数字设计实验报告

数字设计实验报告（精选8篇）

篇1：数字设计实验报告

数字钟实验设计报告

数字钟设计

一 设计任务

1.基本功能：以数字形式显示时、分、秒的时间，小时的计时要求为“24翻1”，分和秒的计时要求为60进位； 2.扩展功能：校时、正点报时及闹时功能；

二 电路工作原理及分析

数字电子钟主要由以下几个部分组成：秒信号发生器，时、分、秒计数器，显示器，校时校分电路，报时电路。

2.1数字钟的基本逻辑功能框图

图1 数字钟的基本逻辑功能框图

2.2振荡器的设计

振荡器是数字钟的核心。振荡器的稳定度及频率的精确度决定了数字钟的准确程度。通常选用石英晶体构成振荡器电路。一般来说，振荡的频率越高，计时精度越高。如果精度要求不高则可以采用由集成逻辑门与R、C组成的时钟源振荡器或集成电路计时器555与R、C组成的多谐振荡器,电路参数如图2所示.接通电源后，电容C1被充电，当Vc上升到2Vcc/3时，使vo为低电平，同时放电三极管T导通，此时电容C1通过R2和T放电，Vc下降。当Vc下降到Vcc/3时，vo翻转为高电平。电容C1放电所需时间为 tpL=R2ln2≈0.7R2C1 当放电结束时，T截止，Vcc将通过R1、R2向电容器 C1充电，一；Vc由Vcc/3上升到2Vcc/3所需的时间为

当平。如得到 振 故

tpH=(R1+R2)C1ln2≈0.7(R1+R2)C Vc 上升到2Vcc/3 时，电路又翻转为低电此周而复始，于是，是在电路的输出端就一个周期性的矩形波。其振荡频率为 f=1/(tpL+tpH)≈1.43/[(R1+2R2)C] 荡周期：T=T1+T2=(R1+2R2)C1In2 得 R1+2R2=T/C1In2=0.142k 选定R1=0.1K,R2=0.021k

图2 555振荡器（图中R1，R2值不为实际值）

图3 555振荡器产生的波形

2.3时、分、秒计数器电路

时、分、秒计数器电路由秒个位和秒十位，分个位和分十位及时个位和时十位计数器电路构成，其中秒个位和秒十位计数器，分个位和分十位计数器为60进制计数器，而时个位和时十位为24进制计数器。

2.4校时电路

通过开关，触发器，逻辑门组成的校时电路来校时。校时电路时用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整的.三 数字电路的设计

3.1计数电路的设计

由2个74LS90计数器和4个74LS290计数器组成的时分秒的计数电路。

3.1.1六十进制计数电路

秒计数和分计数单元为60进制计数器，其输出为8421BCD码。采用十进制计数器74LS290来实现时间计数单元的计数功能。由图可知，74LS90为异步清零计数器，有异步清零端12,13脚（高电平有效）。

图4 六十进制计数器

(1)秒计数器电路的电路图如图4所示

秒个位计数单元为10进制计数器，无需进制转换，当QAQBQCQD从1001变成0000时，U1 向U3 的输入端发出一个脉冲信号，使秒十位进1位。

秒十位计数单元为6进制，当QAQBQCQD变成0110时，通过与QBQC相连的导线，给U3 两个清零端一个信号，把它的两个清零端都变成1，计数器的输出被置零，跳过0110到1111的状态，又从0000开始，如此重复，十位和个位合起来就是60进制。

(2)分计数器

分的个位和十位计数单元的状态转换和秒的是一样的，只是它要把进位信号传输给时的个位计数单元，电路图如图4所示

3.1.2二十四进制计数器电路

时计数单元为24进制计数器，其输出为8421BCD码。采用十进制计数器74LS90来实现时间计数单元的计数功能。

时计数器电路的电路图如图5所示

图5 二十四进制计数器

当“时”十位的QAQBQCQD为0000或0001时，“时”的个位计数单元是十进制计数器，当个位的QAQBQCQD到1010时，通过与非门使得个位74LS90上的清零端为０，则计数器的输出直接置零，从0000开始。当十位的QAQBQCQD为0010时，通过与非门使得该74LS90的清零端为０，“时”的十位又重新从0000开始，此时的个位计数单元变成4进制，即当个位计数单元的QAQBQCQD为0100时，就要又从0000开始计数，这样就实现了“时”24进制的计数。

3.2校时电路的设计

数字钟应具有分校正和时校正功能，因此，应截断分个位和时个位的直接计数通路，并采用正常计时信号与校正信号可以随时切换的电路接入其中。如图6所示，当开关J1按下时，直接给分个位计数器一个脉冲信号，使分计数器进1位，同时不影响数字钟的运行。同理，由J2对时计数器进行校对。

