毕业设计（论文）-智力抢答器电路仿真测试与分析.doc

1武汉工业学院武汉工业学院毕毕业业设设计计设计题目：设计题目：智力抢答器电路仿真测试与分析智力抢答器电路仿真测试与分析姓姓名名学学号号071203110071203110院院（系）（系）数理科学系数理科学系专专业业电子信息科学与技术电子信息科学与技术指导教师指导教师20112011年年55月月2828日日2目目录录摘要.2Abstract.4引言.5第一章、Multisim简介.61.1基本概念.61.2Multisim发展简介.71.3EDA在发达国家的应用状况.71.4multisim9概述.71.4.1新特点：.81.4.2Multisim9组成：.81.4.3仿真的内容：.81.4.4电路的构建及仿真：.81.4.5美国NI公司提出的理念：.91.5Multisim9使用简介.91.5.1Multisim概貌.91.5.2Multisim对元器件的管理.101.5.3输入并编辑电路.111.5.4虚拟仪器及其使用.121.5.5Multisim9安装.131.6Multisim9特点.13第二章、智力抢答器相关知识介绍.162.174LS175芯片简介.162.2集成电路.202.3触发器.202.3.1边沿D触发器.202.3.2电路结构.212.3.3工作原理.212.4译码器.212.4.1概述.222.4.2分类.222.4.3译码器工作原理.22第三章、设计任务.24第四章、工作原理.25第五章、锁存器电路的设计.26第六章、测试方法说明及测试结果分析.28结束语.29谢辞.30参考文献.323摘要摘要抢答器广泛应用于各个场所一般抢答器功能简单而功能越多电路越复杂价格越高。本文利用中规模集成电路设计了功能齐全且实用的智能抢答器其价格低廉便于实现性能可靠。由于采用了层次电路设计方法其连线美观便于理解各单元电路功能整机电路功能也一目了然。关键词:抢答器层次电路设计仿真74AbstractResponderResponderisiswidelywidelyusedusedininvariousvariousplacesplacesthethegeneralgeneralResponderResponderfeaturefeaturesimplesimplebutbutthethemoremorefunctionsfunctionsthethemoremorecomplexcomplexcircuitscircuitsleadingleadingtotohigherprices.higherprices.InInthisthispaperpaperTheThefullyfullyfunctionalfunctionalandandusefulusefulSmartSmartResponderResponderisisdesigneddesignedusedusedbybymediumscalemediumscaleintegratedintegratedcircuitscircuitsitsitslowlowcostcosteasyeasytotoachieveachievereliablereliableperance.perance.AsAsaaresultresultofofthethehierarchicalhierarchicalcircuitcircuitdesigndesignssitsitsconnectionconnectionbeautifulbeautifuleasyeasytotounderstandunderstandeacheachunitunitcircuitcircuitfunctionsfunctionsthethewholewholecircuitcircuitfunctionalityfunctionalityatataaglance.glance.KeyKeywords:words:ResponderResponderhierarchicalhierarchicalcircuitcircuitdesigndesignSimulationSimulation5引言引言无论是学校、企业、军队还是益智性电视节目都会举办各种各样的智力竞赛都会用到抢答器。目前市场上已有各种各样的智力竞赛抢答器但绝大多数是早期设计的以模拟电路、数字电路或者模拟电路与数字电路相结的产品功能越多电路越复杂且成本也比较高发生故障的可能性也比较高显示方式简单无法判断提前抢按键的行为。