数字电子技术课程设计.doc

数字电子技术课程设计一、数字电子技术课程设计的目的与意义 电子技术是一门实践性很强的课程，加强工程训练，特别是技能的培养，对于培养工程人员的素质和能力具有十分重要的作用。电子技术课程设计是一个重要的实践环节，它包括选择课题、设计任务分析、方案选择与论证、电子电路设计、调试和编写总结报告等实践内容。通过本课程设计，能够综合运用所学理论知识，拓宽知识面，系统地进行电子电路的工程实践训练，培养工程师的基本技能，提高分析问题和解决问题的能力。二、数字电子技术课程设计要实现的目标1、初步掌握电子线路的分析、设计、调试方法学生应根据设计要求和性能参数，查阅文献资料，收集、分析类似电路的性能，并通过设计、调试等实践活动，使电路达到性能指标；2、课程设计为后续的毕业设计打好基础 毕业设计是系统的工程设计实践，而课程设计的着眼点是让学生开始从理论学习的轨道上逐渐引向实际运用。从已学过的定性分析、定量计算的方法，逐步掌握工程设计的步骤和方法，了解科学实验的程序和实施方法。同时，课程设计报告的书写，为今后从事技术工作撰写科技报告和技术资料打下基础。三、数字电子技术课程设计的方法和步骤 设计一个电子电路系统时，首先必须明确系统的设计任务，根据任务进行方案选择，然后对方案中的各部分进行单元的设计、参数计算和器件选择，最后将各部分连接在一起，画出一个符合设计要求的完整系统电路图。 1、设计任务分析对系统的设计任务进行具体分析，充分了解系统的性能、指标、内容及要求，以便明确系统应完成的任务。 2、方案选择与论证这一环节工作要求是把系统的任务分配给若干个单元电路，并画出一个能表示各单元功能的系统原理框图。系统框图必须正确反映系统应完成的任务和各组成部分功能，清楚表示系统的基本组成和相互关系。方案选择的重要任务是根据掌握的知识和资料，针对系统提出的任务、要求和条件，完成系统的功能设计。在这个过程中要勇于探索，勇于创新，力争做到设计方案合理、可靠、经济、功能齐全、技术先进，并且对方案要不断进行可行性和优缺点的分析和论证，最后设计出一个完整系统框图。3、系统实现1）单元电路设计 单元电路是系统的一部分，只有把各单元电路设计好才能提高整体设计水平。每个单元电路设计前都需明确本单元电路的任务，详细拟订出单元电路的性能指标，与前后级之间的关系，分析电路的组成形式。具体设计时，可以模仿成熟的先进电路，也可以进行创新或改进，但都必须保证性能要求。而且，不仅单元电路本身要设计合理，各单元电路之间也要相互配合，注意各部分的输入信号、输出信号和控制信号的关系。2）参数计算 为保证单元电路达到功能指标要求，需要用电子技术知识对参数进行计算。例如，放大电路中各阻值、放大倍数的计算；振荡器中电阻、电容、振荡频率等参数的计算。只有很好地理解电路的工作原理，正确利用计算公式，计算的参数才能满足设计要求。 3）器件选择 阻容元件的选择电阻和电容种类很多，正确选择电阻和电容是很重要的。不同的电路对电阻和电容性能要求也不同，有些电路对电容的漏电要求很严，还有些电路对电阻、电容的性能和容量要求很高。例如滤波电路中常用大容量铝电解电容，为滤掉高频通常还需并联小容量瓷片电容。设计时要根据电路的要求选择性能和参数合适的阻容元件，并要注意功耗、容量、频率和耐压范围是否满足要求。分立元件的选择：分立元件包括二极管、晶体三极管、场效应管、光电二（三）极管、晶闸管等。根据其用途分别进行选择。选择的器件种类不同，注意事项也不同。例如选择晶体三极管时，首先注意是选择NPN型还是PNP型管，是高频管还是低频管，是大功率还是小功率，并注意参数是否满足电路设计指标的要求。集成电路的选择：由于集成电路可以实现很多单元电路甚至整机电路的功能，所以选用集成电路来设计单元电路和总体电路既方便又灵活，它不仅使系统体积缩小，而且性能可靠，便于调试及运用，在设计电路时应多采用。集成电路有模拟集成电路和数字集成电路。国内外已生产出大量集成电路，其器件的型号、原理、功能、特征可查阅有关手册。选择的集成电路不仅要在功能和特性上实现设计方案，而且要满足功耗、电压、速度、价格等多方面的要求。四、数字电子技术课程设计要求本课程设计主要目的是利用已有EDA工具，完成系统电路设计和功能仿真。