果红、黄、绿三色发光二极管同时闪烁，则表示有脉冲信号存在。
三：实验原理图1.1逻辑笔的功能及作用：逻辑笔是采用不同颜色的指示灯为表示数字电平的高低的仪器，它是测量数字电路一种较简单的工具，使用逻辑笔可快速测量出数字电路中有故障的芯片，逻辑笔上一般有三只信号指示灯，红色一般表示高电平，绿灯一般表示低电平，黄灯表示所测信号为脉冲信号。
逻辑笔的电源取自于被测电路。
测试时，将逻辑笔的电源夹子夹到被测电路的任一电源点，另一个夹子夹到被测电路的公共接地端。
逻辑笔与被测电路的连接除了可以为逻辑笔提供接地外，还能改善电路灵敏度及提高被测电路的抗干扰能力。
四：实验电路图实验所用电路图如图3.1图3.1 五：实物图六：实验数据记录当没有输入时仅仅接5V电压时，只有黄色发光二极管亮。
当输入电压在0～1.2V 时，只有绿色发光二极管亮，当输入电压在2.8V以上时，只有红色发光二极管亮，当输入电压在1.2～2.8V时，黄色发光二极管一直亮，而且刚开始绿灯也亮，后来绿灯熄灭，然后红灯亮。
当输入一个5Hz，5.7V的脉冲信号时，可以看到红灯和绿灯交替闪烁，黄灯不亮，而频率为几十兆赫兹时，不能看出红绿灯交替闪烁。
七：结果分析从上面的数据记录看出，低电平的范围为0～1.2V，高电平的范围为2.8V～6V，在1.2～2.8V范围内为高阻态。
没有输入时电路处于悬空状态，所以黄灯亮。
输入脉冲信号看到红绿灯交替闪烁，说明逻辑笔有检测脉冲信号的功能，频率较高时闪烁频率较快人眼不能反映过来。
逻辑笔设计
逻辑笔设计一．设计要求设计三指示灯的逻辑笔，功能如下。
①绿色发光二极管亮时，表示逻辑低电平。
②红色发光二极管亮时，表示逻辑高电平。
③黄色发光二极管亮时，表示浮空或三态门的高阻抗状态。
④如果红、绿、黄三色发光二极管同时闪烁，则表示有脉冲信号存在。
⑤输入信号接口：标准0.64mm插孔，可选装防颤测试探头和各种测试夹具。
二．设计原理次实验采用与非门逻辑电路，用到四个二输入与非门，因此采用74ls00芯片。
使用两个稳压二极管，输入信号在两个稳压二极管中间，可以得到两个相同的逻辑信号。
电阻R1，R2在电路中均起到限流作用，以保证两个稳压二极管的安全，电阻R3，R4，R5在电路中起到分压作用以保证三个发光二极管正常发光。
有信号输入时，G1，G3电位始终相反，一个高电位一个低电位，所以G2始终是高电位，黄灯一直不亮。
输入高电平时红灯亮绿灯不亮，输入低电平时绿灯亮红灯不亮，输入脉冲信号时红灯绿灯交替闪烁。
没有信号输入时G2是低电位，黄灯亮，即输入悬空或高阻态时黄灯亮。
这样便实现了实验要求。
三．电路仿真图四．元件介绍74SL0074SL00是一款二端输入的与非门芯片，引脚排列如下图所示。
五．实物测试结果1.接入频率为5Hz，幅值为5v的矩形脉冲信号时，红黄绿三灯交替闪烁。
三个灯的输出波形如下所示：①红灯两端波形②黄灯两端波形绿灯两端波形2.当输入电压值为0~1v时，绿色发光二极管亮，表示逻辑低电平为0~1v。
当输入电压值为1~3.6v时黄色发光二极管亮，表示逻辑高阻抗状态为1~3.6v。
当输入电压值为3.6~5v时红色发光二极管亮，表示高电平为3.6~5v。
逻辑笔的制作
授课日期2013 年月日星期课题逻辑笔的制作与测试总课时第课时教学目标1、专业能力：能对元器件成型与插装的能力、手工焊接的能力、逻辑笔制作与调试的能力；2、社会能力：分析能力、表达能力、动手能力、合作能力；3、方法能力：学会识读和分析逻辑电路的能力、会识读芯片管脚识别能力、具备排除逻辑电路故障和调试电路的能力。
教学重、难点教学重点：1、掌握元器件的成型标准，并能对元器件进行成型与插装。
2、74LS00芯片的引脚的识读。
3、掌握手工焊接工艺要求，并能进行手工焊接。
4、能在教师的指导下，完成逻辑笔的制作和调试和正确使用信号发生器、示波器等仪器设备完成实训操作。
教学难点：1、会分析逻辑笔电路的工作原理。
课型、信息化与教具□新授课□复习课□讲评课□习题课□实训课□考试考查□多媒体教学过程教学内容师生活动复习与非门的逻辑符号74LS00集成块与引脚排列学生回答教师板书导入由逻辑笔的图片和使用视频展示。
教师图片视频导入学生看新授三、任务实施操作学习（25min）1、电路图2、启发学生思考，如何连接实际电路。
3、元器件检测与识别发1、随着老师的引导，一步一步完成核对。
U1A4001BD_5VU1B4001BD_5VU1C4001BD_5VU1D4001BD_5VLED1LED2R1100?174328新授光二极管的正反向电阻。
4、引导学生进行引脚成型，安装到多孔板上，并且画好线。
5、14脚底座安装时注意先焊一个脚定好位置，发光二极管正负极性不能接错。
6、指导2、测试发光二极管的正反向电阻并填表。
3、操作，完成电路的装接。
4、进行电路的焊接。
四、调试操作填表数据合作交流分析因果（10min）1、模拟逻辑笔是否可用，直接接至电源，加一个调好的（10HZ）方波信号到Ui，教师用Multisim10仿真软件演示。
