计算机电路基础实验指导课件

1、 计算机电路基础 实验指导计算机科学与技术系2014年4月计算机电路基础实验项目课程简介课程编码：C012201教学课时数：72学时，其中课堂讲授60学时，实验12学时。学分：4.5学分是否独立设课：非独立设课先修课程：大学物理适用专业：软件工程开课单位：计算机科学与技术系撰写人：吕俊龙审核人：邹青青制定：2013年12月一、本实验课程的性质、特点和发展现状本课程是计算机电路基础实验课。它涉及的知识面很广，实践性很强。二、本实验课程的目的、任务和主要内容本实验课程的目的是使学生掌握电路、模拟电路、数字电路的基本原理和相关技术，通过理论与实际的密切结合，提高学生的动手能力，设计综合应用能力、创新

2、能力、计算机应用能力。通过计算机电路基础实验，是学生掌握仿真软件Multism的使用，进一步理解时序电路和组合逻辑电路相关理论，得到基本技能训练，巩固课堂上的理论知识。三、实践性教学环节项目的教学要求及教学时间安排1、教学要求本实验课是同计算机电路基础同步进行的实验教程，它与理论课紧密结合，使学生能做到理论与实践相结合，对所学理论能更好的理解和运用。同时，也能提高学生的动手能力，通过实验课的教学，培养学生发现问题、分析问题和独立解决问题的能力。2、实验（上机）教学项目及学时分配序号实验（上机）项目名称实验类型学时1常用电子仪器的使用基础性22电路基本定律及定理的验证基础性23单相正弦交流电路综

3、合性24单管放大电路综合性25组合电路综合性26时序逻辑电路基础性2四、教学方法和手段根据不同内容的实验，采用不同的方法开展实验。如：只用相关仿真软件，只用实验箱，同时使用微机和实验箱等多种方式安排实验。五、考核类型、考核方式与成绩评定1、考核方式：实验报告2、课程考核的成绩评定：实验课成绩单独按五级分纪录考试成绩，凡实验不及格者，该门课程必须重修。3、期末考试命题要求：实验成绩以平时考查为主，占70%，与平时成绩共同构成期末平时成绩，占总成绩的30%六、实验内容安排实验一 常用电子仪器的使用1、实验目的和要求学习双踪示波器、信号发生器、交流毫伏表等常用仪器的正确使用方法。2、实验内容1 用示

4、波器和毫伏表测量正弦信号接通示波器电源，指示灯应亮。稍等待片刻，屏幕上出现亮线。然后调节“辉度”和“聚集”，使亮度适中，亮线清、细为宜。按图2.2.1接线，将信号发生器频率调整为1KHz 的正弦波。用毫伏表测量其有效值分别为0.5V，150mV然后再用示波器分别测量其峰-峰值。若示波器屏幕上波形不稳，调节触发“电平”使波形稳定不动，并将波形移到屏幕中间，垂直“微调”旋钮旋至校准位置（即钮旋逆时针旋到底），再调节垂直灵敏度开关“V/cm”，使被测信号的幅度在屏幕上的有效工作面内到达最大限度，以提高测量精度。根据屏幕上的坐标刻度、若读出信号的“峰峰值”为A厘米，仪器的“V/cm”开关档标称值为Y，

5、则被测正弦信号的峰峰值为：UPPYA10，被测正弦信号的有效值为：，式中，常数10 为探头的衰减倍率。将测试记录填入表2.2.1 中。2 用示波器测量正弦信号的周期接线图和被测信号不变。将示波器扫描速率“微调”旋钮旋至校准位置（即旋钮逆时针旋到底），再调节扫描速率选择开关“t/cm”，使被测信号的周期宽度在屏幕上的有效工作面内到达最大限度，以提高测量精度。此时 “t/cm”所置挡位的刻度值表示屏幕上横向每格的时间值。这样就能根据屏幕上所显示波形在横轴上所占格数直接读出信号周期。若读出显示信号的周期宽度为D 厘米，仪器的“ t/cm” 开关标称值为X，则被测信号的周期为：TDX被测信号的频率为：

