电工电子技术 实验指导书

电工电子技术 实验指导书 电工与电子技术实验指导书 目 录 实验一 万用表的使用 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3 实验二 叠加定理 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5 实验三 戴维南定理 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 7 实验四 日光灯电路 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 实验五 正弦交流电路认识实验 „„„„„„„„„„„„„„„12 实验六 三相交流电路 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„16 实验七 RC电路的暂态 „„„„„„„„„„„„„„„„19 实验八 变压器参数测定及绕组极性判别 „„„„„„„„„„„21 实验九 三相异步电动机的起动与控制 „„„„„„„„„„„25 实验十 可编程控制器PLC及其应用 „„„„„„„„„„„„27 实验十一 单管电压放大器 „„„„„„„„„„„„„„„„„„30 实验十二 集成运算放大器的应用 „„„„„„„„„„„„„„„32 实验十三 直流稳压电源 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„34 实验十四 组合逻辑电路的 „„„„„„„„„„„„„„„„36 实验十五 集成JK触发器和计数器„„„„„„„„„„„„„„„38 实验十六 A/D、D/A转换器„„„„„„„„„„„„„„„„„„40 实验十七 555集成定时器及其应用„„„„„„„„„„„„„„„43 实验十八 移位寄存器及其应用„„„„„„„„„„„„„„„„„45 实验一 万用表的使用 ——直流电压、直流电流和电阻的测量 一、实验目的 1.学会对万用表转换开关的使用和标度尺的读法，了解万用表的内部结构; 2.学会较熟练地使用万用表正确测量直流电和直流电流; 3.学会较熟练地使用万用表正确测量电阻。 二、实验器材 1.万用表 一块 2.面包板 一块 3.恒压电压源 一台 4.导线 若干根 5.电阻 若干只 三、实验内容及步骤 IIIIIIAAA 111222 II I U RR33113R2RRR U222R1 UR3 RRR 333 +++ +++ R 1 UUUSSS222UUU SSS111R ___ 1___ BBB 图1-1 1.电阻的测量 (1)未接成电路前分别测量图1-1电路的各个电阻的电阻值，将数据记录在表1;再 2 按图1-1所示连成电路，并将图中各点间电阻的测量和计算数据记录在表2中，注意带上单位。 表1-1电阻测量 测量内容 R R R 123 电阻标称值 万用表量程 测量数据 2.直流电流、电压的测量 开启实训台电源总开关，开启直流电源单元开关，调节电压旋钮，对取得的直流电源进行测量，测量后将数据填入表1-2中。 表1-2直流电压、直流电流测量记录 电 路 元 件 参 数 测 试 测量项目 R= ΩR= Ω R= Ω数 123 测 据 量 内 容 U U 测量对象 UR1R2R3 计算数据 直流电压 (V) 万用表量程 测量数据 测量对象 I I I R1R2R3 计算数据 直流电流 (A) 万用表量程 测量数据 四、预习与思考 万用表:主要用来测量交流直流电压、电流、直流电阻及晶体管电流放大位数等。现在常见的主要有数字式万用表和机械式万用表两种。 (1)数字式万用表 在万用表上会见到转换旋钮，旋钮所指的是测量的档位: V,:表示的是测交流电压的档位 V- :表示的是测直流电压档位 MA :表示的是测直流电流的档位 Ω(R):表示的是测量电阻的档位 HFE :表示的是测量晶体管电流放大位数 万用表的红笔表示接外电路正极，黑笔表示接外电路负极。优点:防磁、读数方便、准确(数字显示)。 (2)机械式万用表 机械式万用表的外观和数字表有一定的区别, 但它们俩的转挡旋钮是差不多的,档位也基本相同。在机械表上会见到有一个表盘，表盘上有八条刻度尺: 标有“Ω”标记的是测电阻时用的刻度尺 标有“,”标记的是测交流电压、电流时用的刻度尺 标有“HFE”标记的是测三极管时用的刻度尺 3 标有“LI”标记的是测量负载的电流、电压的刻度尺 标有“DB”标记的是测量电平的刻度尺 (3)万用表的使用 数字式万用表:测量前先打到测量的档位，要注意的是档位上所标的是量程，即最大值; 机械式万用表:测量电流、电压的与数学式相同，但测电阻时，读数要乘以档位上的数值才是测量值。例如:现在打的档位是“×100”读数是200，测量值是200×100=20000Ω=20K，表盘上“Ω”尺是从左到右，从大到小，而其它的是从左到右，从小到大。 (4)注意事项 调“零点”(机械表才有)，在使用表前，先要看指针是指在左端“零位”上，如果不是，则应小改锥慢慢旋表壳中央的“起点零位”校正螺丝，使指针指在零位上。 万用表使用时应水平放置(机械才有)，测试前要确定测量内容，将量程转换旋钮旋到所示测量的相应档位上，以免烧毁表头，如果不知道被测物理量的大小，要先从大量程开始试测。表笔要正确的插在相应的插口中，测试过程中，不要任意旋转档位变换旋钮， 使用完毕后，一定要将不用表档位变换旋钮调到交流电压的最大量程档位上。测直流电压电流时，要注意电压的正、负极、电流的流向，与表笔相接 (时)正确，千万不能用电流档测电压。在不明白的情况下测交流电压时，再好先是从大的挡位测起，以防万一。 实验二 叠加定理 一、实验目的 1.学习直流电压表、电流表的测量方法，加深对参考方向的理解; 2.通过实验来验证线性电路中的叠加原理以及其适用范围; 3.熟悉电工学实验台的使用以及电路的接线方法。 二、实验器材 1.面包板 一块 2.直流稳压电源 两台 3.万用表 一块 4.电阻 三个 5.导线 若干根 三、实验原理简述 1.参考方向:参考方向并非一抽象概 念，它有具体的意义。例如，图2-1为某网 络中一条支路AB。在事先并不知道该支路 电压极性的情况，如何测量该支路的电压U 呢,电压表的正负极是分别接在A 端和B 端，还是相反,因此，首先假定U方向由A 到B，这就是U的参考方向。那么，电压表 正极和负极分别接A和B端，电压表指针若 顺时针偏转，则读数为正，说明参考方向与 真实方向一致。反之，读数为负，说明参考 方向与真实方向相反。显然，测量该支路电 流时，与测量电压时情况相同。 图2-1 2.叠加定理:有n个激励源(电压源或电流源)共同作用在线性电路中，它们在电路中任一支路产生的电流(或电压)等于各个激励源单独作用时在该支路所产生的电流(或电压)的 4 ′ ″III I ′ ″A A IA I111222 I R R I ′R I ″311313R R R 222 代数和。