完成版数电实验指导书 - 副本.doc

数 字 电 子 电 路 实 验 指 导 书前 言实 验 一 熟 悉 和 掌 握 Muiltsim实 验 环 境实 验 二 门 电 路 逻 辑 功 能 及 测 试实 验 三 组 合 逻 辑 电 路 设 计实 验 四 数 据 选 择 器 及 其 应 用实 验 五 译 码 器 及 应 用实 验 六 触 发 器 及 参 数 测 试实 验 七 4位 移 位 寄 存 器 仿 真实 验 八 计 数 、 译 码 和 显 示 电 路实 验 九 555电 路 应 用 实 验 十 A/D转 换 器 实 验附 录 1 常 用 集 成 电 路 引 脚 功 能 图附 录 2 Multisim简 介前 言1.实验总体目标数字电子技术课程是电子、信息、电气、计算机和控制等工科专业的重要技术基础课程，具有较强的工程实践性，处于各专业教学的中间环节，是学生基本素质形成和发展的关键课程实验课是培养学生动手实践能力的必要环节实验内容有验证性、综合性和设计性实验通过验证性实验，在巩固和加深本学科的基本理论的基础上，重点培养学生掌握实验工具（包括仪器、仪表和计算机辅助工具、虚拟仪器等） 、电路的基本测量技术、基本实验方法，电子仿真软件的使用，培养基本实验技能，为以后进行更复杂的实验打下基础。

2.适用专业电子信息科学与技术、电子科学与技术、通信工程、电气工程及其自动化、电管、信息工程、自动化、测量与控制工程等3.先修课程电路分析基础，模拟电子技术，计算机应用基础4.实验课时分配数字电路基础实验项目 学时实验一 熟悉和掌握 Muiltsim 实验环境 2实验二 门电路逻辑功能及测试 2实验三 组合逻辑电路设计 2实验四 数据选择器及其应用 2实验五 译码器及应用 2实验六 触发器及参数测试 2实验七 4 位移位寄存器仿真 2实验八 计数、译码和显示电路 2实验九 555 电路应用 2实验十 A/D 转换器实验 25.实验环境数字电路基础实验在虚拟仪器实验室完成，该实验室共有 25 套实验用的虚拟仪器、仪表及配有先进电子电路仿真软件 Multisim 的计算机；6.实验总体要求学生在实验前要进行预习，完成每个实验的预习要求，切实地掌握理论知识和实验原理，尽量做到带着问题来实验对于设计性实验，还学要预先设计好电路，画出电路原理图和器件引脚连接图最好能够在 Mutisim 等仿真环境下先进行计算机仿真，然后再拟定实验方法和步骤，设计实验表格，估算实验结果，撰写实验报告。

进入实验室学生要细心连接电路，通电前须仔细检查电路的电源电压和接地情况，检查无误后通电出现问题时要冷静的分析查找原因对实验过程中出现的现象、电路调整的过程以及测量结果要认真客观的记录实验完成后要让指导教师检查实验结果，正确后方可拆除电路实验结束后，撰写实验报告，分析和整理实验数据，加深对理论知识和实验原理的理解，增强利用理论知识，解决设计问题的能力7.本实验的重点、难点及教学方法建议本课程是电类专业与数字电子技术基础课程配套的重要专业基础实践课程，通过数字电子技术实验使学生加深对所学理论知识的理解，培养学生对数字电子电路的实验研究能力，正确使用常用的电子仪器及虚拟仪器，初步掌握数字电子电路的测试技术及计算机仿真技术，具有一定的自主设计能力实验一 MultiSim与 ELVIS II1．实验目的：1、熟悉 NI ELVIS 的工作环境，了解系统的主要构成和功能2、使用虚拟仪器进行电子元件参数测量3、练习基于 ELVIS 的电路分析二．实验设备与器材：MultiSim软件，ELVIS II设备与软件，电阻，电容等3．实验内容与原理：1、NI ELVISI 工作环境（NI Educational Laboratory Virtual Instrumentation Suite）电子学教育平台包括 Multisim, ELVIS 和 LabVIEW。