6、固定信号发生器的输出电压为2V，输出频率分别为1KHz，20KHz，用示波器测量正弦信号的周期并填入表2.2.2 中。3 用示波器及万用表测量直流电压按图2.2.2 接线。将示波器Y 输入耦合开关“AC-GND-DC”置于“GND”，使屏幕上出现一条扫描基线。 2-2-2将“V/cm”开关置于适当位置。再调节“ ”位移钮，使扫描基线位于屏幕下部某一水平刻度线上。基线定位后切不可再调“ ”钮。将耦合开关改置于“DC”位置，再将被测直流信号经探头输入示波器的“Y 轴”，扫描线将向上移位。读出扫描线的位移值为B厘米，仪器的“V/cm”开关标称值为W，则被测直流电压为：UWB10。将稳压电源的输出分别

7、调到8V 的直流电压，然后用万用表及示波器测量其实际值并记录在表2.2.3中。4 用示波器测量标准信号的周期和幅值将垂直输入端Y1（或Y2）所接信号线的探头连接到示波器的标准信号输出端，测量标准信号的周期和幅值并填入表2.2.4 中。实验注意事项1 示波器的“辉度“要适中，不可太亮，波形幅度不要超出满刻度，光点不要长期停留在一个地方，以免缩短示波管的寿命。2 示波器暂不使用时，不必关断电源，只需调节“辉度”使光线变暗即可以避免时开时关影响示波管的寿命。3 信号幅度及时间进行定量测定时，增益“微调”旋钮， 扫描时间“微调” 旋钮必须逆时针旋转到“校准”位置，以保证测量精度。4 当毫伏表接入被测信

8、号电压时，一般应先接地线，再接信号线；在接入信号电压前，毫伏表应先置大量程档，接入信号后，再逐次向小量程转换；为了减小读数误差，要求毫伏表指针位于满刻度的1/3 以上。5 使用中避免稳压电源，信号发生器的输出对地短路。6 测量连线时示波器、信号发生器、交流毫伏表等仪器的地端、直流电源的负端等应接在同一点上，以防止干扰。实验记录：表2-2-1表2-2-2表2-2-3表2-2-43、主要仪器设备1数字万用表 一块2信号发生器 一台3交流毫伏表 一台4双踪示波器 一台实验二 电路基本定律及定理的验证1、实验目的和要求学习使用万用表 。 学习利用“DC Operation Point”分析方法分析直流

9、电路。了解DC Sweep、parameter Sweep分析方法2、实验内容1.绘制实验电路图注意： （1）接地端 （2）直流电压源 （ 3）虚拟电阻2.测量电路中R3支路的电压和电流3.利用DC Operation Point分析方法求节点电压和电压源电流4.验证叠加原理5.求R3两端看的戴维宁等效电路3、主要仪器设备万用表实验三 单相正弦交流电路1、实验目的和要求学习使用信号发生器、示波器的使用 学习利用“瞬态分析（Transient Analysis） ”观察动态电路响应的时域波形2、实验内容1.绘制交串电路，如图。2.用示波器观察元件R、L、C两端的电压波形。3.利用AC Sweep

10、 分析方法寻找谐振点。4.利用示波器观察谐振时元件R、L、C两端的电压波形。5.利用万用表测量谐振时元件R、L、C两端的电压。3、主要仪器设备信号发生器、示波器实验四 单管放大电路1、实验目的和要求1. 掌握单级放大电路的设计2. 掌握单级放大电路静态工作点的测量和调整方法3.了解电路参数变化对静态工作点的影响4. 掌握单级放大电路动态指标（Au、Ri、Ro）的测量方法2、实验内容1.测试静态工作点2.利用“参数分析（Parameter Sweep） ”观察电阻R4对静态工作点的影响3.利用示波器观察放大器的失真正常工作时4.利用示波器观察放大器的失真饱和失真时5.利用示波器观察放大器的失真截

