一種數字電路實驗設備的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種數字電路實驗設備。該數字電路實驗設備包括電源模塊、電路搭建模塊和多個實驗功能模塊，所述電源模塊和多個實驗功能模塊分別插入電路搭建模塊，可以插入一個或多個實驗功能模塊，以搭建相應功能的實驗電路，從而提供了一種便捷的、實現功能靈活的、可開展多種實驗的數字電路實驗設備。
【專利說明】
一種數字電路實驗設備
技術領域
[0001]本實用新型涉及實驗技術領域，尤其涉及一種數字電路實驗設備。
【背景技術】
[0002]數字電路實驗設備是學習數字電子技術的必要實驗裝置。傳統的數字電路實驗設備常常做成實驗箱的形式，需要220V交流電源供電，并且體積和重量都較大，不能隨時隨地開展實驗。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型提供了一種數字電路實驗設備，以提供一種便捷的、實現功能靈活的、可開展多種實驗的數字電路實驗設備。
[0004]本實用新型提供的一種數字電路實驗設備，包括電源模塊、電路搭建模塊和至少一個實驗功能模塊，所述電源模塊和至少一個實驗功能模塊分別插入所述電路搭建模塊，以搭建相應功能的實驗電路；
[0005]所述電源模塊用于給所述電路搭建模塊和所述至少一個實驗功能模塊提供電源；
[0006]所述電路搭建模塊用于插放元器件和搭建電路；
[0007]所述至少一個實驗功能模塊用于為不同數字電路提供相應的實驗條件。
[0008]優選地，所述電源模塊采用通用串行總線USB母座接口引入+5V直流電源，所述USB母座接口的Vcc端和GND端分別連接多針排母，以同時輸出多路+5V電源。
[0009]優選地，所述至少一個實驗功能模塊包括邏輯電平發生模塊、邏輯電平顯示模塊和脈沖發生模塊；
[0010]其中，所述邏輯電平發生模塊用于產生高、低電平信號；
[0011]所述邏輯電平顯示模塊用于顯示TTL或CMOS邏輯信號的電平狀態；
[0012]所述脈沖發生模塊用于產生脈沖信號。
[0013]優選地，所述邏輯電平顯示模塊包括:邏輯電平比較模塊、閾值電壓設定模塊、邏輯狀態區分模塊、指示燈模塊，所述邏輯電平比較模塊連接所述閾值電壓設定模塊、邏輯狀態區分模塊和指示燈模塊，所述指示燈模塊包括第一指示燈和第二指示燈，所述邏輯電平比較模塊包括第一比較單元和第二比較單元，所述第一比較單元連接所述第一指示燈，所述第二比較單元連接所述邏輯狀態區分模塊，所述第一比較單元和第二比較單元反向連接；
[0014]所述第一比較單元用于將被測試信號和所述閾值電壓設定模塊設定的閾值電壓進行比較，所述指示燈模塊用于根據所述第一比較單元輸出的第一比較結果控制所述第一指不燈的發殼或不發殼；
[0015]所述第二比較單元用于將被測試信號和所述閾值電壓設定模塊設定的閾值電壓進行比較，所述邏輯狀態區分模塊用于根據所述第二比較單元輸出的第二比較結果和所述被測試信號區分高阻狀態、與高電平或低電平狀態，所述指示燈模塊用于根據所述區分結果控制所述第二指示燈的發亮或不發亮；
[0016]其中，所述第一指示燈和第二指示燈的發亮和/或不發亮用于指示被測試信號的當前的邏輯電平狀態。
[0017]優選地，所述閾值電壓設定模塊包括串聯連接的第一電阻Rl和電位器RVl，所述第一電阻Rl連接電源Vcc，所述電位器RVl連接所述邏輯電平比較模塊，所述電位器RVl用于調節所述電位器RVl的阻值，以改變所述閾值電壓。