图6 校时校分电路

3.3 整点报时设计

仿广播电台正点报时电路的功能要求时：每当数字钟计时快要到正点时发出声响，通常按照4低音1高音的顺序发出间断声响，以最后一声高音结束的时刻是整点时刻。

每当数字钟计时快要到正点时发出声响，按照4低音1高音的频率发出间 断声响，前4低音声响频率为500HZ，后1高音声响频率为1000HZ。并以最后一 声高音结束的时刻为正点时刻。本设计中，报时电路采用TTL与非门。报时电路如图1.5所示。4声低音分别发生在59分51秒、53秒、55秒及57秒，最后一 声高音发生在59分59秒，声响均持续1秒。如表1.2所示。由表可得式1.1。只有当分十位的Q2M2Q0M2=11，分个位的Q3M1Q0M1=11，秒个位的Q2S2Q0S=11及秒个位的Q0S1=1时，音响电路才能工作。

3.4 报时电路的安装与调试

按照原理图及实物连线图接线。报时音响电路采用三极管3DG130来推动喇叭。报时所需的500Hz和1000Hz音频信号，分别取分频器的500Hz输出端和1000Hz输出端。

四 主要芯片的技术参数

4.1 74LS90芯片

74LS90芯片结构及引脚分布如图7所示，74LS90计数器是一种中规模的二一五进制计数器。它由四个主从JK触发器和一些附加门电路组成，整个电路可分两部分，其中FA触发器构成一位二进制计数器；FD、FC、FB构成异步五进制计数器，在74LS90计数器电路中，设有专用置“0”端R1、R2和置位（置“9”）端S1、S2。

图7 74LS90芯片

4.2 74LS290芯片

74LS190芯片的管脚分布如图8所示，其中，R9（1）、R9（2）称为置“9”端，R0（1）、R0（2）称为置“0”端；A、B端为计数时钟输入端，QAQBQCQD为输出端，NC表示空脚。74LS290具有以下功能：

置“9”功能：当R9（1）= R9（2）=1时，不论其他输入端状态如何，计数器输出QAQBQCQD=1001，而1001（2进制）=9（10进制），故又称为异步置数功能。

置“0”功能：当R9（1）和 R9（2）不全为1，并且R0（1）=R0（2）=1时，不论其他输入端状态如何，计数器输出QAQBQCQD=0000，故又称为异步清零功能或复位功能。

计数功能：当R9（1）和 R9（2）不全为1，并且R0（1）和R0（2）不全为1时，输入计数脉冲，计数器开始计数。

图8 74LS290芯片

五 心得体会

通过这次综合试验设计,大大提高了我分析问题的能力，同时提高了运用电工领域有关的软件进行电路模拟仿真的能力，将自己在课堂上学到的数电知识得到充分发挥，解决了很多问题，同时学到了很多元件和芯片的各种用途及性能，从中学到了很多书上没有明白的问题

本次的课程设计，是对所学的数电知识的一次综合应用，既考验了我的知识掌握程度，也锻炼了我的动手能力。在此过程中，我学到很多新知识，对电工电子课程的学习也更有兴趣了。虽然此次课程设计花费了一番功夫，却让我收获了很多，让我知道了学无止境,永远不能满足现有的知识，人生就像在爬山，一座山峰的后面还有更高山峰在等着你。

在这次数字电子钟课程设计中，也非常感谢同学的帮助！

篇2：数字设计实验报告

数字时钟的设计

一、实验目的

1、掌握数字钟的设计方法。

2、掌握计数器相互级联的方法。学号：14040120049 姓名：陶泽

二、实验设备和器件

1、数字逻辑电路实验板2、74HC(LS)20（二四输入与非门）

3、74HC(LS)160（4位十进制计数器）

1块 2片 4片、三、实验原理

1、设计总框图：

2、各部分单元的设计提示与分析： 1）时钟源

它是数字式时钟的核心，它保证了时钟的走时准确及稳定。1Hz的脉冲信号由CPLD输出的信号得到。

2）时间计数单元

时间计数单元有分计数和秒计数等几个部分。分计数和秒计数单元为60进制计数器，其输出为8421BCD码。

3）译码驱动及显示单元 计数器实现了对时间的累计并以8421BCD码形式输出，显示译码电路将计数器的输出数码转换为数码显示器件所需要的输出逻辑和一定的电流。4）校时电路

当重新接通电源或走时出现误差时都需要对时间进行校正。通常，校正时间的方法是：首先截断正常的计数通路，然后再进行人工出触发计数或将频率较高的方波信号加到需要校正的计数单元的输入端，校正好后，再转入正常计时状态即可。5）闹钟电路