11、止失真时6.使用万用表测放大器的交流性能指标3、主要仪器设备示波器 ；低频信号发生器 ；500型万用表 ；直流稳压电源实验五 组合电路1、实验目的和要求1、了解组合逻辑电路的特点；2、掌握组合逻辑电路功能的分析方法；3、学会组合逻辑电路的连接方法。2、实验内容原理：组合逻辑电路是一种重要的数字逻辑电路，特点是任何时刻输出信号的稳态值，仅取决于该时刻各个输入信号的取值状态组合，即输入信号作用以前电路所处的状态，对输出信号没有影响。所谓组合逻辑电路的分析方法，就是根据给定的逻辑电路图，确定其逻辑功能的步骤，即求出描述该电路的逻辑功能的函数表达式或者真值表的过程。现将组合逻辑电路的分析方法介绍如下：

12、（1）分析给定电路图，确定逻辑变量；（2）写出逻辑函数表达式；（3）化简逻辑函数表达式，一般采用公式法或卡诺图法；（4）列出真值表；（5）根据真值表描述电路逻辑功能，做出简要的文字描述。（一）分析图4-1所示电路的逻辑功能： 图41 图42（二）分析图4-2所示电路的逻辑功能：（三）分析图4-3所示电路的逻辑功能：图43（四）分析图4-4所示电路的逻辑功能：图443、主要仪器设备实验仪器设备：电工技术实验装置 集成块：74LS00 74LS04 74LS08 74LS32实验六 时序逻辑电路1、实验目的和要求1.熟悉中规模集成电路计数器的功能及应用。2.掌握利用中规模集成电路计数器构成任意进制

13、计数器的方法.3.学会综合测试的方法。2、实验内容原理：计数器对输入的时钟脉冲进行计数，来一个CP脉冲计数器状态变化一次。根据计数器计数循环长度M，称之为模M计数器（M进制计数器）。通常，计数器状态编码按二进制数的递增或递减规律来编码，对应地称之为加法计数器或减法计数器。一个计数型触发器就是一位二进制计数器。N个计数型触发器可以构成同步或异步N位二进制加法或减法计数器。当然，计数器状态编码並非必须按二进制数的规律编码，可以给M进制计数器任意地编排M个二进制码。（1）反馈清零法 反馈清零法是利用反馈电路产生一个给集成计数器的复位信号，使计数器各输出端为零（清零）。反馈电路一般是组合逻辑电路，计数

14、器输出部分或全部作为其输入，在计数器一定的输出状态下即时产生复位信号，使计数电路同步或异步地复位。（2）反馈置数法反馈置数法将反馈逻辑电路产生的信号送到计数电路的置位端，在滿足条件时，计数电路输出状态为给定的二进制码。在时序电路设计中，以上两种方法有时可以并用。内容：1用74LS161四位二进制同步加法计数器组成一个同步十二进制计数器，cp端送入单次脉冲，输出Q依次与发光二极管相连，送入脉冲的同时观察二极管的亮灭并记录分析其计数状态（利用反馈清零法设计）。分析提示：74LS161从Q3Q2Q1Q0=0000开始计数，经M-1个时钟脉冲（M为模，本例为12）状态对应二进制数最大，下一个CP后计数

15、器应复位，开始新一轮模M计数。因为是异步清零，所以复位信号不应在M-1个CP时产生，而应在M个CP时产生。所以复位信号在Q3Q2Q1Q0=1100时，使计数器复位Q3Q2Q1Q0=0000。状态从11000000是异步变化的，不受时钟CP控制，所示状态1100持续的时间很短暂，仅几级门的传输延迟而已。由状态1100产生低电平复位信号可用与非门实现。 1）画出电路连接图。 2）画出状态转移图。 3）按照电路图连线，通过发光二极管观察所设计电路的计数状态是否为十二进制。2用74LS161组成十进制计数器，cp端送入100KHz的脉 冲，用示波器双踪观察并记录计数的时序波形图（利用反馈置数法设计）。分析提示：反馈置数法是通过反馈产生置数信号，將预置数ABCD预置到输出端。74LS161是同步置数的，需CP和都有效才能置数，因此应先于CP出现。所以M-1个CP后就应产生有效信号。若用四位二进制数前10个