[0018]優選地，所述第一比較單元為第一電壓比較器Ul，所述第二比較單元為第二電壓比較器U2，所述Ul的反相輸入端與所述U2的同相輸入端連接后，連接至被測試信號端，所述Ul的同相輸入端與所述U2的反相輸入端連接后，連接至所述電位器RV1。
[0019]優選地，所述邏輯狀態區分模塊為與門U3，所述與門U3的一個輸入端與所述第二電壓比較器U2的輸出端連接，所述與門U3的另一個輸入端與所述被測試信號端連接。
[0020]優選地，所述被測試信號端通過第二電阻R2連接至所述電源Vcc，所述第二電阻R2與第一二極管D1、第二二極管D2和第三電阻R3串聯連接接地，所述與門U3的另一個輸入端連接至所述第二二極管D2和第三電阻R3之間。
[0021]優選地，所述至少一個實驗功能模塊還包括數碼管測試模塊和B⑶碼顯示模塊；
[0022]其中，所述數碼管測試模塊用于測試數碼管的邏輯功能；
[0023]所述B⑶碼顯示模塊用于顯示B⑶碼對應的十進制數碼。
[0024]實施本實用新型實施例提供的一種數字電路實驗設備，具有如下有益效果:
[0025]本實用新型提供的一種數字電路實驗設備，包括電源模塊、電路搭建模塊和多個實驗功能模塊。所述電源模塊和多個實驗功能模塊分別插入電路搭建模塊，可以插入任意功能的實驗功能模塊，以搭建相應功能的實驗電路，從而提供了一種便捷的、實現功能靈活的、可開展多種實驗的數字電路實驗設備。
【附圖說明】
[0026]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0027]圖1為本實用新型實施例提供的一種數字電路實驗設備的結構示意圖；
[0028]圖2為本實用新型實施例提供的另一種數字電路實驗設備的結構示意圖；
[0029]圖3為示例的電源模塊的電路結構示意圖；
[0030]圖4為示例的邏輯電平發生模塊的電路結構示意圖；
[0031 ]圖5為圖2中的邏輯電平顯示模塊的結構框圖；
[0032]圖6為示例的邏輯電平顯示模塊的電路結構示意圖；
[0033]圖7為示例的脈沖發生模塊的電路結構示意圖；
[0034]圖8為示例的數碼管測試模塊的電路結構示意圖；
[0035]圖9為示例的B⑶碼顯示模塊的電路結構示意圖。
【具體實施方式】
[0036]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0037]圖1為本實用新型實施例提供的一種數字電路實驗設備的結構示意圖，該數字電路實驗設備1000包括電源模塊11，電路搭建模塊12和η個實驗功能模塊13，n為正整數，所述電源模塊11和η個實驗功能模塊13分別插入所述電路搭建模塊12，以搭建相應功能的實驗電路。
[0038]電源模塊11用于給電路搭建模塊12和η個實驗功能模塊13提供電源。
[0039]電路搭建模塊12用于插放元器件和搭建電路。采用多塊面包板拼接的形式，可根據實驗需要在面包板上插放各種電子元器件，如數字邏輯器件、電阻器和電容器等常用電子元器件，也可根據實驗需要搭建電路，免去了元器件的焊接，而且元器件可以重復使用，從而實現了實驗種類的多樣性。
[0040]η個實驗功能模塊13可以分別或統一實現某個實驗功能。可以根據實驗或設計需要，使用任意的實驗功能模塊，以實現相應的電路功能。
[0041]根據本實用新型實施例提供的一種數字電路實驗設備，電源模塊和多個實驗功能模塊分別插入電路搭建模塊，可以插入任意功能的實驗功能模塊，以搭建相應功能的實驗電路，從而提供了一種便捷的、實現功能靈活的、可開展多種實驗的數字電路實驗設備。