本文利用multisim电路仿真软件强大的仿真功能采用层次电路设计将各功能的单位电路设计成层次电路这样每个单元电路和整体电路连线一目了然既美观也便于阅读还有利于团队设计因每一层次电路为一独立电路便于独立设计和修改。该抢答器在保留了原始抢答器的基本功能的同时又增加一些的实用功能并简化了电路结构。6第一章、第一章、Multisim简介简介Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力15。1.1基本概念工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程图171.2Multisim发展简介13加拿大EWB（ElectricalWorkbench）EWB4.0EWB5.0EWB6.0Multisim2001Multisim7Multisim8美国国家仪器（NI）有限公司Multisim9Multisim10Multisim11目前在各高校教学中普遍使用Multisim10.0，网上最为普遍的是Multisim10.0，NI于2007年08月26日发行NI系列电子电路设计软件，NIMultisimv10作为其中一个组成部分包含于其中。1.3EDA在发达国家的应用状况EDA就是“ElectronicDesignAutomation”的缩写技术已经在电子设计领域得到广泛应用。发达国家目前已经基本上不存在电子产品的手工设计。一台电子产品的设计过程，从概念的确立，到包括电路原理、PCB版图、单片机程序、机内结构、FPGA的构建及仿真、外观界面、热稳定分析、电磁兼容分析在内的物理级设计，再到PCB钻孔图、自动贴片、焊膏漏印、元器件清单、总装配图等生产所需资料等等全部在计算机上完成。EDA技术借助计算机存储量大、运行速度快的特点，可对设计方案进行人工难以完成的模拟评估、设计检验、设计优化和数据处理等工作。EDA已经成为集成电路、印制电路板、电子整机系统设计的主要技术手段。美国NI公司（美国国家仪器公司）的Multisim9软件就是这方面很好的一个工具。而且Multisim9计算机仿真与虚拟仪器技术（LABVIEW8）（也是美国NI公司的）可以很好的解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一老大难问题。学员可以很好地、很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来。并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。极大地提高了学员的学习热情和积极性。真正的做到了变被动学习为主动学习。这些在教学活动中已经得到了很好的体现。还有很重要的一点就是：计算机仿真与虚拟仪器对教员的教学也是一个很好的提高和促进。理论教学计算机仿真实验环节81.4multisim9概述Multisim被美国NI公司收购以后，其性能得到了极大的提升。最大的改变就是：Multisim9与LABVIEW8的完美结合：1.4.1新特点：（1）可以根据自己的需求制造出真正属于自己的仪器；（2）所有的虚拟信号都可以通过计算机输出到实际的硬件电路上(3)所有硬件电路产生的结果都可以输回到计算机中进行处理和分析。1.4.2Multisim9组成：1构建仿真电路2仿真电路环境3multimcu-单片机仿真4FPGA、PLD，CPLD等仿真5FPGA、PLD，CPLD等仿真6通信系统分析与设计的模块7PCB设计模块：直观、层板32层、快速自动布线、强制向量和密度直方图8（自动布线模块）1.4.3仿真的内容：1器件建模及仿真；2电路的构建及仿真；3系统的组成及仿真；4仪表仪器原理及制造仿真。器件建模及仿真：可以建模及仿真的器件：模拟器件（二极管，三极管，功率管等）；数字器件（74系列，COMS系列，PLD，CPLD等）；FPGA器件。1.4.4电路的构建及仿真：单元电路、功能电路、单片机硬件电路的构建及相应软件调试的仿真。9系统的组成及仿真：Commsim是一个理想的通信系统的教学软件。它很适用于如信号与系统、通信、网络等课程，难度适合从一般介绍到高级。使学生学的更快并且掌握的更多。Commsim含有200多个通用通信和数学模块，包含工业中的大部分编码器，调制器，滤波器，信号源，信道等，Commsim中的模块和通常通信技术中的很一致，这可以确保你的学生学会当今所有最重要的通信技术。