数字电子技术课DOC.docx

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数字电子技术课DOC

目录

数字电子技术课程设计概述……………………………………2

课程设计课题

课题一数字电子钟逻辑电路设计………………………6

课题二智力竞赛抢答器逻辑电路设计…………………13

课题三交通灯控制逻辑电路设计……………………19

课题四汽车尾灯控制电路………………………………28

课题五电梯控制电路设计………………………………35

课题六出租车计费器…………………………………36

数字电子技术课程设计概述

一、本课程设计的地位和作用

数字电子技术课程设计是电子技术基础教学中的一个实践环节,它使学生自己通过设计和搭建一个实用电子产品雏形,巩固和加深在数字电子技术课程中的理论基础和实验中的基本技能,训练电子产品制作时的动手能力。

通过该课程设计，设计出符合任务要求的电路,掌握通用电子电路的一般设计方法和步骤，训练并提高学生在文献检索、资料利用、方案比较和元器件选择等方面的综合能力,同时为毕业设计和毕业以后从事电子技术方面的科研和开发打下一定的基础。

二、课程设计的目的和要求

1.能够较全面地巩固和应用“数字电子技术”课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌握小型数字系统设计的基本方法。

2.能合理、灵活地应用各种标准集成电路（SSI、MSI、LSI等）器件实现规定的数字系统。

3.培养独立思考、独立准备资料、独立设计规定功能的数字系统的能力。

4.培养独立进行实验，包括电路布局、安装、调试和排除故障的能力。

5.培养书写综合设计实验报告的能力。

三、课程设计的基本要求

根据设计任务，从选择设计方案开始，进行电路设计；选择合适的器件，画出设计电路图；通过安装、调试，直至实现任务要求的全部功能。

对电路要求布局合理，走线清晰，工作可靠，经验收合格后，写出完整的课程设计报告。

四、课程设计的具体步骤

电子电路的一般设计方法和步骤是：

分析设计任务和性能指标，选择总体方案，设计单元电路，选择器件，计算参数，画总体电路图。

进行仿真试验和性能测试。

实际设计过程中往往反复进行以上各步骤，才能达到设计要求，需要灵活掌握。

1.总体方案选择

设计电路的第一步就是选择总体方案，就是根据提出的设计任务要求及性能指标，用具有一定功能的若干单元电路组成一个整体，来实现设计任务提出的各项要求和技术指标。

设计过程中，往往有多种方案可以选择，应针对任务要求，查阅资料，权衡各方案的优缺点，从中选优。

2.单元电路的设计

2.1设计单元电路的一般方法和步骤

A.  根据设计要求和选定的总体方案原理图，确定对各单元电路的设计要求，必要时应详细拟定主要单元电路的性能指标。

B.   拟定出各单元电路的要求后，对它们进行设计。

C.单元电路设计应采用符合的电平标准。

2.2元器件的选择

针对数字电路的课程设计，在搭建单元电路时，对于特定功能单元选择主要集成块的余地较小。

比如时钟电路选555，转换电路选0809，译码及显示驱动电路也都相对固定。

但由于电路参数要求不同，还需要通过选择参数来确定集成块型号。

一个电路设计，单用数字电路课程内容是不够的，往往同时掺有线性电路元件和集成块，因此还需对相应内容熟悉，比如运算放大器的种类和基本用法，集成比较器和集成稳压电路的特性和用法。

