武大电气-ANSYS电磁场仿真实验报告(大三上)

时间:2024.3.27

电磁场仿真

实验报告

1

求平行输电线周围的电位和电场分布

一、报告要求:该生学号尾号为1,建立3条垂直排布的导线。电位由下到上分别为1V,2V,3V,如下图所示:

武大电气ANSYS电磁场仿真实验报告大三上

二、模型说明:静电场计算,求解区域为模型的5倍,截断边界条件。最下方导线对地高度为10米,导线半径为0.01米,导线之间间距为5米。

(即:H1=10m,H2=15m,H3=20m,U1=1V,U2=2V,U3=3V,R0=0.01m,求解区域为一半圆,题目要求求解区域为模型的5倍,模型尺寸认为是40m,故取半圆半径L=200m。)

如下图所示:

武大电气ANSYS电磁场仿真实验报告大三上

2

三、实验步骤:

1、确定文件名,选择研究范围。

点击Utility Menu>File>Change Title,输入你的文件名。

例如 “姓名_学号” (ZLM_2012301530051)

点击Main Menu>Preferences,选择Electric。

点击Main Menu>Preprocessor>,进入前处理模块

(command: /TITLE,ZLM_2012301530051

/COM,Preferences for GUI filtering have been set to display:

/COM, Electric

/PREP7 )

2、定义参数

点击Utility Menu>Parameters>Scalar Parameters,在下面“Selection”空白区

域填入参数:

H1=10

H2=15

H3=20

R0=0.01

U1=1

U2=2

U3=3

每一个参数输入完毕,点击 “Accept ”按钮,输入的参数就导入上方“Items” 指示的框中,等参数导入完毕后,点击“close”按钮关闭对话框。

(command: *SET,H1,10

*SET,H2,15

*SET,H3,20

*SET,R0,0.01

*SET,U1,1

*SET,U2,2

*SET,U3,3)

3、定义单元类型

点击Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete,出现单元类型

对话框“Element Types”,点击Add,弹出单元类型选择库对话框“Library of ElementTpes”选择Electrostatic 和2D Quad 121(二维四边形单元plane121)。点

击ok,关闭单元类型选择库对话框,此时在单元类型对话框中显示所添加的单 元类型“Type 1 PLANE121”,表示单元类型添加成功,点击Close 按钮,关闭对

话框。

(command: ET,1,PLANE121)

3

4、定义材料属性

点击Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models,弹出材料模

型参数对话框, 点击对话框的右栏Electromagnetics>Relative Permittivity> Constant,在弹出的对话框PREX 一栏写入1,点击OK。然后点击该对话框左上 角Material>Exit,关闭该对话框。

(command: MP,PERX,1,1)

5、创建几何模型

点击主菜单栏中的PlotCtrls>Numbering,在弹出的对话框中,勾选Keypoint

numbers 为on,Line numbers 为on,Area numbers 为on,点击OK。 (command: /PNUM,KP,1

/PNUM,LINE,1

/PNUM,AREA,1)

创建求解区域半圆:点击Main Menu>Preprocessor> Modeling>Create> Areas>Circle>By Dimensions,在弹出的对话框中第一栏RAD1 输入200,RAD2 和 THETA1 栏中输入0, THETA2 栏中输入180,之后点击ok。

(command: PCIRC,200,0,0,180 )

创建导线:点击Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Circle> Solid Circle,在WP X 栏中输入0,在WP Y 栏中输入H1,在Radius 栏中输入R0,

点击ok;重复上述操作,点击Solid Circle后,在WP X 栏中输入0,在WP Y 栏中输入H2,在Radius 栏中输入R0,点击ok;再重复上述操作,点击Solid Circle后,在WP X 栏中输入0,在WP Y 栏中输入H3,在Radius 栏中输入R0,点击ok。

(command:

cyl4,0,H1,R0

cyl4,0,H2,R0

cyl4,0,H3,R0)

选中所有的实体,在主菜单栏中点击Utility Menu>Select>Everything (command:alls)