一般时钟都应具备闹钟功能，即在到达某预定时间时，时钟会发出连续的或有节奏的音频声波，较复杂的也可以是实时语音提示，以示提醒。实验用器件管脚介绍：

四、实验内容与步骤

1、用两片74HC(LS)160连接构成秒计数器，并连接数码管显示（基本命题）

例如采用整体置零法。实现计数范围为0000 0000--0101 1001。电路连接完成后，检验其功能。

2、在实验内容与步骤1的基础上再用两片74 HC(LS)160实现分的计数（基本命题）

分计数器的个位和十位之间的连接类同于秒计数器。需实现从秒到分的进位。电路连接完成后检验其功能。

3、实现校时功能（扩展命题）

检验功能

4、实现闹钟功能（扩展命题）

连接电路，检验其功能。

五、实验注意事项 集成电路要轻插轻拔！

六．实验电路图

1.用两片74HC(LS)160连接构成秒计数器，并连接数码管显示

2.在实验内容与步骤1的基础上再用两片74 HC(LS)160实现分的计数

篇3：数字电视测量实验的探索与设计

关键词：数字电视测量,实验教学,码流分析,传输系统

数字电视是指从演播室到发射、传输、接收的所有环节都使用数字电视信号的电视类型,与模拟电视相对。目前各级电视台基本已实现数字化的改造,因而对于数字电视系统的建设维护有一个巨大的人才需求市场。

作为以通信和信号处理为主要发展方向的南京邮电大学,在新时期,开设有广播电视工程专业,为数字电视系统培养专业的人才。该专业开设有如数字电视原理、电视节目制作与播出、电视传输与组网等理论课程,由于缺乏实际环境,在教学过程中偏重于理论知识,影响了学生对数字电视系统的认识,从而影响整体的教学效果。

自2005年起,南京邮电大学在数字电视实验室的建设上做了大量投入,购置了数字电视测量的主要设备:电视信号综合测量仪VM700T、矢量频谱分析仪N9020A(DVB套件)、光功率计等。2007年和2011年又分别申请了中央与地方共建实验室建设经费,进一步完善了数字测量的相关仪器设备,建设了数字电视有线传输实验室、数字电视移动传输实验室。

1 数字电视实验系统的基本结构

数字电视系统主要分为前端、信道传输网络和终端三大部分[1]。数字电视前端主要完成数字电视信号采集、数字电视信号处理和数字电视传输信道编码。目前主要的数字电视信道传输网络可分为卫星广播、有线宽带网和地面无线传输,作为广播信道主要为单向传输,但数字电视特别是有线宽带网络目前已实现双向传输。终端部分主要采用的是机顶盒加电视显示器的方式。

数字电视广播系统的构成如图1所示。

完整的数字电视实验系统环境需要符合数字电视系统相关的国际、国内和行业标准。在数字电视实验系统环境中,学生可以对数字电视信号产生、音视频技术处理、数字电视传输标准、数字电视传输信道处理、数字调制技术、电视机顶盒、电视显示器等有系统的认识,增强学生对相应方面理论知识的理解与实际能力锻炼。

2 数字电视测量实验的设计

数字电视测量实验是利用一系列的视频测量仪器对数字电视系统各阶段的信号进行测量分析[2]。根据学生理论课程的设置及实验室建设的已有条件,对数字电视测量实验设计如下。

2.1 数字电视模拟域基本参数测量

目前实际的数字电视系统中由于一些原因还没有实现全数字化,特别是在接收端,很多家庭采用的仍然是机顶盒加模拟电视接收机的模式,因而对于模拟域的一些线性失真和非线性失真参数仍需监控。

主要使用的仪器设备包括:Tektronix PSG-273 PAL模拟电视信号发生器和Tektronix VM700T电视信号综合测量仪。该实验由模拟电视信号发生器产生各测试信号,经视频测试通道后,学生可用VM700T对视频通道的幅频、群时延特性、色-亮不等性等线性失真参数,以及亮度、色度非线性失真,DG,DP等非线性失真参数进行测量[3]。

通过实验,可以帮助学生建立《电视原理》课程中模拟电视信号结构的直观认识,理解模拟电视信道的频率响应特性,以及模拟电视信号中亮度、色度信号之间的组合关系及其在信道传输中的相互影响。

2.2 基带串行数字电视SDI信号测量

数字电视信号一般可在单芯同轴电缆中进行串行传输,由于数据率相对较高,要想在接收端可靠地恢复,信号应当在发送前予以整形,确保信号有良好的边沿,从而可靠地恢复时钟。被发送信号的低频分量应当最小,能量频谱得以展开,这样才可确保后续RF传输问题最少。

主要使用的仪器设备包括:Tektronix TG700TV数字电视信号发生器和Tektronix VM700T电视信号综合测量仪。该实验采用的是数字电视信号发生器,经视频测试通道后,可在VM700T上看到相应数字电视SDI信号的结构,并进行眼图测试[4]。

通过实验,可以看到《数字电视原理》课程中介绍的数字化传输的信号特征,并通过眼图的测量对数字基带信号传输中的模拟特征如信号电平、抖动等问题有直观的认识。可以帮助学生理解模拟电视信号、数字电视信号、数字(模拟)电视传输信号之间的区别与联系。

2.3 MPEG-2 TS传输码流分析测量

数字电视传输与模拟传输的最大区别在于不是随着传输距离的增加渐近劣化,而是会有某个“崩溃”阈值点,因而仅依靠电视墙来检测其播出内容的“可见损伤”是远远不够的。为了保障传输的安全可靠,则需进行MPEG-2传输码流质量的监测和故障诊断。

