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数字电子技术课程设计题目.doc

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.04M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    四人智力竞赛抢答器 设计任务与要求 1.设计任务 设计一台可供 4 名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。 用数字显示抢答 倒计时间，由“9”倒计到“0”时，无人抢答，蜂鸣器连续响 0.5 秒。选手抢 答时，数码显示选手组号，同时蜂鸣器响 0.5 秒，倒计时停止。 2.设计要求 (1)4 名选手编号为：1，2，3，4。各有一个抢答按钮，按钮的编号与选 手的编号对应，也分别为 1，2，3，4。 (2)给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零（抢答显示数码管灭 灯）和抢答的开始。 (3)抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答 按钮，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，同时扬声 器给出音响提示，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。抢答选手的 编号一直保持到主持人将系统清零为止。 (4)抢答器具有定时（9 秒）抢答的功能。当主持人按下开始按钮后，定 时器开始倒计时，定时显示器显示倒计时间，若无人抢答，倒计时结束 时，扬声器响，音响持续 0.5 秒。参赛选手在设定时间（9 秒）内抢答 有效，抢答成功，扬声器响，音响持续 0.5 秒，同时定时器停止倒计时， 抢答显示器上显示选手的编号，定时显示器上显示剩余抢答时间，并保 持到主持人将系统清零为止。 (5)如果抢答定时已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效。系统扬声器
    报警（音响持续 0.5 秒），并封锁输入编码电路，禁止选手超时后抢答， 时间显示器显示 0。 (6)用石英晶体振荡器产生频率为 1Hz 的脉冲信号，作为定时计数器的 CP 信号。 四人智力竞赛抢答器电路原理（供参考） 电路主要由脉冲产生电路、锁存电路、编码及译码显示电路、倒计时电 路和音响产生电路组成。当有选手抢答时，首先锁存，阻止其他选手抢 答，然后编码，再经 4 线 7 段译码器将数字显示在显示器上同时产生音 响。主持人宣布开始抢答时，倒计时电路启动由 9 计到 0，如有选手抢 答，倒计时停止。 1. 以锁存器为中心的编码显示电路 抢答信号的判断和锁存 可采用触发器或锁存器。若以四 D 触发器 74LS175 为中心构成编码锁存系统，编码的作用是把锁存器的输出转化 成 8421BCD 码，进而送给 7 段显示译码器。抢答信号的锁存可通过 D 触发器的输出相“与”反馈门控触发脉冲实现，当无人抢答时，4 个 D 触 发器的输出 Q 非相与，为“1”时，脉冲能够进入触发器，有一人抢答时， 与门中有一个变为“0”，使脉冲不能进入触发器，从而防止其他人抢答。 2.脉冲产生电路：采用石英晶体振荡器可产生高精度的秒脉冲，电路可 参考多功能数字钟设计中的时钟电路。 3.倒计时显示电路：该电路可采用十进制同步减计数器 74LS190，主持 人宣布开始时，按下按钮，同时使计数器置数为“9”，并在脉冲作用下开 始倒计时并在显示器上显示，到零时停止。
    4.音响电路：可以利用单稳态触发器 74LS121 产生定宽的抢答输出脉 冲，接入蜂鸣器，根据脉冲宽度可计算得蜂鸣器鸣叫时间。再由主持人、 选手、倒计时共同控制它的输入，使其在主持人开始、选手抢答、倒计 时到零时都能鸣叫。 多功能数字钟的电路设计 设计任务与要求 1.时钟显示功能，能够以十进制显示“时”、“分”、“秒”。 2.具有快速校准时、分、秒的功能。 3.计时准确度，每天计时误差不超过 1s。 4.整点自动报时，在离整点 10s 时，便自动发出鸣叫声，步长 1s， 每隔 1s 鸣叫一次，前四响是低音，最后一响为高音，最后一响结束 为整点。 数字钟的基本原理（供参考） 一个具有计时、校时、报时、显示等基本功能的数字钟主要由振荡器、 分频器、计数器、译码器、显示器、校时电路、报时电路等七部分组 成。石英晶体振荡器产生的信号经过分频器得到秒脉冲，秒脉冲送入 计数器计数，计数结果通过“时”、“分”、“秒”译码器译码，并通过显示 器显示时间。 1. 石英晶体振荡器 石英晶体振荡器的特点是振荡频率准确、电路结构简单、频率易调整， 它是电子钟的核心，用它产生标准频率信号，再由分频器分成秒时间
    脉冲。振荡器振荡频率的精度与稳定度基本上决定数字钟的准确度, 晶振频率越高，计时准确度越高。目前常见的石英晶振频率是 4MHz 时，则振荡器输出频率为 4MHZ。 2. 分频器 时间标准信号的频率很高，要得到秒脉冲，需要分频电路。例如，振 荡器输出 4MHZ 信号，可通过 D 触发器（如 74LS74）进行 4 分频 变成 1MHZ，也可以将 10 分频计数器 74LS160（或 74LS90）进行 4 分频变成 1MHZ，然后送到 10 分频计数器 74LS160（或 74LS90）， 经过 6 次 10 分频而获得 1HZ 的方波信号。 3. 计数器 整个计数器电路由秒计数器、分计数器、时计数器串接而成。秒计数 器和分计数器各自由一个十进制计数器和一个六进制计数器串接组 成，形成两个六十进制计数器。时计数器可由两个十进制计数器串接 并通过反馈接成二十四制计数器。 4. 译码器 译码器由六片 74LS247（或 74LS48）组成，74LS247 驱动器是与 8421BCD 编码计数器配合用的 7 段译码驱动器。一片 74LS247 驱动 一只数码，72LS247 是集电极开路输出，为了限制数码管的导通电 流，在 72LS247 的输出与数码管的输入端之间均应串有限流电阻。 5. 显示器 本系统用七段发光数码管来显示译码器输出的数字，发光数码管 有两种：共阳极或共阴极。74LS247 驱动器是低电平输出，采用共