该软硬件集成的平台可以无缝地将电路理论、设计仿真、原型比较联系起来，以动手实践方式培养学生电子设计理论和实践的能力NI ELVIS II 环境由以下几部分组成：1. 硬件工作区——用于创建电路及接口实验2. NI ELVIS II 软件(在 NI LabVIEW 软件中实现)，包括以下：  软前面板(SFP)工具 示波器（Scope） 函数发生器（FGEN）  数字万用表（DMM） 任意波形发生器（ARB） 波特图分析仪（Bode） 二线电流电压分析仪（2-Wire） 三线电流电压分析仪（3-Wire） 动态信号分析仪（DSA） 阻抗分析仪（Imped） 数字读取器（DigOut） 数字写入器（DigIn） 可变电源（手动控制） （VPS） LabVIEW 应用程序编程接口(API) Multisim 应用程序编程接口(API)通过 API，用户可使用在 Multisim 内编写的 LabVIEW 程序及仿真程序实现 NI ELVIS II 工作站的自定义控制及访问图 1- 1 NI ELVIS II 工作站详细信息2、设计RC电路3、ELVIS II设备与软件，ELVIS II+图片与对应功能介绍，ELVIS II+上的12种仪器介绍，用DMM测RC，用示波器测信号发生器的输出波形。

在原形板上做RC电路，用方波驱动，用示波器观测四．实验步骤：练习 1-1 测量器件值1、使用提供的 USB 线将 NI ELVIS II+工作站与计算机连接2、在计算机:所有程序——>National Instruments——>NI ELVISmx for NI ELVIS & NI MyDAQ——> NI ELVISmx Instruments Launch，或点击桌面快捷方式NI ELVIS II+仪器条将在屏幕上显示现在已经完成测量的准备了图 1- 2 NI ELVISmx 仪器启动图标图3、用双头香蕉型接口连接数字万用表（DMM）输入 及工作站左侧的[COM]端另一头连接一个电阻器4、点击 NI ELVISmx 仪器启动中的 DMM 图标，选择数字万用表图 1- 3 数字万用表 欧姆计设置可以使用 DMM SFP 实现各类操作，如电压、电流、电阻、电容等的测量通过DMM[X]符号 X 来表示 X 操作本次测量的正确连接方法显示在 DMM 前面板上5、点击[Ω]按钮来使用数字欧姆表功能点击绿色箭头[Run]来开始测量采集测量 3 个电阻 R1，R2，及 R3将数据填写到下表：R1 （1.0K 标称值）R2 （2.2K 标称值）R3 （1.0M 标称值）如果要停止采集，可点击红色方形[Stop]按钮。

注：通过点击模式[Mode]按钮，可将{自动量程}改为{指定量程}，并通过点击量程按钮选择最适当的量程练习 1-2 在 NI ELVIS II 原型板上创建分压电路1、使用 R1 和 R2 两个电阻在 NI ELVIS II 原型板上搭建以下电路图 1- 4 分压电路2、将输入电压 Vo 连接至[+5V]引脚接口3、将共地端连接至[GROUND]引脚接口4、将外部线一端连接至 DMM 电压[]及左侧的[COM].5、检查电路后将上推电源开关至上端[—]使原型板上电3 个电源 LED 指示灯此时均呈绿色并点亮，如下图所示图 1- 5 NI ELVIS 开发板上的电源 LED 指示灯注：如果这些 LED 中的任何一个呈黄色，而其它为绿色，电源的可重置保险丝都将跳断此时需要关闭开发板电源以重置保险丝检查电路可能存在的短路情况重新给开发板上电此时 LED 将均呈绿色6、将 DMM[V]测试端连至 Vo，并通过 DMM[V]功能测量输入电压按下点击[Run]来采集电压数据V0 (测量值) _______________根据电路原理，R2 上的输出电压 V2 应由以下公式得到：7、使用上面的测量值 R1，R2 及 Vo 来计算 V2。