要观察仿真的结果，你可以有多种选择：时域，频域，XY图，对数坐标，比特误码率，眼图和功率谱。仪表仪器的原理及制造仿真：可以任意制造出属于自己的虚拟仪器、仪表，并在计算机仿真环境和实际环境中进行使用。PCB的设计及制作：产品级版图的设计及制作。1.4.5美国NI公司提出的理念：“把实验室装进PC机中”“软件就是仪器1.5Multisim9使用简介Multisim是InteractiveImageTechnologies(ElectronicsWorkbench)公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。为适应不同的应用场合，Multisim推出了许多版本，用户可以根据自己的需要加以选择。在本书中将以教育版为演示软件，结合教学的实际需要，简要地介绍该软件的概况和使用方法，并给出几个应用实例。1.5.1Multisim概貌软件以图形界面为主，采用菜单、工具栏和热键相结合的方式，具有一般Windows应用软件的界面风格，用户可以根据自己的习惯和熟悉程度自如使用。一、Multisim的主窗口界面。启动Multisim2001后，将出现如图1所示的界面。界面由多个区域构成：菜单栏，各种工具栏，电路输入窗口，状态条，列表框等。通过对各部分的操作可以实现电路图的输入、编辑，并根据需要对电路进行相应的观测和分析。用户可以通过菜单或工具栏改变主窗口的视图内容。二、菜单栏菜单栏位于界面的上方，通过菜单可以对Multisim的所有功能进行操作。10不难看出菜单中有一些与大多数Windows平台上的应用软件一致的功能选项，如File，Edit，View，Options，Help。此外，还有一些EDA软件专用的选项，如Place，Simulation，Transfer以及Tool等。三、工具栏Multisim2001提供了多种工具栏，并以层次化的模式加以管理，用户可以通过View菜单中的选项方便地将顶层的工具栏打开或关闭，再通过顶层工具栏中的按钮来管理和控制下层的工具栏。通过工具栏，用户可以方便直接地使用软件的各项功能。顶层的工具栏有：Standard工具栏、Design工具栏、Zoom工具栏，Simulation工具栏。1Standard工具栏包含了常见的文件操作和编辑操作，如下图所示：2Design工具栏作为设计工具栏是Multisim的核心工具栏，通过对该工作栏按钮的操作可以完成对电路从设计到分析的全部工作，其中的按钮可以直接开关下层的工具栏：Component中的MultisimMaster工具栏，Instrument工具栏。（1）作为元器件（Component）工具栏中的一项，可以在Design工具栏中通过按钮来开关MultisimMaster工具栏。该工具栏有14个按钮，每个每一个按钮都对应一类元器件，其分类方式和Multisim元器件数据库中的分类相对应，通过按钮上图标就可大致清楚该类元器件的类型。具体的内容可以从Multisim的在线文档中获取。这个工具栏作为元器件的顶层工具栏，每一个按钮又可以开关下层的工具栏，下层工具栏是对该类元器件更细致的分类工具栏。以第一个按钮为例。通过这个按钮可以开关电源和信号源类的Sources工具栏如下图所示：（2）Instruments工具栏集中了Multisim为用户提供的所有虚拟仪器仪表，用户可以通过按钮选择自己需要的仪器对电路进行观测。3用户可以通过Zoom工具栏方便地调整所编辑电路的视图大小。4Simulation工具栏可以控制电路仿真的开始、结束和暂停。1.5.2Multisim对元器件的管理EDA软件所能提供的元器件的多少以及元器件模型的准确性都直接决定了该EDA软件的质量和易用性。Multisim为用户提供了丰富的元器件，并以开放的形式管理元器件，使得用户能够自己添加所需要的元器件。Multisim以库的形式管理元器件，通过菜单ToolsDatabaseManagement打开DatabaseManagement（数据库管理）窗口（如下图所示），对元器件库进行管理。在DatabaseManagement窗口中的Daltabase列表中有两个数据库：MultisimMaster和User。其中MultisimMaster库中存放的是软件为用户提供的元器件，User是为用户自建元器件准备的数据库。用户对MultisimMaster数据库中的元器件和表示方式没有编辑权。当选中MultisimMaster时，窗口中对库的11编辑按钮全部失效而变成灰色，如下图所示。