数字逻辑测试分析仪.doc

电子课程设计数字逻辑测试分析仪学院 电子信息工程学院专业 电气工程及其自动化081502班姓名 贾普智学号 200815010205指导老师 闫晓梅2010年12月数字逻辑测试分析仪一 设计任务与要求设计一个能测试高电平、低电平的数字逻辑信号测试仪，具体要求如下：1、 基本功能：能测试高电平、低电平。2、 测量范围：低电平小于0.8V，高电平高于3.5V。3、 当被测信号为高电平时，用1KHz的音响来表示；当被测信号为低电平时，用800Hz的音响来表示；当被测信号在0.8-3.5V时，用指示灯发出警报。4、 工作电源为5V,自己设计。二 总体框图直流稳压电源数字逻辑信号接收处理结果输出脉冲信号产生被测信号220V交流电源图2.11 数字逻辑信号接收处理模块该模块起到接收被测试信号，并对信号进行比较处理，从而明确信号是高电平、低电平、0.8-3.5V之间之中的那一种。并将所得结果传输给结果输出模块进行输出。该模块由比较器及一系列与非门组成。设计思路：用电阻将5V的电源分压，得到0.8V，3.5V电压。当测试信号输入后，将被测信号与已得的0.8V,3.5V电压进行比较。比较后所得的信号经处理后即可确定被测信号与0.8V，3.5V的关系。2 脉冲信号产生模块该模块用于产生结果输出时所需的1kHZ及800Hz的脉冲信号。该模块由555芯片，电阻，电容组成。设计思路：使用555芯片，调试电阻电容大小，得到所需频率的脉冲。3 音响输出及指示灯模块该模块用于输出逻辑测试仪测试产生的结果。当数字信号处理模块传输的信号分别为低电平，高电平，0.8-3.5V时，分别将1kHz信号加于蜂鸣器，将800Hz信号加于蜂鸣器，将高电平加于指示灯。该模块由蜂鸣器，指示灯，及TTL芯片组成。设计思路：当信号处理模块给出被测信号为低电平时，将蜂鸣器与800Hz脉冲相连，当信号处理模块给出被测信号为高电平时，将蜂鸣器与1000Hz脉冲相连，当信号处理模块给出被测信号在0.8-3.5V之间时，令指示灯发光。4 直流稳压电源模块该模块用于将220V交流电变换为5V的直流电，供给各个芯片及模块使用。该模块由稳压电源，二极管，稳压芯片，电阻，电容构成。设计思路：首先将220V交流电降压，接着运用桥式整流电路使其变为直流电。用稳压芯片对所得直流电稳压。通过电阻分压的方式得到所需的电压值。三 选择器件1.74LS04 图3.1.1提供非逻辑。 管脚图如下 图3.1.2逻辑功能： Y = 真值表:AY0110图3.1.32.74LS08 图3.2.1 提供与逻辑。 管脚图如下：图3.2.2逻辑功能： Y=AB真值表：ABY000010100111图3.2.33.LM339 图3.3.1 提供比较功能。 管脚图如下 图3.3.2逻辑功能：对+管脚-管脚的电压进行比较，若+管脚电压高于-管脚，则输出高电平反之输出低电平。4.LM555图3.4.1提供时钟脉冲。内部结构图： 图3.4.2管脚图：图3.4.3555功能表： 图3.4.45.LM7812 图3.5.1提供稳压功能。管脚图： 图3.5.2功能：lm7812是指三段稳压集成电路IC芯片元器件，适用于各种电源稳压电路，输出稳定性好、使用方便、输出过流、过热自动保护。在本电路中用于输出12V电压。四 功能模块 1数字逻辑信号接收处理 图4.1.1逻辑功能：此模块用于检测输入端电平，并给出信号于下级。电阻R4,R5,R6:用于将5V直流电源分压，在节点处产生0.8V，3.5V电压。U12,U2:用两个比较器将输入端输入的电压与分压所得到的0.8V,3.5V电压进行比较。输出结果如下表：输入信号U12U2小于0.8V000.8-3.5V10大于3.5V11图4.2.2U4,U5,U6，U1,U3:用于将比较器所得数据处理得到，并输出高电平，低电平，0.8-3.5V三个信号于下级。输出结果如下表：U12U2U4(低电平)U5(0.8-3.5)高电平001001001011001 图4.2.3连接关系：5V直流电源处接于直流稳压电源模块的相应部分，高电平、低电平、0.8-3.5V接于结果输出模块的相应位置。仿真结果：图4.2.4 输入信号为0.5V时，U4输出高电平。 图4.2.5输入信号为1.5V时，U5输出高电平。图4.2.6输入信号为4V时，U6输出高电平。以上仿真结果符合图4.2.3中真值表所示。2脉冲信号产生图4.2.7 逻辑功能：产生1KHz，800Hz的脉冲。作用于下级 连接关系：5V直流电源处接于直流稳压电源，1KHz，800Hz接于结果输出端相应位置 仿真结果： 图4.2.8用示波器测量两个输出端信号。图4.2.9 1KHz输出端信号，可看出周期为1.014ms。图4.2.10 800Hz输出端信号，可看出周期为1.248ms3结果输出图4.3.1逻辑功能：用于输出测试仪的结果。模块由与门，蜂鸣器，发光二极管组成。当上级模块传输来高电平，则U8视为开状态，1KHz脉冲作于蜂鸣器，当上级模块传输来低电平，则U9视为开状态，800Hz脉冲作用于蜂鸣器，当上级模块传输来0.8-3.5V,发光二极管正极接高电平，导通发光。连接关系：低电平，高电平，0.8-3.5V接于信号处理模块的相应位置。1KHz脉冲，800Hz脉冲接于脉冲产生模块的相应位置。5V直流电源接于直流稳压电源。4直流稳压电源图4.4.1逻辑功能：该模块用于产生5V直流电。模块由变压器，MDA2501,LM7812及电容电阻组成。该模块通过变压器将220V交流电压降压，之后通过MDA组成的单相桥整流将交流电变换为直流电。LM7812将直流电压稳定在12V。通过电阻分压方式取得5V直流电压供给电路使用。连接关系：5V直流电压处连接至各模块相应位置。仿真结果：五 总体设计电路图整体电路电路按第四部分-功能模块中叙述连接。仿真运行后可实现题目要求的效果（由于输出为不同频率的蜂鸣，无法图示）。硬件实验：在硬件实验中，我测试了数据逻辑信号接收处理模块，达到实验要求。六 总结这次课程设计使我受益良多。刚着手这个设计时，最困扰我的是如何知晓所测试的电平大小，并能以数字信号的形式送出。最初我的设想是使用施密特触发电路，但苦思良久仍无法拿出方案。后来看到A/D转换器内部结构图时，有了新的想法，由此采用了电阻分压，将被测信号与分压后电压通过比较器后输出结果这一方案。接下来所遇到的问题是设计555脉冲时，根据书上的理论公式计算后，却无法得到需求频率的脉冲。请教了指导老师后，我按老师的指导使用滑动变阻器进行不断调试，最终得到了满意的脉冲。接下来的设计就相对简单了。就在我以为整个设计已经完成的时候，指导老师提醒了我电源需要自己设计，我在开始设计时，由于没能理解题目，忽视了这一点。于是我又投入到直流稳压电源的设计中。这次课程设计，使我熟悉了电子技术中的一部分常用管子，并教会了我如何用自己的思路设计，验证，完善一个