这一结论称为线性电路的叠加原理。仅一个激励源作用时，响应正比于激励源——齐性原理。如果电路是非线性的，叠加原理不适用。图2-2的电路如果含有一个非线性元件，如非线性电阻、稳压管等，则叠加原理不适用。 = + 图2-2 本实验中，先使电压源和电流源分别单独作用，测量各支路的电压和各支路的电流，然后再使用电压源和电流源共同作用，测量各点间的电压和各支路的电流，验证是否满足叠加原理。 四、实验内容及步骤 1.实验电路连接及参数选择 实验电路如图2-2所示。电路由R1、R2 和R3 组成的T型网络实验线路及直流电压源US1 和US2 构成线性电路。在面包板上按图2-2所示电路选择电路参数并连接电路。参数数值及单位填入表2-1。 表2-1实验线路元件参数 R R R U U 123s1s2 2.叠加原理的验证 (1)调节稳压电源输出电压US1、US2。 (2)在两个电压源单独作用以及共同作用下分别测试出各支路电流和电压值，填入表2-2 -1)。 (参考方向见图2 (3)根据实测数据验证叠加原理。 表2-2 验证叠加原理(US1= V，US2= V) 电 I I I 123流 电 电 压 , , , ,,源 1 ′ I′ I′ IUS1 ,,1 单独作用 ,′ ,′ ,′ ,,1 ″ I″ I″ IUS2 ,,1 单独作用 ,″ ,″ ,″ ,,1 I′+I″ I′+I″ I′+I″ ,,,,11 前两项叠加 ,′+,″ ,′+,″ ,′+,″ ,,,,11 I I IUS1、US2 ,,1 共同作用 , , , ,,1 五、预习与思考 1.了解实验内容及实验操作方法(电源单独作用以及共同作用的操作方法，测量值以及正负号问题)。 5 2.根据给定的T型网络及电源，计算每个理论值。 六、注意事项 1.测量前应正确选择电表量程。 2.实测的电流和电压数据应根据给定的参考方向冠以正号和负号。 实验三 戴维南定理 一、实验目的 1.加深对戴维南定理的理解; 2.学习有源二端网络等效电动势和等效内阻的测量方法; 3.熟悉稳压电源、数字万用表的使用; 二、实验器材 1.数字万用表 一块 2.直流稳压电源 两台 3.电阻 若干只 4.导线 若干根 5.面包板 两块 三、实验原理简述 任何一个线性有源二端网络都可以用一个电动势为E、内阻为R0 的等效电压源代替。如图3-1所示。等效电压源的电动势E就是有源二端网络的开路电压UOC，如图3-2(a)所示。等效电压源的内阻RO 就是有源二端网络除源后(有源二端网络变为无源二端网络)两端之间的等效电阻，如图3-2(b)所示。除源是指将原有源二端网络内所有电源的作用视为零，即将理想电压源视为短路、理想电流源视为开路。 (a)原电路 (b)戴维南等效电路 图3-1 戴维南等效电路 6 (a)开路电压 (b)等效电阻 图3-2 等效量的求解 在电路分析中，若只需计算某一支路的电流和电压，应用戴维南定理就十分方便。只要将该待求支路划出，其余电路变为一个有源二端网络，根据戴维南定理将其等效为一个电压源，如图4-1(b)所示。只要求出等效电压源的电动势E和内阻RO，则待求支路电流即为 E I,R，R0L 四、实验内容和步骤 1.实验电路连接及参数选择 实验电路如图3-3所示。由R1、R2 和R3 组成的T 型网络及直流电源US 构成线性有源二端网络。可调电阻箱作为负载电阻RL。 图3-3 验证电路 在实验台上按图3-3所示电路选择电路各参数并连接电路。参数数值及单位填入表3-1中。 表3-1 实验线路元件参数 R R R U R 123SL 2.戴维南等效电路参数理论值的计算 根据图3-3给出的电路及实验步骤1 所选择参数计算有源二端网络的开路电压UOC、短路电流ISC 及等效电阻RO 并记入表3-2中。 7 图3-4 测开路电压UOC 图3-5 测短路电流ISC (1)开路电压UOC 可以采用电压表直接测量，如图4-4 所示。 直接用万用表的电压档测量电路中有源二端网络端口(N-P)的开路电压UOC，见图3-4，结果记入表3-2中。 (2)等效内阻RO 的测量可以采用开路电压、短路电流法。 当二端网络内部有源时，测量二端网络的短路电流ISC，电路连接如图4-5 所示，计算等效电阻RO= UOC/ ISC，结果记入表3-2中。 表3-2 开路电压、短路电流及等效电阻RO 实验记录 被测量 理论计算值 实验测量值 开路电压UOC(V) 短路电流ISC(A) 等效电阻RO= UOC/ ISC(Ω) 4.验证戴维南定理、理解等效的概念 (1)测量原有源二端网络外接负载时的电流、电压 将图3-3的原有源二端网络外接负载RL，测量RL 上的电流IL 及端电压UL，结果记入表3-3中，并与前一步实验结果进行比较，验证戴维南定理。 (2)测量戴维南等效电路外接同样负载时的电流、电压 ? 组成戴维南等效电路 根据表3-3的实验数据，调节稳压电源输出电压值E，使E=UOC，调节一个可调电阻箱，使其阻值为RO，查阅表3-1 中作为负载RL 的阻值，用另一个可调电阻箱作为负载RL，组成如图3-1(b)所示戴维南等效电路。 ? 测量戴维南等效电路负载电阻RL 上的电流IL 及端电压UL，结果记入表3-3 中。 表3-3 验证戴维南定理 被测量 UL(V) IL(mA) 戴维南等效电路 原有源二端网络 五、预习与思考 1(根据图3-3 所示电路及参数，计算UOC、ISC、RO，填入表3-2 中。 2(用开路电压、短路电流法测量等效电阻时，能否同时进行开路电压和短路电流的测量,为什么, 六、注意事项 8 1.测量电流、电压时都要注意各表的极性、方向和量程。测量时与各电量的理论计算值进行比较，以保证测量结果的准确。 2.做实验前注意观察实验台面板图，记录有关电源、电阻的参数，并画出本实验所需电路的接线图。 七、实验报告要求 1.根据实验数据，验证戴维南定理。 2.分析产生误差的原因 9 实验四 日光灯电路 一. 实验目的 (一)熟悉日光灯电路各元件的作用。 (二)研究串联交流电路中总电压与分电压的关系。 (三)研究并联交流电路中总电流与分电流的关系。 (四)测量电路的电流,电压与功率,计算该电路的等效阻抗。 (五)研究电感性电路的功率因数以及并联电容提高功率因数的方法。 二. 实验仪表、设备 序号 名称 型号、规格 数量 1 日光灯电路板 HD-TX0533 03 1 2 交流电压表(或数字万用表) 1 3 交流电流表 1 4 功率表 1 三. 实验内容 (一)电路如下页图,经指导教师检查后再通电。 (二)不接入电容,测量灯管电压U,镇流器端电压U和电源电压U,电流I,电路功率PRL 记入下表。 测量值 U U U I P LR (三)接入电容,并逐步增加电容,测量总电流I,电容电流I,灯管电流I,及总功率P,填CRL入下表,注意找出I最小时的电容量C。 测量次序 电容量(μF) U(V) I(A) I(A) I(A) P(W) 计算cos, RLC 1 0.47 2 4 3 4.47 4 8 5 12 四. 