数字电子技术项目教程

项目1 三人表决器的设计与制作 1 任务1.1 逻辑代数基础 2 1.1.1 概述 2 1.1.2 数制和码制 3 1.1.3 逻辑函数及其表示法 8 1.1.4 逻辑代数的基本定律和规则 17 1.1.5 逻辑函数的化简 20 任务1.2 集成逻辑门电路 30 1.2.1 概述 31 1.2.2 TTL数字集成电路 32 1.2.3 CMOS数字集成电路 34 1.2.4 实验： 门电路功能测试 35 任务1.3 用Multisim完成门电路逻辑功能的仿真测试及逻辑函数的化简与变换 38 1.3.1 Multisim 常用数字仪器 38 1.3.2 仿真实验： 门电路及其应用 42 任务1.4 三人表决器的设计、 仿真与制作 46 1.4.1 组合逻辑电路的分析方法和设计方法 46 1.4.2 用Multisim实现组合逻辑电路的分析和设计 49 1.4.3 三人表决器的制作 53 项目小结 57 习题 57 项目2 病员呼叫数码显示电路的设计与制作 63 任务2.1 加法器和数值比较器 63 2.1.1 加法器 64 2.1.2 数值比较器 68 任务2.2 编码器 71 2.2.1 二进制编码器 71 2.2.2 二十进制编码器 72 2.2.3 优先编码器 73 任务2.3 译码器 75 2.3.1 二进制译码器 75 2.3.2 二十进制译码器 80 2.3.3 数码显示译码器 81 任务2.4 病员呼叫数码显示电路设计与仿真 84 2.4.1 仿真实验： 译码器逻辑功能测试 84 2.4.2 实验： 编码器和译码器逻辑功能测试 86 2.4.3 病员呼叫数码显示电路的设计与仿真测试 86 任务2.5 数据选择器 88 2.5.1 4选1数据选择器 88 2.5.2 集成8选1数据选择器74LS151 90 2.5.3 用数据选择器实现组合逻辑函数 91 任务2.6 仿真实验： 用译码器和数据选择器产生逻辑函数 93 项目小结 94 习题 95 项目3 智力竞赛抢答器的设计与制作 97 任务3.1 集成触发器 97 3.1.1 基本RS触发器 97 3.1.2 同步触发器 101 3.1.3 边沿触发器 105 3.1.4 常用集成触发器 110 3.1.5 仿真实验：集成触发器逻辑功能的仿真测试 114 任务3.2 双音报警器的仿真与制作 116 3.2.1 555定时器及其应用 116 3.2.2 555定时器应用电路和双音报警器的仿真测试 122 3.2.3 双音报警器的制作 125 任务3.3 智力竞赛抢答器的制作 126 3.3.1 智力竞赛抢答器电路结构与工作原理 126 3.3.2 利用Multisim对电路进行仿真测试 128 3.3.3 制作电路 128 项目小结 130 习题 131 项目4 数字电子钟的设计与制作 136 任务4.1 时序逻辑电路的分析方法 136 4.1.1 时序逻辑电路的特点 136 4.1.2 同步时序逻辑电路的分析方法 137 任务4.2 计数器 139 4.2.1 异步计数器 140 4.2.2 同步计数器 144 4.2.3 集成计数器及其应用 147 4.2.4 仿真实验: 任意进制计数器的设计 157 任务4.3 寄存器和移位寄存器 158 4.3.1 寄存器 158 4.3.2 移位寄存器 159 4.3.3 移位寄存器的应用 162 任务4.4 简易数字电子钟的设计、仿真与制作 165 项目小结 168 习题 169 项目5 数字电压表的设计与制作 173 任务5.1 数/模转换器（D/A转换器） 173 5.1.1 概述 173 5.1.2 R2R倒T型电阻网络D/A转换器 174 5.1.3 权电流型D/A转换器 175 5.1.4 D/A转换器的主要参数 176 任务5.2 模/数转换器（A/D转换器） 176 5.2.1 A/D转换器的基本原理 176 5.2.2 并联比较型A/D转换器 180 5.2.3 双积分型A/D转换器 181 5.2.4 A/D转换器的主要参数 183 5.2.5 集成A/D转换器及其应用 183 任务5.3 半导体存储器 186 5.3.1 只读存储器(ROM) 186 5.3.2 随机存取存储器（RAM） 190 任务5.4 数字电压表的设计 193 5.4.1 数字电压表的构成 193 5.4.2 主要元器件介绍 194 5.4.3 电路工作过程 196 5.4.4 电路原理图 196 5.4.5 安装与调试 197 项目小结 197 习题 198 项目6 简易数显式电容计的设计与制作 200 任务6.1 项目实训的一般方法和步骤 200 6.1.1 任务书 201 6.1.2 总体方案的选择 201 6.1.3 单元电路的设计 202 6.1.4 元器件的选择和参数的计算 202 6.1.5 总体电路的画法 204 6.1.6 审图 204 6.1.7 实验 205 6.1.8 设计总结 207 任务6.2 总体设计方案及工作原理 207 6.2.1 电容计设计任务及要求 207 6.2.2 电容计总体设计方案及工作原理 208 任务6.3 单元电路设计 209 6.3.1 CT转换电路的设计 209 6.3.2 多谐振荡器的设计 210 6.3.3 计数电路的设计 211 6.3.4 显示译码电路的设计 213 6.3.5 超量程指示电路的设计 217 6.3.6 控制电路的设计 218 任务6.4 安装与调试 218 6.4.1 总原理图及元器件清单 218 6.4.2 安装 221 6.4.3 调试 222 6.4.4 考核评分 222 项目小结 223 习题 224 项目7 交通灯控制器的设计与制作 225 任务7.1 项目预备知识 226 7.1.1 可编程逻辑器件 226 7.1.2 软件开发工具Quartus Ⅱ 226 7.1.3 硬件描述语言VHDL 227 7.1.4 试验板硬件原理图 232 任务7.2 门电路的VHDL程序设计 235 任务7.3 全加器的原理图输入法设计 241 任务7.4 交通灯控制器的设计、仿真与调试 245 7.4.1 项目设计要求 245 7.4.2 设计原理 246 7.4.3 VHDL语言程序设计 247 7.4.4 项目实施过程 249 7.4.5 硬件电路功能调试与排故 254 项目小结 255 习题 255 参考文献 256