实验室配备的测量仪器为:Tektronix 公司的MPEG-2码流分析仪AD954,可对MPEG-2码流进行实时分析。在实验过程中,为了方便学生自己操作,主要使用的是码流分析软件进行DVB传输流的离线分析实验,测试软件包括:MPEG-2 TS Packet Analyser码流分析软件和Stream GURU MPEG Analyzer MPEG分析软件。数字电视系统经过信源编码后,需打包复用成TS流再进入信道中传送,在接收端通过对TS码流的节目特定信息(PSI)与业务信息(SI)的监测分析,可以确保节目安全有效地按计划播出。

通过实验,帮助学生掌握《数字电视原理》课程中学习到的数字电视中的码流复用原理,以及业务信息相关细节。业务信息是数字电视广播系统向接收设备传递与业务相关的信息,引导接收机在数字电视传送流中搜寻节目,它是构成电子节目指南(EPG)所必需的数据。

2.4 数字卫星电视射频信号测量

数字电视卫星传输由其覆盖面广、信号质量高、带宽资源丰富等优点已成为各电视台间长途传输数字电视信号的主要方式,对于一些偏远地区,直播卫星到户的方式也成为这些地区居民逐渐走入数字电视时代可靠的传输手段[5]。

构建数字卫星电视接收部分的主要设备包括:卫星接收天线、高频头、数字卫星电视接收机。测试主要仪器为:Agilent MXA N9020A信号分析仪。在信号分析仪中选择特定频道如中心频率、符号率、极化方式等基本参数,接收对应的射频信号。通过分析仪可观测QPSK星座图接收情况,并测量出误差矢量幅度(EVM),调制误差比(MER)以及信噪比(SNR)等指标。

通过实验,学生可直观地理解《电视传输与组网技术》课程中学习的QPSK调制技术,特别是信号星座点的概念,以及由星座图测量的基本参数指标。

2.5 数字有线电视射频信号测量

数字有线电视是我国数字电视的主要传输方式,因而对有线数字电视的传输监控有着极其重要的现实意义[5]。

构建数字有线电视发送和接收部分的主要设备包括调制器、混频器、光发射机、光接收机、数字有线电视机顶盒等。测试仪器仍然选用:Agilent MXA N9020A信号分析仪。同样设定中心频率、符号率等基本参数,接收对应的射频信号,通过分析仪观察64QAM星座图接收情况,并由星座图测量EVM、MER、SNR等指标。数字有线电视射频信号的测量与数字卫星电视射频信号的测量方法、指标基本一致,因而需注意观察2种传输方式的一些基本参数的差别,以及信号质量的区别。

通过2个实验的对比,可以帮助学生理解《电视传输与组网技术》课程中学习到的各种传输方式的传输特点的区别,以及设定不同信道处理步骤的原因。

2.6 数字地面电视射频信号测量

数字地面电视广播是信道环境最为复杂的传输方式,因而对该传输方式各项参数指标的监控尤为重要。地面广播是标准最不统一的一种传输方式,各个国家和地区选用不同的信道处理及调制方式,作为教学机构,可根据实验室已有条件选择某一标准。

本实验室选择了基于CMMB的系统,包括:CMMB信号发生器T5000、CMMB信道综合测量仪和CMMB信号接收测量仪。可通过蓝拓扑的CMMB信道综合测量仪做CMMB射频信号指标的测试,通过CMMB信号接收测量仪做CMMB码流信号的分析和测试。

数字地面广播涉及到移动的无线通信,因而多径干扰是信道处理过程中主要面临的问题。地面广播传输标准主要分为单载波和多载波两大类,本实验选择的多载波系统,可帮助学生理解《电视传输与组网技术》课程中多载波对抗多径干扰的相关原理。

3 总结

本文主要讨论的是数字电视系统中对各部分信号的测量实验,这部分实验有着较好的理论和现实意义。一方面,数字电视测量实验有着良好的教学意义。学生在其他的课程学习中对数字电视信号的处理及传输流程有概念性的了解,但对实际信号的特征、电视信号与最终显示的图像之间的联系都缺乏直观的认识,通过电视测量实验可以帮助学生建立课本与实际的联系。另一方面,数字电视测量实验有着显著的实用价值。广播电视教育,旨在培养数字电视系统建设维护人才,因而数字电视测量实验对于学生适应以后工作岗位有着积极作用。

当然,整个数字电视系统的实验不仅仅是这部分测量实验[6],还有信源压缩编码、非线性编辑、信道传输等部分的实验,这些实验可与对应的理论课程配合开出。文中列出的测量实验也仅是根据实验室已有设备设计的几类典型实验,在未来实验室条件进一步优化过程中,可对这部分实验做补充和修改。

参考文献

[1]卢官明,宗昉.数字电视原理[M].2版.北京:机械工业出版社,2009.