做布尔操作, 排除面交叠。点击Main Menu>Preprocessor>Modeling> Operate>Booleans> Overlap>Areas,在弹出的对话框中点击Pick All。 (command: aovlap,all)

4

6、准备剖分模型

点击Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool,在Size Controls下的Lines栏中

点击Set,在弹出的对话框中,输入1,点击OK,再在新弹出的对话框的NDIV一栏

中输入100,点击OK。重复上述操作,点击Set 之后,在弹出的对话框中,输入2,

点击OK,再在新弹出的对话框的NDIV 一栏中输入50,SPACE一栏中输入1/3,点

击OK。重复上述操作,点击Set之后,在弹出的对话框中,输入3,点击OK,再

在新弹出的对话框的NDIV一栏中输入50,SPACE一栏中输入3,点击OK。

重复上述操作,点击Set 之后,在弹出的对话框中,输入4,5,6,7,点击OK,

再在新弹出的对话框的NDIV 一栏中输入20,SPACE 一栏中输入1,点击OK。 重复上述操作,点击Set 之后,在弹出的对话框中,输入8,9,10,11,点击OK,

再在新弹出的对话框的NDIV 一栏中输入20,SPACE 一栏中输入1,点击OK。 重复上述操作,点击Set 之后,在弹出的对话框中,输入12,13,14,15,点击OK,

再在新弹出的对话框的NDIV 一栏中输入20,SPACE 一栏中输入1,点击OK。 (command:

lsel,s,,,1,

lesize,all,,,100

lsel,s,,,2

lesize,all,,,50,1/3

lsel,s,,,3

lesize,all,,,50, 3

lsel,s,,,4,7,1

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5

lesize,all,,,20

lsel,s,,,8,11,1

lesize,all,,,20

lsel,s,,,12,15,1

lesize,all,,,20)

7、剖分模型

在主菜单栏中选择Utility Menu>Select>Everything

(command: alls)

点击Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool,在弹出的窗口中,Mesh 栏中选择Areas,并在Shape 栏中选择Tri,以及Free,然后点击Mesh,在新弹

出的对话框中,点击Pick All。

(command: mshape,1,2d

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amesh,all)

8、施加边界条件及载荷

点击Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Electric>Boundary> Voltage>On

Lines,在弹出的窗口中,输入4,5,6,7,点击OK,在新弹出的对话框的VALUE Load VOLT value 一栏中,输入U1;

重复上述操作,在弹出的窗口中,输入8,9,10,11,点击OK,在新弹出的对话框的VALUE Load VOLT value 一栏中,输入U2;

重复上述操作,在弹出的窗口中,输入12,13,14,15,点击OK,在新弹出的对话框的VALUE Load VOLT value 一栏中,输入U3.

重复上述操作,在弹出的窗口中,输入1,2,3,点击

OK,在新弹出的对话框的VALUE Load VOLT value 一栏中,输入0,点击OK。 (command: lsel,s,,,4,7,1

dl,all,,volt,U1

lsel,s,,,8,11,1

6

dl,all,,volt,U2

lsel,s,,,12,15,1

dl,all,,volt,U3

lsel,s,,,1,3,1

dl,all,,volt,0)

9、求解

点击Main Menu>Solution>Solve>Current LS,点击OK, 软件开始计算。计算

完毕,在弹出Solution is done!后点击Close,计算过程结束。

(command: alls

/solu

solve)

10、后处理显示

点击Main Menu>General Postproc>Plot Result>Contour Plot> Nodal Solu,在弹

出的对话框中,选择DOF Solution> Electric potential,点击OK,即可得到空间电

位分布云图。

(command: /POST1

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PLNSOL, VOLT,, 0 )

电位分布云图1

7

电位分布云图2-放大

点击Main Menu>General Postproc>Plot Result>Contour Plot> Nodal Solu,在弹

出的对话框中,选择Electric Field> Electric field vector sum,点击OK,即可得到

空间电场强度分布云图。对电场图进行放大,就可以得到导线周围电场分布云图, 如下图所示。

武大电气ANSYS电磁场仿真实验报告大三上

(command: PLNSOL, EF,SUM, 0)