预习内容 (一) 复习交流电路(R,L,C)的分析与计算。 (二) 已知灯管功率P为40W,试选择电流表、功率表的量程 五.实验步骤 自拟。 六.总结报告要求 (一)计算总等效电阻R,总阻抗Z,镇流器等效感抗X,等效电感L,电路功率因数cos,,用L 10 表格表示。 (二)总结R,L串联交流电路中,各个电压与总电压的关系。 (三)总结并联交流电路中各分电流与总电流的关系,说明并联电容后哪些量变化,哪些量不变,为什么?用相量图说明并联C后,为什么总电流随C的增加而变化。 启辉器 Û 镇ÛLR 流 器 8µF A ÎL4.7µF A 4µF A Î Î C0.47µF * * 1A 250V 500V 功率表接Û N L 线柱框图 11 实验五 正弦交流电路认识实验 一、实验目的 1. 学习交流电流表和电压表的使用。 2. 熟悉万用表交流电压档的使用。 3. 了解测电笔的用法。 4. 练习使用单相调压器。 5. 研究同频率正弦量有效值的关系。 二、实验原理 1、调压器 调压器(即实验台开关2控制的自耦调压器)，A、X为输入端，a、x为输出端，接负载。为了安全，电源中性线(地线)应接输入与输出的公共端即X端，这样，当二次侧输出电压为零时，二次侧实验电路各点均与地等电位。转动手柄时，一次侧匝数Nl不变，二次侧匝数N2改变，输出电压可在0—240V之间调节，其输出电压大小可从电压指示表读出，接入电路时，用万用表的交流电压档准确测量。每次接通或断开电源前均应将调节手柄旋至零位。 2、试电笔 试电笔主要由氖泡和大于10MΩ的碳电阻构成。当氖泡两端所加电压达到60—65V时，将产生辉光放电现象，发出红色光亮。 三、实验设备 序号 名 称 型号与规格 数量 备 注 自耦调压器 屏上 1 0~250V 1 交流电压表 屏上 2 0~450V 1 交流电流表 屏上 3 0~5A 1 万用表 外设 4 2~2000mA 1 试电笔 外设 5 1 电阻 6 25W 电容 1μF，2.2μF，4.7μF/500V 7 HE-16 电流插座盒 屏上 8 1 四、实验内容 1、了解实验室电源 12 表4-1 被测 接线柱之间 B组低压电源 电压 U U U U U U 3V档 15V24VUVVWWUUNVNWN 档 档 测量值 2、认识单相调压器 表4-2 U/V U/V 被测电压 minmax万用表交流电压档测量 ia A irCi100V CR 1uF x X 3、同频率正弦量有效值的关系 (1)如图4-1接线 13 表4-3 U/V U/V U/V I/A axRC ia AA R 100V C 1uF x X 图4-1 4、同频率正弦量有效值的关系 (2) 按图4-2所示 表4-4 U/V I/A I/A I/A axRC ia A irCi100VC R1uF x X 图4-2 14 注意事项 1) 本实验直接用交流电100V电压，实验中要特别注意人身安全，不可用手直接触摸通电线路的裸露部分，以免触电。 2) 自耦调压器在接通电源前，应将其手柄置在零位上，调节时使其输出电压从零开始逐渐升高，实验完毕，必须先将旋柄慢慢调回零位，再断电源。 开始实验 15 实验六 三相交流电路 一.实验目的 (一) 学习三相交流电路中负载的星形和三角形连接的方法。 (二) 验证三相对称负载星形和三角形连接时负载的相电流、线电压及相电流、线电流的关系。 (三) 了解星形连接时中线所起作用。 二.实验仪表、设备 序号 名称 型号、规格 数量 1 三相交流电路实验板 HD-TX0533 28 1 2 交流电压表(或数字万用表) 1 3 交流电流表 1 4 功率表 1 A A’ L1 灯泡40W L2 B B’ O’ O O’ N C C’ L3 ‘ O’ * * A (B ,C ) 500V 1A 250V A’(B’,C’) 功率表接 线柱框图 图3.1 三.实验内容 (一)连接星形电路如图3.1,测量负载对称Y连接,Y连接,和负载不对称Y连接,Y连接00时线电压、相电压、中线电流,中点位移并测量三相功率。 (二)连接三角形电路如图3.2,测量负载对称时线电流、相电流,并测量功率 16 L1 测量线电流 预留断线处 L2 测量相电流 预留短线处 L3 图3.2 四.预习内容 (一)复习星形连接负载对称和不对称电路中线电压和相电压的关系，断开中线的影响。 (二)复习三角形连接负载对称时线电流和相电流的关系，自拟测量表格。 五.实验步骤 (一)按图接线,经教师检查后通电测量 线电压 相电压 线电流 中线中点各相功率 电流 位移 U U U U U U I I I I U P P P ABBCACAOBOCOABCOOO’ABC负 载 对 称 负 载 不 对 称 注:不对称负载关A相一灯 (二)按图接线, 经教师检查后通电测量,表格自拟。 17 六.总结报告要求 (一)整理测量数据填入下表 线电压平相电压平中线电流中点位三相总功比值 均值U I 移U 率 U/U 均值ULPOOO’LP 负载Y O 对称 Y 负载Y O 不对Y 称 1. 用实验数据说明Y连接时U与U的关系 OLP 2. 说明Y连接时中线的作用,并解释为什么在三相四线制电路中线上不准装保险丝和 开关的原因 (二) 整理测量数据填入下表 线电流平均值/I 三相 相电流平均值比值ILP三角形接法 I I 总功率 LP 负载对称 1. 用实验数据说明三角形连接时I和I的关系。 PL 18 实验七 RC电路的暂态分析 一、实验目的 (一)观测RC一阶电路的零输入、零状态响应的波形。 (二)研究矩形脉冲序列激励下的微分电路和积分电路。 二、实验仪器、设备 序号 名称 规格、型号 1 RC暂态分析实验板 HD,TX0533 05 2 电源板 TX0833 19 3 示波器 4 信号发生器 三、实验内容 (一)观测RC电路的充、放电波形，粗测时间1 K .1连线并取用直流电源电压常数,，在实验板上按图5+ 2 R 5V，将开关K分别置于“1”位、“2”位，用示波器 观察并描绘u的波形(用方格纸描绘)。 + C uCC 参数选择: _ 5V 1、R,10 kΩ C,100μF 2、R,10 kΩ C,0.1μF 图5.1 _ (二)观察矩形脉冲序列激励下的积分电路的波 形，在图5.1中，将直流电源换接为矩形脉冲序列电压u，调节其输出电压为4V，f设为2.5kHz。 i 用双踪示波器观察并描绘输入电压u和输出电压i u的波形。 C 参数选择: 1、R,10kΩ C,0.1μF 2、R,10kΩ C,0.01μF 1 K (三)观测矩形脉冲序列激励下的微分电路的波形，_ _ 将电路改换为图5.2。u的大小、频率不变，用上述方法2 i uR R 测绘u、u的波形。 + iR 参数选择: C 1、R,2.2 kΩ C,0.01μF u i2、R,10 kΩ C,0.01μF 图5.2 四、预习内容 + (一)阅读附录，了解示波器的使用方法。 