一种测试门电路电压传输特性的教具制造技术

本实用新型专利技术涉及一种测试门电路电压传输特性的教具，包括面板及设于面板上的按键、与面板连接的测试端子及其内部的电路模块，以及同样与面板连接的显示屏，所述电路模块包括电源、单片机，以及与单片机连接的阶梯电压发生器，所述测试端子包括可用于连接门电路输入管脚的测试端子B以及用于连接门电路输出管脚的测试端子A，且测试端子A与单片机的AD转换通道连接，测试端子B与阶梯电压发生器的输出端连接。本实用新型专利技术体积小巧，便于携带，并且能实现自动测量显示，避免了手动测量的繁琐，便于在课堂教学中使用，提高教学效果。

A Teaching Instrument for Testing the Voltage Transmission Characteristics of Gate Circuits

The utility model relates to a teaching aid for testing the voltage transmission characteristics of a door circuit, including a panel and keys arranged on the panel, a test terminal connected with the panel and its internal circuit module, and a display screen also connected with the panel. The circuit module includes a power supply, a single chip computer and a step voltage generator connected with the single chip computer. The test terminal includes a step voltage generator which can be used for connecting. The test terminal B of the input pin of the gate circuit and the test terminal A used to connect the output pin of the gate circuit are connected with the A D conversion channel of the single chip computer, and the test terminal B is connected with the output terminal of the step voltage generator. The utility model has the advantages of compact size, easy portability, automatic measurement and display, avoiding the tedious manual measurement, being convenient for use in classroom teaching and improving teaching effect.

