数电课程设计指导书.docx

1、数电课程设计指导书数字电子技术课程设计指导西安理工大学自动化学院三电中心.电子学本课程设计的基本任务本课程设计的基本任务，是着重提高学生在数字集成电路应用方面的实践技能，基本了解数字系统设计的一般方法。树立严肃认真、一丝不苟、实事求是的科学作风，并培养学生具有一定的生产观点、经济观点、全面观点及团结协作的精神。培养学生综合运用理论知识分析和解决实际问题的能力。学生通过电路设计、安装、调试、整理资料等环节，初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法。1 进行数字课程设计的一般步骤 分析确定任务确定应用系统的功能指标和技术参数，这是系统设计的起点和依据，它将贯穿于系

2、统设计的全过程，必须认真做好这个工作，在确定任务的阶段中必须明确。1. 本应用系统需要达到的主要目标是什么，有多少个回路，有几个参数需要进行检测和控制？检测和控制的精度为多少？2. 本应用系统有多少输入信号和输出信号？输入信号的形式和电压等级及变化频率情况，输出信号的形式，电压等级和驱动功率有何要求？ 3. 本应用系统的工作环境情况如：温度、湿度、供电质量、电磁干扰等，是否需要采用特殊的安全保护和抗干扰措施。 4. 本应用系统的经济指标，特别是对新产品的开发，应当综合考虑成本，可靠性，可维护性以及经济效益和社会效益，参考国内外同类产品的资料，提出比较合理的技术指标，使所开发的产品具有最佳的性能

3、价格比。 理论设计（自顶而下）1. 认真分析设计任务，通过调查研究，查阅资料来初定系统结构的总体方案；2. 进行总体功能设计，划分功能模块，画出总体设计框图，注明各单元电路间接口信号，并画出一些重要控制信号的时序图；3. 按照设计要求，具体分析每个模块的逻辑，选用合适的器件和集成电路，设计出具体逻辑电路；4. 可以利用计算机，对相关电路进行必要的仿真，修改并完善理论设计。 实验调试并验证（之下而上）按设计原理图，之下而上进行实际的接线调试。并解决调试过程中的问题，提出修改方案，并验证。1. 单元电路整体布局，规划器件位置。尽量统一信号流向，以接线方便，连线短为原则。含有模拟信号的芯片尽量与数字

4、芯片保持较大的距离；2. 根据各个单元电路的特点，合理安排电源和接地方法，减小接地噪声，确保可靠连接；3. 分别调试各个单元电路，标记重要的单元电路输入输出引线；4. 按照系统结构，逐级连接单元电路，进行系统联调。 总结撰写课程设计报告当电路能够正常工作以后，应将测试的数据、波形、 计算结果等原始数据归纳保存，以备以后查阅。最后编写总结报告。总结报告应对本设计的特点、所采用的设计技巧、存在的问题、解决的方法、电路的最后形式、 电路达到的技术指标等进行必要的分析与阐述。 验收由指导教师进行评价。成绩评定方法课程设计成绩分三个部分评定：方案设计、软硬件调试过程和设计报告，按3：4：3评定成绩。按百

5、分制评定最终成绩。评分标准如下：1、 方案设计在能够体现题目功能，硬件原理图正确、代码设计合理的前提下，教师对学生的设计水平、难易程度、实现方法进行评价。2、 调试过程中教师巡回检查辅导，了解每个学生的工作情况。每组调试结束后经指导教师检查，对其实验方法、结果、元器件及设备的完好情况综合评价。3、 设计报告按规定要求撰写，要求材料齐全，叙述清楚，书写整洁，层次清晰。插图和照片应比例适当，清楚美观；插图应标明图序和图题。4、 总评成绩理论设计成绩0.3+调试过程成绩0.4+报告成绩0.32 理论设计实例（数字钟的设计为例）2. 总体设计原理总体设计框图如下： 3. 各模块具体设计a) 振荡器和分

6、频器CC4060是14位行波计数器，并含有内部振荡器，仅需要外接几个电阻电容即可以实现振荡，而14位行波计数器可提供14级分频输出。 16 12 11 10 9 8 7 5 2 3要求：CT100pF (选CT=200pF) RsRT (选200300k) 取RT=2030 k f0=1/(2.2 RT CT)16384Hz 因此：PS=fQ14=2-14 f0=1Hz P2S=fQ13=2-13 f0=2Hz VL=fQ5=2-5 f0=512Hz VH=fQ4=2-4 f0=1024Hz F E D +5V A B C 计数器 1)六十进制计数器 “0” “1” 2)二十四进制计数器 “1