实际系统电路设计过程中，学生应学会电子系统设计的基本设计方法，包括：方案的选择、框图的绘制、单元电路的设计、元器件的选择等方面。功能仿真环节，学生应学会使用电路仿真分析软件Multisim（或其他EDA工具软件）在计算机上进行电路分析与设计的方法。要求学生所选课题必须在计算机上通过仿真建立系统，完成设计要求。五、课程设计报告内容、格式要求1、设计任务及要求2、设计目的3、设计的具体实现1）系统概述简单介绍系统设计思路与总体方案的可行性论证，画出设计的原理框图，并说明该框图的工作过程及每个模块的功能。 2）单元电路详细设计与分析详细介绍各单元电路的选择、设计及工作原理，画出各功能模块的原理电路图，并说明有关参数的计算及元器件的选择等。 3）系统整体设计与分析详细介绍系统各单元电路之间的相互关系，解释系统整体工作原理，给出系统总的仿真电路图，给出详细的系统功能分析与设计步骤，给出系统结果及对结果的分析说明。4、元器件明细表列出本次课程设计中所用的全部元器件。5、心得体会及建议6、参考文献参考文献的格式：序号作者名书刊名出版杜出版时间(刊号)注意：书写课程设计报告要求：设计思路清晰，电路原理正确，书写及绘图认真、整洁、规范。正文要求从以下几个方面入手：设计方案的选择与确定；整个电路的工作原理方框图及工作原理概述；单元电路设计计算，元器件的选择，画出单元电路原理图并说明工作原理等；画出总体电路原理接线图；电路存在的问题及改进意见；设计总结。所有同学应采用统一标准的封面。六、数字电子技术课程设计题目1、数字抢答器设计设计任务与要求：利用所学数字电子技术的理论知识设计一个数字抢答器，可用于各种知识竞赛或智力竞赛的场合。内容及要求：1）抢答器可供4人竞赛时使用，每个参赛者均设有一个抢答按钮。2）电路具有优先抢答权功能，即对第一抢答者的信号具有鉴别和锁存功能。3）电路能够显示获得抢答权者的编号，并通过扬声器鸣音表示已经有人抢到答题权。4）电路具有复位功能，当一轮抢答结束后，由主持人将系统复位，可进行下一轮抢答。2、数字电子钟设计设计任务与要求：利用所学数字电子技术的理论知识设计一个数字电子钟。内容及要求： 1）时钟能够数字显示“时”、“分”、“秒”，分别设计十二进制/二十四进制计数器子电路、六十进制计数器子电路。 2）具有校时功能，能够快速校准“时”、“分”、“秒”。3）时钟具有整点报时功能，设计整点报时子电路。3、交通信号灯控制器设计设计任务与要求：利用所学数字电子技术的理论知识设计一个十字路口交通信号灯控制器。为了确保十字交叉路口车辆的安全、迅速地通行，十字路口每个入口处均设置信号灯，规则是“红灯停、绿灯行”，黄灯则给车辆的停止提供了缓冲时间。内容及要求：1）用红、绿、黄三种发光二极管作为信号灯，用逻辑开关代替传感器作为检测车辆是否到来的信号，设计一个交通信号灯控制器。2）遵循“红灯停，绿灯行”，红绿灯时间为60秒，设计倒计时计数器电路。3）每次绿灯变红灯过程中，要求黄灯先闪亮5s,以便行驰的车辆及时停止。4）或不用黄灯，使十字路口红绿灯变换有5s的红灯重叠时间。4、循环彩灯控制电路设计设计任务与要求：利用所学数字电子技术的理论知识设计实现循环彩灯控制电路功能。内容及要求：1）LED彩灯的状态可以按指定数据（如0011或1110等数字）设置。2）设置启动开关。3）根据LED彩灯亮、灭的不同组合状态构建彩灯显示样式，延迟一定时间后，灯开始变换不同状态，要求变换样式至少要4种。5、汽车尾灯控制器设计设计任务与要求：利用所学数字电子技术的理论知识设计实现汽车尾灯控制器功能。内容及要求：1）用6个发光二极管模拟汽车尾灯，即左尾灯（L1-L3）3个发光二极管；右尾灯（R1-R3）3个发光二极管。2）用两个开关分别控制左转弯尾灯显示和右转弯尾灯显示。3）当右转弯开关KL打开时，右转弯尾灯显示的3个发光二极管按相应规律亮灭显示。同样，当左转弯开关KR被打开时，左转弯尾灯与右转弯灯相同规律亮灭显示，但方向相反。6、病房呼叫系统设计设计任务与要求：利用所学数字电子技术的理论知识设计实现病房呼叫系统功能。内容及要求：1）设置开关K1-K7为病房呼叫开关。2）用LED指示灯显示病房的呼叫。3）当多个病房同时呼叫时，护士值班室中显示优先级别最高的病房号且蜂鸣器SP使计算机上的扬声器发声。