接下来，使用 DMM[V]来测量电压V2 的真实值V2 (计算值) ________________V2 (测量值) ________________8、测量值与计算值是否匹配？练习 1-3 使用 DMM 测量电流根据欧姆定律，以上电路的电流(I)等于 V2/R21、使用 V2 及 R2 的测量值计算电流2、将连接至[V ]的外部连线连至电流输入端(A)，进行电流的直接测量将另一端连至电路，如下所示图 1- 6 测量电流的修改电路3、选择功能 DMM[A]，并测量电流I (计算值) ________________I (测量值) ________________4、测量值与计算值是否匹配？练习 1-4 观察瞬态电路的电压变化采用 DMM[[-||- ]功能来测量 1µF 的电容1、将电容的导线连接到原型板的 [DUT+]和[DUT–]上可以在 NI ELVIS II 原型板的左下方接线块上找到这两个端口2、要测量电容和电感，必须为原型板供电，需将原型板的电源切换为 ON 状态3、.单击电容按钮[-||- ]，使用 DMM[-||-]功能来测量电容 C按下 Run 按钮获取电容值C_______ (µf)4、建立一个如下图所示的 RC 瞬态电路。

该电路中采用了分压电路，其中 R1 由R3(1 MΩ 电阻)取代，而 R2 则由 1µF 的电容 C 取代将 DMM 的导线移至输入插孔[VΩ ]和[COM] 其它两端则分别接到电容上图 1- 7 RC 瞬态电路5、选择 DMM[V]并单击 RUN6、给电路上电后电容两端的电压指数将上升将 DMM 的电压范围设置为{指定范围} [10 V]打开原型板的电源，观察数字显示器和%FS 线性范围上的电压变化7、大概几秒钟之后才能获得 Vo 的稳态值切断电路电源后，电容两端电压指数将下降到 0V注意：该练习只是描述了 NI ELVIS II 数字万用表的一种特殊功能即使当原型板的电源断开时，它甚至还可以工作练习 1-5 操作可变电源1、从软件前面板菜单中，选择【VPS】图标NI ELVIS II 共有两个可控电源，0至-12 V 以及 0 至+12 V，每个最大都可以输出 500 mA 电流说明：要将输出电压在一定的电压范围内扫描，先确保按下了【停止】按钮选择电源（＋或－） 、开始电压、停止电压、阶跃大小、阶跃间隔，点击【扫描】 要进行手动操作，点击手动栏，使用 NI ELVIS II 工作站右侧的旋钮，设定输出电压。

要查看显示区域的输出电压，请点击 LabVIEW 标签旁边所出现的白框2、将接头从标有可变电源【SUPPLY＋】和【GROUND】的原型板接头连接到 DMM 电压输入上3、选择 DMM【V】 ，点击运行选择 VPS 前面板，点击运行4、旋转虚拟 VPS 的电源＋控件，观察在 DMM【V】显示上出现的电压变化说明：可以使用【重置】按钮快速将电压重置为零5、点击手动栏，激活工作站右侧的真实控件虚拟控件被灰色显示观察 NI ELVIS II 工作站的绿色手动模式 LED 已经点亮6、旋转＋电源旋钮，观察 DMM 上的变化说明：VPS－的工作方式完全相同，只是输出电压是负的练习 1-6 AC 电路特性测试1、使用前面的方法测量电路所需元件的值电阻 R kΩ(1 kΩ 标称)电容 C μF(1μF 标称)2、元件与电路阻抗 Z 的测量 1）从 NI ELVISmx 仪器启动程序中选择阻抗分析仪（Imped） 用于复阻抗的测试与分析，板面如图 所示在 RC 串联电路中，它的复阻抗可以由以下公式得出：其幅度和相位可由下面公式得到：2）将元件置于。