2、给学生布置3个闯关题，并逐一进行分析。
【关卡1】探针测试位置在电源正极时，两个发光二极管的现象？【关卡2】探针测试位置在电源负极时，两个发光二极管的现象？【冲关题】探针测试位置什么都不接时，两个发光二极管的现象？1、先看仿真视频，后学生操作。
数字显示逻辑笔课程设计
数字显示逻辑笔课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握数字显示逻辑笔的基本原理和操作方法，培养学生运用数字逻辑思维解决问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解数字显示逻辑笔的基本构成和工作原理；（2）掌握数字显示逻辑笔的基本操作方法；（3）熟悉数字逻辑在实际应用中的重要作用。
2.技能目标：（1）能够熟练操作数字显示逻辑笔进行简单编程；（2）能够运用数字显示逻辑笔解决实际问题；（3）具备一定的创新能力和团队协作能力。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对数字科技的兴趣和好奇心；（2）增强学生对科技创新的认同感和自豪感；（3）培养学生具备积极向上的学习态度和团队精神。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面：1.数字显示逻辑笔的基本原理：介绍数字显示逻辑笔的构成、工作原理及其与数字逻辑的关系。
2.数字显示逻辑笔的基本操作：讲解如何使用数字显示逻辑笔进行编程、调试和运行。
3.数字逻辑在实际应用中的案例分析：分析数字显示逻辑笔在日常生活、科技领域等方面的应用案例，使学生了解数字逻辑的实际价值。
4.创新实践：引导学生运用数字显示逻辑笔进行创新性项目实践，培养学生的实际操作能力和创新思维。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用以下教学方法：1.讲授法：教师讲解数字显示逻辑笔的基本原理、操作方法和实际应用。
2.案例分析法：分析数字显示逻辑笔在实际案例中的运用，帮助学生更好地理解数字逻辑的价值。
3.实验法：引导学生动手操作数字显示逻辑笔，培养学生的实际操作能力。
4.小组讨论法：分组进行讨论和实践，培养学生的团队协作能力和创新思维。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的数字显示逻辑笔教材，为学生提供系统的学习资料。
2.参考书：推荐相关领域的参考书籍，拓展学生的知识视野。
3.多媒体资料：制作精美的PPT、教学视频等多媒体资料，提高学生的学习兴趣。
数字电子技术项目1 逻辑状态笔的设计与制作
R2
R1
R3
RC Y
b)
A
＆
Y
B
b)
A
≥1
Y
B
-UBB
a)
b)
1.2.3 集成门电路
1. TTL与非门 1）电路结构
TTL与非门电路是 TTL门电路的基本 单元，它通常由 输入级、中间级 和输出级三部分 组成。
R1
R2
VCC +5V
R4
V3
V4
V1
V2
A
R5
B
Y
C
V5
输入级
中间级 R1
输出级
2.集电极开路的门电路（OC门）
（1）整数部分的转换
整数部分的转换方法是采用连续“除基取余”， 一直除到商数为0为止。最先得到的余数为整数 部分的最低位。
（2）小数转换的转换方法是采用连续“乘基取 整”，一直进行到乘积的小数部分为0或满足要 求的精度为止。最先得到的整数为小数部分的 最高位。
3）二进制与八进制、十六进制间相互转换
1.2 项目资讯
1.2.1数制与码制 1．数制 数制就是数的进位制，在日常生活中广泛应用的是十进制，
在数字电路中使用二进制、八进制和十六进制等。 十进制 十进制是以10为基数的计数体制。在十进制中，有0、1、
2、3、4、5、6、7、8、9十个数码，它的进位规律是逢 十进一。在十进制数中，数码所处的位置不同，所代表的 数值不同。 2）二进制 二进制是以2为基数的计数体制，在二进制中，只有0和1 两个数码，它的进位规律是逢二进一，各位权值是2的整 数幂。
R
VD1 A
●
Y
A
＆
Y
VD2
逻辑笔课程设计
课程设计报告设计题目：(CD4011)用门电路组成的文字显示显示型逻辑笔电路班级： 08 机械学号： 08331068姓名：张磊设计时间： 2010年10月目录第一章概述 (3)第2章课程设计及要求 (4)2.1 设计任务 (4)2.2 设计要求 (4)第3章系统设计 (5)3.1 设计结构 (5)3.2 结构框图及说明 (5)3.3 单元电路工作原理 (6)3.4 逻辑笔工作原理 (12)第4章安装与调试 (13)4.1 安装调试 (13)4.2 故障分析 (15)第5章结论 (16)第6章使用元件清单 (16)收获、体会和建议 (1)第1章概述数字电路具有精度高、稳定性好、抗干扰能力强、程序软件控制等一系列优点。
