逻辑笔 《数字电子技术》项目设计说明书

四川信息职业技术学院数字电子技术项目设计说明书 设计题目: 逻辑笔 专 业: 应用电子技术 班 级: 电创13-1 组 别: 姓 名: 学 号: 指导教师: 2014 年 9 月 14 日 数字电子技术项目设计任务单设计题目项目1：数字逻辑笔的设计与制作学时12组别第7组学生姓名学 号分工任务成 绩电路设计文档设计电路仿真项目设计功能目标逻辑笔是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。电路设计要求：1. 逻辑笔上有二只信号指示灯，当探针测试到高电平时，红灯点亮，测试到低电平时绿灯点亮；2. 用74LS00或74LS04逻辑门电路实现。可选拓展功能：1 用数码管显示H或L（1或0）来表示高、低电平；2 当检测到高（或低）电平时，用蜂鸣器作声音提示。项目资讯1 掌握数制及几种数制的转换方法；2 认识逻辑变量，及数字逻辑函数的几种表达方式及其变换；3 认识集成逻辑门电路，及其使用方法；4 认识逻辑门电路，了解TTL与CMOS集成芯片的使用注意事项；5 掌握74LS00、 74LS04、 74LS08、 74LS20芯片的检测及使用方法；6 仿真软件Proteus7.5的使用方法；7 数电开发板的功能检测，及使用方法。项目实施1 分小组讨论，分析所给设计电路功能，进行数字逻辑笔电路的方案设计，绘制电路原理图；2 使用仿真软件Proteus7.5，验证调试电路；3 使用数电开发板搭接电路，并正确调试电路；4 完成项目设计报告的撰写：包含电路设计思路，设计方案、电路工作原理阐述及图示（附原理图、元器件清单、使用的芯片资料）、仿真验证的步骤（附仿真图）、电路搭接调试步骤（附实物照片或视频资料）。项目考核（评价）1 小组讨论，自评、互评各人的分工完成情况，签字确认；2 项目小结，并说明遇到的问题及解决方法，写入项目评价表中；3 小组准备汇报材料，每组选派一人进行汇报；4 教师评价说明；5 整理相关资料，列出上交资料，并存档。上交资料名称 目录任务单 1摘要 3第一章 方案设计 4第二章 电路设计及工作原理分析 5 2.1电平比较电路 5 2.2电平处理电路 6 2.3LED显示电路 6 2.4电路原理分析 7第三章 电路仿真 7 3.1逻辑笔接高电平 8 3.2逻辑笔接低电平 9 3.3逻辑笔悬空 10第四章 电路搭建与调试 11 4.1逻辑笔电路上电正常状态图 11 4.2 逻辑笔输入高电平状态图 12 4.3 逻辑笔输入低电平状态图 13附录1 电路原理图 14附录2 元器件明细表 15附录3 集成芯片资料 16项目考核标准及评价表 18 摘 要 逻辑测试笔，是一种新颖的测试工具，它能代替示波器，万用表等测试工具，通过转换开关，对TTL、CMOS、DTL等数字集成电路构成的各种电子仪器设备（电子计算机、程序控制、数字控制、群控装置）进行检测、调试与维修使用。它具有重量轻、体积小、使用灵活，清晰直观，判别迅速正确，携带方便及TTL与CMOS兼容使用等优点。关键词：TTL、CMOS、DTL、逻辑笔第一章 方案设计 对于本次的逻辑笔项目设计方案我们组设计了几个方案，通过对逻辑笔的了解和讨论我们这组确定了最终设计方案。以下是我们的设计方案：我们的设计思路如下 1：了解逻辑笔的功能 2：根据功能以及我们的需要上网查阅资料。 3：整理资料从资料中分析工作原理。 4：考虑方案的可行性，再根据方案进行电路连接。比较电平LED显示电平处理待测电平图1 逻辑笔框图第二章电路设计及工作原理分析2.1 电平比较电路 图2-1 电平比较电路 由于数字电路中的电平是在一个变化的范围内，所以这里使用了LM358双运放作为电平比较器，用电阻将高电平设置为3.5V以上，低电平设置为1V以下，中间段为高阻态。 2.2 电平处理电路 图2-2 电平处理电路 经过电平比较电路的处理后信号送到74LS04芯片和74LS00芯片进行信号处理，经过非运算和与非运算后输出到后级电路。2.3 LED显示电路 图2-3 LED显示电路 2.4电路原理分析所谓输出三态，即数字集成电路输出有三种方式：高电平(与正电源相连)，低电平(与地相连)，高阻态(不与任何支路相连，相当于悬空状态)。TTL电平输出高电平2.4V,输出低电平=2.0V，输入低电平3.5v时为高电平，小于1.0V为低电平，当Vin为第三态时相当于悬空，固定输出电压的稳压IC78L05输出的电压为5V，此时电压为R1和R2分压后所得电压为2.5V左右。当Vin输入电压大于3.5V时，U1、脚为低电平U2、脚为低电平U2、脚为高电平U3、脚为高电平U3脚为低电平，红色发光管D1点亮；U1、脚为低电平U3、脚为低电平U3脚为高电平，绿色发光管D2不亮；U1、脚为低电平U2脚为低电平U2脚为高电平U3脚为高电平 + U3脚为低电平U3脚为高电平，黄色发光管D3不亮。