数点课程设计指导书

1、数字电子技术课程设计指导西安理工大学自动化学院三电中心.电子学§1 进行数字课程设计的一般步骤l 确定任务确定应用系统的功能指标和技术参数，这是系统设计的起点和依据，它将贯穿于系统设计的全过程，必须认真做好这个工作，在确定任务的阶段中必须明确。1. 本应用系统需要达到的主要目标是什么，有多少个回路，有几个参数需要进行检测和控制？检测和控制的精度为多少？2. 本应用系统有多少输入信号和输出信号？输入信号的形式和电压等级及变化频率情况，输出信号的形式，电压等级和驱动功率有何要求？3. 本应用系统的工作环境情况如：温度、湿度、供电质量、电磁干扰等，是否需要采用特殊的安全保护和抗干扰措施。4

2、. 本应用系统的经济指标，特别是对新产品的开发，应当综合考虑成本，可靠性，可维护性以及经济效益和社会效益，参考国内外同类产品的资料，提出比较合理的技术指标，使所开发的产品具有最佳的性能价格比。l 理论设计（自顶而下）1. 认真分析设计任务，通过调查研究，查阅资料来初定系统结构的总体方案；2. 进行总体功能设计，划分功能模块，画出总体设计框图，注明各单元电路间接口信号，并画出一些重要控制信号的时序图；3. 按照设计要求，具体分析每个模块的逻辑，选用合适的器件和集成电路，设计出具体逻辑电路；4. 可以利用计算机，对相关电路进行必要的仿真，修改并完善理论设计。l 实验调试并验证（之下而上）按设计原理

3、图，之下而上进行实际的接线调试。并解决调试过程中的问题，提出修改方案，并验证。1. 单元电路整体布局，规划器件位置。尽量统一信号流向，以接线方便，连线短为原则。含有模拟信号的芯片尽量与数字芯片保持较大的距离；2. 根据各个单元电路的特点，合理安排电源和接地方法，减小接地噪声，确保可靠连接；3. 分别调试各个单元电路，标记重要的单元电路输入输出引线；4. 按照系统结构，逐级连接单元电路，进行系统联调。 l 总结撰写课程设计报告l 验收- 1 -§2 理论设计实例（数字钟的设计为例）1. 总体设计原理总体设计框图如下：2. 各模块具体设计a) 振荡器和分频器CC4060是14位行波计数器

4、，并含有内部振荡器，仅需要外接几个电阻电容即可以实现振荡，而14位行波计数器可提供14级分频输出。- 2 -要求：CT>100pF (选CT=200pF) Rs>>RT (选200300k) 取RT=2030 k f0=1/(2.2 RT CT)16384Hz 因此：PS=fQ14=2-14 f0=1Hz -13 P2S=fQ13=2 f0=2HzVL=fQ5=2-5 f0=512HzVH=fQ4=2-4 f0=1024Hz由于驱动能力不够，加CC4050驱动。CC4050引脚如下：F E D12 91 2 3 4 5 6 7 8+5V A B C计数器1)六十进制计数器-

5、3 -“0” “1”2)二十四进制计数器b) 校时电路CC4017主要用来产生校时脉冲控制信号，CLK：时钟ENA：时钟允许控制，ENA=1禁止时钟输入RST：复位，RST=1时复位，即：Q0=1，其他为0再正常工作时部分时序波形如下：- 4 -CLK RST Q0 Q1 Q2 Q3 Q4利用Q4产生复位信号，接到RST上，构成四个循环脉冲，分别用做校时（JS）、校分（JF）、校秒（JM）控制信号。具体的方法是用于控制计数器的记数脉冲，如下图所示： 方法一：校准信号（PCP端方法二：用于复位低端计数器校准信号（PS校准控制信号 校准输出正常计时信号（进位信号）- 5 -方法三：校准信号（PS）

6、 校准控制信号&&校准输出4017的Q0作校准锁 &接线图：JL JS JF JM4、报时电路因为是整点报时，按要求应在59分50秒开始，在到正点的最后十秒内，凡偶数秒不响，而奇数秒响，且5959”响高音。 所以，把5950”的译码输出作为报时开关； 把秒的最低位Q1A作为声音开关； 把秒的Q1D作为高低音开关。- 6 -YB= Q4CQ4AQ3DQ3A Q2CQ2AQ1A= Q4CQ4AQ3DQ3A·Q2CQ2AQ1A§3 可选课程设计题目题目一：数字式电子钟的设计一、 简要说明：利用数字电路的理论和知识进行设计，一般应具有时分秒计时功能，同时可以

7、进行时间的调整；定点报时等。- 7 -二、 设计任务和基本要求：设计数字式电子钟，基本要求如下：设计一个时分秒计数器，并具有译码显示。其中时为24进制，分秒为60进制。三、 提高要求：1、设计时钟脉冲信号产生电路，要求产生1Hz,2Hz,512Hz,1024Hz的脉冲信号。2、设计一个电路实现时分秒校准功能。3、设计一个电路实现整点报时功能，要求报时声响四低一高，报时声响持续一秒，间隔一秒，最后一向结束为整点。 四、 指导性框图：题目二：数字频率计设计一、 简要说明：利用数字电路的理论和知识进行设计，参照一般频率计功能设计。- 8 -二、 设计任务和基本要求：设计一个数字频率计，该频率计可以测