但用户可以通过这个对话窗口中的ButtoninToolbar显示框，查找库中不同类别器件在工具栏中的表示方法。据此用户可以通过选择User数据库，进而对自建元器件进行编辑管理。在MultisimMaster中有实际元器件和虚拟元器件，它们之间根本差别在于：一种是与实际元器件的型号、参数值以及封装都相对应的元器件，在设计中选用此类器件，不仅可以使设计仿真与实际情况有良好的对应性，还可以直接将设计导出到Ultiboard中进行PCB的设计。另一种器件的参数值是该类器件的典型值，不与实际器件对应，用户可以根据需要改变器件模型的参数值，只能用于仿真，这类器件称为虚拟器件。它们在工具栏和对话窗口中的表示方法也不同。在元器件工具栏中，虽然代表虚拟器件的按钮的图标与该类实际器件的图标形状相同，但虚拟器件的按钮有底色，而实际器件没有，如下图所示。从图中可以看到，相同类型的实际元器件和虚拟元器件的按钮并排排列，并非所有的是元器件都设有虚拟类的器件。1.5.3输入并编辑电路输入电路图是分析和设计工作的第一步，用户从元器件库中选择需要的元器件放置在电路图中并连接起来为分析和仿真做准备。一、设置Multisim的通用环境变量为了适应不同的需求和用户习惯，用户可以用菜单OptionPreferences打开Preferences对话窗口，如下图所示。通过该窗口的6个标签选项，用户可以就编辑界面颜色、电路尺寸、缩放比例、自动存储时间等内容作相应的设置。在这个对话窗口中有3个分项：1Show：可以设置是否显示网格，页边界以及标题框。2Sheetsize：设置电路图页面大小。3Zoomlevel：设置缩放比例。其余的标签选项在此不再详述。二、取用元器件取用元器件的方法有两种：从工具栏取用或从菜单取用。下面将以74LS00为例说明两种方法。1从工具栏取用：Design工具栏®MultisimMaster工具栏®TTL工具栏®74LS按钮从TTL工具栏中选择74LS按钮打开这类器件的ComponentBrowser窗口，如下图所示。其中包含的字段有Databasename（元器件数据库），ComponentFamily（元器件类型列表），ComponentNameList（元器件名细表），ManufactureNames（生产厂家），ModelLevel-ID（模型层次）等内容。2从菜单取用：通过PlacePlaceComponent命令打开ComponentBrowser窗口。该窗口与上图一样。123选中相应的元器件在ComponentFamilyName中选择74LS系列，在ComponentNameList中选择74LS00。单击OK按钮就可以选中74LS00，出现如下备选窗口。7400是四二输入与非门，在窗口种的SectionABCD分别代表其中的一个与非门，用鼠标选中其中的一个放置在电路图编辑窗口中，如左图所示。器件在电路图中显示的图形符号，用户可以在上面的ComponentBrowser中的Symbol选项框中预览到。当器件放置到电路编辑窗口中后，用户就可以进行移动、复制、粘贴等编辑工作了，在此不再详述。三、将元器件连接成电路在将电路需要的元器件放置在电路编辑窗口后，用鼠标就可以方便地将器件连接起来。方法是：用鼠标单击连线的起点并拖动鼠标至连线的终点。在Multisim中连线的起点和终点不能悬空。1.5.4虚拟仪器及其使用对电路进行仿真运行，通过对运行结果的分析，判断设计是否正确合理，是EDA软件的一项主要功能。为此，Multisim为用户提供了类型丰富的虚拟仪器，可以从Design工具栏®Instruments工具栏，或用菜单命令（Simulationinstrument）选用这11种仪表，如下图所示。在选用后，各种虚拟仪表都以面板的方式显示在电路中。下面将11种虚拟仪器的名称及表示方法总结如下表：菜单上的表示方法对应按钮仪器名称电路中的仪器符号Multimeter万用表FunctionGenerator波形发生器Wattermeter瓦特表Oscilloscape示波器BodePlotter波特图图示仪WordGenerator字元发生器LogicAnalyzer逻辑分析仪LogicConverter13逻辑转换仪DistortionAnalyzer失真度分析仪SpectrumAnalyzer频谱仪NetworkAnalyzer网络分析仪注1：该软件中用代替表示反变量，例如。注2：该软件没有异或符号，处理方式是将异或运算写成。1.5.5Multisim9安装1.