随着计算机科学与技术突飞猛进地发展，用数字电路进行信号处理的优势也更加突出。
为了充分发挥数字电路在信号处理上的强大功能，我们可以先将模拟信号按比例转换成数字信号，然后送到数字电路进行处理，最后再将处理结果根据需要转换为相应的模拟信号输出。
自20世纪70年代开始，这种用数字电路处理模拟信号的所谓“数字化”浪潮已经席卷了电子技术几乎所有的应用领域，如数字滤波器等。
很有幸我们学习了数字电子技术这门学科，并且是我们的重点课程，在上课和实验的过程中，渐渐的我喜欢上了它。
每一节课我都认真学习，每次实验我都认真的去完成。
这次的课程设计我选择了(CD4011)用门电路组成的文字显示显示型逻辑笔这个题目，现在我自己来做这实验时，很多东西需要去查资料，翻书才能弄清楚，并且要弄懂它的原理。
感觉把知识运用出来是很重要的。
第2章课程设计及要求2.1 课程设计的目的学懂CD4011是四-2输入与非门集成电路和共阴极数码管功能，并且能够熟练运用，掌握用它们组成逻辑笔原理和方法。
2.2 设计任务及要求1．熟悉CD4011是四-2输入与非门集成电路和共阴极数码管的功能，并应熟练运用。
2．选择合适的元器件来构成一个显示型逻辑笔。
五功能智能逻辑笔的设计
五功能智能逻辑笔的设计摘要：逻辑笔在数字电路检测中使用是最广泛的，它不仅新颖方便，而且操作起来方便简单。
作为一种便携式电路检测工具，可以通过不同颜色的LED灯来直接显示出电平的状态。
本课题是基于FPGA设计的一款五功能智能逻辑笔，精确检测5V和3.3V两个逻辑电平，并且还可以检测脉冲信号和高阻态。
本课题采用状态机去设计，LM393双向比较器去构成了一个电平信号采样电路，系统主要由被测信号、逻辑电平测量电路、双向比较器LM393、FPGA的状态机、LED 显示组成。
最终的结果是通过LED灯显示反馈给用户。
关键词：逻辑笔；FPGA；状态机Design of Five-Function Intelligent Logic PenAbstract:Logic pen is the most widely used for digital circuit detection . It is not only novel and convenient , but also convenient and simple to operate . As a portable circuit detection tool , the status of the level can be directly displayed by LED lights of different colors . This subject is a five-function intelligent logic pen designed based on FPGA , which can accurately detects two logic levels of 5V and 3.3V , and can also detect pulse signals and high-impedance states . This subject is designed with a state machine . The LM393 bidirectional comparator constitutes a level signal sampling circuit . The system consists of the signal under test , a logic level measurement circuit , a bidirectional comparator LM393 , a state machine for FPGA , and an LED display . The end result is the feedback to the user through the LED light display.Keywords：Logic Pen; FPGA; State Machine目录摘要 (1)Abstract (2)1 绪论 (5)1.1课题背景及研究意义 (5)1.2课题的设计要求 (5)1.3课题的研究内容 (6)2 系统概述 (7)2.1方案选择 (7)2.1.1方案一 (7)2.1.2方案二 (7)2.2系统设计原理 (8)2.3系统组成 (8)3 系统硬件设计 (9)3.1 LM393双向比较器 (9)3.2电平信号采样电路 (10)3.3 TTL逻辑电平检测电路 (10)3.4 FPGA简介 (11)3.4.1 FPGA是现场可编程逻辑阵列 (11)3.4.2 面向FPGA的一般的EDA开发流程 (12)3.5 状态机的简介 (12)3.6 LED显示 (13)3.7 硬件整体设计 (13)4 系统软件设计 (14)4.1主程序设计 (14)4.2系统模块介绍 (15)4.2.1 PLL20模块 (15)4.2.2计数器模块CNT10 (15)4.2.3 LGC_PEN模块 (17)4.2.4逻辑笔原理图 (18)4.2.5逻辑笔状态图 (19)4.3 消除毛刺方法 (20)4.3.1 延时方式去毛刺 (20)4.3.2 逻辑方式去毛刺 (20)4.3.3 定时方式去毛刺 (21)4.4 程序仿真 (21)4.4.1 仿真软件 (21)4.4.2 仿真结果 (21)结论 (23)参考文献 (24)附录A 系统电路和相关附图 (25)附录B 全部程序清单 (27)致谢 (33)1 绪论1.1课题背景及研究意义随着现代社会的发展，我们需要在很多领域操作简单，易于携带的探测装置，在任何时间以实现设备故障的初始检测，为以后的维护做准备。
逻辑笔课程设计
逻辑笔课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解逻辑笔的基本原理和功能，掌握其使用方法。
2. 学生能够运用逻辑笔进行电路检测，分析并解决简单的电路问题。
3. 学生能够描述逻辑笔在日常生活和电子技术中的应用。
技能目标：1. 学生能够正确使用逻辑笔进行电路检测，提高动手操作能力。
2. 学生能够通过逻辑笔检测电路，培养观察、分析和解决问题的能力。
3. 学生能够运用所学知识，设计简单的电路并进行检测。
情感态度价值观目标：1. 学生对电子技术产生兴趣，增强学习动力。
2. 学生在学习过程中，培养团队合作精神，学会互相帮助。
3. 学生认识到逻辑笔在科技领域的重要性，增强对科学技术的尊重和热爱。
课程性质：本课程属于电子技术基础课程，旨在帮助学生掌握逻辑笔的使用，提高电路分析能力。
学生特点：五年级学生具有一定的电子技术基础，好奇心强，喜欢动手操作。
教学要求：教师应注重实践操作，引导学生主动探索，培养学生的观察、分析和解决问题的能力。
在教学过程中，关注学生的个体差异，激发学生的学习兴趣，提高教学效果。
通过本课程的学习，使学生达到以上课程目标，为后续电子技术学习打下坚实基础。
二、教学内容本节课教学内容主要包括以下三个方面：1. 逻辑笔基本原理：- 介绍逻辑笔的工作原理，如高低电平的判断方法。
- 解释逻辑笔的电路符号及其在实际电路中的应用。
2. 逻辑笔的使用方法：- 讲解逻辑笔的使用步骤，包括连接、检测和判断。
- 演示逻辑笔在实际电路中的应用，如检测LED灯、继电器等元器件的工作状态。
教学内容关联教材第3章第2节“逻辑笔的使用”。
3. 电路检测与分析：- 设计简单的电路，让学生使用逻辑笔进行检测和分析。
- 引导学生观察电路现象，运用逻辑笔判断电路中可能存在的问题。
教学内容关联教材第3章第3节“电路检测与分析”。
教学进度安排：1. 课堂导入：5分钟，简要介绍逻辑笔的基本原理和应用。
2. 逻辑笔使用方法讲解与演示：15分钟，讲解逻辑笔的使用方法，并进行实际操作演示。
逻辑笔实训报告
辑逻笔单片机技术实战一、目的和作用使学生加深对单片机原理的认识，提高学生的创新能力和动手能力，提升学生综合素质。
二、设计要求a.逻辑显示：低电平：绿灯亮；高电平：红灯亮；电平变化：黄灯亮 b.电平变化锁存：一旦电平有变化（0->1或1->0）则锁定黄灯 c. 数值显示：4位led d．脉宽测量：测量范围：10μs~9999μs 最小分辨：1μs 三、设计过程（一）硬件设计：1．设计过程说明：根据题目设计要求，本人将此作品通过开关s1的状态分两种功能运行方式：1）逻辑电平测试显示；2）脉宽测量和数值显示。
运行逻辑电平测试时，通过开关状态来判断需要不需要进入状态锁定。
运行测脉宽时，采用根据int0，int1口的状态开始计数，计数完后判断有无超过9999us，有则分屏显示。
在测脉宽过程中，可以分别对正负脉宽进行测试。
本作品测试范围通过上下限的扩展，可以达到4us~65536us。
2．单元电路及原理说明：①、逻辑笔探头的设计：如图1，为了提高测试范围和精度，本设计采用int0，int1两个口，在测试脉宽的过程中，因为gate=1，计数器的运行受到int0，int1两个口状态的控制，所以实现了测电平时两个口交错并用。
但为了避免两个口的相互影响，在两个口的输入端分别接入非门74hc04，同时也提高了探头的输入阻抗，提高测试灵敏度。
图1②、按钮功能复用：为了节省硬件资源和成本，本设计采用功能复用，具体体现在充分利用复位按钮上，如图2。
当测试逻辑电平时，按s4，可以切换锁定和不锁定状态；当在测试和显示脉宽时，按s4可以切换测试和显示正负脉宽。
图2③、逻辑电平的状态显示：如图3，当测试到高电平时，此时，p0.0输出低电平，红灯d1亮；当测试到低电平时，此时，p0.2输出低电平，绿灯d3亮；当测试到有电平变化时，此时，p0.1输出低电平，黄灯d2亮.图3④、显示部分原理：如图4图43．电气原理图：如附录1中的图（一）。
五用途三态音频逻辑笔--模电课设报告.
