数字电子技术课程设计报告题目

--数字电子技术课程设计题目题目.1：多功能数字钟的电路设计数字钟是承受数字电路实现“时〞、“分〞、“秒〞数字显示的计时装置。由于数字集成电路化在提高报时精度的同时，也大大扩展了它的功能，诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动掌握、定时播送、定时启闭路灯等。因此，争论数字钟及扩大其应用，有着格外现实的意义。一、 设计目的把握数字钟的设计、组装与调试方法。生疏集成电路的使用方法。二、 设计任务与要求时钟显示功能，能够以十进制显示“时〞、“分〞、“秒〞。具有快速校准时、分、秒的功能。计时准确度，每天计时误差不超过1s。整点自动报时，在离整点10s时，便自动发出鸣叫声，步长1s，每隔1s鸣叫一次，前四响是低音，最终一响为高音，最终一响完毕为整点。选做：闹钟功能，可按设定的时间闹时。日历显示功能。将时间的显示扩展为“年〞、“月〞、“日〞。三、 数字钟的根本原理及电路设计一个具有计时、校时、报时、显示等根本功能的数字钟主要由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器、校时电路、报时电路等七局部组成。石英晶体振荡器产生的信号经过分频器得到秒脉冲，秒脉冲送入计数器计数，计数结果通过“时〞、“分〞、“秒〞译码器译码，并通过显示器显示时间。数字钟的整机规律框图如下：图-1石英晶体振荡器石英晶体振荡器的特点是振荡频率准确、电路构造简洁、频率易调整，它是电子钟的核心，用它产生标准频率信号，再由分频器分成秒时间脉冲。用反相器与石英晶体构成的振荡电路如图4-2-2所示。利用两个非门G1和G2自我反响，使它们工作在线外形态，然后利用石英晶体Z1

来掌握振荡频率。振荡器振荡频率的精度与稳定度根本上打算数字4MHz

4MH。Z分频器

2石英晶体振荡电路时间标准信号的频率很高，要得到秒脉冲，需要分频电路。例如，振荡器输出4MH信ZD74LS7441MH1074LS160〔或74LS90〕行4分频变成1MHZ

Z，然后送到1074LS16074LS906101HZ

的方波信号。计数器整个计数器电路由秒计数器、分计数器、时计数器串接而成。秒计数器和分计数器各自由十进制计数器串接并通过反响接成二十四制计数器。译码器译码器由六片74LS247〔或74LS48〕组成，74LS247驱动器是与8421BCD编码计数器协作用的7段译码驱动器。一片74LS247驱动一只数码，72LS247是集电极开路输出，为了限制数码管的导通电流，在72LS247的输出与数码管的输入端之间均应串有限流电阻。显示器本系统用七段发光数码管来显示译码器输出的数字，发光数码管有两种：共阳极或共阴极。74LS247校时电路刚接通电源或走时不准时，都需要进展时间校准。实现校时电路的方法有很多，承受根本R-S触发器构成单脉冲发生器是其中的一种，电路如图3。图-3校时电路四、 调试要点画出整个系统的电路图，并列出所需器件清单。1调试振荡器电路，用示波器观看振荡频率输出。将振荡输出频率送入各分频器，观看其输出频率是否符合设计要求。检查各级计数器的工作状况。观看校时电路的功能是否满足校时要求。当分频器和计数器调试正常后，观看电子钟是否正常准确地工作。五、 总结报告总结数字电子钟设计、安装与调试过程。分析安装与调试中觉察的问题及故障排解的方法。题目2：交通灯掌握电路设计路口的每个入口处设置了红、绿、黄三色信号灯。红灯亮制止通行；绿灯亮允许通行；黄灯亮则要的意义。一、设计目的把握交通灯掌握电路的设计、组装与调试方法。生疏数字集成电路的设计和使用方法。二、设计任务与要求用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯，而支干道允许亮绿灯时，主干道亮红灯。30s、支干道20s30s20s计时显示电路。5s5s计时显示电路。三、交通灯掌握电路根本原理及电路设计实现上述任务的掌握器整体构造如图4-2-4主干道信号灯主干道信号灯支干道信号灯译码驱动电路传感器主控制器时钟信号计时器主掌握器