下载软件可以到官方下载完全试用版2.ftp:3.输入安装序列号，完成安装。4.导入许可文件，完成软件安装a.安装Multisim。b.进入开始所有程序NationalInstrumentsNILicenseManager。c.选项安装许可证文件，装入许可文件，完成完全安装。d.安装Multisim的操作系统中的用户文件夹名不能是中文，否则会导致Multisim无法正常运行。1.6Multisim9特点NIMultisim软件是一个专门用于电子电路仿真与设计的EDA工具软件。作为Windows下运行的个人桌面电子设计工具，NIMultisim是一个完整的集成化设计环境。NIMultisim计算机仿真与虚拟仪器技术可以很好地解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一问题。学员可以很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来，并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。NIMultisim软件绝对是电子学教学的首选软件工具。Ø直观的图形界面整个操作界面就像一个电子实验工作台，绘制电路所需的元器件和仿真所需的测试仪器均可直接拖放到屏幕上，轻点鼠标可用导线将它们连接起来，软件仪器的控制面板和操作方式都与实物相似，测量数据、波形和特性曲线如同在真实仪器上看到的；Ø丰富的元器件提供了世界主流元件提供商的超过17000多种元件，同时能方便的对元件各种参数进行编辑修改，能利用模型生成器以及代码模式创建模型等功能，创建自己的元器件。14Ø强大的仿真能力以SPICE3F5和Xspice的内核作为仿真的引擎，通过Electronicworkbench带有的增强设计功能将数字和混合模式的仿真性能进行优化。包括SPICE仿真、RF仿真、MCU仿真、VHDL仿真、电路向导等功能。Ø丰富的测试仪器提供了22种虚拟仪器进行电路动作的测量：Multimeter(万用表)FunctionGeneratoer(函数信号发生器)Wattmeter(瓦特表)Oscilloscope(示波器)BodePlotter(波特仪)WordGenerator(字符发生器LogicAnalyzer(逻辑分析仪)LogicConverter(逻辑转换仪)DistortionAnalyer(失真度仪)SpectrumAnalyzer(频谱仪)NetworkAnalyzer(网络分析仪)MeasurementPribe(测量探针)FourChannelOscilloscope(四踪示波器)FrequencyCounter(频率计数器)IVAnalyzer(伏安特性分析仪)AgilentSimulatedInstruments(安捷伦仿真仪器)AgilentOscilloscope(安捷伦示波器)TektronixSimulatedOscilloscope(泰克仿真示波器)Voltmeter(伏特表)Ammeter(安培表)CurrentProbe(电流探针)LabVIEWInstrument(LabVIEW仪器)这些仪器的设置和使用与真实的一样，动态互交显示。除了Multisim提供的默认的仪器外，还可以创建LabVIEW的自定义仪器，使得图形环境中可以灵活地可升级地测试、测量及控制应用程序的仪器。Ø完备的分析手段Multisimt提供了许多分析功能：DCOperatingPointAnalysis（直流工作点分析）ACAnalysis（交流分析）TransientAnalysis（瞬态分析）FourierAnalysis（傅里叶分析）NoiseAnalysis（噪声分析）DistortionAnalysis（失真度分析）DCSweepAnalysis（直流扫描分析）15DCandACSensitvityAnalysis（直流和交流灵敏度分析）ParameterSweepAnalysis（参数扫描分析）TemperatureSweepAnalysis（温度扫描分析）TransferFunctionAnalysis（传输函数分析）WorstCaseAnalysis（最差情况分析）PoleZeroAnalysis（零级分析）MonteCarloAnalysis（蒙特卡罗分析）TraceWidthAnalysis（线宽分析）NestedSweepAnalysis（嵌套扫描分析）BatchedAnalysis（批处理分析）UserDefinedAnalysis（用户自定义分析）它们利用仿真产生的数据执行分析，分析范围很广，从基本的到极端的到不常见的都有，并可以将一个分析作为另一个分析的一部分的自动执行。