[2]陈善移.数字视频测量应用技术:基本篇[M].北京:人民邮电出版社,2008.

[3]章文辉,王世平.数字视频测量技术[M].北京:北京广播学院出版社,2003.

[4]余兆明,余智,李欣.数字电视测量[M].北京:人民邮电出版社,2008.

[5]余兆明,余智.数字电视传输与组网[M].北京:人民邮电出版社,2003.

篇4：数字图像处理实验平台的设计

关键词： 数字图像处理    实验平台    Matlab    GUI

数字图像处理是信息科学中一个发展迅速的研究方向，是模式识别、计算机视觉、图像通讯、多媒体技术等学科的基础，是一门涉及多领域的交叉学科，具有很强的理论性和实践性[1]。该课程的主要任务是通过对数字图像处理基本概念、理论和算法的学习，培养学生对数字图像的实践编程处理能力，为学生从事图像处理工程师工作奠定基础。该课程涉及内容比较宽广，课程起点高，难度系数较大，如何在教学过程中提高学生的学习兴趣和后续实践能力一直是该课程研究的重点[2]。

为促使学生更深入地学习数字图像处理课程，在学习过程中更熟练地掌握数字图像处理的基本理论和基本方法，并有效提高学生的实践动手能力和创新能力。本文利用Matlab的图形用户界面环境（GUI）设计了一个数字图像处理实验平台。该实验平台采用模块化设计的方式，通过对窗口及控件的控制函数的设计，较好地实现数字图像处理算法一体化集成的功能。通过该平台可以实现助教、助学、实践创新及考核等功能，帮助学生理解和掌握数字图像处理的基本技能。

1.数字图像处理实验平台的总体设计

数字图像处理实验平台总体设计如图1所示，在该实验平台上主要集中了数字图像处理中常用的基本操作及算法，通过该平台的窗口界面对象操作就能够实现相应的数字图像处理功能，主要操作包括文件对象操作、图像格式转换、直方图修正、图像转置、图像旋转、空间域图像滤波、灰度图像二值化处理、图像边缘检测、图像变换操作、图像代数运算、亮度对比度调节、图像缩放操作和形态学操作等。该平台可以操作者提供了一个方便快捷的数字图像处理实践环境，适合实现对数字图像进行基本处理[3]。

2.实验平台界面的设计

在数字图像处理系统实验平台的设计过程中，主要利用Matlab提供的GUI向导设计控件而完成，图形用户界面包含的图形对象有图形窗口、菜单、控件、文本等，本文设计改变传统的菜单式设计，将所有的图像处理操作采用窗口或控件的方式直接放于平台窗口界面上。设计时在GUIDE开发环境中设计好GUI后会自动生成相应的FIG文件和M文件，其中在FIG文件中实现数字图像处理窗口界面，包括有图像界面窗口和静态界面中所有序列化的图形对象[4][5]。根据数字图像处理系统的系统框图，将要实现的功能全部集中体现在界面上，进行合理布局，界面设计结果如图2所示：

3.实验平台的模块功能实现

在各平台模块功能实现中，我们主要通过对界面上的相应控件对象编写回调函数，激活相应控件以实现图像处理功能，在GUIDE开发环境中自动生成的M文件中包括界面窗口中自动生成的函数框架、控制函数及自定义图形对象的回调函数。例如在文件操作模块中，设计了载入图像、保存图像、撤销、退出的触控按钮。在设计时，载入图像时采用对话框的方式，uigetfile函数显示一个对话框用选择图像，当前路径下的文件和目录将在带对话框内显示[8];保存图像触控按钮的实现主要应用uiputfile（）标准写盘处理对话框实现，将处理后的图像写入相应路径下的磁盘中;撤销操作是指对当前对象的上一步操作的取消，图像的处理后显示区显示的是原始图像;退出即退出当前操作界面;其他模块的设计方式类似。

如图3所示，我们对输入的lena图像进行了边缘检测，采用的边缘检测算子为canny算子，在图形输出窗口直接看到的输出结果，如果想要改变算子就可以直接点击不同的算子按钮即可实现图像处理。通过验证该实验平台的控件选择方式比菜单式的数字图像处理平台更直观、方便，可以实现教学演示、实训练习等，帮助学生更深入理解和掌握数字图像处理课程的基本知识。

4.结语

本文基于MatlabGUI实现了一个数字图像处理实验平台，该平台将数字图像处理基本算法集成于一个界面中，所有功能实现通过点击界面中相应的控件完成，部分操作还可以自定义参数，经处理的图像能够直观、形象地展示在数字图像处理实验平台上。该平台使得数字图像处理的教学过程更方便、直观，对学生学习了解数字图像处理具有一定的辅助作用，同时也可将该平台应用于学生实践创新能力的培养。

参考文献：

[1]史彩娟，刘利平，李志刚.“数字图像处理”课程多层次实践教学体系研究[J].中国电力教育，2014，（307）：133-134.

