数电课程设计
数电简单课程设计
数电简单课程设计一、教学目标本课程旨在通过数电简单课程设计，让学生掌握数字电路的基本概念、基本原理和基本分析方法，培养学生运用数字电路知识解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）理解数字电路的基本概念，如逻辑门、逻辑函数、逻辑代数等。
（2）掌握基本逻辑门电路的构建和功能，如与门、或门、非门、异或门等。
（3）了解组合逻辑电路和时序逻辑电路的原理及应用，如编码器、译码器、触发器等。
（4）熟悉数字电路的设计方法和步骤，能够运用所学知识分析和解决实际问题。
2.技能目标：（1）能够运用逻辑门电路构建简单的数字电路。
（2）能够分析组合逻辑电路和时序逻辑电路的功能和性能。
（3）能够运用数字电路知识设计简单的数字系统。
（4）具备一定的实验操作能力和问题解决能力。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对数字电路学科的兴趣和好奇心，激发学生的学习热情。
（2）培养学生团队合作精神，提高学生沟通与协作能力。
（3）培养学生勇于探索、敢于创新的精神，锻炼学生的动手实践能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.数字电路基本概念：逻辑门、逻辑函数、逻辑代数等。
2.基本逻辑门电路：与门、或门、非门、异或门等。
3.组合逻辑电路：编码器、译码器、多路选择器、算术逻辑单元等。
4.时序逻辑电路：触发器、计数器、寄存器等。
5.数字电路设计方法及应用：数字系统的设计与分析，实际案例解析等。
6.实验操作：基本逻辑门电路的搭建，组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计与验证。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行授课：1.讲授法：通过讲解基本概念、原理和实例，使学生掌握数字电路的基本知识。
2.讨论法：学生进行小组讨论，培养学生的思考能力和团队协作精神。
3.案例分析法：分析实际案例，使学生能够将所学知识应用于实际问题。
4.实验法：通过实验操作，让学生动手实践，加深对数字电路的理解和应用能力。
50个数电课程设计
50个数电课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解数字电路的基本概念，掌握数字逻辑门的功能与原理。
2. 学生能够识别并描述常见数字电路元件，如触发器、计数器等。
3. 学生能够解释数字电路中的编码与译码过程，掌握二进制、BCD码等转换方法。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识设计简单的数字电路图，并进行仿真实验。
2. 学生能够分析数字电路的工作原理，解决基本的数字逻辑问题。
3. 学生能够利用数字电路知识解决实际生活中的问题，提高实践操作能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对数字电路的兴趣，激发学习热情，形成积极探索的精神风貌。
2. 培养学生团队合作意识，学会与他人共同解决问题，提高沟通与协作能力。
3. 培养学生严谨的科学态度，注重实践与理论相结合，养成勤奋好学的习惯。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标旨在使学生在掌握数字电路基础知识的基础上，提高实践操作能力和创新思维能力，培养良好的学习态度和团队协作精神。
通过分解课程目标为具体的学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容本章节教学内容依据课程目标，结合教材第三章“数字电路基础”进行组织，具体安排如下：1. 数字电路概述：介绍数字电路的基本概念、特点及应用，引导学生了解数字电路的发展历程。
2. 数字逻辑门：讲解基本逻辑门（与、或、非、异或）的功能、原理及符号表示，分析逻辑门电路的应用。
3. 组合逻辑电路：讲解组合逻辑电路的设计方法，分析常用的组合逻辑电路（如编码器、译码器、数据选择器等）。
4. 触发器：介绍触发器的分类、功能及工作原理，重点讲解RS触发器、D触发器、JK触发器等常见触发器。
5. 时序逻辑电路：分析时序逻辑电路的组成、特点及设计方法，举例说明计数器、寄存器等时序逻辑电路的应用。
6. 数字电路仿真实验：结合Multisim等软件，指导学生进行数字电路设计与仿真实验，提高实践操作能力。
