数字电路课程设计报告new

2013-2014学年第2学期学生作业/报告□学生作业□实验报告■课程设计报告□学习心得报告课程名称：数字电路分析与设计教学班号：05811101份数：1授课教师：丁志杰本科实验报告实验名称：数字电路分析与设计课程设计课程名称：数字电路分析与设计实验时间：3月5日—3月8日任课教师：丁志杰实验地点：实验教师：实验类型：□原理验证■综合设计□自主创新学生姓名：谢愚1120111463/05811101组号：学院：信息与电子学院同组搭档：专业：信息工程成绩：交通灯控制器交通灯控制器种类繁多，不同的路口有不同的交通灯控制器。所设计交通灯控制器应为主路和支路交叉路口信号灯控制器，如下图所示。一、系统描述T=1代表定时时间到。二、设计过程包括状态图以及相应的状态表、化简过程和各分部电路原理图。交通灯控制器的状态设置及输出方程设R、G、Y代表主路的红、绿、黄灯；r、g、y代表支路的红、绿、黄灯。Q1Q0SRGYrgy00SG01010001SY00110010Sg10001011Sy100001设主路绿灯的持续时间为TG；支路绿灯的持续时间为Tg；主路、支路的黄灯持续时间分别为TY、Ty。交通灯控制器的状态图及驱动方程（无自动/手动控制）各状态持续时间的控制T数值二进制数补数TG16s100000000Tg13s11010011TYTy4s01001100以74LS161/163用“置补法”实现定时。交通灯控制器的倒计时显示电路IB=QBQC+QD灭灯输入端IB，低电平有效。优先级最高。灭零输出端YBR，低电平有效。与IB共用一个端子。IB/YBR端只在不被输入低电平时，它才作为输出端。各部分原理图1、振荡器（秒脉冲发生器电路） 秒脉冲信号电路采用555定时器来实现。555定时器是一种多用途集成电路，应用相当广泛，通常只需外接几个阻容元件就可以很方便的构成施密特触发器和多谐振荡器。利用555定时器构成多谐振荡器的方法是把它的阀值输入端TH和触发输入端相连并对地接电容C，对电源接电阻和，然后再将和接DIS端就可以了。由555构成的秒脉冲产生电路如图2-1所示。 多谐振荡器的振荡周期为：2、状态机及定时器电路状态机使用74LS74双D触发器，按照状态方程连接即可。定时器使用74LS163，按照要求进行预置。采用数据选择器74LS153来控制状态变化。3、状态译码器及LED红绿灯显示电路主、支干道上红、黄、绿信号灯的状态主要取决于状态控制器的输出状态。现选择半导体发光二极管模拟交通灯，由于门电路的带灌电流的能力一般比带拉电流的能力强，在实验时尽量要求门电路输出电平低时点亮相应的发光二极管。4、倒计时显示电路使用74LS248作为译码驱动。在老师要求的基础之上，自行设计了两位倒计时，增加了一定的难度。三、设计结果标有IC芯片引脚号的系统逻辑电路总图(含Multisim仿真图与手绘图)四、所需器件清单元器件型号(功能)数量总计74LS248214CD400874LS00(四2输入“与非”门)274LS04(六反相器)274LS08(四2输入“与”门)174LS32(四2输入“或”门)174LS74(双D触发器)174LS153(双4选1数据选择器)174LS163(4位同步清零、置数计数器)1LED(红绿黄)各26电阻、电容(47K*2,10uF*1,0.1uF*1，300*6)若干七段BCD数码显示管2五、实验过程所遇问题及所做改进、补充和实验结果首先我想谈谈关于实验中所遇到的问题。按照之前在电脑上仿真的电路，我为了在实际实验时便于使用，又重新手绘。结果由于不够细心，未能注意到某些芯片的引脚问题（比如74LS04的非门引脚），导致在实际中犯下许多错误。这也导致起初电路完成后只保持在一个状态，无法正常工作。因此，我花费了大量时间来排查错误，发现居然有的芯片接地和接电源引脚居然接到了旁边的空脚上。最终，经过仔细检查，才让交通灯正常运转起来。这也让我深刻体会到实际操作的重要性。尽管在电脑上仿真时，由于原理正确很顺利的就仿真出结果，然而实际当中却有更多要注意的问题。这也让我吸取了教训，以后一定要在实验中认真仔细。此外，在老师要求的一位倒计时（0-9）的基础之上，我设计了两位倒计时。虽然在实际中可能不太实用，但是我认为至少这对于我的能力是一种锻炼。实验结果波形图：1、状态Q1、Q0波形图：图我们可以看到，Q1、Q000,0,11,10四个状态进行循环，符合实验要求。故可见实验结果正确。2、倒计时电路对于74LS163的四个输出端QA,QB,QC,QD,其波形图为：可以看到四个状态的时间分别为16秒，4秒，13秒，4秒。符合实验结果。此外，由于采用预置法来计数，因此通过反相器即可实现倒计时功能。六、总结通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力。在整个设计过程中，我通过这个方案包括设计了一套电路原理和电路连接图，和芯片上的选择。在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里老想着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。我趁着做课程设计的同时也对课本知识有了巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。先设计、再实际进行实验，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时的满富激情到后来汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。通过这次课程设计，我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做，难免会遇到