数字电子技术综合实训指导书

数字电子技术综合

实训指导书

目录

第一节课程设计的目的及要求------------- 3第二节数字电子电路的设计方法----------- 4

第三节数字电路的安装、调试方法---------- 9第四节数字电路设计容及原理简介---------- 14第五节设计说明书的要求----------------- 19

第一节综合实训的目的及要求

一、目的

主要目的，是提高学生在数字集成电路应用方面的实践技能，培养学生综合运用理论知识解决实际问题的能力，树立严谨的科学作风，。学生通过电路设计、安装、调试、整理资料等环节，初步掌握工程设计思想与方法，训练组织电路开发工作的基本技能，学会编写设计文件，逐步了解开展科学实践的程序。

二、基本要求

通过课程设计各环节的实践，同学们应达到如下要求：

1．掌握数字电路分析和设计的基本方法；

2．掌握数字电路的安装、调试以及故障分析的专业技能；

3．具备查阅资料，应用资料分析和解决问题的能力。

三、课程设计的任务：

1．完成一规定电路的安装与调试

2 ．完成一任选电路的设计、安装和调试

四、课程设计完成的容：

1．数字电路设计书

2．符合设计功能的电路

第二节数字电子电路的设计方法

数字电路系统一般由输入电路、控制电路、输出电路、时钟电路、脉冲产生电路和电源等部分组成。

输入电路主要作用是将被信号加工变换成数字信号、其形式包括各输入接口电路。比如用正弦波振荡器产生信号，要经过放大器对微弱信号进行放大与整形后，才能得到数字信号，有些模拟信号要经过模数转换电路转换成数字信号后再进行处理。在设计输入电路时，必须首先了解输入信号的性质及接口条件，以满足设计要求。

控制电路的功能是将信息进行加工处理，并为系统各部分提供所需的各种控制。如数电书中所举的彩灯显示控制器，其定时器为一控制电路，正是在它的作用下，计数脉冲才按一定的霎时间周期，一组一组地送给地址计数顺，形成时间控制。在数字频率计中，从JK 触发器两个反相输出端输出的信号也是控制信号，它即了被测信号送至计数器的时间，同时又控制眲锁存器在计数完毕后对数据进行锁存。在具有整电报时功能的时钟电路中，报时控制电路实现了计数到51、53、55、57、59 秒时的五声和整点时的一声报时功能。产生这种信号输出的电路即为控制电路。数字电路系统中，各种逻辑运算、判别电路等都是电路，它们是整个系统的核心。设计控制电路是数系统设计的最重要的容，必须充分注意不同信号之间的逻辑关系与时序关系。

输出电路是系统最后逻辑功能的重要部分。数字电路系统中存在各种各样的输出接口电路，其功能可能是发送一组经系统处理后的数据，或显示一组数字，或将数字信号进行转换，变成模拟信号等。比如数字频率计的显示译码与数码管电路，彩灯控制器的并行移位寄存器级驱动电路等，都属于系统的输出电路。设计输出电路时，必须注意电路与负载在电平、信号极性、拖动能力等方面要相配的问题。

时钟电路是数字电路各级组织训的灵魂，它属于一种控制电路，整个系统都在它的控制下按一定的规律工作。时钟电路包括主时钟振荡电路及经分频后形成各种时钟脉冲的电路。设计时钟电路时，应根据系统的要求首先确定主时钟的频率，再由它与其他控制信号结合产生系统所需要的各种时钟脉冲。

电源为整个系统工作提供所需的能源，为各端口提供所直流电平。在数字电路系统中，TTL电路对电源电压要求比较严格，电压值必须是在一定围。COMS!路对电源电压的

要求相对比较宽松。设计电源时，必须注意电源的负载能力，电压和稳定度及纹波系数等。

因为任何复杂的数字电路系统都由不同层次、相对独立、具有特定功能的子系统（单元电路）组成，为此在设计时，先将系统分解成若干个单元电路。然后中，对单元电路的功能

及性能，以及单元电路之间的逻辑关系、时序关系进行分析，选用合适的单元数字电路来实

现各子系统。最后，将各子系统组合起来，便完成了整个完整系统的设计。按照这种由大到

小，由整体到局部，再由小到大，由局部到整体的设计方法便可实现数字电路的系统设计。

下面我们提出设计数字电路的一般方法与步骤。

一、总体方案设计

在进行数字电路设计时，首先要对设计任务进行认真的分析，明确任务，了解设计电路

的性能指标。根据给定的技术指标、条件，以及功能要求，设计出组成电路的若干单元功能

模块，这个过程称总体方案设计。这里的单元功能模块是指能实现特定功能的最小单元电路（或称为子系统）。在总体方案设计过程中，还要确定各单元电路之间的逻辑关系和时序关系，分析单元电路之间信号的流向。用原理方框图表示出总体设计的结果。

因为设计途径不是唯一的，满足要求的方案也不是唯一的，所以为得到一个满意的设计方案往往要针对要求，进行大量的市场调研、查阅资料、手册等工作，通过设计一一验证――再设计多次反复过程，才能确定出最好的设计方案。

图1数字时钟的结构方框图

总体设计方案用系统方框图表示时，主要部分和难点可画详细一些，一般部分只需要反映设计思想、基本原理以及信号的流向就可以了。系统方框图应力求简洁、清晰。具有整电

报时、校正功能的数字时钟的结构方框图如图1所示。

二、单元电路的设计

单元电路的设计是整个电路设计的实质部分。将每一部分按照总体框图的要求设计好，

才能保证整体电路的质量。单元电路的设计步骤分为以下三步。

第一步：根据总体方案对单元电路的要求，明确单元电路的功能、性能指标。注意各单元电路之间的输入输出信号的逻辑关系和时序关系，尽量避免使用电平转换电路。

第二步：选择设计单元电路的结构形式。通常选择学过的熟悉的电路，或者通过查阅资料选择更合适的、更先进的电路，在此基础上高度改进，使电路的结构形式最佳。

在选择电路时充分考虑经下几个问题：

1．电路的功能满足要求。

2．电路的结构简单、成本低

3．电路的性能稳定、通用性强。