4主控电路是本课题的核心，它的输入信号来自车辆的检测信号和30s、20s、5s三定时电路启动。主控电路属于时序规律电路，可承受状态机的方法进展设计。主控电路的输入信号有：主干道有车A＝1，无车A＝0；支干道有车B＝1，无车B＝0；30sL＝130s为L=0；20sS＝120sS＝0；5s为P＝15s为P＝0。主干道和支干道各自的三种灯〔红、黄、绿4种可能，即4种状态：主绿灯和支红等亮，主干道通行，启动30s定时器，状态为S；0主黄灯和支红灯亮，主干道停车，启动5s定时器，状态为S；1主红灯和支绿灯亮，支干道通行，启动20s定时器，状态为S；2主红灯和支黄灯亮，支干道停车，启动5s定时器，状态为S。四种状态的转换关系如图-5：

35可用2个JK触发器表达上述四种状态的安排和转换。计时器电路这些计时器除需要秒脉冲作时钟信号外30s计时器应在主、支干道都有车，主控器进入S0

状态〔主干道通行〕时开场计时，等到30s后往主控器送出信号〔L＝1〕并产生复零脉冲使该计数器复零。同样20s计时器必需在主、支干道S2

5s计时器则要在进入S或S1 3

到规定时间分别输出S＝1、P＝1信号，并使计数器复零。设计中30s计数器可以承受两个十进制计数器T210RS触发器组成反响复零电路。按同样的方法可以设计出20s和5s计时电路，与30s计时电路相比，后两者只是掌握信号和反响信号的引出端不同而已。译码驱动电路〔1〕信号灯译码电路1〞，灯灭为“0〞，主干道红黄绿等分别为R、Y、G，支干道红黄绿等分别为r、y、g，则信号灯译码电路真值表为：111输入输出Q2QRYGryg00001100010101001010001011100001由真值表可进一步得到各灯的规律表达式，进而确定其电路形式。〔2〕计时显示译码电路计时显示实际是一个定时掌握电路，当30s、20s、5s任一计数器计数时，在主支干道各自可通过数码管显示出当前的计数值。计数器输出的七段数码显示用BCD码七段译码器驱动即可，具体设计可参考课题一电子数字钟的译码、显示局部。时钟信号发生器电路产生稳定的“秒〞脉冲信号，确保整个电路装置同步工作和实现定时掌握。此电路与课准确度要求不高，也可承受RC传感器设计中用开关代替传感器，主干道有车A＝1，无车A＝0；支干道有车B＝1，无车B＝0；四、调试要点画出整机电路图，并列出所需器件清单。1秒脉冲信号发生器与计时电路的调试与上一设计一样。主控器电路的调试，可用规律开关S、S、S、S、S

分别代替A、B、L、S、P信1 2 3 4 5号，秒脉冲作时钟信号，在S～S不同状态时，主控器状态应按状态转换图转换。1 5假设以上规律关系正确，即可与计时器输出L、S、P相接，进展动态调试。此时，A，B信号仍用规律开关S、S代替。1 2信号灯译码调试亦是如此，先用两个规律开关代替Q、Q，当Q、Q

00、01、2 1 2 110、11时，6各发光二极管应按设计要求发光。各单元电路均能正常工作后，即可进展总机调试。五、总结报告总结交通灯掌握电路的设计、安装与调试过程。分析安装与调试中觉察的问题及故障排解的方法。题目3：简易数字频率计电路设计变化的信号。如配以适当的传感器，可以对多种物理量进展测试，比方机械振动的频率、转速、声音的频率以及产品的计件等等。因此，数字频率计是一种应用很广泛的仪器。一、设计目的了解数字频率计测量频率与测量周期的根本原理；娴熟把握数字频率计的设计与调试方法及减小测量误差的方法。二、设计任务与要求测量围：1HZ

