數(shù)字電路硬件設(shè)計實踐

前言

　　本書是數(shù)字電路與邏輯設(shè)計課程的實踐教材，分為數(shù)字電路邏輯設(shè)計實驗和可編程邏輯器件設(shè)計實驗兩部分內(nèi)容，可以作為數(shù)字電路和可編程邏輯器件應(yīng)用設(shè)計的配套教材?！　”緯w系設(shè)置與理論教學(xué)緊密結(jié)合，有利于培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力；實驗難度由淺入深，有基礎(chǔ)性實驗、綜合設(shè)計性實驗、課程設(shè)計3個層次；實驗任務(wù)實用性與趣味性結(jié)合，力求達(dá)到幫助學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識、培養(yǎng)基本技能、激發(fā)思維及鼓勵創(chuàng)新等目標(biāo)?！　≡跀?shù)字電路邏輯設(shè)計部分，安排了基本邏輯門功能與參數(shù)測試、組合電路的分析及設(shè)計、時序電路的分析及設(shè)計、中規(guī)模集成器件的應(yīng)用設(shè)計實驗，以及綜合設(shè)計性實驗和課程設(shè)計等內(nèi)容?！　≡诳删幊踢壿嬈骷O(shè)計部分，安排了EDA開發(fā)工具的使用、原理圖輸入設(shè)計方法、VHDL文本輸入設(shè)計方法的組合及時序電路實驗，以及綜合性實驗和課程設(shè)計等內(nèi)容。通過這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)，讀者將掌握可編程邏輯器件EDA開發(fā)設(shè)計的完整流程、掌握原理圖輸入設(shè)計方法和VHDL文本輸入設(shè)計方法及其混合設(shè)計方法?！　”緯?、2章及附錄由武培雄編寫；第3章由賈秀美編寫；第4—8章由張文愛編寫。全書由賈秀美擔(dān)任主編并負(fù)責(zé)全書的統(tǒng)稿、定稿工作。　　北京聯(lián)合大學(xué)王傳新教授精心審閱了書稿，提出了許多寶貴的修改意見，特致以衷心的感謝！　　本書編寫過程中，參閱了Lattice、Altera等公司公開的技術(shù)資料，參考了許多相關(guān)的專著和教材，在此謹(jǐn)向相關(guān)公司和人員表示誠摯的謝意?！　∮捎诰幷咚接邢?，書中難免會有不妥和錯誤之處，懇請讀者指正。

內(nèi)容概要

　　《數(shù)字電路硬件設(shè)計實踐》分為數(shù)字電路邏輯設(shè)計實驗和可編程邏輯器件設(shè)計實驗兩部分內(nèi)容。在數(shù)字電路邏輯設(shè)計部分，安排了基本邏輯門功能與參數(shù)測試、組合電路的分析及設(shè)計、時序電路的分析及設(shè)計、中規(guī)模集成器件的應(yīng)用設(shè)計實驗，以及綜合設(shè)計性實驗和課程設(shè)計等內(nèi)容。在可編程邏輯器件設(shè)計部分，安排了EDA開發(fā)工具的使用、原理圖輸入設(shè)計方法、VHDL文本輸入設(shè)計方法的組合及時序電路實驗，以及綜合性實驗和課程設(shè)計等內(nèi)容?！　　稊?shù)字電路硬件設(shè)計實踐》可作為大學(xué)本科和?？圃盒Ｗ詣踊?、測控、計算機、通信、電子工程類專業(yè)的實驗教材。

