一、實驗目的?????????????????????????????????????????????????????????????????????

1. 了解邏輯分析儀的基本工作原理。
2. 掌握虛擬邏輯分析儀的使用。
3. 會用邏輯分析儀進行數(shù)字電路的測試分析。

二、實驗內(nèi)容

1. 組合邏輯譯碼器74138實驗。
2. 時序邏輯電路十進制計數(shù)器74190及數(shù)碼顯示實驗。
3. 用邏輯分析儀測試組合邏輯譯碼器74138實驗。
4. 用邏輯分析儀測試時序邏輯電路十進制計數(shù)器74190及數(shù)碼顯示實驗。

1. 1.SJ-8002B電子測量實驗箱?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?? 1臺
2．計算機(具有運行windows2000和圖形化控件的能力)?????? 1臺
3. SJ-7002 CPLD實驗板　　　　　???? ? ?? ? ? ? ?? ? ?? １塊
4 . 短接線若干

四、實驗原理

?? 4.1 邏輯分析儀原理

?? 邏輯分析儀的組成結構如圖9-1所示，它主要包括數(shù)據(jù)捕獲和數(shù)據(jù)顯示兩大部分。由于數(shù)字系統(tǒng)的測試一般要觀察較長時間范圍的信號間邏輯關系或較長的數(shù)據(jù)流才能進行分析，邏輯分析儀一般采用先進行數(shù)據(jù)捕獲即采集并存儲數(shù)據(jù)，然后進行數(shù)據(jù)顯示并觀察分析的方式。因此邏輯分析儀內(nèi)部結構可劃分為兩大部分：數(shù)據(jù)捕獲及數(shù)據(jù)顯示。數(shù)據(jù)捕獲部分包括信號輸入、采樣、數(shù)據(jù)存儲、觸發(fā)產(chǎn)生和時鐘電路等。外部被測信號送到信號輸入電路，與門限電平進行比較，通過比較器整形為符合邏輯分析儀內(nèi)部邏輯電平的信號（如TTL電平信號）。采樣電路在采樣時鐘控制下對信號進行采樣，采樣獲得的數(shù)據(jù)流送到觸發(fā)產(chǎn)生電路進行觸發(fā)識別，根據(jù)數(shù)據(jù)捕獲方式，在數(shù)據(jù)流中搜索特定的數(shù)據(jù)字（觸發(fā)字），當搜索到符合條件的觸發(fā)字時，就產(chǎn)生觸發(fā)信號。數(shù)據(jù)存儲電路在觸發(fā)信號的作用下進行相應的數(shù)據(jù)存儲控制，而時鐘電路可以選擇外時鐘或內(nèi)時鐘作為系統(tǒng)的工作時鐘。數(shù)據(jù)捕獲完成后，由顯示控制電路將存儲的數(shù)據(jù)以適當方式（波形或字符列表等）顯示出來，以便對捕獲的數(shù)據(jù)進行觀察分析。

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?? （1）虛擬邏輯分析儀組成

??? 虛擬邏輯分析儀是計算機作為數(shù)據(jù)的顯示控制，顯示器和鼠標、鍵盤作為邏輯分析儀的用戶面板，本實驗箱構成的邏輯分析儀如圖2所示。

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??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ?? 圖2 邏輯分析儀組成框圖

??（2）邏輯分析儀功能指標???? 通道數(shù)：共24????? 時鐘：外時鐘和內(nèi)時鐘

?? 內(nèi)時鐘頻率：25K、50K、100K、250K、500K、1M、5M、10M

??? B：數(shù)據(jù)顯示，分為二進制、十六進制和十進制顯示，只能顯示前1000點

? （3）邏輯分析儀用戶面板和使用操作

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??? ?? ? ?? ? ? ?? ? ?? ? ?? ?? ? ? ??? 圖3?? 虛擬邏輯分析儀面板

?? 操作步驟：
?? 1）選擇內(nèi)/外時鐘
?? 2）選擇測量顯示點數(shù)
?? 3）選擇觸發(fā)方式（每次必需），若選擇字觸發(fā)，彈出如圖4－4所示設置觸發(fā)字窗口，每個數(shù)據(jù)位可分別選擇低電平、高電平、任意。
?? 4）點擊“開始”，等待采集結束。
?? 5）對比波形顯示和數(shù)據(jù)顯示，觀察和分析測量結果
? 注意：1）選擇的點數(shù)太多，而時鐘又比較低時，所需的測量時間會比較長。因為測量時間約等于時鐘的周期乘以測量點數(shù)。
??? ?? 2）選擇字觸發(fā)方式，有可能沒有滿足條件的信號出現(xiàn)，則得不到測量結果。

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?? ?? ? ?? ?? ?? ? ?? ?? ?? ?? ? ?? 圖4??? 字觸發(fā)設置面板