根据实验内容(一)、(二)、(三)中u的大小和频率i f选择示波器Y、Y输入端所需V/div档次和扫描波的t/div12 档次。 (二)计算实验中所选用各种参数的时间常数τ，并计算实验内容(二)、(三)中矩形 19 脉冲的脉宽t和电路时间常数τ之间的比值，判断哪些参数组合符合积分电路和微分电路w 条件。 五、实验报告要求 (一)用方格纸描绘实验内容(一)中R,10kΩ，C,100μF时u的波形。 C (二)用方格纸描绘实验内容(二)、(三)中u、u、u的波形，并简要说明。 iCR 20 实验八 变压器参数测定及绕组极性判别 一、实验目的 1、学习单相变压器的空载、短路的实验方法。 2、掌握利用单相变压器的空载、短路实验测定单相变压器的参数。 3、掌握变压器同极性端的测试方法。 二、实验主要仪器设备 1、单相小功率变压器 一台 2、交流380/220V电源及单相调压器 一台 3、交流电流表 一块 4、交流电压表、直流电压表各 一块 5、单相功率表和数字万用表各 一块 6、电流插箱及导线 三、实验原理图及实验步骤 1、单相变压器空载实验原理图 * 2 1 UP * A W UK ,220V U U 120V 单相调压器 V U2' 1' P UK 单相变压器 U1,k利用空载实验可以测试出变压器的变压比:。空载实验应在低压侧进行，即UU20 低压端接电源，高压端开路。 2、空载实验步骤 (1)按上图连线，注意单相调压器打在零位上，经检查无误后才能闭合电源开关。 (2)用电压表观察U读数，调节单相调压器使U读数逐渐升高到变压器额定电压的KK 50 %。 (3)读取变压器U和U(U)电压值，记录在附表一，算出变压器的变比。 201P (4)继续升高电压至额定值的1.2倍，然后逐渐降低电压，把空载电压(电压表读数)、空载电流(电流表读数)及空载损耗(功率表的读数)记录下来，要求在0.3~1.2额定电压的范围内读取 6—7 组数据，记录在附表一中。注意:U点最好测出。 N 3、单相变压器短路实验原理图 21 * U1 2 K * A W ,220V U U 2D1 V 单相调压器 1' 2' UK 单相变压器 短路实验一般在高压侧进行，即高压端经调压器接电源，低压端直接短路。 4、短路实验步骤 (1)为避免出现过大的短路电流，在接通电源之前，必须先将调压器调至输出电压为零的位置，然后才能合上电源开关。 2)电压从零值开始增加，调节过程要非常缓慢，开始时稍加一个较低的小电压，检( 查各仪表是否正常。 (3)各仪表正常后，逐渐缓慢地增加电压数值，并监视电流表的读数，使短路电流升高至额定值的1.1倍，把各表读数记录在附表二中。 (4)缓慢逐次降低电压，直至电流减小至额定值的0.5倍。在从1.1I往0.5I调节的N N过程中5~6组数据，包括额定电流I 点对应的各电表数值，记录在附表二中。 N 电流表(一次侧电流I、电压表(一次侧电压U)及功率表的读数(P=P+P)。 DD0Fecu 注意:?在空载实验在升压过程中，要单方向调节，避免磁滞现象带来得影响;?不要带电作业，有问题要首先切断电源，再进行操作;?短路实验应尽快进行，否则绕组过热，绕组电阻增大，会带来测量误差。 5、变压器绕组同极性端判别实验原理图 V S 1 2 1 2 ，， V V U U U S120V 2' 1' , , 1' 2' 交流法测试同名端 直流法测试同名端 6、变压器绕组同极性端判别实验原理及步骤: 变压器的同极性端(同名端)是指通过各绕组的磁通发生变化时，在某一瞬间，各绕组上感应电动势或感应电压极性相同的端钮。根据同极性端钮，可以正确连接变压器绕组。变压器同极性端的测定原理及步骤如下。 (1)直流法测试同名端 22 ?按照所示电路原理图接线。直流电压的数值根据实验变压器的不同而选择合适的值，一般可选择6V以下数值。直流电压表先把20V量程，注意其极性。 ?电路连接无误后，闭合电源开关，在S闭合瞬间，一次侧电流由无到有，必然在一次侧绕组中引起感应电动势e，根据楞次定律判断e的方向应与一次侧电压参考方向相L1L1 反，即下“,”上“，”;S闭合瞬间，变化的一次侧电流的交变磁通不但穿过一次侧，由于磁耦合同时穿过二次侧，因此在二次侧也会引起一个互感电动势e，e的极性可由接在二M2M2 次侧的直流电压表的偏转方向而定:当电压表正偏时，极性为上“，”下“,”，即与电压表极性一致;如指针反偏，则表示e的极性为上“,”下“，”。 M2 ?把测试结果填写在自制的表格中。 (2)交流法测试同名端 ?按照所示电路原理图接线。可在一次侧接交流电压源，电压的数值根据实验变压器的不同而选择合适的值。 ?电路原理图中1'和2'之间的黑色实线表示将变压器两侧的一对端子进行串联，可串接在两侧任意一对端子上。 ?连接无误后接通电源。用电压表分别测量两绕组的一次侧电压、二次侧电压和总电压。如果测量结果为时，则导线相连的一对端子为异名端;若测量结果为U,U，U1211'2'2 时，则导线相连的一对端子为同名端。 U,U,U1211'2'2 ?把测试结果填写在自制的表格中。 四、思考题 、变压器进行空载试验时，连接原则有哪些,短路实验呢, 1 2、用直流法和交流法测得变压器绕组的同名端是否一致,为什么要研究变压器的同极性端,其意义如何, 3、你能从变压器绕组引出线的粗细区分原副绕组吗, 实验报告 一、实验日期 实验者姓名 实验组别 二、实验原始数据记录 附表一 实验数据 计算数据 序号 (A) P(W) Iφ cosU(V) U* I* 000000 1 2 3 4 5 6 表中: U * =U / U ; I * = I / I ; cos φ = P / U I 。 00N0 0N0000 23 附表二 实验数据 序号 (A) P(W) Icosφ U(V) D00D 1 2 3 4 5 三、实验思考题的回答与实验体会。 五、教师批改评语: 评语: 教师: 24 实验九 三相异步电动机的起动与控制 一、实验目的 (一)了解三相异步电动机的构造和额定值的意义 (二)用开关控制异步电动机的起动、停止 (三)学习用Y,Δ起动器起动异步电动机 (四)掌握按钮、接触器、热继电器的动作原理及其使用方法 (五)学习异步电动机基本控制电路 (六)学习使用万用表检查线路 二、实验仪器、设备 序号 名称 规格 1 三相鼠笼式异步电动机 2 钳形万用表 3 转速表 4 按钮 TX0533 04 5 熔断器 TX0533 35 6 热继电器 TX0533 02 7 接触器 TX0533 11 8 Y,Δ起动器 TX0533 33 9 三相自耦调压器 三、实验内容 (一)用开关控制异步电动机的起动、停止，根据供电电压(电源线电压为380V)和电动机的额定电压选择连接方法，接线，经检查无误后通电。 1、用钳形电流表测量电动机的起动电流I。 st 2、用转速表测量电动机的转速n。 (二)异步电动机单方向点动控制和连续控制 1、自行设计点动控制电路，接好线路，用万用表自行检查线路的正误，经教师许可后方可通电，合闸操作，观察接触器和电动机动作情况。 