—9.999KHZ

，闸门时间1s；10HZ

—99.99KHZ

，闸门时间0.1s；100H

—999.9KH

，闸门时间10ms；1KH

Z—9999KH

Z，闸门时间1ms；Z Z显示方式：四位十进制数当被测信号的频率超出测量围时,报警.三、数字频率计根本原理及电路设计所谓频率，就是周期性信号在单位时间(1s)变化的次数．假设在肯定时间间隔T测得这个周期性信号的重复变化次数为N，则其频率可表示为f=N/T。因此，可以将信号放大整形*后由计数器累计单位时间的信号个数，然后经译码、显示输出测量结果，这是所谓的测频法。可见数字频率计主要由放大整形电路、闸门电路、计数器电路、锁存器、时基电路、规律掌握、译码显示电路几局部组成，总体构造如图-6：整形 闸

译 显从原理图可知，被测信号数经放大整形器所要求的脉冲信号Ⅰ，其频率与大 门 *率f器供标准时间度T的方波时基信号II路 *作为闸门的一个输入端，掌握闸门的开放时间，被测信号I从闸门另一端输入，被测信号频率为f,闸门宽度T，假设在闸门时间计数器计得的脉冲个数为N，则被测信号频率f=N/TH。可见，* * z闸门时间T打算量程,通过闸门时基选择开关选择,选择T大一些,测量准确度就高一些,T小一些,则测量准确度就低.依据被测频率选择门时间来掌握Ⅴ量程.在整个电路中,时基电路是关键,闸门信号脉冲宽度是否准确直接打算了测量结果是否准确.规律掌握电路的作用有两个：一是产生锁存脉冲Ⅳ，使基辑”路Ⅴ，使计数器每次测量从零开场计数。放大整形电路形电路可以承受晶体管3DGl00和74LS00，其中3DGl00组成放大器将输入频率为f的周期信号如正弦波、三角波等进展放大。与非门74LS00构成施密特触发器，它对放*大器的输出信号进展整形，使之成为矩形脉冲。时电路 T555求较高时，Ⅲ承受晶体振荡器。由555定时器构成的时基电路包括脉冲产生电路和分频电路两局部。

N 锁存信号Ⅳ 〔1〕555VR cc 承受555产生1000H振荡脉冲的参考Ⅴ 1 Z清零信号电路如图4-2-7所示。电阻参数可以由振荡频R 8 4 率计算公式f=1.43/((R+2R)*C)求得。5 2 5 〔2〕 分频电路62 由于本设计中需要1s0.1s10ms1ms7 四个闸门时间，555振荡器产生1000HZ，周1 期为1msµF 三个周期的闸门信号，可承受74LS90分别经107555规律掌握电路在时基信号II完毕时产生的负跳变用来产生锁存信号Ⅳ，锁存信号Ⅳ的负跳变又用来产生清“0”信号V。脉冲信号Ⅳ和V可由两个单稳态触发器74LSl23产生，它们的脉冲宽度由电路的时间常数打算。触发脉冲从B端输入时，在触发脉冲的负跳变作用下，输出端Q可获得一正脉冲,Q非端可获得一负脉冲，其波形关系正好满足Ⅳ和V的要求。手动复位开关S按下时，计数器清“04-2-88锁存器锁存器的作用是将计数器在闸门时间完毕时所计得的数进展锁存示器。选用8D锁存器74LS273可以完成上述功能．当时钟脉冲CP的正跳变来到时，锁存器的输出等于输入，即Q=D。从而将计数器的输出值送到锁存器的输出端。正脉冲完毕后，无论D为何值，输出端Q的状态仍保持原来的状态Qn

不变．所以在计数期间，计数器的输出不会送到译码显示器．报警电路本设计要求用4位数字显示，最高显示为9999。超过9999就要求报警，即当千位到达9〔即1001〕时，假设百位上再来一个时钟脉冲〔即进位脉冲4-2-9：图-9数字频率计报警电路四、调试要点通电预备成块，然后接通电源，用万用表检查板上的各点电源电压值，之后再关掉电源，插上集成块。单元电路检测接通电源后，用双踪示波器(输人耦合方式置DC档)观看时基电路的输出R和R1 2观看74LSl23的第13脚和第10脚的波形是否为锁存脉冲Ⅳ和清零脉冲V的波形。将4片计数器74LS90的第2脚全部接低电平，锁存器74LS273的第11个位计数器的第14脚参与计数脉冲，检查4位锁存、译码、显示器的工作是否正常。系统连调在放大电路输入端参与Vpp=1v，f=1kHz