电场强度分布云图1

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电场强度分布云图2-放大

武大电气ANSYS电磁场仿真实验报告大三上

电场强度分布云图3-放大-上导线

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9

电场强度分布云图3-放大-中导线

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电场强度分布云图3-放大-下导线

路径上电位和电场分布曲线显示:

点击Main Menu>General Postproc>Path Operations>Define Path>By Location, 弹出对话框,在Name 栏目中填入路径名称path1,在Number of points 栏中填

入2,在Number of data sets 中填入30,在Number of divisions 中填入200,点

击OK,弹出新的对话框,定义路径起始点1, 在NPT 栏中填入1,在X,Y,Z 栏中

填入0,0,0,点击OK,弹出新的对话框,定义路径点2, 在NPT 栏中填入2,在

X,Y,Z 栏中填入10*h,0,0,点击OK,弹出新的对话框,点击Cancel。

武大电气ANSYS电磁场仿真实验报告大三上

10

点击Main Menu>General Postproc>Path Operations>Map onto Path,在弹出的

对话框中选择Flux & gradient,再在右边栏目中选择EFY,点击OK。

点击Main Menu>General Postproc>Path Operations>Plot Path Item> On Graph,在弹出的对话框中,选择EFY,点击OK,图形显示界面中会输入路径上 (即地表)电场强度的y 分量。

(command: PATH,path1,2,30,200,

PPATH,1,0,0,0,0,0,

PPATH,2,0,10*h,0,0,0,

PDEF, ,EF,Y,AVG

PLPATH,EFY )

武大电气ANSYS电磁场仿真实验报告大三上

5

11


第二篇:武大电气数字电路实验报告


数字电路实验报告

年级:

姓名:

学号:


目录

实验一 组合逻辑电路分析... 3

一、实验目的... 3

二、实验原理... 3

三、实验内容... 3

实验二 组合逻辑实验(一)——半加器和全加器... 7

一、实验目的... 7

二、实验原理... 7

三、实验内容... 9

实验三 组合逻辑实验(二)... 13

数据选择器和译码器的应用... 13

一、实验目的... 13

二、实验原理... 13

实验四 触发器和计数器... 17

一、实验目的... 17

二、实验原理... 17

三、实验内容... 19

实验五 数字电路实验综合实验... 22

一、实验目的... 22

二、实验原理... 22

三、实验内容:... 24

实验六 555集成定时器... 27

一、实验目的... 27

二、实验原理... 27

三、实验内容... 28

实验七 数字秒表... 33

一、实验目的... 33

二、实验原理... 33


实验一 组合逻辑电路分析

一、实验目的

掌握逻辑电路的特点

学会根据逻辑电路图分析电路的功能

二、实验原理

74LS00集成片有四块二输入与非门构成,逻辑表达式为

74LS20由两块四输入与非门构成。逻辑表达式为

三、实验内容

根据下列实验电路进行实验:

将上述逻辑关系记录于下列表格中:

分析下图电路的密码

密码锁开锁的条件是:拨对密码,钥匙插入锁眼将电源接通,当两个条件同时满足时,开锁信号为”1”,将锁打开。否则,报警信号为”1”,接通警铃。

得出真指标如下:

由真值表可知此密码锁的密码是“1001”。


实验二 组合逻辑实验(一)——半加器和全加器

一、实验目的

熟悉用门电路设计组合电路的原理和方法步骤。

预习内容

复习用门电路设计组合逻辑电路的原理和方法。

复习二进制的运算。

利用下列元器件完成:

完成用“异或”门、“与或非”门、“与非”门设计全加器的逻辑图。

完成用“异或”门设计的3变量判奇电路的原理图。

二、实验原理

1、半加器

半加器是算术运算电路中的基本单元,是完成1位二进制数相加的一种组合逻辑电路。

如果只考虑了两个加数本身,而没有考虑低位进位的加法运算,称为半加器。实现半加运算的电路称为半加器。两个1位二进制数的半加运算可用如下真值表所示。

其中,A、B是两个加数,S表示和数,C表示进位数。有真值表可得逻辑表达式:

