电子学课程设计.doc

电子学课程设计（1）课程设计的性质、目的和任务创新精神和实践能力二者之中，实践能力是基础和根本。这是由于创新基于实践、源于实践，实践出真知，实践检验真理。实践活动是创新的源泉，也是人才成长的必由之路。通过课程设计的锻炼，要求学生掌握电路的一般设计方法，具备初步的独立设计能力，提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力，培养学生的创新精神。（2）课程设计基本要求掌握现代大规模集成数字逻辑电路的应用设计方法，进一步掌握电子仪器的正确使用方法，以及掌握利用计算机进行电子设计自动化(EDA)的基本方法。（3）课程设计指导教材基础电子电路设计与实践国防工业出版社（4）课程设计内容从1-7题目中任选其一完成。（5）报告要求a.设计的性质、目的和任务；b.设计课题要求；c.设计的内容、电路原理和详细的设计过程；d.调试与仿真结果；e.调试中遇到的问题及解决的方法；f.详谈自己的体会、感想、建议。（6）成绩评定成绩评定按照实际完成情况、题目的难度系数、采用的实现方法和手段、功能扩展的创新体现以及报告等多方面综合评定。1.十字路口交通管理信号灯设计与制作（难度系数1）设计基本要求:主干道绿灯亮的时间为8秒，闪烁3秒，黄灯亮的时间为2秒，红灯亮的时间为11秒。主干道上绿灯亮和闪烁、黄灯亮共13秒，这时支干道上的红灯一直亮着。图 十字路口交通管理信号灯支干道绿灯亮的时间为6秒，闪烁3秒，黄灯亮2秒，红灯亮的时间为13秒。支干道上的绿灯亮6秒、闪烁3秒及黄灯亮2秒，主干道上的红灯亮11秒。显示功能要求:a主干道上绿灯亮的时间为8秒，数码管显示起始时间7秒，然后依次递减至0，绿灯闪烁3秒，黄灯亮的时间为2秒(这段时间数码管不显示)。支干道红灯亮的时间为13秒，数码管显示起始时间为12秒，然后依次递减至0。b支干道上绿灯亮的时间为6秒，数码管显示起始时间5秒，然后依次递减至0，绿灯闪烁3秒，黄灯亮的时间为2秒(这段时间数码管不显示)，主干道红灯亮的时间为11秒，数码管显示起始时间为10秒，然后依次递减至0。#设计提示（仅供参考）：交通灯所需的频率只有二种：1Hz和2Hz。如用4M频率信号，可经过分频后得到。1Hz的频率供计数器工作，产生标准的1秒脉冲信号。2Hz的频率供绿灯闪烁用，3秒闪烁共6次。先写出交通灯的24个状态的真值表，再用AHDL语言的状态机写出交通灯的控制部分(若用原理图来实现的话，就要占用很多资源，而且非常复杂)。建一个七段译码的模块，再用状态机加上数码管显示部分，建成一个增强型功能的控制模块。2.带有整点报时的数字钟设计与制作（难度系数2）设计要求：（1）构造一个24小时制的数字钟。要求能显示时、分、秒。（2）要求时、分、秒能各自独立的进行调整。（3）能利用喇叭作整点报时。从59分50秒时开始报时，每隔一秒报时一秒，到达00分00秒时，整点报时。整点报时声的频率应与其它的报时声频有明显区别。#设计提示（仅供参考）：（1）对频率输入的考虑数字钟内所需的时钟频率有：基准时钟应为周期一秒的标准信号。报时频率可选用1KHz和2KHz左右(两种频率相差八度音，即频率相差一倍)。另外，为防止按键反跳、抖动，微动开关输入应采用寄存器输入形式，其时钟应为几十赫兹。（2）计时部分计数器设计的考虑分、秒计数器均为模60计数器。小时计数为模24计数器，同理可建一个24进制计数器的模块。（3）校时设计的考虑数字钟校准有3个控制键：时校准、分校准和秒校准。微动开关不工作，计数器正常工作。按下微动开关后，计数器以8Hz频率连续计数(若只按一下，则计数器增加一位)，可调用元件库中的dff寄存器建一个控制按键的模块，即建立开关去抖动电路(见书70页)。（4）报时设计的考虑可以将高频时钟分频得到约2KHz和1KHz的音频，作为数字钟的报时频率。当电子钟显示XX：59：50时，数字钟开始报时“DO，持续一秒，而且每隔一秒报一下，直至显示XX：00：00时报“DI，持续一秒后停止。