集成LabVIEW和Signalexpress快速进行原型开发和测试设计，具有符合行业标准的交互式测量和分析功能；Ø独特的射频(RF)模块提供基本射频电路的设计、分析和仿真。射频模块由RF-specific（射频特殊元件，包括自定义的RFSPICE模型）、用于创建用户自定义的RF模型的模型生成器、两个RF-specific仪器（SpectrumAnalyzer频谱分析仪和NetworkAnalyzer网络分析仪）、一些RF-specific分析（电路特性、匹配网络单元、噪声系数）等组成；Ø强大的MCU模块支持4种类型的单片机芯片支持对外部RAM、外部ROM、键盘和LCD等外围设备的仿真，分别对4种类型芯片提供汇编和编译支持；所建项目支持C代码、汇编代码以及16进制代码并兼容第三方工具源代码；包含设置断点、单步运行、查看和编辑内部RAM、特殊功能寄存器等高级调试功能。Ø完善的后处理对分析结果进行的数学运算操作类型包括算术运算、三角运算、指数运行、对数运算、复合运算、向量运算和逻辑运算等；Ø详细的报告能够呈现材料清单、元件详细报告、网络报表、原理图统计报告、多余门电路报告、模型数据报告、交叉报表7种报告；Ø兼容性好的信息转换提供了转换原理图和仿真数据到其他程序的方法，可以输出原理图到PCB布线（如Ultiboard、OrCAD、PADSLayout2005、P-CAD和Protel）；输出仿真结果到MathCAD、Excel或LabVIEW；输出网络表文件；向前和返回注；提供InternetDesignSharing（互联网共享文件）12。16第二章、智力抢答器相关知识介绍第二章、智力抢答器相关知识介绍2.174LS175芯片简介2四上升沿D触发器（有公共清除端）逻辑符号图2图3简要说明：175为四上升沿D触发器，共有5417574175、54S17574S175，54LS17574LS175三种线路结构形式。其主要电特性的典型值如下：表1型号fmPD541637416335MHz150mW54S16374S163110MHz300mW54LS16374LS16340MHz55mW17当清除端（CR）为低电平时，输出端Q为低电平。在时钟（CP）上升沿作用下，Q与数据端（D）相一致。当CP为高电平或低电平时，D对Q没有影响。引出端符号CP时钟输入端（上升沿有效）CR清除端（低电平有效）1D4D数据输入端1Q4Q输出端1Q4Q互补输出端极限值电源电压7V输入电压5474175，5474S1755.5V5474LS1757V工作环境温度54-5512574070储存温度-65150功能表：表2H高电平L低电平低到高跳变X任意Z高阻Q0规定的稳态输入条件建立前Q的电平表354741755474S1755474LS175单位最小额定最大最小额定最大最小额定最大544.555.54.555.54.554.5电源电压VCC744.7555.254.7555.254.7555.25V输入高电平电压ViH222V5输入低电平电压ViL7V输出高电平电流IOH-800-1000-400uA5416304输出低电平电流IOL7416308mA时钟频率fcp025075030MHz脉冲宽度TWCP20725ns18CR201020nsD20520ns建立时间tsetCR无效态25520ns保持时间tH530ns逻辑图图4表4175S175LS175单位参数测试条件最小最大最小最大最小最大Iik=-12mA-1.5VIK输入嵌位电压Vcc=最小Iik=-18mA-1.2-1.5V5VOH输出高电平电压Vcc最小VIH2VVIL最大IOH最大7V5VOL输出低电平电压Vcc=最小，VIH=2VVIL最大，IOL=最大7VVI5.5V11II最大输入电压时输入电流Vcc最大VI7V0.1mAVIH=2.4V40IIH输入高电平电流Vcc最大VIH=2.7V5020AVIL=0.4V-1.6-0.4IIL输入低电平电流Vcc最大VIL=0.5V-2mA54-20-57-40-100-20-100IOS输出短路电流Vcc最大74-18-57-40-100-20-100mAICC电源电流Vcc最大，CP瞬时接地后接4.5V，所有D和CR接4.5V459618mA191:测试条件中的“最小”和“最大”用推荐工作条件中的相应值。