课程设计说明书课程设计名称：模拟电路课程设计题目：五用途三态音频逻辑笔学院名称：南昌航空大学信息工程学院专业：通信工程班级：学号：姓名：评分：教师：2013 年 3 月10 日模拟电路 课程设计任务书2012－2013 学年第 2学期 第 1 周－ 3 周注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。
2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。
摘要逻辑笔是采用不同颜色的指示灯为表示数字电平的高低的仪器.它是测量数字电路子种较简便的工具.使用逻辑笔可快速测量出数字电路中有故障的芯片.逻辑笔上一般有二三只信号指示灯,红灯一般表示高电平,绿灯一般表示低电平.黄灯表示所测信号为脉冲信号。
此次设计的五用途三态音频逻辑笔，电路主要由多谐振荡器、四双向开关CD4066与一些阻容元件构成的门电路等组成。
其中多谐振荡器由555和R7、R8、R9、C1构成，其振荡频率受IC1-3的通断状态控制。
关键字:NE555 CD4066前言 (1)第一章系统设计 (2)1.1课程设计的要求 (2)1.2总体电路的设计 (2)1.3555无稳态多谐电路的设计： (3)第二章系统组成及工作原理 (4)2.1系统原理图 (4)2.2系统工作原理 (4)2.3CD4066原理 (5)第三章电路安装与调试 (7)3.1电路的安装 (7)3.2电路的调试 (7)第四章实验结论 (8)参考文献 (9)前言科学技术是第一生产力。
以前的三次工业革命就使我们的社会发生了翻天覆地的变化，使我们由手工时代进入了现代的电器时代。
同时科技在国家的国防事业中发挥了重要的作用，只有科技发展了才能使一个国家变得强大。
而作为二十一世纪的主义，作为一名大学生，不仅仅要将理论知识学会，更为重要的是要将所学的知识用于实际生活之中，使理论与实践能够联系起来。
电子课设是电子技术学习中非常这哦那个要的一个环节，是将理论与实践相结合的环节，是真正锻炼学生实践能力的环节。
简易逻辑笔课程设计
简易逻辑笔课程设计。
一、课程目标知识目标：1. 学生能理解逻辑笔的基本原理，掌握其构造及功能。
2. 学生能运用逻辑笔进行基本逻辑运算，如与、或、非、异或等。
3. 学生能运用逻辑笔解决简单的逻辑问题，如真值表、逻辑表达式等。
技能目标：1. 学生能独立操作逻辑笔，进行实际逻辑运算。
2. 学生能运用逻辑笔分析日常生活中的逻辑问题，提出解决方案。
3. 学生能通过小组合作，共同解决更复杂的逻辑问题。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对逻辑学习的兴趣，提高逻辑思维能力。
2. 学生在小组合作中，学会倾听、尊重他人意见，培养团队协作精神。
3. 学生通过解决逻辑问题，增强自信心，培养面对困难的勇气和毅力。
本课程针对学生年级特点，结合教材内容，以实用性为导向，旨在帮助学生掌握逻辑笔的基本知识和技能，提高逻辑思维能力。
在教学过程中，注重学生的实践操作和合作交流，培养其解决问题的能力和团队协作精神。
课程目标具体、可衡量，便于教师进行教学设计和评估，确保学生能够达到预期学习成果。
二、教学内容1. 逻辑笔基础知识：逻辑笔的原理、构造、功能及其在日常生活中的应用。
- 教材章节：第一章第二节《逻辑笔的基本知识》- 内容安排：介绍逻辑笔的工作原理、构造、种类及操作方法。
2. 逻辑运算：与、或、非、异或等基本逻辑运算及其应用。
- 教材章节：第二章《逻辑运算》- 内容安排：讲解四种基本逻辑运算的定义、特点及运算方法，并通过实例分析其应用。
3. 真值表与逻辑表达式：运用逻辑笔解决简单的逻辑问题。
- 教材章节：第三章《真值表与逻辑表达式》- 内容安排：学习真值表、逻辑表达式的构建方法，运用逻辑笔解决相关问题。
4. 逻辑笔应用实例：分析日常生活中的逻辑问题，提出解决方案。
- 教材章节：第四章《逻辑笔的应用》- 内容安排：选取生活中的实际案例，运用所学知识进行分析和解决。