7. 数字电路在实际应用中的案例分析：分析数字电路在日常生活、通信、计算机等领域中的应用，激发学生兴趣。
较简单的数电课程设计
较简单的数电课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握数字电路基础知识，理解常用逻辑门电路的原理及其功能。
2. 学会分析简单的数字电路，并能正确使用逻辑门电路进行组合设计。
3. 掌握二进制、八进制和十六进制数的概念及其转换方法。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识进行数字电路分析和设计的能力。
2. 培养学生运用逻辑门电路解决实际问题的能力。
3. 提高学生动手实践和团队协作的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对数字电路的兴趣，激发学生探索电子世界的热情。
2. 培养学生严谨、细致的学习态度，树立良好的科学素养。
3. 增强学生的团队合作意识，培养学生的沟通与协作能力。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程旨在帮助学生掌握数字电路基础知识，培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。
课程目标具体、可衡量，便于学生和教师在教学过程中明确预期成果。
通过本课程的学习，学生将能够熟练运用数字电路知识，为后续相关课程打下坚实基础。
二、教学内容1. 数字电路基础知识：逻辑门电路原理、功能及其符号表示；数字信号与数字电路的特点。
2. 常用逻辑门电路：与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门等。
3. 数字电路分析与设计：组合逻辑电路的分析方法，逻辑门电路的设计方法。
4. 数制及其转换：二进制、八进制、十六进制数的概念及其相互转换方法。
5. 实践操作：动手实践，运用逻辑门电路进行组合设计，完成简单的数字电路搭建。
教学内容按照以下进度安排：第一课时：数字电路基础知识，介绍常用逻辑门电路的原理和功能。
第二课时：数字电路分析与设计，学会分析组合逻辑电路。
第三课时：数制及其转换，掌握二进制、八进制、十六进制数的转换方法。
第四课时：实践操作，分组进行数字电路搭建，巩固所学知识。
教学内容与教材章节关联性如下：第一章：数字电路基础第二章：逻辑门电路第三章：组合逻辑电路分析与设计第四章：数制及其转换第五章：数字电路实践操作三、教学方法本课程采用以下教学方法，旨在激发学生的学习兴趣，提高教学效果：1. 讲授法：教师以清晰、生动的语言，结合多媒体教学手段，系统讲解数字电路基础知识、逻辑门电路原理及功能，使学生在短时间内掌握课程核心内容。
电气工程数电课程设计
电气工程数电课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解数字电路的基本概念、组成原理及其功能。
2. 掌握数字逻辑门、组合逻辑电路、时序逻辑电路的分析与设计方法。
3. 学会使用电气工程相关的数电实验仪器与设备，了解其工作原理。
技能目标：1. 能够运用所学知识，分析并解决数字电路中的实际问题。
2. 独立设计简单的组合逻辑电路和时序逻辑电路，进行电路仿真与验证。
3. 培养动手实践能力，提高电路调试与排故技巧。
情感态度价值观目标：1. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据的真实性，养成良好的实验习惯。
2. 增强学生的团队协作意识，培养沟通与表达能力，提高合作解决问题的能力。
3. 激发学生对电气工程及数字电路的兴趣，培养创新精神和探索欲望。
本课程针对高中年级电气工程兴趣小组的学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果，以便后续的教学设计和评估。
通过本课程的学习，使学生能够掌握数字电路的基本知识，具备一定的电路设计与实践能力，培养科学素养和团队协作精神。
二、教学内容1. 数字逻辑基础：包括数字逻辑的概念、数字信号与数字电路的特点、逻辑门的功能与真值表、逻辑函数及其表达方法。
教材章节：第一章 数字逻辑基础2. 组合逻辑电路：介绍组合逻辑电路的设计与分析方法，包括编码器、译码器、多路选择器、算术逻辑单元等。
教材章节：第二章 组合逻辑电路3. 时序逻辑电路：讲解触发器、计数器、寄存器等时序逻辑电路的工作原理与设计方法。