由上述表达式可以得出由异或门和与门组成的半加器。

2、全加器

全加器能进行加数、被加数和低位来的进位信号相加,并根据求和结果给出该位的进位信号。

根据全加器的功能,可列出它的真值表。

其中A和B分别是被加数及加数,Ci为低位进位数,S为本位和数(称为全加和),Co为向高位的进位数。得出全加器逻辑表达式:

3、集成4位超前进位加法器74HC283

由于串行进位加法器的速度受到进位信号的限制,人们又设计了一种多位数超前进位加法逻辑电路,使每位的进位只由加数和被加数决定,而与低位的进位无关。

三、实验内容

1、用异或门、与或非门、与非门组成全加器,电路图如下图所示:

图2-1 全加器

实验结果填入下表中:

2、用异或门设计3变量判奇电路,要求变量中1的个数为奇数时,输出为1。否则为0。实验电路图如下图所示。

图2-2 三变量判奇电路

实验结果填入下表中:

3、用异或门、与或非门、与非门组成全加器,电路实验图如下。

图2-3 全加器

4、“74LS283”全加器逻辑功能测试

测试结果填入下表:


实验三 组合逻辑实验(二)

数据选择器和译码器的应用

一、实验目的

熟悉数据选择器和数据分配器的逻辑功能和掌握其使用方法。

二、实验原理

数据选择器74LS151工作原理

数据选择器又称多路转换器或称多路开关,其功能是从多个输入数据中选择一个送往唯一通道输出。74LS151互补输出的8选1数据选择器,其引脚图如下图所示.

使能端时,不论状态如何,均无输出,多路开关被禁止。

使能端时,多路开关正常工作,据地址码的状态选择中某一个通道的数据输送到输出端Q。

数据分配器3-8线译码器74LS138工作原理

在译码器是能段输入数据信息,器件就成为一个数据分配器,如图所示为74LS138的引脚图。

该译码器共有3位二进制输入A、B、C,共8种状态的组合,即可译出8个输出信号,输出为低电平有效。另外三个是使能端,当端接高电平,接地电平时,译码器处于工作状态。

三、实验内容

1、数据选择器的使用

当使能端EN=0时,Y是和输入数据的与或函数,其表达式为:(表达式1)。式中构成的最小项,显然当时,其对应的最小项在与或表达式中出现,当时,其对应的最小项就不出现,利用这一点,不难实现组合电路。

将数据选择器的地址信号作为函数的输入变量,数据输入作为控制信号,各最小项在输出逻辑函数中是否出现,是能段EN始终保持低电平,这样,八选一数据选择器就成为一个三变量的函数产生器。

用八选一数据选择器74LS151产生逻辑函数

该式符合表达式1的标准,显然都应该等于1,而式中没有出现的最小项,它们的控制信号都应该等于0。由此可以画出该逻辑函数产生器的逻辑图。

图 3-1  74LS151构成的八一数据选择器电路图

用八一数据选择器74LS151产生逻辑函数

即74LS151输入端1、2、4、7接高电平,其余接低电平。

2、3线-8线译码器的应用

用3线-8线译码器74LS138和与非门构成一个全加器。

`KYXZK8JN4DEW4OTBIYO}$N

图 3-2  74LS138构成的全加器电路图


实验四 触发器和计数器

一、实验目的

熟悉JK触发器的基本逻辑功能和原理。

了解二进制计数器工作原理。

设计并验证十进制、六进制计数器。

二、实验原理

1、触发器

在时钟边沿脉冲作用下的状态刷新称为触发,具有这种特性的存储单元称为触发器。不同电路结构对时钟脉冲的敏感边沿可能不同。触发器在每次时钟脉冲触发沿到来之前的状态成为现态,而在此之后的状态称为次态。