总之，构建单元电路时，选择器件的电平标准和电流特性很重要。

普通的门电路、时序逻辑电路、组合逻辑电路、脉冲产生电路、数模和模数转换电路、采样和存储电路等，参数选择恰当可以发挥其性能并节约设计成本。

单元电路设计过程中，阻容元件的选择也很关键。

它们的种类繁多，性能各异。

优选的电阻和电容辅助于数字电路的设计可以使其功能多样化、完整化。

3.单元电路调整与连调

数字电路设计以逻辑关系为主体，因此各单元电路的输入输出逻辑关系与它们之间的正确传递决定了设计内容的成败。

具体步骤要求每一个单元电路都须经过调整，有条件情况下可应用逻辑分析仪进行测试，确保单元正确。

各单元之间的匹配连接是设计的最后步骤，主要包含两方面，分别是电平匹配和驱动电流匹配。

它也是整个设计成功的关键一步。

4.衡量设计的标准

工作稳定可靠；能达到预定的性能指标，并留有适当的余量；电路简单，成本低，功耗低；器件数目少，集成体积小，便于生产和维护。

五、课程设计报告要求

课程设计报告应包括以下内容：

1.对设计课题进行简要阐述。

2.设计任务及其具体要求。

3.总体设计方案方框图及各部分电路设计（含各部分电路

功能、输入信号、输出信号、电路设计原理图及其功能阐述、所选用的集成电路器件等）。

4.整机电路图（电路图应用标准逻辑符号绘制，电路图中

应标明接线引出端名称、元件编号等）。

5.器件清单。

6.调试结果记录。

7.总结与体会。

课程设计报告应内容完整、字迹工整、图表整齐、数据详实。

课程设计课题

课题一数字电子钟逻辑电路设计

一、简述

数字电子钟是一种用数字显示秒、分、时、日的计时装置，与传统的机械钟相比，它具有走时准确，显示直观、无机械传动装置等优点，因而得到了广泛的应用。

小到人们日常生活中的电子手表，大到车站、码头、机场等公共场所的大型数显电子钟。

数字电子钟的电路组成方框图如图1.1所示。

图1.1数字电子钟框图

由图1.1可见，数字电子钟由以下几部分组成：

石英晶体振荡器和分频器组成的秒脉冲发生器；校时电路；六十进制秒、分计数器，二十四进制（或十二进制）计时计数器；秒、分、时的译码显示部分等。

二、设计任务和要求

用中、小规模集成电路设计一台能显示日、时、分、秒的数字电子钟，要求如下：

1.由晶振电路产生1Hz标准秒信号。

2.秒、分为00～59六十进制计数器。

3.时为00～23二十四进制计数器。

4.周显示从1～日为七进制计数器。

5.可手动校时：

能分别进行秒、分、时、日的校时。

只要将开关置于手动位置，可分别对秒、分、时、日进行手动脉冲输入调整或连续脉冲输入的校正。

6.整点报时。

整点报时电路要求在每个整点前呜叫五次低音（500Hz），整点时再呜叫一次高音（1000Hz）。

课题二智力竞赛抢答器逻辑电路设计

一、简述

智力竞赛是一种生动活泼的教育形式和方法，通过抢答和必答两种方式能引起参赛者和观众的极大兴趣，并且能在极短的时间内，使人们增加一些科学知识和生活知识。

实际进行智力竞赛时，一般分为若干组，各组对主持人提出的问题，分必答和抢答两种。

必答有时间限制，到时要告警，回答问题正确与否，由主持人判别加分还是减分，成绩评定结果要用电子装置显示。

抢答时，要判定哪组优先，并予以指示和鸣叫。

因此，要完成以上智力竞赛抢答器逻辑功能的数字逻辑控制系统，至少应包括以下几个部分。

1.计分、显示部分；

2.判别选组控制部分；

3.定时电路和音响部分。

二、设计任务和要求

用TTL或CMOS集成电路设计智力竞赛抢答器逻辑控制电路，具体要求如下：

1.抢答组数为4组，输入抢答信号的控制电路应由无抖动开关来实现。

2.判别选组电路。

能迅速、准确地判处抢答者，同时能排除其它组的干扰信号，闭锁其它各路输入使其它组再按开关时失去作用，并能对抢中者有光、声显示和呜叫指示。

3.计数、显示电路。

每组有三位十进制计分显示电路，能进行加/减计分。

4.定时及音响。

必答时，启动定时灯亮，以示开始，当时间到要发出单音调“嘟”声，并熄灭指示灯。

抢答时，当抢答开始后，指示灯应闪亮。

当有某组抢答时，指示灯灭，最先抢答一组的灯亮，并发出音响。

也可以驱动组别数字显示（用数码管显示）。

回答问题的时间应可调整，分别为10s、20s、50s、60s或稍长些。

4.主持人应有复位按钮。

抢答和必答定时应有手动控制。

课题三交通灯控制逻辑电路设计

一、简述

为了确保十字路口的车辆顺利、畅通地通过，往往都采用自动控制的交通信号灯来进行指挥。

其中红灯（R）亮表示该条道路禁止通行；黄灯（Y）亮表示停车；绿灯（G）亮表示允许通行。

交通灯控制器的系统框图如图3.1所示。

图3.1交通灯控制器系统框图

二、设计任务和要求

设计一个十字路口交通信号灯控制器，其要求如下：

1.满足如图3.2顺序工作流程。

图中设南北方向的红、黄、绿灯分别为NSR、NSY、NSG，东西方向的红、

黄、绿灯分别为EWR、EWY、EWG。

它们的工作方式，有些必须是并行进行的，即南北方向绿灯亮，东西方向红

灯亮；南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮；南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮；南北方向红灯亮，东西方向黄灯亮。