7、” “1”b) 校时电路CC4017主要用来产生校时脉冲控制信号，CLK：时钟ENA：时钟允许控制，ENA=1禁止时钟输入RST：复位，RST=1时复位，即：Q0=1，其他为0再正常工作时部分时序波形如下：CLKRSTQ0Q1Q2Q3Q4利用Q4产生复位信号，接到RST上，构成四个循环脉冲，分别用做校时（JS）、校分（JF）、校秒（JM）控制信号。具体的方法是用于控制计数器的记数脉冲，如下图所示：方法一：校准信号（PS）校准控制信号 校准输出到 计数器CP端正常计时信号（进位信号）方法二：用于复位低端计数器校准信号（PS）校准控制信号 校准输出 正常计时信号（进位信号）方法三：校准信号（PS）

8、校准控制信号 校准输出4017的Q0作校准锁正常计时信号（进位信号）接线图： JL JS JF JM4、报时电路 因为是整点报时，按要求应在59分50秒开始，在到正点的最后十秒内，凡偶数秒不响，而奇数秒响，且5959”响高音。 所以，把5950”的译码输出作为报时开关； 把秒的最低位Q1A作为声音开关； 把秒的Q1D作为高低音开关。 可以得到报时译码电路：“分”十位“分”个位“秒”十位“秒”个位（发声）输出Q4DQ4CQ4BQ4AQ3DQ3CQ3BQ3AQ2DQ2CQ2BQ2AQ1DQ1CQ1BQ1AYB0 1 0 1（5）1 0 0 1（9）0 1 0 1（5）000000011001000

9、111010001011011001111100010011YB= Q4CQ4AQ3DQ3A Q2CQ2AQ1A= Q4CQ4AQ3DQ3AQ2CQ2AQ1A高低音选择真值表：VH（1024Hz）VL（512Hz）YBQ1DRING00VL10VLVH11VHRING= VL YB Q1D+ VH YB Q1D = VL YB Q1DVH YB Q1DQ4CQ4AQ3DQ3A Q2CQ2A YBQ1AVL Q1D RINGVH 3 可选课程设计题目题目一：数字式电子钟的设计一、 简要说明：利用数字电路的理论和知识进行设计，一般应具有时分秒计时功能，同时可以进行时间的调整；定点报时等。二、 设计

10、任务和基本要求：设计数字式电子钟，基本要求如下：设计一个时分秒计数器，并具有译码显示。其中时为24进制，分秒为60进制。三、 提高要求：1、设计时钟脉冲信号产生电路，要求产生1Hz,2Hz,512Hz,1024Hz的脉冲信号。2、设计一个电路实现时分秒校准功能。3、设计一个电路实现整点报时功能，要求报时声响四低一高，报时声响持续一秒，间隔一秒，最后一向结束为整点。四、 指导性框图： 题目二：数字频率计设计一、 简要说明：利用数字电路的理论和知识进行设计，参照一般频率计功能设计。二、 设计任务和基本要求：设计一个数字频率计，该频率计可以测量正弦波，方波，三角波等交流信号的频率，基本要求：实现下列

11、技术指标：1测量范围；1Hz1999Hz ，固定小数点。 2分辨率：1Hz3显示方式：三位LED数码管显示4工作模式：计数显示清零依次循环。三、 提高要求：1 将固定小数点改为浮动小数点2 用三位LED数码管显示1HzKHz。四、 指导性框图：题目三：多功能彩灯控制器设计一、 简要说明：利用数字电路的理论和知识进行设计，八个一组的彩灯按照多种不同的方式显示，组成不同的视觉效果。二、 设计任务和基本要求：设计一个循环可预置序列发生器，并用于控制彩灯的循环显示。不同的预置产生不同的效果。基本要求：实现循环序列发生器和彩灯控制电路，使得彩灯按一定的规律循环显示。假定循环规律为：的状态是（表示灭，表示

