数字电子技术课程设计(集锦)

目目录录 数字电子技术课程设计概述数字电子技术课程设计概述 2 课课 程程 设设 计计 课课 题题 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 课程设计指导书 1 数字电子技术课程设计概述数字电子技术课程设计概述 一 一 本课程设计的地位和作用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 数字电子技术 课程设计指导书 2 三 课程设计的基本要求三 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 单元电路的设计单元电路的设计 2 1 设计单元电路的一般方法和步骤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 数字电子技术 课程设计指导书 3 2 2 元器件的选择元器件的选择 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 课程设计报告要求五 课程设计报告要求 数字电子技术 课程设计指导书 4 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 数字电子技术 课程设计指导书 5 课课 程程 设设 计计 课课 题题 课题一课题一 数字电子钟逻辑电路设计数字电子钟逻辑电路设计 一 一 简述简述 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 显显示示器器 译译码码器器 7进进制制周周 计计数数器器 显显示示器器 译译码码器器 24进进制制时时 计计数数器器 显显示示器器 译译码码器器 60进进制制分分 计计数数器器 显显示示器器 译译码码器器 60进进制制秒秒 计计数数器器 日日校校 分分校校 时时校校 秒秒校校 单单次次或或连连续续脉脉冲冲晶晶体体振振荡荡器器分分频频器器 1Hz 图 1 1 数字电子钟框图 数字电子技术 课程设计指导书 6 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 三 可选用器材三 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 100 F 16V 22pF 3 22pF 之间 6 电阻 200 10K 22M 7 电位器 2 2K 或 4 7K 8 数显 共阴显示器 LC5011 11 数字电子技术 课程设计指导书 7 9 开关 单次按键 10 三极管 8050 11 喇叭 1 W 4 8 四 设计方案提示四 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 1 秒脉冲发生器 脉冲发生器是数字钟的核心部分 它的精度和稳定度决定了数字钟的质量 通常用晶体振荡器发出的脉冲经过整形 分频获得 1Hz 的秒脉冲 如晶振为 32768 Hz 通过 15 次二分频后可获得 1Hz 的脉冲输出 电路图如图 1 2 所示 CD4060 12 R 11 10 22M 20pF 3 20pF 32768Hz 3 C1 1D Q 74LS74 1Hz Q14 图 1 2 秒脉冲发生器 2 计数译码显示 秒 分 时 日分别为 60 60 24 7 进制计数器 秒 分均为 60 进制 即 显示 00 59 它们的个位为十进制 十位为六进制 时为二十四进制计数器 显 示为 00 23 个位仍为十进制 而十位为三进制 但当十进位计到 2 而个位计到 4 时清零 就为二十四进制了 周为七进制数 按人们一般的概念一周的显示日期 日 1 2 3 4 5 6 所以我们设计这个七进制计数器 应根据译码显示器的状态表来进行 如表 1 1 所 示 数字电子技术 课程设计指导书 8 按表 1 1 状态表不难设计出 日 计数器的电路 日用数字 8 代替 所有计数器的译码显示均采用 BCD 七段译码器 显示器采用共阴或共阳的 显示器 Q4 Q3 Q2 Q1显示显示 1 0 0 0日日 0 0 0 11 0 0 1 02 0 0 1 13 0 1 0 04 0 1 0 15 0 1 1 06 表 1 1 状态表 3 校时电路 在刚刚开机接通电源时 由于日 时 分 秒为任意值 所以 需要进行调 整 置开关在手动位置 分别对时 分 秒 日进行单独计数 计数脉冲由单次脉冲或 连续脉冲输入 4 整点报时电路 当时计数器在每次计到整点前六秒时 需要报时 这可用译码电路来解决 即 当分为 59 时 则秒在计数计到 54 时 输出一延时高电平去打开低音与门 使报时 声按 500Hz 频率呜叫 5 声 直至秒计数器计到 58 时 结束这高电平脉冲 当秒计 数到 59 时 则去驱动高音 1KHz 频率输出而鸣叫 1 声 数字电子技术 课程设计指导书 9 五 参考电路五 参考电路 数字电子钟逻辑电路参考图如图 1 3 所示 数字电子技术 课程设计指导书 10 Q3Q2Q1Q0 CR 74LS161 74LS248 日日 1 日日时时 00 23分分 00 59秒秒 00 59 74LS24874LS24874LS24874LS24874LS248 74LS248 abcdefg DCBA CP Q3Q2Q1Q0 CR 74LS161 CP Q3Q2Q1Q0 CR 74LS161CP Q3Q2Q1Q0 CR 74LS161CP Q3Q2Q1Q0 CR 74LS161CP Q3Q2Q1Q0 CR 74LS161CP C1 1D R C1 1D R C1 1D R C1 1D S Q1Q2 Rd Rd Rd 74LS74 2 Q3 Q4 Sd 置位 复位过后 电容充电而 使 RD SD 变为 0 电路可进入计数状态 图 e 是用开关电路产生点动脉冲 每按一次开关产生一个正脉冲 使触发 器构成的计数器计数 1 次 图 f 是用开关电路产生负脉冲 每按一次开关产生 一个负脉冲 四 电路的安装与调试四 电路的安装与调试 数字电路系统的设计完成后 一个重要的步骤是安装调试 这一步是对设计内 容的检验 也是设计修改的实践过程 是理论知识和实践知识综合应用的重要环节 安装调试的目标是使设计电路满足设计的功能和性能指标 并且具有系统要求的可 靠性 稳定性 抗干扰能力 这里简要叙述安装调试数字电路的几个步骤 1 检测电路元件 最主要的电路元件是集成电路 常用的检测方法是用仪器测量 用电路实验 或 用替代方法接入已知的电路中 集成电路的检测仪器主要用集成电路测试仪 还可 用数字电压表作简易测量 实验电路则模拟现场应用环境测试集成芯片的功能 替 代法测试必须具备已有的完好工作电路 将待测元件替代原有器件后观察工作情况 除集成电路芯片外 还应检测各种准备接入的其他各种元件 如三极管 电阻 电容 开关 指示灯 数码管等 应确信元件的功能正确 可靠才能装入电路安装 2 电路安装 数字电子技术 课程设计指导书 44 数字电路系统在设计调试中 往往是先用面包板进行试装 只有试装成功 经 调试确定各种待调整的参数合适后 才考虑设计成印制电路 试装中 首先要选用质量较好的面包板 使各接插点和接插线之间松紧适度 安装中的问题往往集中在接插线的可靠性上 特别需要引起注意 安装的顺序一般是按照信号流向的顺序 先单元后系统 边安装边测试的原 则进行 先安装调试单元电路或子系统 在确定各单元电路或子系统成功的基础上 逐步扩大电路的规模 各单元电路的信号连接线最好有标记 如用特别颜色的线 以便能方便断开进行测试 3 系统调试 系统调试试将安装测试成功的各单元连接起来 加上输入信号进行调试 发 现 问题则先对故障进行定位 找出问题所在的单元电路 一般采用故障现象估测法 根据故障情