2、在点动控制电路基础上，接入自锁触头及停止按钮，组成电动机的连续控制线路，接好线路，用万用表自行检查线路的正误，经教师许可后方可通电，合闸进行“起动—停止”操作，观察电路的自锁情况及电动机运行、停止情况。 (三)异步电动机的正反转控制 按图6.1接线，经检查无误后通电，观察联锁作用，接线时，为了不出错误，可按“先串后并”的原则进行。 25 FR Q FU KM KM FRSB 1SB F KM F KMKM F KMRFKM R SB R FR KM R M 3 ~ 图6.1 ?(四)利用电子时间继电器，设计控制电路，对异步电动机实现Y—?换接起动控制。 四、实验预习要求 (一)复习异步电动机的使用及铭牌各项数据意义。 (二)复习按钮、热继电器、接触器的动作原理及接线方法。 (三)复习异步电动机的基本控制电路和保护环节的作用。 (四)设计好各种控制电路，作好实验准备。 五、实验报告要求 (一)说明改变电机旋转方向的方法和原理 (二)比较Y,Δ起动和直接起动电流的大小 (三)分析正反转控制电路的原理。接通电源后，按起动按钮“SB”或“SB”，若接RF触器通、断、再通、再断，发出劈啪声响，原因为何。 ?(四)分析利用电子时间继电器，对异步电动机实现Y—?换接起动控制的原理。 26 实验十 可编程控制器PLC及其应用 一、实验目的 (一)熟悉PLC的I/O接线; (二)熟悉基本逻辑指令; (三)熟悉三相异步电动机正反停控制的编程方法及其运行; (四)熟悉三相异步电动机Y-?启动的编程方法及其运行; 二、实验仪器设备 松下FP1-C16可编程序控制器一套;电动机;制动模块;实验导线 三、实验内容 1.实现三相异步电动机正反停PLC控制 a).接线(主回路和I/O接线图) b).编程 c).运行程序 1)作出PLC输入和输出端子的分配接线图，并根据需要完成输入和输出端子的接线; 2)写出指令表; 3)通过编程器输入指令程序; 4)运行、调试，直至满足控制要求 FR Q FU KM KM FRSB 1SB F KM FKMKM F KMRFKM RSB R FR KM R M 3 ~ 图1 三相异步电机的正反转起停控制电路 图1为三相异步电机的正反转起停控制电路，其I/O分配见表1，对应图1控制部分的梯形语言图如图2所示。图3为程序清单。图4为手持可编程器的操作键输入。 27 表1 I/O分配 输入点 输出点 X0 停机按钮SB 1 X1 正转启动按钮SB Y0 接触器KM FF X2 反转启动按钮SB Y1 接触器KM RR (-)0ENTOP先清内存 SHIFT(DELT)X1Y1X1Y1X0X0SCINST Y0Y0Y0READACLR0 ? Y0Y0 STSTWRT1X.WXX0X0Y0Y0X.WXX2X2 ORANY1Y1Y1WRT0R.WRY.WY ANY1Y1NOTSTWRT0Y.WYDT/LdX.WX 图2 梯形图ANNOTSTWRT1Y.WYDT/LdY.WY 指令:OT地址:ANWRT0L.WLY.WY0ST X1 STST1OR Y0WRT2X.WXX.WX2AN/ X0 ORANAN/ Y1WRT31R.WRY.WY4OT Y0ANNOTSTWRT05ST X2Y.WYDT/LdX.WX OR Y16ANNOTSTWRT0AN/X07Y.WYDT/LdY.WY 8AN/ Y0 OTANWRTOTY191L.WLY.WY ED10SHIFTSHIFTWRT10SCSC图3 程序清单 图4 手持可编程器的操作键输入 2.PCL的综合设计 (1)PLC控制异步电动机Y-Δ启动 控制要求: a).Y启动5秒(KM1,KM2通)。 b).KM2断开延时1秒，并有显示。 c).Δ启动(KM1，KM3通)。 d).FR热保护 实验报告中要求有:画系统原理结构图 ;I/O 分配表 ;PLC I/O 连接图;梯形图;程 28 序表;最后要调试出程序。 四、实验预习要求 1(三相异步电机的的基本控制电路 2(PLC可编程器的操作 3(设计好各种控制电路，做好实验准备 五、实验报告 29 实验十一 单管电压放大器 一、实验目的 (一)学习调整放大器的静态工作点，了解静态工作点对输出波形的影响。 (二)学习测量电压放大倍数，观察u和u的波形和相位关系。 io (三)了解R和R对A的影响。 SLu 二、实验仪器、设备 序号 名 称 规格、型号 1 电子学综合实验板? TX0833 02 2 电源板 TX0833 19 3 示波器 4 信号发生器 5 晶体管毫伏表 6 数字万用表 三、实验内容 (一)按图7.1接线。 +15V R W RC1MΩ RB1C2 2.7kΩ + 82kΩ C1 A C + 10μF + T + R 1kΩ10μF L u+ o 2.7kΩ R B2 ui + us R 47kΩ EC E ,,470Ω 100μF , B 图7.1 (二)静态工作点的调试 调节电位器,使U,1/2V左右 ,CECC (三)测量电压放大倍数，观察负载及信号源内阻对放大倍数的影响以及u和u的相io位关系。 1(调节信号发生器，使加在放大器的AB两点之间的信号u为2mV的正弦波，f为1kHzs (此时接上AC两点之间的短路线)。将负载电阻R=2.7 kΩ断开，用晶体管毫伏表测量输L 出电压U与U之比即空载电压放大倍数，记下数据波形。 oi 2(接入R=2.7 kΩ重复上述步骤，测得负载为2.7 kΩ时的电压放大倍数A。 Lu 3(将AC之间的短路线去掉，相当于信号源有内阻R=1 kΩ，测量U，U，计算 Sos UO。 A,usUs 30 4(将u接示波器Y输入端，u接示波器Y输入端，观察u和u及其相位关系，记下o1i2oi 波形。 (四)观察静态工作点对放大器波形的影响 增大输入信号，f仍为1kHz并调节R，改变静态工作点，把静态工作点的数据U记wCE入表中，用示波器观察u波形的变化，把在三种情况下的波形画出来，记入表中。 o 四、预习要求 (一)复习单管电压放大器的工作原理及电路中各元件的作用。 (二)熟悉示波器、晶体管毫伏表、信号发生器的正确使用方法。 (三)在放大电路中的测试中，哪些测试需用直流仪表,哪些测试需用交流仪表, (四)接负载电阻R或接信号源内阻R后，A会如何变化,列出A、A的表达式。 LSuuus (五)选取工作点过高、适中、过低在三种情形下的U值，计算相应的I、V、V、CECEBR的值，自拟在上述三种情形下的测试表格。 B1 五、实验报告 整理数据和波形，与理论分析进行对照，说明心得和体会。 31 实验十二 集成运算放大器的应用 一、实验目的 (一)学习集成运算放大器的基本使用方法。 (二)了解运算放大电路的基本运算性能。 二、实验仪器、设备 序号 名 称 规格、型号 1 运算放大器实验板 TX0833 04 2 电源板 TX0833 19 3 示波器 4 信号发生器 三、实验内容 +15V R F运算放大器的电源电压要求正、负15V。 