触发器的逻辑功能是指次态与现态、输入信号之间的逻辑关系,这种关系可以用状态图、特性表、特性方程来描述。按照逻辑功能的不同,通常可以分为D触发器、JK触发器、T触发器、SR触发器。

2、JK触发器

JK触发器是数字电路触发器中的一种电路单元。JK触发器具有置0、置1、保持和翻转功能,在各类集成触发器中,JK触发器的功能最为齐全。可用简单的附加电路转化为其他功能的触发器。由JK触发器可以构成D触发器和T触发器。JK触发器如下图:

 

特性方程:

当J=1,K=0,触发器的下一状态将置1;当J=0,K=1,将置0;当J=K=0,触发器状态保持不变;当J=K=1,触发器翻转。

3、SR触发器

把两个与非门G1、G2的输入、输出端交叉连接,即可构成基本RS触发器。仅有复位和置位功能的触发器成为SR触发器。当S=R=1,触发器状态不确定。SR触发器必须遵循SR=0的约束条件。逻辑符号如下:

特性方程:

实际上,另J=S,K=R,便可用JK触发器实现SR触发器所有逻辑功能。

4、D触发器

逻辑符号如下:

特性方程:

常用的D触发器有主从触发器和维持阻塞触发器。D触发器的功能也较为完善。可以转化为触发器等。

三、实验内容

RS触发器逻辑功能测试

用一块74LS00与非门构成RS触发器,连接CP端,然后从CP输入单脉冲,实验原理图如下:

用万用表测试的电位,记录与下表:

连接CP端,然后从CP输入单脉冲。按下表进行测试并记录于表格。

实验结果及分析

1、当R端无效,S端有效时,则Q=0,Q=1,触发器置1。

2、当R端有效、S端无效时,则Q=1,Q=0,触发器置0。   

当触发器的两个输入端加入不同逻辑电平时,它的两个输出端Q和Q’有两种互补的稳定状态。S=0,R=1使触发器置1,或称置位。因置位的决定条件是S=0。若触发器原来为1态,欲使之变为0态,必须令R端的电平由1变0,S端的电平由0变1。

3、当RS端均无效时,触发器状态保持不变。   

4、当RS端均有效时,触发器状态不确定。

在此条件下,两个与非门的输出端Q和Q全为1,在两个输入信号都同时撤去(回到1)后,由于两个与非门的延迟时间无法确定,触发器的状态不能确定是1还是0,因此称这种情况为不定状态,这种情况应当避免。


实验五 数字电路实验综合实验

一、实验目的

学会计数器,译码器,寄存器,显示器的内容。

熟悉有关元件器件的脚管排列。

设计十进制计数译码显示电路。画出电路图。

二、实验原理

计数器分为同步计数器和异步计数器;按计数数值增减分类可分为加计数器,减计数器和可逆计数器;计数器的容量来区分。例如五进制,六十进制计数器等,计数器的容量也成为模,一个计数器的状态等于其模数。

异步计数器是一个四位异步二进制计数器,它由4个T’触发器组成。计数脉冲CP通过输入缓冲器加至触发器FF0的始终脉冲输入端,每输入一个计数脉冲,FF0翻转一次。FF1,FF2和FF3都以前级触发器的Q端输出作为触发信号,当Q0由1变为0时,FF1翻转,区域类推。从出台0000(由CR输入高电平脉冲使4个触发器全部置零)开始,每输入一个计数脉冲,计数器的状态就按二进制编码递增1,输入第16个计数脉冲开始,每输入一个计数脉冲,计数器的状态就按二进制编码值递增1,输入第16个脉冲构成一个计数周期,是模16(M=16)加数器。其中Q0的频率是CP的1/2,即实现了二分频,Q1得到CP的四分频,以此类推,Q2,Q3分别对CP进行了8分频和16分频,因而,计数器也可作为分频器使用。

