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数字逻辑电路设计课题_图文

第6章 数字逻辑电路设计课题

数字逻辑电路的设计包括两个方面:基本逻辑功能电路设计 和逻辑电路系统设计。关于基本逻辑功能电路设计一般在《数字 电路技术基础》教材中均有较详细的介绍,这里主要介绍数字逻 辑电路系统的设计,即根据设计的要求和指标,将基本逻辑电路 组合成逻辑电路系统。 数字逻辑电路通常由输入电路、控制运算电路、输出电路、电 源电路四部分组成,如图6-1所示。

数字逻辑电路总体方案设计的基本方法如下: 1)根据总的功能和技术要求,把复杂的逻辑系统分解成若干 个单元系统,单元的数目不宜太多,每个单元也不能太复杂, 以方便检修。 2)每个单元电路由标准集成电路来组成,选择合适的集成电 路及器件,构成单元电路。 3)考虑各个单元电路间的连接,所有单元电路在时序上应协调 一致,满足工作要求,相互间电气特性应匹配,保证电路能正 常、协调工作。

6.1 数字钟兼钟控定时器的设计
数字钟是采用数字电路实现时、分、秒数字显示的 计时装置。由于数字集成电路的发展和石英晶体振 荡器的使用,使得数字钟的精度、稳定性远远超过 了机械钟表。

1)能显示时间,包括AM、PM、小时(h)、分钟 (min)(12小时制)及秒。 2)具有整点报时功能,白天整点报时,整点报时声为歌 曲或音乐,夜间不报时。 3)具有双定时功能:在24h内任意时间开启、任意时间 关闭家用电器的电源。 4)具有闹钟功能。 5)具有59min内任意时间倒计时定时功能。 6)具有5个功能键:调小时、调分钟、调开启时间、调 关闭时间、调倒计时时间。

6.2 数显抢答器的设计

6.2.1 设计任务和要求 1)有4路抢答。 2)数字显示抢答组别。

3)由主持人复位后方可抢答。 4)声音提示已有人抢答。

6.3 双色三循环方式彩灯控制器的设计

循环彩灯的电路很多,循环方式更是五花八门,而且有 专门的可编程彩灯集成电路。绝大多数的彩灯控制电路都 是用数字电路来实现的。例如,用中规模集成电路实现的 彩灯控制电路主要用计数器、译码器、分配器和移位寄存 器等集成。本节介绍的双色循环彩灯控制器就是用计数器 和译码器实现的,其特点是用双色发光二极管,能发红色 和绿色两色光。

6.3.1 设计任务和要求
1)控制器有8路输出,每路用双色发光二极管指示。 2)控制器有3种循环方式: 方式A:单绿左移→单绿右移→单红左移→单红右移; 方式B:单绿左移→全熄延时伴声音; 方式C:单红右移→四灯红闪、四灯绿闪延时。 3)由单刀三掷开关控制3种方式,每种方式用单色发光二极 管指示。 4)相邻两灯点亮时间约在0.2~0.6s间可调,延时时间约在 1~6s间可调。 5)要求用10V电源设计。

6.4 数字电压表的设计
6.4.1设计内容与要求 1)设计数字电压表电路;要求直流电压测量范围:0V~1.999V, 0V~19.99V, 0V~199.9V,0V~1999V; 2)画出数字电压表电路原理图;设计制作数字电压表电路的PCB 板; 3)组装调试3位数字电压表。

6.5设计参考课题

6.5.1五路呼叫器的设计 1.设计任务与要求 设计一个五路呼叫器,具体设计要求如下: 1)五个按键模拟五个呼叫源。 2)当有一个按键按下时,由数码管显示呼叫源号码。 3)当有多个呼叫同时发生时,用指示灯指明多个呼叫源 在同时呼叫,并按优先级顺序由数码管显示多个呼叫源号 码。1号呼叫源优先级最高,按颗序5号呼叫源优先级最 低。 4)在数字电路实验箱上验证结果。