5. 小组合作与实践操作：分组进行实际操作，共同解决复杂逻辑问题。
- 教材章节：第五章《小组合作与实践操作》- 内容安排：组织学生进行小组合作，实际操作逻辑笔，解决更复杂的逻辑问题。
基于MSP430单片机的数字逻辑笔设计
基于MSP430单片机的数字逻辑笔设计
李联炳;马晓婷
【期刊名称】《电子世界》
【年(卷),期】2016(0)18
【摘要】逻辑笔是一种新颖的便携式电路检修工具,它能通过不同颜色的LED灯直接指示电平的状态,极大地方便了电子仪器设备的检修.本设计基于MSP430F149单片机,设计了一款可以对5V和3.3V两种CMOS逻辑电平进行精准检测的数字逻辑笔,同时,系统增设了电压测量功能.用户可通过键盘实现对判决电平的重新设置以及测量挡位的切换,检测结果与设置信息通过LED灯和液晶屏显示.因此,该系统在电路设计与调试以及仪器设备的检修维护领域有着良好的应用前景.
【总页数】2页(P109-110)
【作者】李联炳;马晓婷
【作者单位】中南大学物理与电子学院;中南大学物理与电子学院
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于MSP430单片机的带漏电保护功能的直流稳压电源设计 [J], 付晓军
2.基于MSP430单片机的超声波倒车雷达系统设计 [J], 陈希湘;朱嵘涛;王锦莉
3.基于MSP430单片机的精密射频功率计设计 [J], 杨文龙;陈强
4.基于MSP430单片机的坡道行驶电动小车设计 [J], 孙弋婷
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课程设计报告设计题目：(CD4011)用门电路组成的文字显示显示型逻辑笔电路班级： 08 机械学号： 08331068姓名：张磊设计时间： 2010年10月目录第一章概述 (3)第2章课程设计及要求 (4)2.1 设计任务 (4)2.2 设计要求 (4)第3章系统设计 (5)3.1 设计结构 (5)3.2 结构框图及说明 (5)3.3 单元电路工作原理 (6)3.4 逻辑笔工作原理 (12)第4章安装与调试 (13)4.1 安装调试 (13)4.2 故障分析 (15)第5章结论 (16)第6章使用元件清单 (16)收获、体会和建议 (1)第1章概述数字电路具有精度高、稳定性好、抗干扰能力强、程序软件控制等一系列优点。
随着计算机科学与技术突飞猛进地发展，用数字电路进行信号处理的优势也更加突出。
为了充分发挥数字电路在信号处理上的强大功能，我们可以先将模拟信号按比例转换成数字信号，然后送到数字电路进行处理，最后再将处理结果根据需要转换为相应的模拟信号输出。
自20世纪70年代开始，这种用数字电路处理模拟信号的所谓“数字化”浪潮已经席卷了电子技术几乎所有的应用领域，如数字滤波器等。
很有幸我们学习了数字电子技术这门学科，并且是我们的重点课程，在上课和实验的过程中，渐渐的我喜欢上了它。
每一节课我都认真学习，每次实验我都认真的去完成。
这次的课程设计我选择了(CD4011)用门电路组成的文字显示显示型逻辑笔这个题目，现在我自己来做这实验时，很多东西需要去查资料，翻书才能弄清楚，并且要弄懂它的原理。
感觉把知识运用出来是很重要的。
第2章课程设计及要求2.1 课程设计的目的学懂CD4011是四-2输入与非门集成电路和共阴极数码管功能，并且能够熟练运用，掌握用它们组成逻辑笔原理和方法。
2.2 设计任务及要求1．熟悉CD4011是四-2输入与非门集成电路和共阴极数码管的功能，并应熟练运用。
2．选择合适的元器件来构成一个显示型逻辑笔。
3．掌握构成逻辑笔的原理和方法。
4．设计显示型逻辑笔的电路逻辑图。
能显示指定的‘H’.‘L’两个电位第三章系统设计3.1 设计结构1：用CD4011是四-2输入与非门集成电路和其他元件组成逻辑笔基础电路。
2：再用数码管做成显示高电位（H）、低电位（L）的显示器。
3.2 结构框图及说明高低电位(CD4011)逻辑笔数码管显示高低(H/L)由CD4011是四-2输入与非门集成电路和共阴极数码管构成显示型的逻辑电笔，当在CD4011输入端加高低电位是，可以通过数码管显示的（H）或(L)来判断其输入端加入的高电位还是，低电位。