的正弦信号，用示波器观看放大电路和整形电路的输出波形，应为与被测信号同频率的脉冲波，显示器上的读数应为1000H。z五、总结报告总结数字频率计设计、安装与调试过程。分析安装与调试中觉察的问题及故障排解的方法。分析减小测量误差的方法。题目4：洗衣机掌握电路设计一、设计目的把握洗衣机掌握电路的设计、组装与调试方法。生疏数字和模拟集成电路的设计和使用方法。二、设计任务与要求设计制作一个洗衣机掌握器，具有如下功能：承受中小规模集成芯片设计洗衣机的掌握定时器，掌握洗衣机电机作如下运转：洗涤电机用两个继电器掌握。时间到而停机。当定时时间到达终点时，一方面使电机停转，同时发出音响信号提示用户留意。洗涤过程在送入预置时间后即开场运转。选作：能够设置洗涤过程开场时间。三、洗衣机掌握电路原理及电路设计实现以上功能的洗衣机掌握电路原理如图10：图10洗衣机掌握电路原理图电机驱动电路承受两个继电器掌握电机的驱动电路如图4-2-11，洗涤定时时间在0~20min用户任意设定。11洗衣机电机驱动电路两级定时电路Z1ZZ1Z2K1K2电机循环直至总定时时间到为止。由驱动电路掌握11动作动作正转00不动不动停顿11动作动作正转00不动不动停顿10动作不动反转01不动动作停顿1 2工作波形如图4-2-12：图-12当总定时时间在0~20min以设定一个数值后T为高电平，然后用倒计时方法每分钟减1T变为0Z=Z=，1 2实现正转，假设 Z Z= =0，实现暂停，假设1 2Z=1，Z=01 2全零时，则定时时间到。本电路就可承受这种方法。当秒脉冲发生器的时钟信号经60分频后，脉冲到来计数器减1，直至减到定时时间到为止。运行中间，剩余时间经译码后在数码管上进展显示。电机掌握信号产生电路由于Z和Z1

的定时长度可分解为10s的倍数，由秒脉冲到分脉冲变换的六十进制计数器的状态中可以得到Z、Z定时的信号，经译码后得到Z和Z所示波形信号，这两个信号以及1 2 1 2定时信号T经掌握门输出后，得到推动电机的工作信号。四、调试要点通电预备单元电路检测接通电源后，用双踪示波器(输人耦合方式置DC档)观看秒脉冲电路的输出波形，看其是否满足设计要求，再观看六十进制计数器和洗涤时间计数器，看其输出波形是否正确。ZZ1

的时间译码规律和电机驱动电路是否正常工作。 3.系统连调设定洗涤时间，观看电机运转状况和数码管显示。五．总结报告总结洗衣机掌握电路整体设计、安装与调试过程。要求有电路图、原理说明、电路所需元件清单、电路参数计算、元件选择、测试结果分析。分析安装与调试中觉察的问题及故障排解的方法。题目5：四人智力竞赛抢答器一、 设计目的把握四人智力竞赛抢答器电路的设计、组装与调试方法。生疏数字集成电路的设计和使用方法。二、 设计任务与要求设计任务设计一台可供4名选手参与竞赛的智力竞赛抢答器。用数字显示抢答倒计时间，由“9〞倒计到“0〞时，无人抢答，蜂鸣器连续响0.5秒。选手抢答时，数码显示选手组号，同时蜂鸣器0.5设计要求4名选手编号为：1，2，3，4。各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应，也1，2，3，4。(3)抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开场后，假设有选手按动抢答按钮，该选手编号马上锁存，并在抢答显示器上显示该编号，同时扬声器给出音响提示，封锁输入编码电路，制止其他选手抢答。抢答选手的编号始终保持到主持人将系统清零为止。抢答器具有定时〔9秒〕抢答的功能。当主持人按下开场按钮后，定时器开场倒计时，0.5秒。参赛选手在设定时间〔9秒〕抢答有效，抢答成功，扬声器响，音响持续0.5秒，同时定时器停顿倒计零为止。假设抢答定时已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效。系统扬声器报警〔音响持续0。用石英晶体振荡器产生频率为1Hz

的脉冲信号，作为定时计数器的CP信号。三、四人智力竞赛抢答器电路原理及设计4线7