[0042]圖2為本實用新型實施例提供的另一種數字電路實驗設備的結構示意圖，該數字電路實驗設備2000包括:電源模塊21、電路搭建模塊22、邏輯電平發生模塊23、脈沖發生模塊24和邏輯電平顯示模塊25，還包括數碼管測試模塊26和B⑶碼顯示模塊27。
[0043]電源模塊21用于為數字電路實驗設備中的其它模塊提供電源。圖3為示例的電源模塊的電路結構示意圖，采用通用串行總線(英文-Universal Serial Bus，簡稱:USB)母座接口，可直接從電腦、電源適配器或充電寶獲得+5V直流電源，從而實現隨時隨地開展數字電路實驗，體現實驗系統的可便攜性。所述USB母座接口的Vcc端和GND端分別連接多針排母，以同時輸出多路+5V電源。
[0044]邏輯電平發生模塊23用于產生高和/或低電平信號。圖4為示例的邏輯電平發生模塊的電路結構示意圖，采用3腳2檔撥動開關，開關的上端接+5V電源端，下端接地，中間為輸出端。當開關撥到上端時，輸出高電平(+5V)信號；當開關撥到下端時，輸出低電平(OV)信號。若采用多個撥動開關將其上、下端并聯，則可輸出多個電平信號。圖4中采用10個撥動開關。
[0045]邏輯電平顯示模塊25用于顯示TTL或CMOS邏輯信號的電平狀態。圖5為示例的邏輯電平顯示模塊的結構框圖，該邏輯電平顯示模塊包括:閾值電壓設定模塊251、邏輯電平比較模塊252、邏輯狀態區分模塊253、指示燈模塊254，所述邏輯電平比較模塊252連接所述閾值電壓設定模塊251、邏輯狀態區分模塊253和指示燈模塊254，所述指示燈模塊254包括第一指示燈和第二指示燈，所述邏輯電平比較模塊252包括第一比較單元和第二比較單元，所述第一比較單元連接所述第一指示燈，所述第二比較單元連接所述邏輯狀態區分模塊，所述第一比較單元和第二比較單元反向連接；
[0046]所述第一比較單元用于將被測試信號和所述閾值電壓設定模塊251設定的閾值電壓進行比較，所述指示燈模塊254用于根據所述第一比較單元輸出的第一比較結果控制所述第一指示燈的發亮或不發亮；
[0047]所述第二比較單元用于將被測試信號和所述閾值電壓設定模塊251設定的閾值電壓進行比較，所述邏輯狀態區分模塊253用于根據所述第二比較單元輸出的第二比較結果和所述被測試信號區分高阻狀態、與高電平或低電平狀態，所述指示燈模塊254用于根據所述區分結果控制所述第二指示燈的發亮或不發亮；
[0048]其中，所述第一指示燈和第二指示燈的發亮和/或不發亮用于指示被測試信號的當前的邏輯電平狀態。
[0049]在本實施例中，閾值電壓設定模塊251可以根據被測試信號的大小設定閾值電壓。第一比較單元和第二比較單元由于反向連接，則得到的第一比較結果和第二比較結果是相反的，即，如果第一比較結果為低電平，則第二比較結果為高電平;如果第一比較結果為高電平，則第二比較結果為低電平，從而通過邏輯狀態區分模塊可以區分高阻狀態、與高電平或低電平狀態。
[0050]圖6為示例的邏輯電平顯示模塊電路結構示意圖，在該具體示例中，邏輯電平比較模塊包括兩個反向連接的第一電壓比較器Ul和第二電壓比較器U2，其中Ul的反相輸入端與U2的同相輸入端相連，通過第四電阻R4接測試信號端，同時測試端經過上拉電阻R2接電源+Vcc，使得測試信號為高阻(或懸空)時，相當于輸入高電平;Ul的同相輸入端與U2的反相輸入端相連，接閾值電壓設定模塊的閾值電壓輸出端。閾值電壓設定模塊由第一電阻Rl與電位器RVl串聯構成，閾值電壓值由Rl與RVl串聯分壓決定，調節電位器的阻值可以改變比較器的閾值電壓。
[0051]當測試信號電位低于閾值電壓(即為低電平)時，比較器Ul輸出高電平，指示燈模塊中LED 1-GREEN綠色發光管點亮，而比較器U2輸出低電平，S卩邏輯狀態區分模塊中與門U3的I腳輸入低電平，因此與門U3輸出低電平，指示燈模塊中LED卜RED紅色發光管不亮。