3.3 单元电路设计3.3.1 CD4011芯片CD4011原理：CD4011为两输入与非门集成电路。
当两输入端有一个输入为0，输出就为0。
只有当输入均为1时，输出才为1。
CD4011引脚功能：1A 数据输入端2A 数据输入端3A 数据输入端4A 数据输入端1B 数据输入端2B 数据输入端3B 数据输入端4B 数据输入端VDD 电源正VSS 地1Y 数据输出端2Y 数据输出端3Y 数据输出端4Y 数据输出端VDD电压范围：－０.5V to 18Ｖ功耗：双列普通封装700mW小型封装500mW 工作温度范围：CD4011BM -55℃- +125℃CD4011BC -40℃- +85℃如图2.3为CD4011引脚图。
图2.3 CD4011引脚图图2 CD4011内部保护网络芯片功能图图4 逻辑图逻辑表达式：Y = A.B 真值表A=Y.BX Y Q 动作0 0 ? 禁止0 1 1 设定1 0 0 重置1 1 不变无⑴当X=0、Y=0时，将使两个NAND门之输出均为1，违反触发器之功用，故禁止使用。
如真值表第一列。
(2)当X=0、Y=1时，由于X=1导致NAND-A的输出为”1”，使得NAND-B的两个输入均为”1”，因此NAND-B的输出为”0”，如真值表第二列。
(3)当X=1、Y=0时，由于Y=0导致NAND-B的输出为”1”，使得NAND-1的两个输入均为””1，因此NAND-A的输出为”0”，如真值表第三列。
(4)当X=1、Y=1时，因为一个””1不影响NAND门的输出，所以两个NAND门的输出均不改变状态，如真值表第四列。
3.3.2数码管如图1所示，LED数码管由7个发光二极管组成，此外，还有一个圆点型发光二极管（在图中以dp表示），用于显示小数点。
通过七段发光二极管亮暗的不同组合，可以显示多种数字、字母以及其它符号。
LED数码管中的发光二极管共有两种连接方法：共阴极接法共阳极接法图11）共阴极接法：把发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极。
使用时公共阴极接地，这样阳极端输入高电平的段发光二极管就导通点亮，而输入低电平的则不点亮。
实验中使用的LED显示器为共阴极接法2）共阳极接法：把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极。
使用时公共阳极接＋5V。
这样阴极端输入低电平的段发光二极管就导通点亮，而输入高电平的则不点亮。
为了显示数字或符号，要为LED显示器提供代码，因为这些代码是为显示字形的，因此称之为字形代码。
七段发光二极管，再加上一个小数点位，共计八段。
因此提供给LED显示器的字形代码正好一个字节。
若a、b、c、d、e、f、g、dp 8个显示段依次对应一个字节的低位到高位，即D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7，则用共阴极LED数码管显示十六进制数时所需的字形代码如表4.9-1所示。
表4.9-1 共阴极LED数码管字形代码字型共阴极字形代码字型共阴极字形代码字型共阴极字形代码0 3FH 6 7DH C 39H1 06H 7 07H d 5EH2 5BH 8 7FH E 79H3 4FH 9 6FH F 71H4 66H A 77H 灭00H5 6DH b 7CH3.4 原理描述根据设计要求，设计其电路图如下图1：图1注意：数码管是共阳极数码管接法。
【‘1’为高电平，‘0’为低电平】①V IN输入为高电位时，既输入为‘1’时，则这时在D1与非门的输出端3输出‘0’，再将其加到D2的输入端，则4输出为‘1’，再将其输入给D3和数码管d端，此时因为数码管是共阳极接法，则d不亮，而D3输出‘0’给b、c、g端，则b、c、g亮，e、f接低电平后也亮，最终在数码管上显示‘H’。
②V IN输入低电平时，既输入‘0’则显示‘L’。