最后输出至喇叭。应调用元件库中的逻辑门建一个控制报时的模块。（5）建一个七段译码的模块因在系统可编程器件实验箱上的数码管没有经过译码，故要用AHDL语言写一个七段译码的模块，且应考虑数码管为共阳极。数码管上的点(D2、D4、D6)应置Vcc。3.电子琴音阶发生器设计与制作（难度系数1）设计要求：要求能产生音名A到G之间的音阶，以一秒一个音阶的速度自动演奏，并可随时手控停在某个音阶上。为了能知道音名，要求以简谱方式显示之。音名与频率的关系：音乐上的十二平均律规定：每两个八度音之间频率相差一倍。在这两个八度音之间，分成十二个半音，每两个相邻半音的频率比为。另外还规定，音名A的频率为440Hz。音名B到C之间、E到F之间为半音，其余为全音。这样，可算得从A(简谱的低音6)到a1(简谱的高音6)之间的每个音名的频率为：A440Hza880a11760B493.88Hzb987.76c523.25Hzc11046.50d587.33Hzd11174.66e659.25Hze11318.51f698.46Hzf11396.92g783.99Hzg11567.98#设计提示（仅供参考）：用硬件描述语言完成分频，并注意分频输出脉冲占空比应为50%。可以采用层次化设计手段完成设计。4.可变量程数字频率计设计与制作(难度系数3)设计要求：设计一个五位数字频率计。要求分成四档测量范围，1、10、100、1000。在1档，测量范围为1Hz到99999Hz，余此类推。最高测量频率为99999KHz(1000档)。测量范围的选择由按键手控，但要有指示灯显示。再有，输入频率大于实际量程时，要有溢出显示。#设计提示（仅供参考）：频率测量，实质上是按照记录单位时间内脉冲数量的原理实现的，并定时进行显示。设计时需要进行计数，到达规定时间需要把数据锁存并显示，同时又进行新的一轮计数工作。5.有符号5位整数乘法器设计与制作(难度系数4)设计要求：设计一个两个5位数相乘的乘法器。用发光二极管显示输入数值，用7段显示器显示十进制结果。乘数和被乘数分两次输入。在输入乘数和被乘数时，要求显示十进制输入数据。输入显示和计算结果显示，采用分时显示方式进行，可参见计算器的显示功能。注意，如果除法功能为引用功能模块，则难度系数将按照1到2.5计算。#设计提示（仅供参考）：通常表示带符号二进制数时，最高位为“0”表示“+”号，最高位为“1”表示“-”号，例如，01101表示“+1101”，而11101则表示“-1101”。乘法运算通常采用移位相加方法实现，见简略示意图。最终符号则用两个数的最高位采用“异或”逻辑得到。乘数被乘数移位寄存移位寄存相乘逻辑累加器结果寄存时钟6.有符号5位整数除法器设计与制作(难度系数4)设计要求：设计一个两个五位数相除的整数除法器。用发光二极管显示输入数值，用7段显示器显示结果十进制结果。除数和被除数分两次输入，在输入除数和被除数时，要求显示十进制输入数据。采用分时显示方式进行，可参见计算器的显示功能。注意，如果除法功能为引用功能模块，则难度系数将按照1到2计算。#设计提示（仅供参考）：被除数寄存器除数寄存器补码加法器商余数除法一般采用减法运算实现，而减法运算又采用补码相加运算得到，见简略示意图。7.四路抢答器设计与制作(难度系数5)设计要求：设计一个四路抢答器。抢答器必须具有互锁功能，同时抢答时每次只能有一个输出有效。同时，抢答时具有计时功能，限定选手的答题时间，在接近规定时间时进行提示，达到规定时间发出终止音。主持人可控制加分或减分。见简略示意图。主控制器选手输抢答入时间提示音主持人计分显示1计分显示2计分显示3计分显示48.出租车计价器设计与制作(补考专用选题，非补考同学不能选择！)设计要求：设计一个出租车计价器，共有三个输入，分别是启动开关、计时脉冲（4MHz）、行程脉冲（每100米1个脉冲）。输出显示为付费金额。工作原理