教材章节：第三章 时序逻辑电路4. 数字电路实验：组织学生进行组合逻辑电路和时序逻辑电路的实验，包括电路搭建、仿真与调试。
教材章节：第四章 数字电路实验5. 数字电路设计与实践：结合实际案例，指导学生进行数字电路设计与实践，培养动手能力和创新能力。
教材章节：第五章 数字电路设计与实践根据课程目标，教学内容按照由浅入深的原则进行组织，确保学生能够逐步掌握数字电路的基本知识、分析与设计方法。
数电课程设计(血型遗传规律分析电路)报告精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版课程设计课程名称：数字电子技术设计题目：血型遗传分析电路院系：指导教师：专业：学号：姓名：年月日目录No table of contents entries found.第一章设计目的1.本实验设计的研究目的主要是帮助学生掌握组合逻辑电路的分析和计算方法，培养学习专业知识能力。
2.通过血型遗传规律分析电路的设计，使学生在查阅资料、设计方案、参数选择、电路制作、系统调试等方面得到训练，并使学生在电路设计方面具有进一步发挥的余地。
3.根据遗传学中血型遗传规律，设计一种血型遗传规律分析电路。
使用时，只要按钮输入一组父母的血型，仪器能立即显示出子女可能的血型第二章设计要求1、根据电路设计指标的要求，本次设计血型遗传规律分析电路考虑由常用的TTL集成电路设计，由译码电路、按钮控制输入电路、译码显示电路等组成，用探针作为显示指示灯，显示子女的可能的血型。
图1 血型遗传规律分析电路设计方框图方案：血型遗传规律分析电路由两片74LS138译码器，若干与非门完成；方案材料表序号元器件名称规格型号数量备注1 3,8线译码器74LS138D 22、方案要经济实惠，还要更加直观方便的实现电路的功能，元件尽量少，连线布置更简单，维修方便。
第三章总体方案本设计用两片74LS138 线译码器以及逻辑门设计了一种血型遗传分析电路，电路中用单刀双掷开关控制输入端的高低电平来表示父母的血型情况，用灯泡的亮灭代表子女的可能的血型。
实现了输入父母血型就可以实现子女可能血型的设计。
通过用multisim的逻辑电路的仿真成功完成了电路测试。
血型遗传规律分析电路总原理图如图所示：图2 血型遗传电路原理图其主要功能为实现血型遗传规律的电路设计，电路主要由单刀双掷开关、3,8线译码器、与非门、探针组成.其工作原理如下：AB 代表父亲血型，CD代表母亲血型，则一共有16种血型配对的可能，所以本实验采用两片74LS138（译码器）级联，可完成4输入16输出功能血型配对真值表如下：在电路设计上，我们从子女的血型可能性入手，设计输出六组信号，每一组代表在父母的血型影响下孩子可能出现的血型根据设计指标中提供的血型配对表格,可多得到以下结果：实验电路图中对应的 ProdeX1 代表——B型和O型。
数电实验课程设计
数电实验课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解数字电路基础知识，掌握常用数字电路元件的原理与功能；2. 学会使用数字电路实验箱，正确搭建和测试基本数字电路；3. 掌握数字电路的仿真软件，能够进行简单数字电路的仿真设计与分析。
技能目标：1. 培养学生动手操作能力，能够正确使用实验仪器，熟练进行数字电路的搭建与调试；2. 培养学生运用所学知识解决实际问题的能力，能够设计简单的数字电路；3. 提高学生团队协作能力，能够在小组内进行有效沟通，共同完成实验任务。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对数字电路的兴趣，激发学生主动学习的积极性；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据的真实性，遵循实验操作规范；3. 培养学生创新意识，鼓励学生勇于尝试新方法，善于发现问题、解决问题。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程旨在通过实践操作，使学生在掌握数字电路基础知识的基础上，提高实际操作能力和团队合作能力。
课程目标具体、可衡量，有助于学生和教师在教学过程中明确预期成果，并为后续的教学设计和评估提供依据。