[2]杨淑莹，张桦."数字图像处理"教学软件的开发设计[J].天津师范大学学报，2009，（4）：76-80.

[3]梁原.基于MATLAB的数字图像处理系统研究[D].长春理工大学.2008.

[4]陈超等编著.MATLAB应用实例精讲-图像处理与GUI设计篇[M].北京：电子工业出版社，2011.

[5]邢文博，蒋敬.基于Matlab开发数字图像处理GUI[J]，电气电子教学学报，2013，35（6）：107-108.

篇5：数字电路与逻辑设计实验报告

课程名称

数字电路与逻辑设计

专

业

计算机科学与技术

班

级

姓

名

刘

腾

飞

学

号

09030234

指导教师

王

丹

志

成绩

2010年 年 11月 月 10 日

实验题目：

译码器、数据选择器及其应用

一、实验目的 1、掌握中规模集成译码器与数据选择器的逻辑功能与使用方法

2、熟悉数码管的使用 3、学习用数据选择器构成组合逻辑电路的方法 二、实验原理 1 1、中规模集成译码器 74 LS 138

74LS138是集成3线－8线译码器，在数字系统中应用比较广泛。图-1是其引脚排列。其中 A2、A1、A0为地址输入端，0Y～ 7Y为译码输出端，S1、2S、3S为使能端。

图-1 74LS138真值表图-2如下：

图-2 74HC138工作原理为：当S1=1，S— 2+S — 3=0时，器件使能，电路完成译码功能，输出低电平有效。当S=0，S— 2+S — 3=X时，或S1=1, S— 2+S — 3=1,译码器被禁止，所有输出同时为1 2 2、双4 4 选1 1 数据选择器

74LS153 ?

所谓双4选1数据选择器就是在一块集成芯片上有两个4选1数据选择器。引脚排列如图-3所示，功能表如图-4所示。

图-3

输入 输出 S—

A1 A0 Q 1 0 0 0 0 X 0 0 1 1 X 0 1 0 1 0 D0 D1 D2 D3 图-4

1S—、2S — 为两个独立的使能端；A1、A0为两个公用的地址输入端；1D0~1D3和2D0~2D3分别为两个4选1数据选择器的数据输入端；Q1、Q2为两个输出端。

当使能端1S—（2S —）=1时，多路开关被禁止，无输出，Q=0。

当使能端1S—（2S —）=0时，多路开关正常工作，根据地址码A1、A0的状态，将相应的数据D0~D3送到输出端Q。3、8 8 选1 1 数据选择器 74LS151

74LS151为互补输出的8选1数据选择器，引脚排列如图-5所示，功能表如图-6所示。

图-5

图-6 选择控制端（地址端）为A2~A0，按二进制译码，从8个输入数据D0~D7中，选择一个需要的数据送到输出端Q，S— 为使能端，低电平有效。

使能端S— =1时，不论A2~A0状态如何，均无输出，多路开关被禁止。

使能端S— =0时，多路开关正常工作，根据地址码A2、A1、A0的状态选择D0~D7中某一个通道的数据输送到输出端Q。

三、实验设备及器件 ●

硬件：PC机一台 ●

软件：QuartusⅡ5.0集成开发环境 四、实验内容 1.使用74LS138实现逻辑函数 F=A’B’C’+AB’C’+ABC 2.使用74LS151实现逻辑函数 F=AB’+A’B+AB 3.使用74LS153实现逻辑函数 F=A’BC+AB’C+ABC’+ABC

五、实 验过程 1、使用74LS138实现逻辑函数 F=A’B’C’+AB’C’+ABC ① 由74LS138功能表（图-1）可知电路图连接如图-7所示

图-7 ② 经编译检查无错（图-8）

图-8

③ 对其进行仿真，设置好一定仿真时间区域与输入波形后启动仿真器得仿真结果如图-9

图-9 2、使用74LS151实现逻辑函数F=AB’+A’B+AB

①将输入变量C、B、A作为8选1数据选择器的地址码A2、A1、A0。使8选1数据选择器的各个数据输入D0~D7分别与函数F的输出值一一对应，即A2A1A0=CBA、D0=D2=D3=0、D0=D4=D5=D6=D7=1则输出Q便实现了函数AB’+A’B+AB接线图如图-10

图-10 ②经编译检查无错（图-11）

图-11 ③对其进行仿真，设置好一定仿真时间区域与输入波形后启动仿真器得仿真结果如图-12

图-12 3、使用74LS153实现逻辑函数 F=A’BC+AB’C+ABC’+ABC

①函数F有3个输入变量A、B、C，而数据选择器有2个地址端A1、A0少于数据函数输入变量个数，在设计时可任选A接A1，B接A0。接线如图-13

图-13

②经编译检查无错如图-14

图-14 ③对其进行仿真，设置好一定仿真时间区域与输入波形后启动仿真器得仿真结果如图-15

篇6：数字信号实验报告

数字信号处理

姓名：

殷超宇

班级：

14060142 学号：

1406014226

实验题目：Z Z 变换及离散时间系统分析

指导教师：

张志杰

分数：

一

实验题目：

Z 变换及离散时间系统分析

二

实验目的：

1、通过本实验熟悉 Z 变换在离散时间系统分析中的地位和作用。

2、掌握并熟练使用有关离散系统分析的 MATLAB 调用函数及格式，以深入理解离散时间系统的频率特性。

三

实验内容：

给定系统)8.0 /(2.0)(2   z z H，编程并绘出系统的单位阶跃响应 y(n),频率响应)e(jwH，并给出实验数据与代码。

四

参考代码：

详见《数字信号处理上机实验指导》(班群里有)