当Vin输入电压小于1.0V时，U1、脚为高电平U2、脚为高电平U2、脚为低电平U3、脚为低电平U3脚为高电平，红色发光管D1不亮；U1、脚为高电平U3、脚为高电平U3脚为低电平，绿色发光管D2点亮；U1、脚为高电平U2脚为高电平U2脚为低电平U3脚为低电平 + U3脚为高电平U3脚为高电平，黄色发光管D3不亮。当Vin输入为第三态时，U1脚为高电平 + U1脚为低电平U2脚为高电平 + U2脚为低电平U2脚为低电平、U2脚为高电平U3脚为低电平+U3脚为高电平U3脚为高电平，红色发光管D1不亮；U1脚为高电平 + U1脚为低电平U3脚为高电平、U3脚为低电平U3脚为高电平，绿色发光管D2不亮；U1脚为高电平+U1脚为低电平U2脚为低电平U2脚为高电平U3脚为高电平 + U3脚为高电平U3脚为低电平，黄色发光管D3点亮。第三章 电路仿真3.1逻辑笔接高电平 图3-1 逻辑笔接高电平 当输入电平为高电平是红灯点亮。3.2逻辑笔接低电平 图3-2 逻辑笔接低电平 当输入电平为低电平时蓝灯点亮。3.3逻辑笔悬空 图3-2 逻辑笔悬空 当输入端悬空时黄灯点亮 第四章 电路搭接与调试根据图1的电路原理图，把其中的单元电路进行组装，完成电路安装连接，接好电路后，接通电源，开始调试电路。4.1 刚接通电源时，看到的是绿色发光二极管亮，表示正常，如图4-1所示。红线悬空图3-1 逻辑笔电路上电正常状态图4.2 给逻辑笔输入端加入高电平，紫色发光二极管亮。如图4-2所示红线接VCC、 图3-2 逻辑笔输入高电平状态图 4.3 给逻辑笔输入端加入低电平，蓝色发光二极管亮。如图4-3所示红线接地图3-3 逻辑笔输入低电平状态图照以上步骤进行电路的安装、检测、调试，电路能按预期的任务目标实现其功能，完成了整个项目设计的任务。附录1 电路原理图逻辑笔电路原理图 附录2 元器件明细表序号项目代号名 称型号、规格数 量备 注1R1、R2电阻1M22R3电阻2.7K13R4、R6电阻10K24R5电阻4.2K15C2R7、R8、R933036U1运放LM35817U2反向器CD406918U3与非门74LS0019V1集成三端稳压IC7805110LED1发光二极管紫111LED2发光二极管蓝112LED3发光二极管绿1131415附录3 集成芯片资料1双运放集成电路LM358芯片（1）LM358芯片管脚图 （2）LM358芯片管脚功能说明LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。电源端：“V+”脚和“V-”脚分别为正、负电源端，是各个比较器的公共电源输入端。第1组比较器：脚为输出端，分别为反相和同相输入端。第2组比较器：脚为输出端，分别为同相和反相输入端。2 六路反向器集成电路CD4069芯片 （1）CD4069芯片管脚图（2） CD4069芯片管脚功能说明 CD4069是一个六非门电路,就是在一个集成电路中有六个非门,非门的功能是（反相）:输入1则输出为0,输入0则输出1。其中14号脚接电源，7脚接地。3 四路与非门集成电路74LS00芯片 （1）74LS00芯片管脚图 （2）74LS00芯片管脚功能说明 74LS00 是2输入端四与非门。就是在一个集成电路中有4个与非门,输入端为A，B，输出端为Y，则 Y=/AB。其中14脚接电源，7脚接地。 项目考核标准及评价表序号工作任务主要内容评分标准配分学生（自评）1项目资讯（10分）任务相关知识查找及汇总查找相关知识学习，该任务知识能力掌握度达到60%扣5分；达到80%扣2分；达到90%扣1分102电路设计（10分）确定方案设计电路确定整体设计方案，进行整机电路设计，在实施过程中修改一次扣2分103仿真验证（14分）用Proteus7.5软件进行电路连接，仿真验证电路功能在电路搭接过程中，软件操作熟练度达到60%扣3分；达到80%扣2分；达到90%扣1分4电路仿真验证功能实现情况，每缺少一个功能，扣2分104电路检测调试（16分）用数电开发板进行电路连接，检测、调试电路功能开发板本身存在故障，没能调试实现功能的，每处扣2分；电路搭接后检测调试，每出现不能解决的故障一处口2分165设计说明书（30分）撰写规范、电路原理分析清楚、图表完善、评价有内涵说明书格式规范3方案、电路原理分析及图示清楚、明了；图示及分析不完整度达到10%扣1分；达到20%扣2分；达到40%扣4分8在仿真调试过程中，步骤记录记录不完整达到10%扣1分；达到20%扣2分；达到40%扣4分8在电路检测调试过程中，步骤记录记录不完整达到10%扣1分；达到20%扣2分；达到40%扣4分8附录及图表绘制正确、完善，每有1