12、亮），每隔一秒灯的状态依次左移一位，即：L1L8L7L6L5L4L3L2设计控制电路，可自动预置种不同的初状态，每隔秒改变一种，并在这四种初状态循环，使得彩灯定时改变显示的效果。假定四种不同的初状态为：，三、 提高要求1加手动方向效果控制，可使彩灯按正反两个方向移动显示2实现自动方向控制：当按左移方向显示自动预置的全部种状态效果后，再按右移方向显示一次，如此循环。3 自备工作时钟。四、 指导性框图：题目四：交通灯控制电路设计一、 简要说明：利用数字电路的理论和知识进行设计，交通灯控制一般要有两个路口协调工作，同时可以相关的时间。二、 设计任务和基本要求：设计十字路口（东西南北）交通指挥控制器，

13、控制两路口方向的红、黄、绿三种交通灯，并用数字指示通停时间。技术指标有：东西停，南北行东西红灯亮，南北绿灯亮东西停，南北转行东西红灯亮，南北绿、黄灯亮 5东西行，南北停东西绿灯亮，南北红灯亮东西转行，南北停东西绿、黄灯亮，南北红灯亮 5基本要求完成东西、南北两个方向的交通灯控制电路设计，要满足时间要求。三、 提高要求 1 设计时间显示电路，要求用两位显示两方向的通、停时间。（注：时间数字显示为倒时方式）2 自备工作时钟四、 指导性框图：4 几种集成电路简介1、 4060 CC4060是14位行波计数器，并含有内部振荡器，仅需要外接几个电阻电容即可以实现振荡，而14位行波计数器可提供14级分频输

14、出。 12 11 10 9 8 7 5 2 3要求：CT100pF (选CT=200pF) RsRT (选200300k) 取RT=2030 k f0=1/(2.2 RT CT)16384Hz 因此：PS=fQ14=2-14 f0=1Hz P2S=fQ13=2-13 f0=2Hz VL=fQ5=2-5 f0=512Hz VH=fQ4=2-4 f0=1024Hz 由于驱动能力不够，加CC4050驱动。CC4050引脚如下： 2、 4017CC4017主要用来产生校时脉冲控制信号，是十进制顺序脉冲发生器。CLK：时钟ENA：时钟允许控制，ENA=1禁止时钟输入RST：复位，RST=1时复位，即：Q

15、0=1，其他为0再正常工作时部分时序波形如下：CLKRSTQ0Q1Q2Q3Q4利用Q4产生复位信号，接到RST上，构成四个循环脉冲，可用做校时（JS）、校分（JF）、校秒（JM）控制信号,或用作其他电路的选通控制。5可选用的组件：74LS00（四2输入与非门） 74LS08（四2输入与门）74LS20（二4输入与非门） 74LS04（六反相器）74LS92（二、六、十二分频计数器）74LS192（BCD十进制加减计数器）74LS160（同步BCD十进制加计数器）74LS248或CC4511（显示译码器）74HC4060或CC4060（14位行波计数器）74HC4050或CC4050（六同相缓冲

16、器）74HC4017或CC4017（十进制译码输出计数器）6 课程设计任务要求一、 每个班级有四个可选的设计题目，以学生自愿与平衡的原则，分配题目。并登记组号；二、 课程设计分为三个阶段，时间周期为一周。第一阶段为理论设计阶段，三天时间，指导教师负责指导和答疑。第二阶段是实际接线调试，时间二到三天，指导教师现场指导。第三阶段是撰写设计报告，总结设计成果。三、 下达任务后，认真做好理论设计，进入实验室以前，要有理论设计图。经指导教师检查后进行调试。否则不能进入实验室进行调试。四、 调试期间要遵守实验室守则，注意衣着整洁、不准穿拖鞋。不得擅自离开实验室。五、 按下列要求作好课程设计报告：1 设计任

17、务及要求。2 总体设计思路及功能描述（附框图）。3 各部分电路具体设计方案详细说明及原理图。4 调试的步骤及调试过程中出现的问题以及解决方法。5 设计心得体会。6 总图一张（用坐标纸画）。7 元件清单。8 参考文献。六、 成绩评定方法课程设计成绩分三个部分评定：方案设计、软硬件调试过程和设计报告，按3：4：3评定成绩。按百分制评定最终成绩。评分标准如下：1、 方案设计在能够体现题目功能，硬件原理图正确、代码设计合理的前提下，教师对学生的设计水平、难易程度、实现方法进行评价。2、 调试过程中教师巡回检查辅导，了解每个学生的工作情况。每组调试结束后经指导教师检查，对其实验方法、结果、元器件及设备的完好情况综合评价。3、 设计报告按规定要求撰写，要求材料齐全，叙述清楚，书写整洁，层次清晰。插图和照片应比例适当，清楚美观；插图应标明图序和图题。