【技术实现步骤摘要】
一种测试门电路电压传输特性的教具
本技术涉及电子教学仪器领域，具体涉及一种测试门电路电压传输特性的教具。
技术介绍
在数字电路中，往往利用开关器件的饱和和截止，产生高电平和低电平，分别用“H”、“L”或者“1”、“0”来表示。门电路作为数字电路的基础部件可分为分立元件门电路、TTL和CMOS集成逻辑门电路，其中集成门电路中还存在一种具有施密特功能的门电路，其电压传输特性存在滞回特性。而要正确使用门电路，就必须要掌握门电路的输出高电平VOH、输出低电平VOL、开门电平VIH(VON)、开门电平VIL(VOFF)以及阈值电压VT。因此让使用者学习，尤其是学生真正了解和测得这些参数，对于了解和运用逻辑门电路十分重要。现有技术中测量门电路传输特性及参数的方法，一般有下述两种：其中一种为逐点测量法，另一种为光点轨迹测试法。逐点测量法以74LS00与非门电路为例来说明，其测量电路如附图1，通过改变RW使Vi由小到大变化，并读出Vi和相应的V0；然后利用测得的若干组不同的值，建立Vi和V0的坐标，画出曲线，最终得到电压传输特性曲线，如图2所示。可以依据得到的电压传输特性曲线，进一步计算门电路的输出高电平VOH、输出低电平VOL、开门电平VIH(VON)、开门电平VIL(VOFF)以及阈值电压VT。但是这种方法不仅操作复杂，费时费力，而且还存在准确性差、不够直观的缺点。而另一种光点轨迹测试法同样仍以74LS00与非门电路为例来说明。如图3所示，测试中将示波器的TIME/DIV拨到X-Y位置，再适当调节VOLTS/DIV旋钮，慢慢转动电位器RW滑动头，就可以在荧光屏上看到光点画出的一条输入输出电压传输特性曲线。在使用该方法测量电路电压传输特性时，必须使用示波器，且同时还需不断转动电位器,才能使得曲线保持显示的状态，同样操作不便，更不适合教学过程。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种可以方便地测试门电路电压传输特性的教具。本技术的测试门电路电压传输特性的教具，包括面板及设于面板上的按键、与面板连接的测试端子及其内部的电路模块，以及同样与面板连接的显示屏，所述电路模块包括电源、单片机，以及与单片机连接的阶梯电压发生器，所述测试端子包括可用于连接门电路输入管脚的测试端子B以及用于连接门电路输出管脚的测试端子A，且测试端子A与单片机的AD转换通道连接，测试端子B与阶梯电压发生器的输出端连接。在使用本技术的教具进行测试门电路电压传输特性时，只需要将门电路的输入和输出管脚接到本测量教具的相应端子，然后启动面板上的按键，载有程序的单片机即通过阶梯电压发生器产生0-5V的上行阶梯电压和5-0V的下行阶梯电压并施加到门电路输入端，通过对门电路输出端的输出电压进行AD转换后，最终将门电路输入及输出电压坐标(Ui,U0)显示在显示屏上。与传统的门电路电压传输测试装置相比，本技术体积小巧，便于携带，并且能实现自动测量显示，避免了手动测量的繁琐，便于在课堂教学中使用，提高教学效果。进一步，本技术的测试门电路电压传输特性的教具，所述阶梯电压发生器包括单片机内部的PWM发生模块以及与其连接的外部低通滤波器，可通过单片机内部的PWM发生模块改变PWM波的占空比，再经过外部的低通滤波器，产生所需要的阶梯电压，然后将此阶梯电压施加到逻辑门电路的输入端。进一步，本技术的测试门电路电压传输特性的教具，所述阶梯电压发生器为通过单片机数据接口外接的数模转换器，产生所需要的阶梯电压，然后将此阶梯电压施加到逻辑门电路的输入端。进一步，本技术的测试门电路电压传输特性的教具，所述显示屏为LCD液晶显示屏。与现有技术相比，本技术具有以下有益的技术效果：本技术的一种测试门电路电压传输特性的教具，在进行测试门电路电压传输特性时，只需要将门电路的输入和输出管脚接到本测量教具的相应端子，然后启动面板上的按键，载有程序的单片机及阶梯电压发生器即产生0-5V的上行阶梯电压和5-0V的下行阶梯电压并施加到门电路输入端子，通过对门电路输出端子的输出电压进行AD转换后，最终将门电路输入及输出电压坐标(Ui,U0)显示在显示屏上。与传统的门电路电压传输测试装置相比，本技术体积小巧，便于携带，并且能自动实现测量显示，避免了手动测量的繁琐，便于在课堂教学中使用，提高教学效果。附图说明图1为逐点测量法测试电路图。图2为74LS00门电路的电压传输特性曲线。图3为示波器光点轨迹法测试图。图4为本技术的结构示意框图。图5为具有施密特功能的门电路(如74LS13)的电压传输特性曲线。具体实施方式下面结合具体的实施例对本技术做进一步的详细说明。实施例一：如图4所示，本技术的一种测试门电路电压传输特性的教具，包括面板及设于面板上的按键、与面板连接的测试端子及其内部的电路模块，以及同样与面板连接的显示屏，所述电路模块包括电源、单片机，以及与单片机连接的阶梯电压发生器，所述测试端子包括可用于连接门电路输入管脚的测试端子B以及用于连接门电路输出管脚的测试端子A，且测试端子A与单片机的AD转换通道连接，测试端子B与阶梯电压发生器的输出端连接。在本实施例一中，所述面板上设有启动按键，所述显示屏为LCD液晶显示屏。本实施例中采用AVR单片机mega16，所述阶梯电压发生器包括单片机内部的PWM发生模块以及与其连接的外部低通滤波器，低通滤波器采用电容滤波电路。接门电路输入管脚的测试端子B另一端连接mega16的PWM输出脚PD5(OC1A),用于接门电路输出管脚的测试端子A，其另一端与mega16的AD输入脚PA0(ADC0)连接。以测量具有施密特功能的门电路(如74LS13)的电压传输特性曲线为例，在使用本技术所述的教具时，首先将需要测试的74LS13门电路输入端和输出端分别接于本教具的测试端子B和测试端子A(注意对不用的输入端子根据逻辑要求需要接高电平或低电平,本例74LS13为与非门，将不用的输入端子接电源端高电平)，然后启动面板上的启动按键。本技术可以通过单片机内部的PWM发生模块改变PWM波的占空比，并通过外部的低通滤波器产生0V-5V-0V上下行阶梯电压，再通过测试端子B将此阶梯电压施加到门电路的输入端，门电路的输出端电压，通过测试端子A连接AD转换器，测得逻辑门电路的每个输入电压所对应的输出电压，最终在LCD液晶显示屏上绘制出输入输出电压坐标(Ui,U0)，即可通过本教具观测到具有施密特功能的逻辑门电路的电压传输特性，如图5所示。并可以得到门电路的输出高电平VOH、输出低电平VOL、开门电平VIH(VON)、开门电平VIL(VOFF)以及阈值电压VT。实施例二：在本实施例中，测试门电路电压传输特性的教具其基本结构与上述实施例一类似，只是所述阶梯电压发生器为通过单片机数据接口外接的数模转换器，该数模转换器可由单片机驱动产生所需要的阶梯电压，然后将此阶梯电压施加到逻辑门电路的输入端，从而方便地使学习者学习了解门电路的电压传输特性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测试门电路电压传输特性的教具，其特征在于：包括面板及设于面板上的按键、与面板连接的测试端子及其内部的电路模块，以及同样与面板连接的显示屏，所述电路模块包括电源、单片机，以及与单片机连接的阶梯电压发生器，所述测试端子包括可用于连接门电路输入管脚的测试端子B以及用于连接门电路输出管脚的测试端子A，且测试端子A与单片机的AD转换通道连接，测试端子B与阶梯电压发生器的输出端连接。

【技术特征摘要】
1.一种测试门电路电压传输特性的教具，其特征在于：包括面板及设于面板上的按键、与面板连接的测试端子及其内部的电路模块，以及同样与面板连接的显示屏，所述电路模块包括电源、单片机，以及与单片机连接的阶梯电压发生器，所述测试端子包括可用于连接门电路输入管脚的测试端子B以及用于连接门电路输出管脚的测试端子A，且测试端子A与单片机的AD转换通道连接，测试端子B与阶梯电压发生器的输出端...

【专利技术属性】
技术研发人员：权建军，闫姝，刘伟，马芙蓉，
申请(专利权)人：兰州石化职业技术学院，
类型：新型
国别省市：甘肃,62