表5动态特性(TA=25)174S174LS174参数2测试条件最小最大最小最大最小最大单位fmax257530MHztPLH251530nstPHLCR任一Q352230nstPLH301225tPHLCP任一QVcc=5VCL=15PfRL=400(S175为280LS175为2K)351725ns2:fmax最大时钟频率。tPLH输出由低电平到高电平传输延迟时间tPHL输出由高电平到低电平传输延迟时间。2.2集成电路TTL电路是晶体管-晶体管逻辑电路的英文缩写（Transister-Transister-Logic），是数字集成电路的一大门类。它采用双极型工艺制造，具有高速度和品种多等特点。从六十年代开发图5成功第一代产品以来现有以下几代产品。第一代TTL包括SN5474系列，（其中54系列工作温度为-55+125，74系列工作温度为0+75)，低功耗系列简称lttl，高速系列简称HTTL。第二代TTL包括肖特基箝位系列（STTL)和低功耗肖特基系列（LSTTL）。第三代为采用等平面工艺制造的先进的STTL(ASTTL)和先进的低功耗STTL（ALSTTL）。由于LSTTL和ALSTTL的电路延时功耗积较小，STTL和ASTTL速度很快，因此获得了广泛的应用。TTL电路分类：门电路、译码器驱动器、触发器、计数器、移位寄存器、单稳、双稳电路和多谐振荡器、加法器、乘法器、奇偶校验器、码制转换器、线驱动器线接收器、多路开关、存储器等等14。202.3触发器452.3.1边沿D触发器电平触发的主从触发器工作时，必须在正跳沿前加入输入信号。如果在CP高电平期间输入端出现干扰信号，那么就有可能使触发器的状态出错。而边沿触发器允许在CP触发沿来到前一瞬间加入输入信号。这样，输入端受干扰的时间大大缩短，受干扰的可能性就降低了。边沿D触发器也称为维持-阻塞边沿D触发器。2.3.2电路结构该触发器由6个与非门组成，其中G1和G2构成基本RS触发器。2.3.3工作原理SD和RD接至基本RS触发器的输入端，它们分别是预置和清零端，低电平有效。当SD=0且RD=1时不论输入端D为何种状态，都会使Q=1，Q非=0，即触发器置1；当SD=1且RD=0时，触发器的状态为0SD和RD通常又称为直接置1和置0端。我们设它们均已加入了高电平，不影响电路的工作。工作过程如下：1.CP=0时，与非门G3和G4封锁，其输出Q3=Q4=1，触发器的状态不变。同时，由于Q3至Q5和Q4至Q6的反馈信号将这两个门打开，因此可接收输入信号D，Q5=D非，Q6=Q5非=D。图6D触发器原理2.当CP由0变1时触发器翻转。这时G3和G4打开，它们的输入Q3和Q4的状态由G5和G6的输出状态决定。Q3=Q5非=D，Q4=Q6非=D非。由基本RS触发器的逻辑功能可知，Q=Q3=D。3.触发器翻转后，在CP=1时输入信号被封锁。这是因为G3和G4打开后，它们的输出Q3和Q4的状态是互补的即必定有一个是0，若Q3为0，则经G3输出至G5输入的反馈线将G5封锁，即封锁了D通往基本RS触发器的路径；该反馈线起到了使触发器维持在0状态和阻止触发器变为1状态的作用故该反馈线称为置0维持线置1阻塞线。Q4为0时，将G3和G6封锁，D端通往基本RS触发器的路径也被封锁。Q4输出端至G6反馈线起到使触发器维持在1状态的作用，称作置1维持线；Q4输出至G3输入的反馈线起到阻止触发器置0的作用称为置0阻塞线。因此，该触发器常称为维持-阻塞触发器。总之，该触发器是在CP正跳沿前接受输入信号，正跳沿时触发翻转，正跳沿后输入即被封锁三步都是在正跳沿后完成，所以有边沿触发器之称。与主从触发器相比同工艺的边沿触发器有更强的抗干扰能力和更高的工作速度。212.4译码器45译码器是组合逻辑电路的一个重要的器件，其可以分为：变量译码和显示译码两类。变量译码一般是一种较少输入变为较多输出的器件，一般分为2n译码和8421BCD码译码两类。显示译码主要解决二进制数显示成对应的十、或十六进制数的转换功能，一般其可分为驱动LED和驱动LCD两类。2.4.1概述译码是编码的逆过程，在编码时，每一种二进制代码，都赋予了特定的含义，即都表示了一个确定的信号或者对象。把代码状态的特定含义“翻译”出来的过程叫做译码，实现译码操作的电路称为译码器。或者说，译码器是可以将输入二进制代码的状态翻译成输出信号，以表示其原来含义的电路。根据需要，输出信号可以是脉冲，也可以是高电平或者低电平。2.4.2分类