数字电子技术基础实验教学提示

数字电子技术基础实验教学提示第1页/共24页数字电子技术基础实验

数字电路课程组2011.10哈尔滨工程大学第2页/共24页实验内容1.彩灯控制器（难度等级0.7、0.8）用适当中小规模集成电路设计一个12路彩灯控制器控制器在时钟信号的作用下依次点亮红、黄、绿三种颜色共计12个发光二极管将设计下载到实验箱并进行硬件功能测试要求12路彩灯顺时针匀速依次点亮，每个彩灯点亮的持续时间为1s（难度等级0.7）12路彩灯可以顺时针、逆时针两个方向依次点亮，转动速度手动或自动可调（难度等级0.8）参见《数字电子技术实践教程》第189页1.第3页/共24页扩展要求（自主选择）增加转动速度、转动方向手动或自动可调功能实验效果示例第4页/共24页彩灯电路 红黄绿信号线、及上下左右组选线、与各组彩灯实际位置关系的示意图：当行为高电平，列为低电平时，电路对应的发光管第5页/共24页数字电路实验箱表A.2 彩灯电路与EP2C5管脚连接对照表行EP2C5的I/O管脚列EP2C5的I/O管脚RED13L134YELLOW15L230GREEN33L312L414第6页/共24页仿真波形实验效果示例（1）k1k2=00时，12路彩灯顺时针匀速依次点亮，每个彩灯点亮的持续时间为0.5s（1速度--快速）

；（2）k1k2=10时，12路彩灯逆时针匀速依次点亮，每个彩灯点亮的持续时间为0.5s（1速度--快速）

；其中：k1-控制方向，k2-控制速度第7页/共24页仿真波形实验效果示例（3）k1k2=01时，12路彩灯顺时针匀速依次点亮，每个彩灯点亮的持续时间为1s（2速度—慢速）

；（4）k1k2=11时，12路彩灯逆时针匀速依次点亮，每个彩灯点亮的持续时间为1s（2速度--慢速）

；其中：k1-控制方向，k2-控制速度第8页/共24页2.累加器（难度等级0.9）利用适当的中、小规模集成电路实现一个四位并行累加器的设计，要求具有异步清零控制和累加使能控制（高电平累加允许，低电平输出数据保持），并且输入的4位二进制数据为8421BCD码（即对多个任意一位十进制数进行累加求和），累加结果不超过99。累加器具有溢出（累加结果超过99）溢出报警功能。完成对逻辑设计的仿真。将设计下载并进行硬件测试。要求用6个按键开关分别作为4位输入数据、异步清零控制和累加使能控制，用两位LED数码管显示累加结果，用声响作为溢出报警。实验内容第9页/共24页实验提示累加器设计提示输入的4位二进制数为8421BCD码可以对多个任意十进制数进行累加求和具有异步清零控制具有累加使能控制，高电平允许累加、低电平输出数据保持具有溢出报警功能（累加结果超过99报警）累加结果都必须是8421BCD码才能用数码管正常显示输出数据的十位计数时钟脉冲触发沿不能落后于个位寄存器触发沿到达所需要的各种频率脉冲由50MHz主时钟分频得到第10页/共24页实验提示累加模块设计提示(一位十进制累加器）第11页/共24页提示：1.在累加器工作前，要将累加器清零；在累加使能允许的情况下，通过对累加脉冲的控制实现寄存器数据与输入数据相加，结果送入寄存器保存。多次重复这个过程，从而实现了多个数据的累加。累加器原理框图如图所示。（仿真电路框图）第12页/共24页提示：仿真电路框图仿真波形其中：CP-累加脉冲输入；RD-异步清零输入；EN-使能输入，BCD-输入数据，QB、QA-累加结果十位和个位输出；LB-溢出报警输出。第13页/共24页

提示：2.利用2片4位二进制加法器74283、4位寄存器74194、十进制计数器以及适当的门电路实现。3.根据下载要求和下载实验箱的结构，下载电路组成如图所示。第14页/共24页BM1~BM8拨码开关其中（1）：异步清零、使能控制和数据输入可由拨码开关控制实验提示第15页/共24页表A.3

拨码开关与EP2C5管脚连接对照表拨码开关BM1BM2BM3BM4BM5BM6BM7BM8EP2C5I/O管脚95969799101102103104实验提示第16页/共24页其中（2）：用单步脉冲按键来产生累加脉冲信号单步脉冲实验提示第17页/共24页单步脉冲电路单步脉冲按键SW1~SW4可控制EP2C5Q208C8N芯片单步脉冲按键每按一次，电路便产生一个负脉冲，但次脉冲信号没有经过消抖就与EP2C5Q208C8N芯片的I/O接口相连。表A.4单步脉冲按键与EP2C5管脚连接对照表按键EP2C5的I/O管脚SW156SW2145SW3144SW4143实验提示第18页/共24页实验箱上的单步脉冲是有抖动的，要想作为累加脉冲则必须经过消抖电路进行处理，以保证每按一次单脉冲按键只产生一个脉冲；而消抖电路可由触发器和计数器构成，其消抖的时间可根据需要自行合理选取。（消抖电路参考186页图6.125）其中cpin可取几十Hz实验提示第19页/共24页其中（4）：累加结果用两位数码管显示LED1~LED8八位共阳极数码管实验提示第20页/共24页位EP2C5的I/O管脚段EP2C5的I/O管脚LED1200a11LED2203b8LED3206c5LED4208d205LED5152e201LED6198f10LED7199g6LED836p207表A.5 动态扫描数字显示电路与EP2C5管脚连接对照表200203206208152198199361185205201106207LED数码管同位共阳极，同段共阴极。

实验提示第21页/共24页其中（5）：累加器溢出报警蜂鸣器实验箱主板的音响电路受EP2C5Q208C8N芯