書籍目錄

上篇 數(shù)字電路邏輯設(shè)計第1章 基本單元實驗實驗一 TTL與非門電路的參數(shù)測量實驗二 TTL門電路的邏輯變換與測試?實驗三 TTL集電極開路門與三態(tài)門的應(yīng)用實驗四 組合邏輯電路分析實驗五 加法器的應(yīng)用及設(shè)計實驗六 用小規(guī)模集成芯片設(shè)計組合邏輯電路實驗七 用中規(guī)模集成芯片設(shè)計組合邏輯電路實驗八 觸發(fā)器的應(yīng)用實驗九 時序電路的分析實驗十 同步時序電路設(shè)計（一）實驗十一 同步時序電路設(shè)計（二）實驗十二 集成計數(shù)器及其應(yīng)用實驗十三 移位寄存器及其應(yīng)用實驗十四 脈沖分配器及其應(yīng)用實驗十五 使用門電路設(shè)計振蕩器實驗十六 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器與施密特觸發(fā)器實驗十七 555時基電路及其應(yīng)用實驗十八 D／A轉(zhuǎn)換器和A／D轉(zhuǎn)換器第2章 綜合設(shè)計性實驗實驗一 4路彩燈顯示系統(tǒng)實驗二 序列信號發(fā)生器實驗三 順序脈沖產(chǎn)生器實驗四 數(shù)控分頻器實驗五 串行信號檢測器第3章 課程設(shè)計題目一 數(shù)字競賽搶答器題目二 出租車自動計費器題目三 3位數(shù)字顯示計時系統(tǒng)題目四 電子拔河游戲機題目五 多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)題目六 數(shù)字電子鐘題目七 數(shù)字頻率計題目八 交通信號燈控制器題目九 電子密碼鎖題目十 聲控電子鎖題目十一 數(shù)字萬用表題目十二 數(shù)字波形合成器下篇 可編程邏輯器件設(shè)計第4章 EDA開發(fā)工具介紹4.1 可編程邏輯器件的設(shè)計流程4.2 ispDesignEXPERTSystem操作指南4.3 QuartusⅡ操作指南第5章 原理圖輸入實驗實驗一 1位全加器實驗二 2位十進(jìn)制計數(shù)器第6章 VHDL文本輸入實驗實驗一 4選1數(shù)據(jù)選擇器實驗二 顯示譯碼器實驗三 8位加法器實驗四 編碼器實驗五 比較器實驗六 3線－8線譯碼器實驗七 觸發(fā)器實驗八 4位加法計數(shù)器實驗九 4位十進(jìn)制計數(shù)顯示器實驗十 8位移位寄存器實驗十一 用狀態(tài)機實現(xiàn)序列檢測器第7章 綜合設(shè)計性實驗實驗一 16×16點陣顯示控制實驗二 數(shù)控分頻器實驗三 8位硬件乘法器實驗四 ADC轉(zhuǎn)換控制器第8章 課程設(shè)計題目一 秒表題目二 搶答器題目三 數(shù)字鐘題目四 交通燈控制器題目五 多路彩燈控制器題目六 點陣字符顯示控制器題目七 乒乓球比賽游戲機附錄 實驗常用設(shè)備的使用F.1 EDA實驗開發(fā)系統(tǒng)F.2 數(shù)字電路實驗箱簡介F.3 數(shù)字集成電路基礎(chǔ)知識F.4 部分常用集成電路型號、功能及引腳圖參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　題目五 多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)　　一、設(shè)計要求　　數(shù)字電路所能處理的信號為數(shù)字信號，而生產(chǎn)實踐中的許多信號屬于模擬信號。因而，模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換就成為數(shù)字技術(shù)應(yīng)用中的基本環(huán)節(jié)。本課題用數(shù)模轉(zhuǎn)換器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器為主設(shè)計制作一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)?！　、儆肁DC0809或其他ADC芯片實現(xiàn)對2路以上的模擬信號的采集，模擬信號以常用物理量溫度為對象，可以經(jīng)傳感器、輸入轉(zhuǎn)換電路得到與現(xiàn)場溫度呈線性關(guān)系的0～5 V電壓，也可以直接用0～5 V的電壓模擬現(xiàn)場溫度。采集的數(shù)據(jù)送入存儲器保存（如RAM 6264），同時用數(shù)碼管跟蹤顯示。　?、诜治鲛D(zhuǎn)換誤差，研究提高轉(zhuǎn)換精度的措施。　　二、設(shè)計方案　　①本題的主要內(nèi)容是實現(xiàn)A／D轉(zhuǎn)換和D／A轉(zhuǎn)換，在使用芯片設(shè)計之前，必須認(rèn)真掌握這些芯片的基本原理、引腳的使用方法?！　崿F(xiàn)A／D轉(zhuǎn)換的芯片種類很多，ADC0809是最基本、最常用的一種，該芯片采用逐次逼近方法實現(xiàn)模／數(shù)轉(zhuǎn)換，它可以分時將8路模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。如果將該芯片的轉(zhuǎn)換啟動信號、地址鎖存信號和轉(zhuǎn)換結(jié)束信號端連接，則電路被接成自動轉(zhuǎn)換形式，實現(xiàn)自動連續(xù)轉(zhuǎn)換，即輸出的數(shù)字量總是跟隨模擬量變化的?！　崿F(xiàn)數(shù)／模轉(zhuǎn)換的DAC0832也是一種基本的D／A轉(zhuǎn)換器件。該電路中包含有8位輸入鎖存器、數(shù)據(jù)寄存器和DAC電路，具有單級緩沖接法、兩級緩沖接法和直通型接法。如果將芯片的WR1、WR2、XFER接地則構(gòu)成直通型，即輸出模擬量跟隨輸入數(shù)字量變化。

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