6.5.2交通灯控制器的设计

1.任务与要求 设计一个十字路口的红、绿、黄三色信号交通灯控制电路,具 体要求如下: 1)用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯 主干道为东西向, 有红、绿、黄三个灯;支干道为南北向,也有红、绿、黄三个 灯。红灯亮禁止通行;绿灯亮允许通行;黄灯亮则给行驶中的 车辆有时间停靠到禁行线之外。 2)由于主干道车辆较多而支干道车辆较少,所以主干道绿灯时 间较长。当主干道允许 通行亮绿灯时,支干道亮红灯。而支干道允许通行亮绿灯时, 主干道亮红灯,两者交替重复。主干道每次放行50s,支干道 每次放行30s。 在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间,需要亮5s的黄灯 作为过渡,以使行驶中的车辆有时间停靠到禁行线以外。

4)能实现特殊状态的功能显示,设S为特殊状态的传感器信号,当 S=1时,进入特殊状态。当S=0时,退出特殊状态。按S后,能实 现特殊状态功能: a.显示器闪烁; b.计数器停止计数并保持在原来的数据; c.东西、南北路口均显示红灯状态; d.特殊状态结束后,能继续对时间进行计数。 5)能实现控制器总清零功能 按下R后,系统实现总清零,计数器 由初始状态开始计数,对应状态的指示灯亮。

6.5.3 步进电动机控制器的设计

步进电动机接受步进脉冲控制而一步一步地转动, 可以带动机械装置实现精密的角位移和直线位移, 被广泛应用于各种自动控制系统中。步进电机的工 作方式主要取决于输出步进脉冲的控制器电路。

1.任务与要求 1)用边沿D触发器或主从JK触发器设计一个兼有三相六拍、 三相三拍两种工作方式的脉冲分配器,能控制步进电机作正向 和反向运转。 2) 设计驱动步进电机工作的脉冲放大电路,使之能驱动 一个相电压为24V、相电流为0.2A的步进电机工作。 3)设计步数显示和步数控制电路,能控制电动机运转到预置 的步数时即停止转动,或运转到预定圈数时停转。 4)设计电路工作的时钟信号,频率为10Hz~10kHz且连 续可调。 4)输出发光二极管显示,使用按键开关做控制信号。

6.5.4 简易数字频率计的设计

1.任务与要求 设计一个具有如下功能的简易数字频率计,具体要求如 下: 1)被测信号的频率范围为1~1999Hz,用4位数码管显 示数据。 2)测量结果直接用十进制数值显示。 3)具有超量程警告。可以用发光二极管显示,也可以用 扬声器报警。

6.5.5 红外线数字转速表的设计

红外线数字转速表是一种代替机械转速表、 用来测量转动速率的计量仪表。 1.任务与要求 1)设计4位数字显示的红外线数字转速表。转 速表探头用红外线发光管,测速范围为 0000—9999r/min,实现近距离测量。 2)发射的红外线用一定的频率脉冲调制,接 收的调制脉冲通过解调电路得到被测转动体的转 速脉冲。

6.5.6 数字编码无线遥控器的设计

1.任务与要求 1)设计一个4路数字编码的无线遥控设备,用以控 制家用电器或照明灯电源的通断。 2)遥控设备的发射接收部分采用大规模集成电路 HT-l2E/HT-l2D实现。

6.5.7双路防盗报警器的设计

1.设计任务与要求 1)设计一个双路防盗报警器,当常闭开关SA1(实际 中是安装在窗与窗框、门与门框的紧贴面上的导电铜片) 发生盗情打开时,延时1-35s报警电路动作。当常开开 关SA2发生盗情而闭合时,应立即报警。 2)发生报警时,有两个警灯交替闪亮,周期为1~2s 并有警车的报警声发生,频率为f=1.5-1.8kHz。

6.5.8洗衣机控制器的设计

1.设计任务与要求 用中小规模集成芯片设计制作一个电子定时器, 来控制洗衣机的电机作如下运转:


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