8、量正弦波，方波，三角波等交流信号的频率，基本要求：实现下列技术指标：1测量范围；1Hz1999Hz ，固定小数点。2分辨率：1Hz3显示方式：三位LED数码管显示4工作模式：计数 显示 清零依次循环。三、 提高要求：1 将固定小数点改为浮动小数点2 用三位LED数码管显示1HzKHz。四、 指导性框图：题目三：多功能彩灯控制器设计一、 简要说明：利用数字电路的理论和知识进行设计，八个一组的彩灯按照多种不同的方式显示，组成不同的视觉效果。二、 设计任务和基本要求：设计一个循环可预置序列发生器，并用于控制彩灯的循环显示。不同的预置产生不同的效果。基本要求：实现循环序列发生器和彩灯控制电路，使得彩灯

9、按一定的规律循环显示。 - 9 -假定循环规律为：的状态是（表示灭，表示亮），每隔一秒灯的状态依次左移一位，即：设计控制电路，可自动预置种不同的初状态，每隔秒改变一种，并在这四种初状态循环，使得彩灯定时改变显示的效果。假定四种不同的初状态为：，三、 提高要求1 加手动方向效果控制，可使彩灯按正反两个方向移动显示2 实现自动方向控制：当按左移方向显示自动预置的全部种状态效果后，再按右移方向显示一次，如此循环。 3 自备工作时钟。 四、 指导性框图：L1L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8题目四：交通灯控制电路设计一、简要说明：- 10 -利用数字电路的理论和知识进行设计，交通灯控制一般要有两

10、个路口协调工作，同时可以相关的时间。二、 设计任务和基本要求：设计十字路口（东西南北）交通指挥控制器，控制两路口方向的红、黄、绿三种交通灯，并用数字指示通停时间。技术指标有： 东西停，南北行东西红灯亮，南北绿灯亮 东西停，南北转行东西红灯亮，南北绿、黄灯亮 5 东西行，南北停东西绿灯亮，南北红灯亮 东西转行，南北停东西绿、黄灯亮，南北红灯亮 5 基本要求完成东西、南北两个方向的交通灯控制电路设计，要满足时间要求。三、 提高要求1 设计时间显示电路，要求用两位显示两方向的通、停时间。（注：时间数字显示为倒时方式）2 自备工作时钟四、 指导性框图：- 11 -§4 几种集成电路简介1、4

11、060CC4060是14位行波计数器，并含有内部振荡器，仅需要外接几个电阻电容即可以实现振荡，而14位行波计数器可提供14级分频输出。要求：CT>100pF (选CT=200pF) Rs>>RT (选200300k) 取RT=2030 k f0=1/(2.2 RT CT)16384Hz-14因此：PS=fQ14=2 f0=1Hz -13 P2S=fQ13=2 f0=2Hz -5 VL=fQ5=2 f0=512HzVH=fQ4=2-4 f0=1024Hz由于驱动能力不够，加CC4050驱动。CC4050引脚如下：- 12 -2、 4017CC4017主要用来产生校时脉冲控制信号

12、，是十进制顺序脉冲发生器。 CLK：时钟ENA：时钟允许控制，ENA=1禁止时钟输入RST：复位，RST=1时复位，即：Q0=1，其他为0再正常工作时部分时序波形如下：CLKRSTQ0 Q1Q2Q3Q4利用Q4产生复位信号，接到RST上，构成四个循环脉冲，可用做校时（JS）、校分（JF）、校秒（JM）控制信号,或用作其他电路的选通控制。- 13 -§5可选用的组件：74LS00（四2输入与非门）74LS08（四2输入与门）74LS20（二4输入与非门）74LS04（六反相器）74LS92（二、六、十二分频计数器）74LS192（BCD十进制加减计数器）74LS160（同步BCD十进制

13、加计数器）74LS248或CC4511（显示译码器）74HC4060或CC4060（14位行波计数器）74HC4050或CC4050（六同相缓冲器）74HC4017或CC4017（十进制译码输出计数器）§6 课程设计任务要求一、 每个班级有四个可选的设计题目，以学生自愿与平衡的原则，分配题目。并登记组号；二、 课程设计分为三个阶段，时间周期为一周。第一阶段为理论设计阶段，三天时间，指导教师负责指导和答疑。第二阶段是实际接线调试，时间二到三天，指导教师现场指导。第三阶段是撰写设计报告，总结设计成果。三、 下达任务后，认真做好理论设计，进入实验室以前，要有理论设计图。经指导教师检查后进行调试。否则不能进入实验室进行调试。四、 调试期间要遵守实验室守则，注意衣着整洁、不准穿拖鞋。不得擅自离开实验室。五、 按下列要求作好课程设计报告：1 设计任务及要求。2 总体设计思路及功能描述（附框图）。3 各部分电路具体设计方案详细说明及原理图。4 调试的步骤及调试过程中出现的问题以及解决方法。 - 14 -5678 设计心得体会。 总图一张（用坐标纸画）。 元件清单。 参考文献。六、 成绩评定方法课程设计成绩分三个部分评定：方案设计、软硬件调试过程和设计报告，按3：4：3评定成