二、教学内容本课程依据课程目标，选取以下教学内容：1. 数字电路基础知识：包括数字逻辑、逻辑门、触发器等基本概念；- 教材章节：第一章 数字逻辑基础2. 常用数字电路元件：重点学习与门、或门、非门、异或门等逻辑门电路；- 教材章节：第二章 常用逻辑门电路3. 数字电路实验操作：使用数字电路实验箱，进行基本数字电路的搭建与测试；- 教材章节：第三章 数字电路实验操作4. 数字电路仿真软件应用：学习使用Multisim、Proteus等软件进行数字电路仿真；- 教材章节：第四章 数字电路仿真软件及其应用5. 简单数字电路设计：培养学生设计能力，完成如计数器、定时器等电路设计；- 教材章节：第五章 简单数字电路设计教学大纲安排如下：1. 数字电路基础知识（2课时）2. 常用数字电路元件（2课时）3. 数字电路实验操作（3课时）4. 数字电路仿真软件应用（2课时）5. 简单数字电路设计（3课时）教学内容具有科学性和系统性，与教材紧密关联，确保学生能够逐步掌握数字电路知识，提高实践操作能力。
数电-课程设计-60进制计数器
表1 十进制计数器功能表CP RD` LD` EP ET 工作状态×0 ××置零↑ 1 0 ××预置数× 1 1 0 1 保持× 1 1 ×0 保持↑ 1 1 1 1 计数连接方式如图：图2 十进制计数器（个位）2、十进制计数器（十位）电路图3 十进制计数器（十位）3、时钟脉冲电路图4 时钟脉冲电路4、置数电路图5 置数电路5、进位电路图6 进位电路6、译码显示电路图7 译码显示电路三、绘制原理图1、完整原理图图7 计数器原理图2、选定仪器列表仪器名称型号数量用途同步十进制计数器74LS160 2片极联构成60进制计数器与门与非门非门74LS21D74LS00D74LS04D各1个辅助设计构成其他计数器共阴极显示器DCD-HEX 2只显示数字计数电压源1个提供脉冲电压表二原理图仪器列表四、测试方案测试步骤：1）进入Multisim7界面图8 软件页面2）右击空白处，选择放置元件，进入元器件选择区，选择要放置的元件，然后单击好。
图9 放置元件3）放置好各种器件之后，即可进行线路连接，同时标明所需参数值。
设置元器件的参数时，用鼠标双击，弹出属性对话框，分别给元件赋值，并设置名称标号。
图10 元器件属性图4）确认电路无误后，即可单击仿真按钮，实现对电路的仿真工作。
5）观察结果看是否与理论分析的预测结果相同。
五、测试验证结果与分析1、验证结果以下两个仿真结果分别是计数器计数的仿真起点00和仿真终点59，之后计数器会自动恢复原来的00起点继续进行循环计数，并且进位输出灯会在59时发光。
图11 60进制计数器起点00 图12 60进制计数器终点592、理论分析本计数器由两个10进制计数器构成60进制计数器的接线图，右边的10进制计数器作为个位，左边的10进制计数器作为十位。
输入端全部接地，计数开始循环一周后通过置位法自动进行归00，之后再继续循环计数。
数字电子课程设计
数字电子课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握数字电子技术的基本概念，如逻辑门、触发器、计数器等。
2. 培养学生运用数字电子技术解决实际问题的能力，如设计简单的数字电路。
3. 使学生了解数字电子技术在日常生活和科技发展中的应用。
技能目标：1. 培养学生动手实践能力，能够正确使用数字电子实验仪器和设备。
2. 提高学生运用所学知识进行数字电路设计与分析的能力，形成严谨的科学态度。
3. 培养学生团队合作能力，学会与他人共同完成课程设计任务。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对数字电子技术的兴趣和好奇心，激发创新精神。
2. 引导学生树立正确的科技观，认识到数字电子技术对社会发展的积极作用。
3. 培养学生勇于面对挑战，克服困难的意志品质，增强自信心。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，注重理论联系实际，强调学生动手能力的培养。
学生特点：高年级学生，已具备一定的数字电子技术基础，具有较强的学习能力和实践欲望。
教学要求：结合学生特点，注重启发式教学，引导学生主动参与，培养实际操作能力。
在教学过程中，关注学生的个体差异，提供个性化指导，确保课程目标的实现。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. 数字逻辑基础：逻辑门电路、逻辑函数及其化简、逻辑门电路的应用。
- 教材章节：第一章 数字逻辑基础2. 组合逻辑电路：编码器、译码器、数据选择器、数据比较器等。
- 教材章节：第二章 组合逻辑电路3. 时序逻辑电路：触发器、计数器、寄存器等。
- 教材章节：第三章 时序逻辑电路4. 数字电路设计方法：Verilog HDL语言基础、数字电路设计流程。