    阳极数码管。 6. 校时电路 刚接通电源或走时不准时，都需要进行时间校准。实现校时电路的方 法有很多，采用基本 R-S 触发器构成单脉冲发生器是其中的一种。 交通灯控制电路设计 由一条主干道和一条支干道的汇合点形成十字交叉路口，为确保车 辆安全、迅速地通行，在交叉路口的每个入口处设置了红、绿、黄三 色信号灯。红灯亮禁止通行；绿灯亮允许通行；黄灯亮则给行驶中的 车辆有时间停靠在禁行线外。 设计任务与要求 1.用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。用传感器或逻辑开关代替 传感器作检测车辆是否到来的信号。 2.由于主干道车辆较多，所以主干道处于常允许通行的状态，支干道 有车才能通行。 3.当主、支干道均有车时，要求主支干道交替通行，主干道每次放行 60s、支干道 30s。 4.每次绿灯变成红灯的转换过程中间，要亮 5s 的黄灯作为过渡，以 使行驶中的车辆有时间停到禁止线以外。 5.要求绿灯亮和红灯亮均有倒计时显示。设计 60s 和 30s 计时显示电 路。 交通灯控制电路基本原理（供参考）
    1．主控制器 主控电路是本课题的核心，它的输入信号来自车辆的检测信号和 60s、30s、5s 三个定时信号，它的输出一方面经译码后分别控制主 干道和支干道的三个信号灯，另一方面控制定时电路启动。主控电路 属于时序逻辑电路，应按时序电路的设计方法进行设计。 2．计时器电路 需要设计 60s、30s、5s 三种计时显示电路。这些计时器除需要秒脉 冲作时钟信号外，还应受主控器的状态和传感器信号的控制。例如 60s 计时器应在主、支干道都有车，主控器进入主干道通行时开始计 时，等到 60s 后往主控器送出信号并产生复零脉冲使该计数器复零。 设计中 60s 计数器可以采用两个十进制计数器级联成三十进制计数 器，为使复零信号有足够的宽度，可采用基本 RS 触发器组成反馈复 零电路。按同样的方法可以设计出 30s 和 5s 计时电路。 3．译码驱动电路 （1）信号灯译码电路 主控器要控制主、支干道红黄绿灯的亮与灭。 （2）计时显示译码电路 计时显示实际是一个定时控制电路，当 60s、30s、5s 任一计数 器计数时，在主支干道各自可通过数码管显示出当前的计数值。计数 器输出的七段数码显示用 BCD 码七段译码器驱动即可。 4．时钟信号发生器电路 产生稳定的“秒”脉冲信号，确保整个电路装置同步工作和实现定时控
    制。如果计时精确度要求不高，可采用 RC 环形多谐振荡器。 简易洗衣机控制器设计 设计任务与要求 设计制作一个洗衣机控制器，具有如下功能： 1.采用中小规模集成芯片设计洗衣机的控制定时器，控制洗衣机电机 按如下洗涤模式进行工作： 定时启动→正转20秒→暂停10秒→反转20秒→暂停10秒 停机 定时到 定时未到 2.洗涤电机用两个继电器控制。 3.用两位数码管显示洗涤的预置时间（以分钟为单位），按倒计时方式对洗涤过 程作计时显示，直至时间到而停机。 4.当定时时间到达终点时，一方面使电机停转，同时发出音响信号提 醒用户注意。 5.洗涤过程在送入预置时间后即开始运转。 洗衣机控制电路原理（供参考） 1.电机驱动电路 电机驱动信号用 Z1、Z2 表示，两个继电器用 K1、K2 表示 Z1 Z2 K1 1 0 1 1 0 0 动作 不动 动作 K2 动作 不动 不动 电机 正转 停止 反转
    0 1 不动 动作 停止 由表可得采用两个继电器控制电机的驱动电路，驱动电机的正转、反 转，洗涤定时时间在 0~20min 内用户任意设定。 2.两级定时电路 本定时器包括两级定时：一是总洗涤过程的定时；二是在总洗涤过程 中包含电机的正转、反转和暂停三种定时，并且这三种定时是反复循 环直至总定时时间到为止。当总定时时间在 0~20min 以内设定一个 数值后总定时器 T 工作，然后用倒计时方法每分钟减 1，直至 T 变为 0。在此期间，若 Z1=Z2=1，实现正转，若 Z1=Z2=0，实现暂停， 若 Z1=1，Z2=0，实现反转。 实现定时的方法很多，比如采用单稳电路实现，又如将定时初值预置 到计数器中，使计数器运行在减计数状态，当减到全零时，则定时时 间到。本电路就可采用这种方法。当秒脉冲发生器的时钟信号经 60 分频后，得到分脉冲信号。洗涤定时时间的初值先通过拨盘或数码开 关设置到洗涤时间计数器中，每当分脉冲到来计数器减 1，直至减到 定时时间到为止。运行中间，剩余时间经译码后在数码管上进行显示。 3.电机控制信号产生电路 由于 Z1 和 Z2 的定时长度可分解为 10s 的倍数，由秒脉冲到分脉冲 变换的六十进制计数器的状态中可以得到 Z1、Z2 定时的信号，经译 码后得到 Z1 和 Z2 所示波形信号，这两个信号以及定时信号 T 经控 制门输出后，得到推动电机的工作信号。
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