以上是用CD4011做的显示型逻辑笔电路图。
第4章安装调试4.1 焊接与调试过程接下来就是元件的安装与焊接了，然后经测试焊接后的电路没有出现短路和断路现象，元器件本身也不存在问题，可以开始对电路的调试。
电路供电部分采用6V直流电源供电，在调试时采用4接干电池供电。
一、调试的准备1、手段准备（1）准备技术文件：主要是指做好技术文件、工艺文件和质量管理文件的准备，如电路(原理)图、方框图、装配图、印制电路板图、印制电路板装配图(参数表)等文件的准备。
要求掌握上述各技术文件的内容，了解电路的基本工作原理、主要技术性能指标、各参数的调试方法和步骤等。
（2）准备测试设备：要准备好测量仪器和测试设备，检查是否处于良好的工作状态，是否有定期标定的合格证，检查测量仪器和测试设备的功能选择开关、量程挡位是否处于正确的位置，尤其要注意测量仪器和测试设备的精度是否符合技术文件规定的要求，能否满足测试精度的需要。
（3）准备被调试电路：调试前要检查被调试电路是否按电路设计要求正确安装连接，有无虚、焊、脱焊、漏焊等现象，检查元器件的好坏及其性能指标，检查被调试设备的功能选择开关、量程挡位和其他面板元器件是否安装在正确的位置。
经检查无误后方可按调试操作程序进行通电调试。
2、对被调试电路的准备具体分为以下几点：（1）连线是否正确检查电路连线是否正确，包括错线、少线和多线。
查线的方法通常有两种。
a. 按照电路图检查安装的线路这种方法的特点是，根据电路图连线，按一定顺序逐一检查安装好的线路。
由此，可比较容易查出错线和少线。
b. 按照实际线路来对照原理电路进行查线这是一种以元件为中心进行查线的方法。
把每个元件（包括器件）引脚的连线一次查清，检查每个引脚的去处在电路图上是否存在，这种方法不但可以查出错线和少线，还容易查出多线。
为了防止出错，对于已查过的线通常应在电路图上做出标记，最好用指针式万用表“Ω×1”挡，或数字式万用表“Ω挡”的蜂鸣器来测量，而且直接测量元、器件引脚，这样可以同时发现接触不良的地方。
(2) 元、器件安装情况检查元、器件引脚之间有无短路，连接处有无接触不良，二极管、三极管、集成电路和电解电容极性等是否连接有误。
(3) 电源供电（包括极性）、信号源连线是否正确检查直流极性是否正确，信号线是否连接正确。
(4) 电源端对地是否存在短路在通电前，断开一根电源线，用万用表检查电源端对地是否存在短路。
检查直流稳压电源对地是否短路。
若电路经过上述检查，并确认无误后，就可转入调试。
4.2 故障分析没能实现预想的功能，就要一个一个部分的检查，若哪一个功能不能实现，再根据故障分析和排除的方法，找出故障，并加以改进，排除故障。
调试并不是一件易事，需要准确找到故障处，否则只能乱碰，却达不到效果，只是白费时间，经过实践，我觉的缩小范围的方法很实用，可以省去很大的工作量，大大提高了排障的效率。
第5章结论经过这学期的课程设计，我完成了这次的设计要求，成功的设计了一个逻辑笔，完成了预想的功能。
首先提出可行的执行方案，多提出几种方案，集思广益。
然后对方案进行理论上的论证。
选择方便可行而且价格便宜的元件，进行设计，注意性价比。
第6章使用仪器设备清单元件清单表：元件数量数码管 1个5V电源 1个CD4011 1个导线若干电路板 1块心得体会：通过三个星期的实习，让我真正学到了不少的东西，通过学习使自己对课本上的知识可以应用于实际，使得理论与实际相结合，加深了自己对课本知识的更好理解，亲身感受到了一个电子产品的制作全过程，让我们真正学以致用。
三周的课程设计使我动手操作能力有了跨越式的进步，对我们学生来说，理论与实践同样重要，这是我们以后在工作中说明自己能力的一个重要标准。
此次课程设计能顺利圆满的完成，除了依靠本人的坚持不懈努力外，还得感谢那些一直在背后辛勤指导我们的老师，由于所学知识有限，有很多问题都不能正确的解答，多亏有老师们耐心的指导和帮助，才使我的课程设计顺利的完成，在此对各位老师尤其是钟明生老师，陈洁老师，表示忠心的感谢。
感谢你们为我们排除了思路上的障碍，感谢你们辛勤地指导, 请允许我向你们致意崇高的敬意，感谢你们，老师！。