10kΩ (一)反相比例运算 100kΩ R 1(按图8.1连好线路。 1, W1, 2(u取自电位器W，缓慢调节W，取正,,i10kΩ ++ +100kΩ _ 负不同的5个电压值作为u(包含u,,V，必iiu i+ u o须保证运放处于线性工作状态)，分别测出相应10kΩ , , 的u，记入表中(表格自拟)。 oR=100//10 kΩ 2,15V (二)反相比例运算 ,(按图8.2连好线路。 图8.1 ,(步骤同前(表格自拟)。 (三)加法运算 R F,(设计运算电路，实现运算关系式u=,o 100kΩ (u+0.1u)，计算各电阻的阻值，反馈电阻R=10ki1i2F R 1Ω。 , , ,(步骤同前(表格自拟)。 10kΩ + +_ (四)积分运算 + uo1(设计一积分运算电路，将频率为100Hz，+R 2, 幅值为2V的方波信号转换为三角波信号，计算各u i 电阻、电容的值。 , 2 2(用示波器观察u、u的波形，记录下来。 io图8.2 四、预习要求 (一)复习集成运算放大器的有关内容，集成运算放大器的几种基本运算功能，集成运 算放大器的使用知识。 (二)设计电路，自拟表格，并计算理论值。 五、实验报告 32 整理实验结果，进行必要的计算，与理论值进行比较得出结论。 33 实验十三 直流稳压电源 一、实验目的 (一)熟悉直流稳压电源的电路组成及各部分电路的作用。 (二)进一步理解直流稳压电源的性能。 (三)学会使用三端集成稳压器。 二、实验仪器、设备 序号 名 称 规格、型号 1 稳压源与RC电路板 HD-TX0533 05 2 示波器 3 单相调压器 4 数字万用表 5 直流电流表 三、实验内容 (一)测量单相桥式整流电路的U和U的值，观察U的波形并纪录。 1oo (二)测量单相桥式整流电容滤波电路当电容C=1000μF和C=100μF时(此时负载11电阻R=56Ω)的U和U的值，观察U的波形并纪录。 LC1oo (三)串联反馈式稳压电路 1(调节电位器R，测量输出电压调节范围。 0 2(稳压性能测试 保持U=220V，改变R，使负载电流I在0,50mA变化，测量U、U、U的值。 1LLC1CE1o 在保持I=50mA不变时，改变U，使其在220V?10%间变化，测量U、U、U的L1C1CE1o值。 (四)学习使用三端集成稳压器CW7812，并在U=220V时作稳压性能测试。 1 四、预习要求 (一)复习单相桥式整流电容滤波电路的工作情况和串联型稳压电源的基本原理，以及三端集成稳压器的应用。 (二)画出单相桥式整流电路图。给定电源变压器额定电压220V/12V，计算负载电压的平均值U。 o (三)画出单相桥式整流电容滤波电路图，自拟测试表格。 (四)根据电路所给参数，估算串联反馈式稳压电路的输出电压调节范围。 (五)自拟串联反馈式稳压电路的稳压性能测试表格。 (六)画CW7812的应用电路，输出固定正电压，并自拟稳压性能测试表格。 34 U CE1 K T1 R Rw, 1T+ R 2 C IL, + u300Ω 2 1kΩ 5.1kΩ u 1 R C0mA 3T UC 3 C11U o1.5kΩ 100μF 1000μF C 2_ R R L2 _ 0.047μF 2CW51 56Ω 1.5kΩ 五、实验报告 (一)将预习要求的计算值与实验结果比较。 (二)用实验数据和波形说明负载电压U的纹波和平均值主要取决于什么参数。 o (三)整理实验数据，总结串联型稳压电路和使用CW7812的稳压电路的稳压性能。 35 实验十四 组合逻辑电路的设计 一. 实验目的 (一)掌握组合逻辑电路的分析和设计方法。 (二)学习使用集成BCD七段译码器74LS248 二. 实验仪表、设备 序号 名称 型号、规格 数量 1 电平输出实验板 TX0833 07 1 2 与、与非门实验板 TX0833 09 1 3 LED显示器 TX0833 18 1 4 电源板 TX0833 19 1 5 译码器实验板 TX0833 11 1 三. 实验内容 (一) 验证部分 1.按下图接线,测试其功能,画出真值表。 AN& & SN& & B N C & N 2. 学习使用BCD七段码译码器74LS248,测试其功能表。(表格自拟) a D b C c B A d 74LS248 e BI f g LT BO A,B,C,D 数据输入端 a,b,c,d,e,f,g 译码器输出端 (二) 设计部分 1(假设有两个正整数,每个数都由两位二进制数组成,分别用X=xx,Y=yy表示,试设计1212一判别大小的逻辑电路。 36 2(用“与非”门设计三变量“多数表决电路”,要求该电路的三个输入变量中出现两个以上1时,电路输出为1。 四. 预习要求 (一) 预习组合逻辑电路的分析及设计方法,写出已知逻辑图的逻辑式、化简,根据简化式 列出真值表,并说明其逻辑功能。 (二) 自拟测试表格。 (三) 明确如何输入高 低电平和测试输出电平 (四) 查找74LS248的功能表 (五) 注意:门的输出端不可接高低电平或接地;换线时电路应断电;芯片需要5V电源供 电 五. 实验步骤 自拟 六. 总结报告要求 (一) 将实验结果与理论分析对照 (二) 说明74LS248的逻辑功能表,并与实验测得的真值表对照 37 实验十五 集成JK触发器和计数器 一.实验目的 (一)掌握集成JK触发器的逻辑功能测试的方法 (二)熟悉集成计数器的逻辑功能和各个控制端作用 (三)掌握计数器使用方法 二.实验仪表、设备 序号 名称 规格、型号 数量 1 RS,D,JK触发器 TX0833 15 1 2 或非,或及电平输出实验板 TX0833 07 1 3 LED七段码显示器 TX0833 18 1 4 电源板 TX0833 19 1 5 二,十进制计数器 TX0833 17 1 6 译码器 TX0833 11 1 7 与,与非门实验板 TX0833 09 1 8 信号发生器 1 9 双踪示波器 1 三.实验内容 (一)自己设计一防抖开关(能可靠产生上升沿及下降沿)来测试JK触发器74LS76的逻辑 功能测试表格自拟。 (二)将JK触发器的JK端连在一起,并令J=K=1时,CP端加连续脉冲,用双踪示波器观察 Q ~ CP波形,并在方格纸上描绘波形。 (三)测试74LS168四位十进制同步计数器的逻辑功能 计数脉冲由单次脉冲源提供,置数端LD,数据输入端A、B、C、D分别接逻辑开关,输出 Q、Q、Q、Q接数显译码器相应的端口A、B、C、D,译码器的输出接显示数码管。将结果填ABCD 入下表中。 控制端输入 数据输入 数据输出 功能 计数 脉冲 LD EP ET A B C D Q Q Q Q ABCD 四.实验预习要求 (一)复习JK触发器的结构特点、工作原理及触发方式。 (二)复习计数器的组成、工作原理,查找74LS168功能表 (三)预习实验指导书附表有关内容 五.