[0052]當測試信號電位高于閾值電壓(即為高電平)時，比較器Ul輸出低電平，指示燈模塊中LED 1-GREEN綠色發光管不亮，而比較器U2輸出高電平，S卩邏輯狀態區分模塊中與門U3的I腳輸入高電平；同時，由于測試信號為高電平(常接近電源電壓)，經過兩只二極管降壓(1.4V)后的電平仍然為高，即邏輯狀態區分模塊中與門U3的2腳輸入高電平，因此與門U3輸出高電平，指示燈模塊中LED 1-RED紅色發光管點亮。
[0053]當測試信號為脈沖信號(即高、低電平交替)時，以上兩種狀態交替變換，當變換頻率比較低時，呈現紅、綠燈交替點亮;當變換頻率比較高時，呈現桔紅色。
[0054]當測試信號為高阻狀態(含懸空)時，測試信號端電位由第二電阻R2、第一二極管Dl、第二二極管D2、第三電阻R3串聯支路分壓決定。以電源電壓Vcc為5V、設定比較器閾值電壓為2.3V為例，測試信號端的電位為:
[0055]Uiw=(5-1.4)*4.7k/(10k+4.7k)+1.4 * 2.6V 【式I】
[0056]由于閾值電壓低于測試端電位，因此邏輯電平比較模塊中比較器Ul:A輸出低電平，指示燈模塊中LED卜GREEN綠色發光管不亮，而比較器Ul:B輸出高電平，即邏輯狀態區分模塊中與門U3的I腳輸入高電平。同時，邏輯狀態區分模塊中與門U3的2腳輸入端電位為:
[0057]Uiw=(5-1.4)*4.7k/(10k+4.7k) * 1.2V 【式I】
[0058]邏輯狀態區分模塊中與門U3可以使用C4081型號，1.2V被其視為低電平輸入，因此邏輯狀態區分模塊中與門U3輸出低電平，指示燈模塊中LEDl-RED紅色發光管不亮。
[0059]需要說明的是，本實施例中的兩個指示燈顏色可以相同或不同，如果顏色相同，根據指示燈亮或不亮進行區分。圖6所示電路圖中的參數僅為示例，本實施例中元件使用的型號也僅為示例。
[0060]脈沖發生模塊24用于產生脈沖信號。圖7為示例的脈沖發生模塊的電路結構示意圖，脈沖發生模塊用于產生IHz和/或1Hz矩形波信號。采用555構成的多諧振蕩器，可輸出頻率為IHz和1Hz的矩形波信號。操作撥動開關K2，可以選擇輸出信號頻率為IHz還是1Hz。
[0061]數碼管測試模塊26用于測試數碼管的邏輯功能。圖8為示例的數碼管測試模塊的電路結構示意圖，數碼管測試模塊用于測試共陰極數碼管和/或共陽極數碼管的邏輯功能。操作撥動開關K3，可以選擇測試器件為共陰極數碼管還是共陽極數碼管。
[0062]B⑶碼顯示模塊27用于顯示BCD碼對應的十進制數碼。圖9為示例的B⑶碼顯示模塊的電路結構示意圖，將4位BCD數碼分別從A、B、C、D四個端輸入，數碼管LED5可顯示BCD數碼對應的十進制數碼。
[0063]根據本實用新型實施例提供的一種數字電路實驗設備，電源模塊和多個實驗功能模塊分別插入電路搭建模塊，可以插入任意功能的實驗功能模塊，以搭建相應功能的實驗電路，從而提供了一種便捷的、實現功能靈活的、可開展多種實驗的數字電路實驗設備。