异步计数器的原理,结构简单,因而触发器不是同时翻转,而是逐级脉动翻转实现的,故亦称为波纹计数器。当计数器从0111加1时,先后要经过0110,0100,0000几个状态,才最终翻转为1000。如果对0110,0100,0000译码时,这时译码输出端则会出现毛刺状波形。

同步二进制计数器,Q0在每个计数脉冲到来时都要翻转一次;Q1需要在Q0-=Q1=1时需要准备好翻转条件,更多的位数。于是,同步二进制计数器可用T触发器来实现,根据每个触发器状态翻转的条件确定其T输入端的逻辑值,以控制它是否翻转。

时钟脉冲CP 是计数脉冲输入端,也是芯片内4个触发器的公共时钟输入端。

异步清零CR 当它为低电平时,无论其它输入端是何种状态(包括时钟信号CP),都使芯片内所有触发器状态置0,称为异步清零。CR有优先最高的控制权。下述各信号都是在CR=1时才起作用。

并行置数使能PE 置数控制端。只需在CP上升沿之前保持低电平,数据输入D3~D0的逻辑值便在CP上升沿到来后置入芯片4个相应的触发器中。

同步并行预置 为保证数据正确输入,要求PE在CP上升沿之前建立稳定的低电平,其最短提前时间称为建立时间t,PE置数操作具有次高优先级,仅低于CR,计数和保持操作时间都要求PE=1。

数据输入端D(D3~D0) 在上升沿到来后,D3~D0的数据便直入触发器。该市徐与D触发器相似。CP上升沿对D的时序要求如图。

计数使能端CEP 只要在CP上升沿到来前至少一个建立时间t期间内保持高电平,且CET=1,CP上升沿就能使计数器进行一次计数操作。它与CP上升沿时序如图。CEP主要控制本芯片的计数操作。

计数使能端CET 该信号和CEP做与运算后实现对本芯片的技术控制,当CET,CEP=0,即有两个计数使能端中有0时,不管有无CP脉冲作用,计数器都将停止计数,保持原有状态;当CR=PE=CEP=CET=1时处于计数状态。与CEP不同的是,CET还直接控制着进位输出信号TC。

进位信号TC 只有当时,TC才为1。表明下一个CP上升沿到来时将会有进位发生。

三、实验内容:

按自行设计的电路图接线。

1、六进制

2、十进制

3、六十进制

合上电源。当计数器预置初始状态“0000”后,将“指数”改为“1”态,由CP输入1HZ的连续方波。检查输入脉冲数与显示器上显示的十进制数字是否相符。


实验六 555集成定时器

一、实验目的

熟悉与使用555集成定时器。

二、实验原理

555定时器如下图所示

器件说明:555集成定时器包括一个放电三极管T,两个电压比较器,一个基本RS触发器以及5电阻组成的分压器。比较器上的参考电压从分压器电阻上去的,分别为。高电平触发端6和低电平触发端2作为阀值端和外触发输入端,用来启动电路电路。RST复位端为低电平时,电压输出为低电平,电压控制端CON可以在一定范围内调节比较器的参考电压,不用是将它与地之间接的电容器,以防止干扰电压引入。电源电压范围,输出电流可高达。利用这种定时器,只需外接电路,就可以构成单稳电路,多谐振荡器,施密特触发器,接触开关等,应用广泛灵活。

555定时器的功能表

555定时电路的几个特点:

555在电路结构上由模拟电路和数字电路组合而成,它将模拟功能和数字功能兼容一体,能够产生精确的时间延时和振荡。

它采用单电源,双极型555的电压范围为,而CMOS型的电源适应范围更宽,为。这样,它就可以和模拟运算放大器和TTL或CMOS数字电路公用一个电源。

555可独立构成一个定时电路,且定时精度高。

555的最大输出电流达,带负载能力强,可直接驱动小电机、喇叭、继电器等。

三、实验内容

1、555单稳电路

按图连接,组成一个单稳触发器。

测量输出端、控制端的电位并与理论计算值比较。

用示波器观察输出波形以及输出电压的脉宽。

图1 由555定时器构成的单稳态触发器

2、555多谐振荡器

按图接线,组成一个多谐振荡器。输出矩形波的频率为:.

