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数字电子技术红绿灯课程设计.doc

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课题八 倒计时计时器 ……………………………………35
课题八 倒计时计时器
《数字电子技术》 课程设计指导书 山东工商学院信息与电子工程学院 2006 年 2 月
“数字电子技术”课程设计指导书 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 数字温度计 …………………………………… 30 课题六 多路防盗报警电路设计 ……………………… 33 课题七 电梯控制电路设计 ………………………………35 课题八 倒计时计时器 ……………………………………35 设计举例: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 1
“数字电子技术”课程设计指导书 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 2
“数字电子技术”课程设计指导书 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 3
“数字电子技术”课程设计指导书 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
“数字电子技术”课程设计指导书 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 5
“数字电子技术”课程设计指导书 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: 6
“数字电子技术”课程设计指导书 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)。 三、可选用器材 1. 通用实验底板 2. 直流稳压电源 3. 集成电路:CD4060、74LS74、74LS161、74LS248 及门电路 4. 晶振:32768 Hz 5. 电容:100μF/16V、22pF、3~22pF 之间 6. 电阻:200Ω、10KΩ、22MΩ 7. 电位器:2.2KΩ或 4.7KΩ 8. 数显:共阴显示器 LC5011-11 9. 开关:单次按键 10. 三极管:8050 11. 喇叭:1 W /4,8Ω 四、设计方案提示 根据设计任务和要求,对照数字电子钟的框图,可以分以下几部分进行模块化 设计。 7
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