[0064]以上所述僅為本實用新型技術方案的較佳實施例而已，并非用于限定本實用新型的保護范圍。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種數字電路實驗設備，其特征在于，包括電源模塊、電路搭建模塊和至少一個實驗功能模塊，所述電源模塊和至少一個實驗功能模塊分別插入所述電路搭建模塊，以搭建相應功能的實驗電路； 所述電源模塊用于給所述電路搭建模塊和所述至少一個實驗功能模塊提供電源； 所述電路搭建模塊用于插放元器件和搭建電路； 所述至少一個實驗功能模塊用于為不同數字電路提供相應的實驗條件。2.如權利要求1所述的數字電路實驗設備，其特征在于，所述至少一個實驗功能模塊包括邏輯電平發生模塊、邏輯電平顯示模塊和脈沖發生模塊； 其中，所述邏輯電平發生模塊用于產生高、低電平信號； 所述邏輯電平顯示模塊用于顯示TTL或CMOS邏輯信號的電平狀態； 所述脈沖發生模塊用于產生脈沖信號。3.如權利要求2所述的數字電路實驗設備，其特征在于，所述至少一個實驗功能模塊還包括數碼管測試模塊和BCD碼顯示模塊； 其中，所述數碼管測試模塊用于測試數碼管的邏輯功能； 所述BCD碼顯示模塊用于顯示BCD碼對應的十進制數碼。4.如權利要求1-3任意一項所述的數字電路實驗設備，其特征在于，所述電源模塊采用通用串行總線USB母座接口引入+5V直流電源，所述USB母座接口的Vcc端和GND端分別連接多針排母，以同時輸出多路+5V電源。5.如權利要求2所述的數字電路實驗設備，其特征在于，所述邏輯電平顯示模塊包括:邏輯電平比較模塊、閾值電壓設定模塊、邏輯狀態區分模塊、指示燈模塊，所述邏輯電平比較模塊連接所述閾值電壓設定模塊、邏輯狀態區分模塊和指示燈模塊，所述指示燈模塊包括第一指示燈和第二指示燈，所述邏輯電平比較模塊包括第一比較單元和第二比較單元，所述第一比較單元連接所述第一指示燈，所述第二比較單元連接所述邏輯狀態區分模塊，所述第一比較單元和第二比較單元反向連接； 所述第一比較單元用于將被測試信號和所述閾值電壓設定模塊設定的閾值電壓進行比較，所述指示燈模塊用于根據所述第一比較單元輸出的第一比較結果控制所述第一指示燈的發亮或不發亮； 所述第二比較單元用于將被測試信號和所述閾值電壓設定模塊設定的閾值電壓進行比較，所述邏輯狀態區分模塊用于根據所述第二比較單元輸出的第二比較結果和所述被測試信號區分高阻狀態、與高電平或低電平狀態，所述指示燈模塊用于根據所述區分結果控制所述第二指示燈的發亮或不發亮； 其中，所述第一指示燈和第二指示燈的發亮和/或不發亮用于指示被測試信號的當前的邏輯電平狀態。6.如權利要求5所述的數字電路實驗設備，其特征在于，所述閾值電壓設定模塊包括串聯連接的第一電阻Rl和電位器RV1，所述第一電阻Rl連接電源Vcc，所述電位器RVl連接所述邏輯電平比較模塊，所述電位器RVl用于調節所述電位器RVl的阻值，以改變所述閾值電壓。7.如權利要求6所述的數字電路實驗設備，其特征在于，所述第一比較單元為第一電壓比較器Ul，所述第二比較單元為第二電壓比較器U2，所述Ul的反相輸入端與所述U2的同相輸入端連接后，連接至被測試信號端，所述Ul的同相輸入端與所述U2的反相輸入端連接后，連接至所述電位器RVl。8.如權利要求7所述的數字電路實驗設備，其特征在于，所述邏輯狀態區分模塊為與門U3，所述與門U3的一個輸入端與所述第二電壓比較器U2的輸出端連接，所述與門U3的另一個輸入端與所述被測試信號端連接。9.如權利要求8所述的數字電路實驗設備，其特征在于，所述被測試信號端通過第二電阻R2連接至所述電源Vcc，所述第二電阻R2與第一二極管D1、第二二極管D2和第三電阻R3串聯連接接地，所述與門U3的另一個輸入端連接至所述第二二極管D2和第三電阻R3之間。
【文檔編號】G09B23/18GK205487036SQ201620051874
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月15日
【發明人】余娟
【申請人】湖南鐵道職業技術學院