7、D/A、A/D转换器设计设计任务与要求：利用所学数字电子技术的理论知识设计实现D/A转换器和A/D转换器功能。内容及要求：1）设置实现D/A转换器，注意设置D/A转换器的输出范围、测量D/A转换器的输出偏移电压，测试D/A转换器的分辨率。2）设置实现A/D转换器，注意模拟输入与数字输出之间的关系、设置A/D转换器的输出电压范围、测试A/D转换器的量化误差。8、数字I/O实验设计设计任务与要求：利用所学数字电子技术的理论知识、Multisim 软件（或LABVIEW软件及ELVIS套件）设计数字时钟、数字计数器及逻辑状态分析仪。内容及要求：1）实现555数字时钟电路实验。2）设计一个4位的数字计数器并能正确观察结果。3）用Multisim 或LABVIEW软件设计实现逻辑状态分析仪。9、数字信号采集系统设计设计任务与要求：利用所学数字电子技术的理论知识、Multisim 软件（或LABVIEW软件及ELVIS套件）设计实现数字信号采集系统功能，实现数字量的输入/输出及相关分析等功能。1）实现虚拟数字字节模式实验。2）实现555数字时钟电路实验。3）设计一个4位的数字计数器并能正确观察结果。10、8路数显报警器设计设计任务与要求：利用所学数字电子技术的理论知识设计实现8路数显报警器功能。内容及要求：1）用8位优先编码器、7段译码/驱动器、反相器及时基电路构成8路数显优先报警器。2）利用译码/驱动器经由显示管显示出报警的路数。3）实现报警电路功能设计。11、数字频率计设计设计任务与要求：利用所学数字电子技术的理论知识设计一个数字频率计，可以测量矩形信号、正弦信号等波形的工作频率。内容及要求：1）测量信号为正弦波、方波和三角波等各种周期波。2）用触发器设计分频电路和工作时序图。3）设计由触发器构成的数字频率计电路原理图。12、加/减法运算电路设计设计任务与要求：利用所学数字电子技术的理论知识设计实现加/减法运算电路。内容及要求：1）设计被加/减数寄存器A和被加/减数寄存器B单元。2）设计全加器工作单元、设计BCD码转换显示电路。3）设计电路使之能进行四位二进制数的加减法运算（减法只取限于被减数大于减数的情况）。4）用数码管以十进制形式显示最后运算结果。13、触摸式防盗报警器电路设计设计任务与要求：利用所学数字电子技术的理论知识设计实现触摸式防盗报警器电路功能。内容及要求：1）分析触摸式防盗报警器工作原理。2）用信号发生器模拟杂波信号，开启报警仿真开关。3）利用555定时器构成单稳态触发器和多谐振荡器，实现触摸式报警电路功能。*14、8位乘法器设计设计任务与要求：利用所学数字电子技术的理论知识及移位相加原理设计实现8位乘法器功能。内容及要求：1）该乘法器是由8位加法器构成的以时序方式设计的8位乘法器。2）乘法通过逐项移位相加原理来实现。3）分别设计移位寄存器、加法器、乘法器、锁存器等功能电路并组成系统。*15、药片自动计数机的设计设计任务与要求：利用所学数字电子技术的理论知识设计实现自动控制之药片自动计数机的设计。内容及要求：1）对通过计数传感器的药片或胶囊进行计数2）50片/瓶，显示装好的药品瓶数，当计数器达到9990-9999时，发出溢出报警信号，计满后系统暂停并清零。3）6瓶/小箱，6小箱/大箱，显示包装好的药品的箱数（如何显示以及位数自定），同时发出提示信号。*16、数字密码锁设计任务与要求：利用所学数字电子技术的理论知识设计实现数字密码锁功能。内容及要求：1）设计一个电子密码锁，在锁开的状态下输入密码，设置的密码共4位，用数据开关分别代表数字09。2）输入的密码用七段数码管显示，最后输入的密码显示在最右（左）边的数码管上，即每输入一位数，密码在数码管上的显示左（右）移一位。3）用一位输出电平的状态代表锁的开闭状态（用灯光显示或报警表示）。*17、出租车里程计价器设计设计任务与要求：利用所学数字电子技术的理论知识设计实现出租车里程计价器功能。内容及要求：1）行驶里程信号假设车轮每转一圈为2.5米。出租车起价费为1公里2元，此后为每550米加收1元。2）计价表的计数、译码、显示系统。3）里程数的计数、译码、显示系统。七、数字电子技术课程设计时间安排2010-2011学年第二学期第1819周。八、数