??? 本實驗的被測電路使用實驗箱配套的CPLD實驗板，被測電路已下載到實驗板上的CPLD芯片中。在講解被測電路之前，先介紹CPLD實驗板。

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?? CPLD實驗板除與62芯插座相連外（接連接到實驗箱的邏輯分析儀電路），還包括以下獨立電路：

?? 1）、數(shù)字信號輸入：

?? 8個ON～OFF(K1～K8)開關

?? 2）、數(shù)字信號輸出（顯示）：

?? 8個LED燈(LED1～LED8)，低電平點亮
?? 3個LED 7段數(shù)碼管，采用動態(tài)掃描方式，L1、L2、L3為位選信號，低有效，A、B、……、G為7段碼，DP為小數(shù)點，均為低有效。
?? 3）時鐘晶振：頻率為1MHz，已連接到CPLD的時鐘引腳

?? CPLD內(nèi)部電路（被測電路）

?? 在CPLD內(nèi)已下載了兩個電路，一個是74138電路，一個是時鐘分頻電路、計數(shù)器74190和BCD碼－七段譯碼器7447的電路。芯片的真值表見本實驗的附表。

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? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖6 CPLD內(nèi)部電路和連接關系
?? 說明：

?? 1、CPLD板的時鐘使用1.000MHz的晶振，經(jīng)過219 分頻后以約2Hz的頻率用十進制計數(shù)器74190計數(shù)，以215 分頻后以30.5Hz的頻率作為邏輯分析儀的外部時鐘輸入。

?? 2、使用CPLD板的1.000MHz的晶振時鐘，需放置CPLD板上的S1短路塊位置在右面。

?? 3、DO0～DO23即連接到邏輯分析儀的A0～A23輸入通道。

五、實驗步驟

?? 5.1.不使用邏輯分析儀的電路實驗 組合邏輯電路74138功能實驗。

圖4－7??? CPLD內(nèi)三－八譯碼器74138邏輯及外圍連線

表1 74138功能驗證表

?? 計數(shù)器實驗。

?? 按圖4-8連接CPLD板，7段譯碼器輸出接數(shù)碼管的段，數(shù)碼管的位選L1（L1、 L2 、L3可以任選一位）接低電平（可由開關K提供），p5接開關K2,(可輸入高或低電平)，外加+5V直流電源或把實驗板插入實驗箱，觀察四位十進制計數(shù)器74190輸出的計數(shù)值經(jīng)譯碼后在數(shù)碼管顯示數(shù)值的變化結果，并填入表2。

?? 說明：CPLD板的時鐘使用1.000MHz的晶振，經(jīng)過219 分頻后以約2Hz的頻率用十進制計數(shù)器74190計數(shù)，以216 分頻后以16Hz的頻率作為時鐘選擇的外部時鐘。
?? 使用CPLD板的1.000MHz的晶振時鐘，放置CPLD板上的S1短路塊位置在右面。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 表2 計數(shù)器測試結果

P5? 時鐘	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
? L
? H

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???? ??? ??? ???? ??????? 圖8? CPLD內(nèi)十進制計數(shù)器74190與數(shù)碼顯示及外圍連線

?? 5.2 使用邏輯分析儀測試電路實驗（時鐘觸發(fā)方式）

? （1） 按如圖4-9所示連接電路，將74190的輸出QC/QB/QC分別連接74LS138的輸入C/B/A,其余連線與前面的實驗連線相同，將CPLD板插入實驗箱主板62芯插座。再打開電源。

?? 使用CPLD板的1.000MHz的晶振時鐘，放置CPLD板上的S1短路塊位置在右面。

?? 使用邏輯分析儀時，選用外時鐘，時鐘觸發(fā)，顯示點數(shù)100~200點。

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?? ? ?? ? ?? ?? ? ? ?? 圖9 ? CPLD邏輯及外圍連線與實驗平臺的連接圖

表3?? P5=0時邏輯分析儀測試結果

表4?? P5=1時邏輯分析儀測試結果

?? 5.3 使用邏輯分析儀測試電路實驗（選字觸發(fā)方式）

?? 連線和前面2相同，只是邏輯分析儀的觸發(fā)方式選“字觸發(fā)”，設置觸發(fā)字A3～A0為0000，其余為任意，進行多次測試。觀察虛擬邏輯分析儀中對應的輸入輸出的時序邏輯，比較字觸發(fā)與時鐘觸發(fā)的區(qū)別。 改變觸發(fā)字，進行測試，比較測試結果有何特點？

六、思考和練習

?? 1、采集時鐘的選擇原則是什么？

?? 2、字觸發(fā)一定能觸發(fā)嗎？

附表：三－八譯碼器74138、十進制計數(shù)器74190和BCD-十進制譯碼器7447的真值表。

?? ? ? ??? ? ? ? ? ? ??? ????????? 74138真值表?? （G2*= G2AN∨G2BN）

? 74190真值表

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7447真值表