实验步骤 38 自拟 六 总结报告要求 (一)描绘出从示波器中观察到的JK触发器的CP, Q的波形 (二)说明二进制计数器与十进制计数器有什么区别? (三)说明74LS168四位十进制同步计数器的逻辑功能 39 实验十六 A/D、D/A转换器 一、实验目的 (一)了解A/D和D/A转换器的基本工作原理和基本结构。 (二)掌握规模集成A/D和D/A转换器的功能及典型应用。 二、实验设备 序号 名称 规格型号 数量 1 双踪示波器 2 逻辑电平开关 3 电平指示器 4 数字电压表 5 A/D、D/A转换板 TX0833,22 三、实验内容 (一)模―数转换器(A/D转换器，简称ADC) 模,数转换器是用来将模拟量转换成数字量，本实验选用大规模集成电路，A/D、D/A转换板TX0833,22来实现D/A转换。将TX0833,22加，5V电源，接线如图1所示，A、A01为选择输入模拟信号V„„V地址，接逻辑电平开关。调节电位器R可以改变输入电压;in0in31D„„D为转换后的输出，接电平指示器。按照表一的格式要求记录V„„V四路模拟信07in0in3号的转换结果，并将结果换算成十进制数表示的电压值，与数字电压表实测的各路输入电压值进行比较，分析误差原因。整个实验过程输入模拟电压不能超过5V。 +5V 1K OE VDDvin1 接 vin2D7数vin3 100K.码vin4 .管A/DD0 接地址 开关A0START A1 EOCGND 图一 A/D转换接线示意图 40 表一 A/D转换实验结果记录表 模拟输入通道Vx模拟量输入V地址选择AA输出数字量DDDDDDDD i 10 76543210 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 (二) 数,模转换器(D/A转换器，简称DAC) D/A数,模转换器是用来将数字量转换成模拟量，本实验选用大规律集成电路，A/D、转换板TX0833,22来实现D/A转换，将TX0833,22加，5V电源，接线如图2所示。数字量由逻辑开关输入到DDDDDDDD，由输出脚输出电压。并且按照表二输出结果记01234567 录表所列的输入数字信号量，用数字电压表测量运放的输出电压V,记录测量的结果，填入O 表中。参考电压内部给定为，5V。 +5V ILE VDD D7 数字量 输入9 D/AD0-11电压 +12输出+ GND 图二 D/A转换接线示意图 41 表二 D/A转换实验结果记录表 输入数字量 输出模拟量V ODDD D DDDD7 6 543 2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 四、实验预习要求 (一) 熟悉掌握A/D和D/A转换的工作原理; (二) 了解熟悉ADC0809、DAC0832各脚的功能含义。(见附录) 五、实验报告 (一)整理实验数据，分析实验结果; (二)分析转换精度与哪些因素有关，采取什么措施可以减小或者增大转换精度, 42 实验十七 555集成定时器及其应用 一、实验目的 (一) 熟悉555集成定时器的组成及工作原理。 (二) 掌握555定时器电路的基本应用。 二、实验设备器材和仪器 序号 名称 规格型号 数量 1 双踪示波器 2 万用表 3 555实验板 TX0833,05 2 三、实验内容 (一)555集成定时器功能测试 555集成定时器引脚图 图二 555集成定时器内部框图 图一 按照555集成定时器内部原理以及功能表，逐项测试。 43 表一 555集成定时器功能表 (二)555集成定时器构成的多谐振荡器 按照图3多谐振荡器的接线，用示波器观察OUT端的波形，并测量出波形的频率，与理论估算值相比较，算出它的相对误差值。 (三)555集成定时器构成单稳态触发器 按照图4单稳态触发器的接线，图中的U与图3中的U输出相连接。用示波器观察IO1 U输出波形，并测出输出脉冲的宽度T，与理论估算值相比较，算出相对误差值。 O2W 图3 多谐振荡器 图4 单稳态触发器 四、预习要求 (一)复习单稳态触发器、多振荡器电路的工作原理; (二)查阅相关资料，进一步熟悉555集成定时器的结构、功能和使用方法; (三)事先作好必要的理论计算(由单稳态触发器电路给定的参数决定脉冲的宽度T、W和多谐振荡器电路给定的参数决定脉冲的频率和宽度); (四)做好观察记录有关现象和数据的准备工作。 五、实验总结报告 (一)描绘实验测得的曲线波形(用方格纸); (二)分析实验结果。 44 实验十八 移位寄存器及其应用 一、实验目的 1、熟悉中规模四位双向移位寄存器的使用方法及功能测试。 2、进一步了解移位寄存器的应用。 二、实验主要仪器设备 1、+5V直流电源 2、单次时钟脉冲源和连续时钟脉冲源 3、逻辑电平开关和逻辑电平显示器 4、74LS194(或CC40194)芯片2只，74LS30(或CC4068)芯片1只，74LS00(或CC4011)集成芯片1只。 5、相关实验设备及连接导线若干。 三、实验原理及相关知识要点 1、移位寄存器的移位功能是指寄存器中所存的代码能够在移位脉冲的作用下依次左移或右移。既能左移又能右移的称为双向移位寄存器，只需要改变左、右移位的控制信号便可实现双向移位要求。根据移位寄存器存取信息的方式不同可分为:串入串出、串入并出、并入串出、并入并出四种形式。 2、实验选用CC40194或74LS1944位双向通用移位寄存器(两者功能相同，可互换使用)，其逻辑符号及管脚排列如下图所示。 管脚1为直接无条件清零端，管脚2为右移串行输入端S，管脚6、5、4、3分别CrR 为并行输入端D、D、D，管脚7为左移串行输入端S，管脚8“负电源端”或“地”、D3210L 端。管脚9和10为操作模式控制端S和S，管脚11为时钟脉冲控制端CP，管脚12~15为01 并行输出端Q、Q、Q、Q，管脚16为正电源端，接+5V直流电压。 321 0 3、CC40194有5种不同操作模式:即并行送数寄存，右移(方向由Q?Q)，左移(方03向由Q?Q)，保持及清零。 30 CR4、CC40194中的S、S和端的控制作用附表一所示。 10 45 附表一: 输 入 输 出 功能 CP S S S D D D D Q Q Q Q S10RLO1230123CR 清除 × 0 × × × × × × × × 0 0 0 0 送数 ? 1 1 1 × × a b c d a b c d 右移 ? 1 0 1 D × × × × × D Q Q Q SRSR012 左移 ? 1 1 0 × D × × × × Q Q Q D SL123SL nnnn保持 ? 1 0 0 × × × × × × QQQQ0132 nnnn保持 ? 1 × × × × × × × × QQQQ0132 5、移位寄存器应用很广，可构成移位寄存器型计数器;顺序脉冲发生器;串行累加器;可用作数据转换，即把串行数据转换为并行数据，或把并行数据转换为串行数据等。本实验研究移位寄存器用作环形计数器和数据的串、并行转换。 (1)环形计数器 把移位寄存器的输出反馈到它的串行输入端，就可以进 行循环移位，如右图所示。把输出端Q和右移串行输入端S3R 相连接，设初始状态QQQQ,1000，则在时钟脉冲作用下0123 QQQQ将依次变为0100?0010?0001?1000?„„，如附表0123 二所示。 附表二: CP Q Q Q Q 0123 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 2 0 0 1 0 3 0 0 0 1 可见这是一个具有四个有效状态的计数器，这种类型的计数器通常称为环形计数器。图示环形计数器可以作为输出在时间上有先后顺序的脉冲，也可作为顺序脉冲发生器。 如果将输出Q与左移串行输入端S相连接，即可达左移循环移位。 OL (2)实现数据串、并行转换 ?串行/并行转换器 串行/并行转换是指串行输入的数码，经转换电路之后变换成并行输出。下图所示是用二片CC40194(74LS194)四位双向移位寄存器组成的七位串/并行数据转换电路。 46 电路中S端接高电平1，S受Q控制，二片寄存器连接成串行输入右移工作模式。Q0177是转换结束。当Q,1时，S为0，使之成为SS,01的串入右移工作方式，当Q,071107时，S,1，有SS,10，则串行送数结束，标志着串行输入的数据已转换成并行输出了。 110 串行/并行转换的具体过程如下: 转换前，端加低电平，使1、2两片寄存器的内容清0，此时SS,11，寄存器执行CR10并行输入工作方式。当第一个CP脉冲到来后，寄存器的输出状态Q,Q为01111111，与07此同时SS变为01，转换电路变为执行串入右移工作方式，串行输入数据由1片的S端加10R入。随着CP脉冲的依次加入，输出状态的变化可列成附表三所示。 附表三: CP Q Q Q Q Q Q Q Q 说明 01234567 0 0 0 0 0 0 0 0 0 清零 1 0 1 1 1 1 1 1 1 送数 2 d 0 1 1 1 1 1 1 O右 3 d d 0 1 1 1 1 1 10移 4 d d d 0 1 1 1 1 210操 5 d d d d 0 1 1 1 3210作 6 d d d d d 0 1 1 43210七 7 d d d d d d 0 1 543210次 8 d d d d d d d 0 6543210 9 0 1 1 1 1 1 1 1 送数 由附表三可见，右移操作七次之后，Q变为0，SS又变为11，说明串行输入结束。710 这时，串行输入的数码已经转换成了并行输出了。 当再来一个CP脉冲时，电路又重新执行一次并行输入，为第二组串行数码转换作好了准备。 ? 并行/串行转换器 下图所示是用两片CC40194(74LS194)组成的七位并行/串行转换电路，图中有两只与非门G和G，电路工作方式同样为右移。 12 寄存器清“0”后，加一个转换起动信号(负脉冲或低电平)。此时，由于方式控制SS10 47 为11，转换电路执行并行输入操作。当第一个CP脉冲到来后，Q~Q的状态为D~D，并0707行输入数码存入寄存器。从而使得G输出为1，G输出为0，结果，SS变为01，转换电1210路随着CP脉冲的加入，开始执行右移串行输出，随着CP脉冲的依次加入，输出状态依次右移，待右移操作七次后，Q,Q的状态都为高电平1,与非门G 061 输出为低电平，G门输出为高电平,SS又变为11，表示并/串行转换结束，且为第二次210 并行输入创造了条件。转换过程如附表四所示。 附表四: CP Q Q Q Q Q Q Q Q 串 行 输 出 01234567 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 D D D D D D D 1234567 2 1 0 D D D D D D D 1234567 3 1 1 0 D D D D D D D 1234567 4 1 1 1 0 D D D D D D D 1234567 5 1 1 1 1 0 D D D D D D D 1234567 6 1 1 1 1 1 0 D D D D D D D 1234567 7 1 1 1 1 1 1 0 D D D D D D D 1234567 8 1 1 1 1 1 1 1 0 D D D D D D D 1234567 9 0 D D D D D D D 1234567 中规模集成移位寄存器，其位数往往以4位居多，当需要的位数多于4位时，可把几片移位寄存器用级连的方法来扩展位数。 四、实验步骤 1、测试CC40194(或74LS194)四位双向寄存器的逻辑功能 CR按下图连线，、S、S、S、S、D、D、D、D分别接至逻辑电平开关的输出插10LR0123 口;Q、Q、Q、Q接至逻辑电平显示输入插口。CP端接单次脉冲源。按附表五所的0123 输入状态，逐项进行测试，并测试结果填入表中。 48 2、构成环形计数器 自拟实验线路用并行送数法予置寄存器为某二进制数码(如0100)，然后进行右移循环，观察寄存器输出端状态的变化，记入附表六中。 3、实现数据的串、并行转换 (1)串行输入、并行输出 按前面的电路图接线，进行右移串入、并出实验，串入数码自定;改接线路用左移方式实现并行输出。自拟表格，记录之。 (2)并行输入、串行输出 按前面图连线，进行右移并入、串出实验，并入数码自定。再改接线路用左移方式实现串行输出。自拟表格，记录之。 五、分析思考题 1、在对CC40194进行送数后，若要使输出端改成另外的数码，是否一定要使寄存器清零, CR2、使寄存器清零，除采用输入低电平外，可否采用右移或左移的方法,可否使用并行送数法,若可行，如何进行操作, 实验报告 一、实验日期 实验者姓名 实验组别 二、实验原始数据记录 49 附表五: 清除 模 式 时钟 串 行 输入 输出 功能总结 , SSCP SSDD D DQQ Q Q 1 0 I R 0 123 0 123 0 × × × × × ×××× 1 1 1 ? × × a b c d 1 0 1 ? × 0 ×××× 1 0 1 ? × 1 ×××× 1 0 1 ? × 0 ×××× 1 0 1 ? × 0 ×××× 1 1 0 ? 1 × ×××× 1 1 0 ? 1 × ×××× 1 1 0 ? 1 × ×××× 1 1 0 ? 1 × ×××× 1 0 0 ? × × ×××× 附表六: CP Q Q Q Q 0123 0 0 1 0 0 1 2 3 4 三、实验数据分析计算结果 四、实验思考题回答与实验体会 五、教师批改评语: 评语: 教师: 50 + 南昌理工学院实验报告(模版) 二0 年 月 日 课程名称: 实验名称 班 级: 姓 名 组人 指导教师评定 签 名 一、 实验名称: 二、 实验目的: 三、 实验内容和原理: 四、 实验条件: 五、 实验过程(实验内容 方法 步骤/操作) 六、 实验结果 七、 实验结果分析、讨论 八、 实验结论 51