四人表决器

                      四川信息职业技术学院 《数字电子技术》 项目说明书     设计题目:          逻辑笔              专    业:        应用电子技术            班    级:          电创13-1            组    别:            第七组                  姓    名:      123            学    号:    1325001 1320009 139009        指导教师:            马颖                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 曾柳 1325001 电路设计 刘敏 1320009 文档设计 曾壮 1390009 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，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，、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）、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<0.4V。在室温下，一般输出高电平是3.5V，输出低电平是0.2V，最小输入高电平和低电平：输入高电平>=2.0V，输入低电平<=0.8V，噪声容限是0.4V。CMOS电平“1”逻辑电平电压接近于电源电压，“0”逻辑电平接近于0V，而且具有很宽的噪声容限。 电路原理图如（图—1）所示，设Vin>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，U1①、⑦脚为低电平→U2①、③脚为低电平→U2②、④脚为高电平→U3②、③脚为高电平→U3①脚为低电平，红色发光管D1点亮；U1①、⑦脚为低电平→U3⑤、⑥脚为低电平→U3④脚为高电平，绿色发光管D2不亮；U1①、⑦脚为低电平→U2⑤脚为低电平→U2⑥脚为高电平→U3⑨脚为高电平 + U3⑧脚为低电平→U3⑩脚为高电平，黄色发光管D3不亮。 当Vin输入电压小于1.0V时，U1①、⑦脚为高电平→U2①、③脚为高电平→U2②、④脚为低电平→U3②、③脚为低电平→U3①脚为高电平，红色发光管D1不亮；U1①、⑦脚为高电平→U3⑤、⑥脚为高电平→U3④脚为低电平，绿色发光管D2点亮；U1①、⑦脚为高电平→U2⑤脚为高电平→U2⑥脚为低电平→U3⑨脚为低电平 + U3⑧脚为高电平→U3⑩脚为高电平，黄色发光管D3不亮。 当Vin输入为第三态时，U1①脚为高电平 + U1⑦脚为低电平→U2①脚为高电平 + U2③脚为低电平→U2②脚为低电平、U2④脚为高电平→U3②脚为低电平+U3③脚为高电平→U3①脚为高电平，红色发光管D1不亮；U1①脚为高电平 + U1⑦脚为低电平→U3⑤脚为高电平、U3⑥脚为低电平→U3④脚为高电平，绿色发光管D2不亮；U1①脚为高电平+U1⑦脚为低电平→U2⑤脚为低电平→U2⑥脚为高电平→U3⑨脚为高电平 + U3⑧脚为高电平→U3⑩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 1 R1、R2 电阻 1MΩ 2 2 R3 电阻 2.7KΩ 1 3 R4、R6 电阻 10KΩ 2 4 R5 电阻 4.2KΩ 1 5 C2 R7、R8、R9 330Ω 3 6 U1 运放 LM358 1 7 U2 反向器 CD4069 1 8 U3 与非门 74LS00 1 9 V1 集成三端稳压IC 7805 1 10 LED1 发光二极管 紫 1 11 LED2 发光二极管 蓝 1 12 LED3 发光二极管 绿 1 13 14 15 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。 ①电源端：“V+”⑾脚和“V-”⑷脚分别为正、负电源端，是各个比较器的公共电源输入端。 ②第1组比较器：⑴脚为输出端，⑵⑶分别为反相和同相输入端。 ③第2组比较器：⑺脚为输出端，⑸⑹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 10 2 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 10 3 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 10 4 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 16 5 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个附录图表不完整扣1分 3 6 检查评价 （10分） 小组讨论、职业规范、团队合作 项目小结，说明在整个项目中遇到的问题及解决方法 4 自我评述完成情况 3 小组协作、效率 3 7 汇报答辩 （10分） 熟悉项目、交流表达能力 用专业语言正确流利地简述任务成果、对项目答辩问题能完整正确地陈述 10 合计 100 小组互评及 项目小结 （讨论完成） 学生自评总结1 学生签字：                        日期：                学生自评总结2 学生签字：                        日期：                学生自评总结3 学生签字：                        日期：                教师评价 教师签字：                        日期：