五

实验代码（代码从 B MATLAB）

软件复制粘贴于此处，教师检查重点）: :

clear;

x=ones(100);% x(n)=1,n=1~100；

t=1:100;% t 用于后面的绘图；

b=[0,0,-0.2];% 形成向量 b；

a=[1,0,0.8];% 形成向量 a；

y=filter(b,a,x);% 求所给系统的阶跃响应；

plot(t,y,“k-”);grid on;

ylabel(“ y(n)”)

xlabel(“n”)

六

实验数据（图像或表格复制粘贴于此处，教师检查重点）：

七

实验心得与收获（可手写）：

篇7：《数字解调技术》实验报告

班级：

学号：

姓名：

一、实验目的

1.掌握BPSK相干解调的原理。

2.熟悉BPSK数字解调过程实现方法。

二、实验原理

1)2PSK信号的采用的解调方法是相干解调法。由于PSK信号本身就是利用相位传递信息的，所以在接收端必须利用信号的相位信息来解调信号。在图1-1中给出了一种2PSK信号相干接收设备的原理方框图。图中经过带通滤波的信号在相乘器中与本地载波相乘，然后用低通滤波器滤除高频分量，再进行抽样判决。

（图1-1 BPSK信号相干解调器工作原理图）

2)实现难点：

a)难于确定本地载波的相位。因为通常在接收端从接收信号中提取载波的方法是用倍频—分频法，即将接收信号做全波整流，滤出信号载波的倍频分量，再进行分频，恢复出载频。但是，在分频时存在相位不确定性，即分频得到的载波相位有两种可能性，它依赖于分频器的初始相位等一些随机因素。这样就有可能把相位0和π颠倒，从而把信号码元“1”和“0”颠倒,做出错误判决

b)信道存在不稳定性，使接收信号的相位产生随机起伏，若接收端产生的本地载波的参考相位不能及时跟踪其变化，也会造成同样的相位颠倒。第二，在随机信号码元序列中有可能出现信号波形长时间地为连续的正(余)弦波形，致使在接收端无法辨认码元的起止时刻。这样抽样判决时刻也就随之不能正确决定

三、实验步骤

1、事先运行原实验二的仿真波形，确认正确的情况下，即在实验二的基础上，继续操作

（图3-1 仿真波形图）

2、增加乘法器IP核（此处输入信号均为10bit位）用于混频操作。

（图3-2 乘法器——混频）

3、将输出信号经过由软件系统设计的低通滤波器。

4、将输出的调制信号与位同步信号，进行相干解调。

5、最后进行进行抽样判决，得到解调输出信号。

（图3-4 抽样判决）

6、

代码设计无误后，完成综合实现并烧录bit流上电运行，根据学号拨动拨码开关，得到解调输出信号波形

代码设计无误后，完成综合实现并烧录bit流上电运行，根据学号拨动拨码开关，得到解调输出信号波形

（图3-5 输出波形）

四、实验总结

1.设计乘法器混频操作时，一定要注意数据位的一一对应，否则可能将导致输出信号严重失真。

2.必须注意设置合理的判决门限，因为判决门限对应的则是信号的高低电平转换，一旦出错则是对应bit位的信号出错。

3.烧录比特流后注意将拨码开关SW0上拨，触发时钟信号产生，才能得到信号。

4.根据实验数据显示，解调信号与调制信号波形变化基本一致，仅存在时间上的相位差。

篇8：数字设计实验报告

关键词：STEM,Scratch,探究实验,传感器技术

●背景

科学技术的进步和发展,带动着人类社会不断进步和飞速发展,在学校教育连接科学、技术、社会(STS)的中心纽带中,课程的作用是巨大的。美国华裔学者包雷在Science发表文章, 调查显示虽然中国学生的物理考试水平显著优于美国学生,但分析和推理能力却与美国学生无明显差异,这不能不让我们对现有的课程和教学方式进行反思。

在学习科学课程的过程中,学生通过观察已经获得一些规律性的知识,也就有了验证规律的渴望,但在传统的实验中,由于条件的限制或者知识的不全面,学生“求证”往往不能得到满足,而数字化信息系统(DIS)则为学生提供了“求证”的条件。如何通过教师的指导, 结合学校科技教育的特点,引导对科技活动感兴趣的学生开展科技创新实验的研究?我们的做法是打造低成本的数字化探究平台,设计一系列趣味实验,引导学生探究如何用这一探究平台开展科技创新实验,同时培养学生在科学研究中的创新能力与创新精神。

