简单电子导航实验设计报告数字逻辑

1、哈尔滨工程大学 数字逻辑实验设计报告 题 目： 简单电子导航模拟器设计 姓 名： 班 级： 20120616 学 号： 专 业： 计算机科学与技术 简单电子导航模拟器设计报告1、 设计任务和要求1.设计任务：设计一个简单电子导航模拟器，要求可以设定初始位置、目的地位置并在数码管上显示目的地代号，并实现动态导航过程。2.设计要求：导航过程通过发光二极管来显示，初始化用户所在位置，即第几个二极管亮，然后通过按键控制数码管选定目的地代号，选好后，用另外一个按键给一个脉冲信号，让发光二极管以流水灯的形式，走到选定的二极管，发光二极管代表各个地点（暂定八个）。3.功能拓展：加入了里程表功能，可以显示导航

2、过程中走过的距离（假定每个位置之间的距离相等）。二、设计原理用发光二极管以流水灯的形式来模拟导航过程，第几个发光二极管发光代表用户所在位置，首先初始化用户所在位置后通过三个开关控制数码管选择目的地的代号，另一个开关控制导航的开始，二极管就能以流水灯形式工作。因为设计要求使用8个LED灯代表8个不同的位置，则本设计使用了一个74LS193同步可逆双时钟计数器（二进制）来存储初始位置并通过74LS138来选定LED灯来表示当前的位置；另外用三个接有电源的开关来存储目的地位置，同样也通过74LS48来选定LED灯，并通过74LS48七段译码器在数码管上显示相应的数字；通过74LS85四位幅度比较器比

3、较初始位置和目标位置的数值大小，根据74LS85幅度比较器的输出来确定对74LS193进行加操作或减操作，直到两个数值相等时，停止对74LS193的操作。这样，初始位置的LED灯就移动到了目的地LED灯，就可以实现简单电子导航。 三、实验器材1）数字逻辑实验箱 1台2）74LS00 2片74LS32 1片 74LS48 2片 74LS85 1片 74LS86 1片 74LS138 2片 74LS163 1片 74LS193 1片 四、设计方案经过对设计要求的分析，可将本实验划分为以下几个功能模块：1） 初始位置设定，使用一个可加可减计数器。2） 目标位置设定，使用三个开关设定。3） 位置显示，

4、使用用八个LED灯、三个个译码器和一个数码管。4） 判断初始位置向哪个方向移动，移动多远，用数据比较器。5） 里程记录器，使用一个加计数器，一个数码管和一个译码器。1.初始位置的设定因为要可以选定8个位置，则使用三位二进制计数器正好可以实现，用000到111分别表示8个不同的位置，又因为需要能对它进行加1操作或减1操作，则此处我们用74LS193同步可逆双时钟计数器，取用其低三位即可。其真值表如下所示：初始位置设置电路图如下：说明：20、21、22线所连接的开关依次对应三位二进制数，如图所示，表示A=100， “确认输入【1】”、“清零【1】”中的“【1】”表示开关闭合实现相应功能。2.目标位

5、置的设定同样要求可以选定8个位置，但不用对其进行其他操作，则此处我们使用三个接电源的开关即可。3.位置显示1 LED灯的显示三位二进制数对应8个不同的状态，而目标位置和初始位置都使用000到111来表示8个不同状态，为了让000到111这八个状态对应8个LED灯，此处用74LS138三线-八线译码器就可以实现。其真值表如下：但74LS138输出时有7个是高电位，1个是低电位，不能直接接到LED灯上，同时LED灯要可以同时显示初始位置和目标位置，则再使用8个与非门，把每个与非门分别接到两个74LS138上即可实现初始位置和目标位置都只点亮一个LED灯。举例分析如下：当初始位置A=01111111

6、，目标位置B=11011111时，A、B的每一位经过与非运算得到输出Y=10100000,把这个信号输给8个LED灯，就可以只点亮第0位和第2位的LED灯。LED灯显示电路如下图： 图一2 数码管部分的显示 因为只有8个位置，所以只要显示8个数字即可，目标位置用了3个二进制数来表示，则使用74LS48和一个数码管就可实现显示功能。74LS48真值表如下：电路连接如图：图二其中把D接低电位，只取ABC，三位二进制数与数字对应关系如下：ABC000001010011100101110111数字01234567里程计也使用数码管来显示，方式与上面相同，不再赘述。4.判断LED灯移动方向 如图1的连接方式时，当A或B从小到大递增时，LED灯从左向右依次亮起。 设初始位置值为A，目标位置值为B，当A<B时，初始位置在目标位置左侧，对A进行加操作，初始位置向右移动；当A>B时，初始位置在目标位置右侧，对A进行减操作，初始位置向左移动直到A=B，停止对A的操作，此时两个灯重合，完成导航功能。数据比较功能用74LS85四位幅度比较器，其真值表如下：这里只用高三位即可。5.里程记录器每次初始位置移动都是因为输给74LS193脉冲，把这个脉冲经过简单的逻辑运算，再输给另一个四位二进制加法器74LS163，让74LS163实现加