用示波器观察输出波形。

图2  555定时器构成的多谐振荡器

3、接触开关

按图接线,构成一个接触开关。摸一下触摸线,LED亮一秒。

图 3  由555定时器构成的触摸开关

实验现象分析

1、555单稳电路

没有触发信号时输入端处于高电平(),如果接通电源,电路处于一种稳定状态。若触发输入端施加触发信号(),电路的输出状态由低电平跳变到高电平,电路进入暂稳态。此后电容C充电,当C充电至,电路的输出电压有高电平翻转为低电平,同时555定时器中的反放电三极管导通,于是电容C放电,电路返回到稳定状态。

2、555多谐振荡器

电路接通电源后,电容C被充电,当上升到时,使输出为低电平,同时放电三极管T导通,此时电容C通过和三极管放电,下降。当下降到时,翻转为高电平。当放电结束时,截止,将通过向电容器C充电,当上升到时,电路又翻转为低电平。如此周而复始,于是在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波。

3、555接触开关

当触摸端悬空时相当于接高电平,最终输出为低电平,灯灭。用手触摸2端瞬间相当于2端接地置的电平,输出端为高电平即灯亮,电容被充电。当手拿开后,触摸端由恢复为悬空状态,电容放电则灯亮持续到电容放电完毕。

接触过程相当于给输入端2一个下降沿的单脉冲(负脉冲),所以其工作原理与单稳电路相同。

实验总结

555定时器中比较器因为没有反馈电路,所以比较器只能工作在饱和区和截止区,即比较器只能输出两个状态。当同相端电压>反相端电压时,输出为高电平,反之为低电平,由此控制基本RS触发器的工作状态。

555控制电压端通常接一个电容防止干扰电压的引入,如果在此端施加一个外电压(),比较器的参考电压将发生变化,电路相应的阀值,触发电平也将随之变化,进而影响电路的工作状态。


实验七 数字秒表

一、实验目的

了解数字计时装置的基本工作原理和简单设计方法。

熟悉中规模集成器件和半导体显示器的使用。

了解简单数字装置的调试方法,验证所设计的数字秒表的功能。

实验参考元件

集成元件:555一片 74LS163二片 74LS248二片 LED二片 74LS00二片。二极管IN4148一个;电位器100K一个;电阻、电容。

二、实验原理

原理框图

 

74LS163工作原理

74LS163为可预制的4位二进制同步计数器。

清除同步:当清除端()为低电平时,在时钟端()上升沿作用下,才可能完成清除功能。

预置同步:当置入控制端()为低电平时,在上升沿作用下,输出端()与数据输入端()相一致。

计数同步:当均为高电平时,在上升沿作用下同时变化,从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。74LS163的跳变与无关。

在不外加门电路的情况下,可级联成N位同步计数器。

图 1  74LS163引脚图

74LS248工作原理

74LS248(74LS48)是BCD码到七段码的显示译码器,它可以直接驱动共阴极数码管。它的外引脚图如下图所示:

图 2  74LS248引脚图

74LS148在使用时注意以下几点:

要求输入数字0~15时“灭灯输入端”必须开路或保持高电平。如果不要灭十进制的0,则“动态灭灯输入”RBI必须开路或保持高电平。

当灭灯输入端BI接低电平时,不管其它输入为何种电平,所有各段输出均为低电平。

当“动态灭灯输入端”RBID、C、B、A输入为低电平而“灯测试端”LT为高电平时,所有各段输出均为低电平,并且“动态灭灯输出端”RBO处于低电平。

 “灭灯输入/动态灭灯输出端”BI/RBO开路或保持电平而“灯测试端”LT为低电平时,所有各段输出均为高电平(若接上显示器,则显示数字8,可以利用这一点检查74LS248和显示器的好坏)。

BI/RBO是线与逻辑,既是“灭灯输入端”BI又是“动态灭灯输出端”RBO。

数字秒表设计电路

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