图3.2交通灯顺序工作流程图

2.应满足两个方向的工作时序：

即东西方向亮红灯时间应等于南北方向亮黄、绿灯时间之和，南北方向亮红灯时间应等于东西方向亮黄、绿灯时间之和。

时序工作流程图见图3.3所示。

图3.3中，假设每个单位时间为3秒，则南北、东西方向绿、黄、红灯亮时间分别为15秒、3秒、18秒，一次循环为36秒。

其中红灯亮的时间为绿灯、黄灯亮的时间之和，黄灯是间歇闪耀。

图3.3交通灯时序工作流程图

3.十字路口要有数字显示，作为时间提示，以便人们更直观地把握时间。

具体为：

当某方向绿灯亮时，置显示器为某值，然后以每秒减1计数方式工作，直至减到数为“0”，十字路口红、绿等交换，一次工作循环结束，而进入下一步某方向的工作循环。

例如：

当南北方向从红灯转换成绿灯时，置南北方向数字显示为18，并使数显计数器开始减“1”计数，当减到绿灯灭而黄灯亮（闪耀）时，数显得值应为3，当减到“0”时，此时黄灯灭，而南北方向的红灯亮；同时，使得东西方向的绿灯亮，并置东西方向的数显为18。

4.可以手动调整和自动控制，夜间为黄灯闪耀。

5.在完成上述任务后，可以对电路进行以下几方面的电路改进或扩展。

（1）在某一方向（如南北）为十字路口主干道，另一方向（如东西）为次干道；主干道由于车辆、行人多，而次干道的车辆、行人少，所以主干道绿灯亮的时间可以选定为次干道绿灯亮时间的2倍或3倍。

（2）用LED发光二极管模拟汽车行驶电路。

当某一方向绿灯亮时，这一方向的发光二极管接通，并一个一个向前移动，表示汽车在行驶；当遇到黄灯亮时，移位发光二极管就停止，而过了十字路口的移位发光二极管继续向前移动；红灯亮时，则另一方向转为绿灯亮，那么，这一方向的LED发光二极管就开始移位（表示这一方向的车辆行驶）。

课题四汽车尾灯控制电路

一、设计任务

设计构成一个控制汽车六个尾灯的电路，用六个指示灯模拟六个尾灯（汽车每侧三个灯），并用两个拨动式（乒乓）开关作为转弯信号源；一个兵乓开关用于指示右转弯，一个乒乓开关用于指示左转弯，如果两个乒乓开关都被接通，说明驾驶员是一个外行，紧急闪烁器起作用。

图4.1

右转弯时三个右边的灯应动作，左边的灯则全灭，右边的灯如图4.1（a）所示，周期性明亮与暗，一周约需一秒，对于左转弯，左边灯的操作应相类似；当紧急闪烁起作用时，六个尾灯大约以1Hz的频率一致地闪烁着亮与暗。

同时，电路还用一个开关模拟脚踏制动器，制动时，若转弯开关未合上（或错误地将两个开关均合上的情况）所有六个尾灯均连续燃亮，在转弯的情况下，三个转向的尾灯应正常动作，另三个尾灯连续亮。

另一个开关模拟停车，停车时，全部尾灯亮度为正常的一半。

二、提示

汽车尾灯控制电路由四部分组成，如图4.1（b）所示，控制电路、时钟发生电路、逻辑开关及逻辑电平指示。

（1）转弯信号是四状态计数电路，可由小规模触发器构成，也可由中规模计数器构成。

（2）时钟产生电路，可由555定时器构成1Hz信号和50Hz信号（用于停车时，尾灯亮度为正常一半）。

接线图由同学自己拟定。

三、设计要求

（1）设置转弯信号状态计数电路。

（2）设置时钟发生电路（f=1Hz）。

（3）设置控制电路。

（4）设置逻辑开关。

（5）画出汽车尾灯控制电路图。

课题七电梯控制电路设计

一、设计任务

设计一个简易4层电梯控制电路。

二、提示

电梯控制器是控制电梯按顾客的要求自动上下的装置。

三、任务和要求

（1）观察电梯的工作过程，描述出所设计电梯控制电路的逻辑功能。

（2）电梯升降一层所需时间可自行设计。

（3）能记忆电梯内、外的所有请求信号，并按照电梯运行规则按顺序响应，每个信号保留至执行后消失。

四、可以选用的元器件

EPM7128S、555定时器、共阴极七段数码管、74LS48、发光二极管、按键开关、电阻、电容。

出租车计费器

一、设计任务

出租车自动计费器是根据客户用车的实际情况而自动计算、显示车费的数字表。

数字表根据用车起步价、行车里程计费及等候时间计费三项显示客户用车总费用，打印单据，还可设置起步、停车的音乐提示或语言提示。

1.自动计费器具有行车里程计费、等候时间计费和起步费三部分，三项计费统一用4位数码管显示，最大金额为99.99元。

2.行车里程单价设为1.80元/km，等候时间计费设为1.5元/10分钟，起步费设为8.00元。

要求行车时，计费值每公里刷新一次；等候时每10分钟刷新一次；行车不到1km或等候不足10分钟则忽略计费。

3.在启动和停车时给出声音提示。