●研究平台

数字化信息系统是用传感器获取信息,经数据采集器由计算机对信息进行数据和图形处理的数学技术平台,是为实现理科教学和信息技术整合而开发的。其利用现代信息技术进行实验研究,称为DIS实验(Digital I n f o r m a t i o n System)。在科学实验中有许多数据,如距离、位移、力、速度、温度、压强、电压、电流、湿度,甚至二氧化碳、氧气浓度、化学PH值等,都可以用这类仪器进行测量。

我们选择了pc Duino作为DIS实验的软硬件平台。pc Duino是一种高性能、高性价比的迷你PC的平台,能够运行PC操作系统。pc Duino内置了Scratch软件。我们把Scratch作为传感器数据采集和分析的工具,用于数据探究(Dataquset)实验中。用Scratch编制的一个显示声音强度的示波器,通过非常简单的代码,就可以实现波形显示、数据采集和输出(如图1)。

●课程设计

数字探究实验课程基于传感器技术,以数据探究为特色,选择了一些系列趣味实验组成。数据探究主要包含数据的获取(选定待研究的数据集、选择合适的信息源)、数据的存储(剔除冗余数据、选择易用的存储形式)、数据的分析(选定分析方法、知识发现、找到或修正研究问题)、数据的表达(选定表达形式、共享成果)等方面,蕴含了大量数据探究方法和技巧。学生还要善于选用文字处理、图像处理、信息集成的数字化工具,对科学知识内容进行重组、创作和研究。

参考北京景山学校吴俊杰老师的“数字科学家”课程,数字探究实验课程选择了8个实验,从浅到深,每个实验安排2课时,加上最后的实验报告撰写,共18课时。在器材的选择方面,除了pc Duino外,还需要一系列的传感器, 教学计划如下表所示。

●案例展示

1.实验名称

PH值趣味实验(测定不同溶液的PH值、中和反应过程中的PH变化)。

实验目的:了解PH传感器的实时检测功能,并借助Scratch图形化编程功能进行数据采集和分析感受数字化实验的方法、原理。进一步认识酸碱中和反应过程中的PH变化情况,加深理解在现代教育技术条件下学科学实验的直观过程。

2.实验器材

醋、自来水、食盐水、洗衣粉溶液、洁厕净溶液、橙汁、石灰浆、草木灰溶液、硫酸铜溶液。铁架台、50ml酸式和碱式滴定管、0.1mol/L盐酸溶液、0.1mol/LNa OH溶液。PH值传感器、烧杯。

3.课时

2课时。

4.实验过程

实验1:传统的PH值检测方式。

检验溶液酸碱度的常见“尺子”是广泛PH试纸(如图3)。这是一种现成的试纸,使用时撕下一条,放在表面皿中, 用一支洁净的玻璃棒蘸取一滴溶液滴在试纸上,再与标准比色卡进行对比, 就可以知道溶液的酸碱度,十分方便, 但精确度不高。

实验2:基于PH值传感器的检测。

1用蒸馏水冲洗传感器电极,校准传感器,分别放进待测样本溶液。2启动pc Duino上的Scratch,采集数据(如图4)。

实验结果:醋的PH值是2.97、自来水的PH值是7.52、食盐水的PH值是7.12、洗衣粉溶液的PH值是8.26、洁厕净溶液的PH值是1.31、橙汁的PH值是3.51、石灰浆的PH值是12.65、草木灰溶液的PH值是12.13、硫酸铜溶液的PH值是5.72。

在平常的酸碱中和反应中我们将无色酚酞试液滴到Na OH里。但是,在实际操作中,不可避免会有稍微的酸过量, 实际上此时溶液显弱酸性。溶液成红色时,可逐滴加入盐酸溶液,当红色恰好褪去,说明此时酸碱刚好发生了中和反应。

实验3:酸碱中和反应过程中的PH值测定。

1如图5所示连接pc Duino迷你PC平台及实验装置,并用标准溶液校正PH传感器。2在洁净的烧杯中加入盐酸溶液,放入PH传感器的电极。3用标准Na OH溶液滴定待测盐酸溶液,在此过程中用玻璃棒不断搅拌烧杯中溶液。4用Scratch进行描点绘图,得到中和反应过程中的溶液PH值的变化曲线(如图6)。5重复上述步骤用酸滴定碱,同样描出曲线。

实验结果参见图7。

●课程展望

科学家需要两种品质:一种是创新,即对未知领域的探索和思考,数字化信息系统简化了实验工序,为创新提供了足够的空间;另一种是钻研,即对结论的步步求证直至获得真理,而数字化信息系统则为这个过程提供了载体。数据探究作为一种信息时代应用计算机的探究教学模式,其必要性不言而喻。利用传感器技术设计科学探究实验,对学生的科技创新能力的培养,同样非常重要。