- 教材章节：第四章 数字电路设计方法5. 数字电路仿真与测试：Multisim软件的使用、仿真实验、测试与调试。
- 教材章节：第五章 数字电路仿真与测试6. 实践项目：设计并实现一个简单的数字时钟、数字温度计等。
- 教材章节：第六章 实践项目教学内容安排与进度：1. 数字逻辑基础（2课时）2. 组合逻辑电路（2课时）3. 时序逻辑电路（2课时）4. 数字电路设计方法（2课时）5. 数字电路仿真与测试（2课时）6. 实践项目（4课时）在教学过程中，将结合教材内容，按照以上安排进行教学，确保学生能够系统地掌握数字电子技术知识，为实践项目打下坚实基础。
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一、数字电子钟1.设计目得(1)培养数字电路得设计能力。
(2)掌握数字电子钟得设计、组装与调试方法。
2.设计内容及要求(1)设计一个数字电子钟电路。
要求:①按24小时制直接显示“时”、“分”、“秒”。
②当电路发生走时误差时具有校时功能。
③具有整点报时功能,报时音响为4低1高,即在59分51秒、53秒、55秒、57秒输出500Hz信号,在59分59秒时输出1000 Hz信号,音响持续时间为1秒,最后一响结束时刻正好为整点。
(2)用中小规模集成电路组成电子钟,并在实验仪上进行组装、调试。
(3)画出各单元电路图、整机逻辑框图与逻辑电路图,写出设计、实验总结报告。
(4)选作部分:①闹钟系统。
②日历系统。
3.数字电子钟基本原理及设计方法数字电子钟得逻辑框图如图1411所示。
它由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器、校时电路与整点报时电路组成。
振荡器产生得脉冲信号经过分频器作为秒脉冲,秒脉冲送入计数器计数,计数结果通过“时”、“分”、“秒”译码器显示时间。
有得数字电子钟还加有定时响铃、日历显示等其它功能,需增加相应得辅助电路。
图1411 数字电子钟得基本逻辑框图(1)振荡分频电路振荡器就是数字电子钟内部用来产生时间标准“秒”信号得电路。
构成振荡器得电路很多,图1412(a)就是RC环形多谐振荡器,其振荡周期T≈2、2RC。
作为时钟,最主要得就是走时准确,这就要求振荡器得频率稳定。
要得到频率稳定得信号,需要采用石英晶体振荡器。
石英晶体振荡器电路如图1412(b)所示,这种电路得振荡频率只取决于石英晶体本身得固有频率。
图1412 振荡器(a)RC环形多谐振荡器 (b)石英晶体多谐振荡器由于石英晶体振荡器产生得频率很高,要得到秒信号,需采用分频电路。
例如,振荡器输出4 MHz信号,先经过4分频变成1 MHz,再经过6次10分频计数器,便可得到1Hz得方波信号作为秒脉冲。
(2)计数器把秒脉冲信号送入秒计数器个位得CP输入端,经过6级计数器,分别得到“秒”个位、十位,“分”个位、十位,以及“时”个位、十位得计时。
“秒”、“分”计数器为60进制,“时”计数器为24进制。
24进制计数器如图1413所示。
当“时”个位计数器输入端CP来到第10个触发脉冲时,该计数器归零,进位端Q D5向“时”十位计数器输出进位信号。
当第24个“时”脉冲(来自“分”计数器输出得进位信号)到来时,十位计数器得状态为0010,个位计数器得状态位0100,此时“时”十位计数器得Q B6与“时”个位计数器得Q C5输出为1。
两者相与后送到两计数器得清零端R0A与R0B,通过74LS90内部得R0A与R0B与非后清零,完成24进制计数。
同理可构成60进制计数器。
CP来自分计数器的进位信号图1413 24进制计数器(3)译码显示电路译码驱动器采用8421 BCD码七段译码驱动器74LS48,显示器采用共阴极数七段数码显示器,有关74LS48与七段显示器得使用方法前面已经作了介绍,这里不再赘述。
(4)校时电路当数字电子钟出现走时误差时,需要对时间进行校准。
实现校时电路得方法很多,如图1414所示电路即可作为时计数器或分计数器得校时电路。
图1414 校时电路现设用该电路作为分计数器得校时电路,图中采用RS触发器作为无抖动开关。
通过开关K得接入位置,可以选择就是将“1 Hz信号”还就是将“来自秒计数器得进位信号”送至分计数器得CP端。
当开关K置于B端时,RS触发器得输出、,“来自秒计数器得进位信号”被送至分计数器得CP端,分计数器正常工作;需要校正分计数器时,将开关K置于A端,这时RS触发器得输出、,“1 Hz信号”被送至分计数器得CP端,分计数器在“1Hz信号”得作用下快速计数,直至正确得时间,再将开关K置于B端,达到了校准时间得目得。
(5)整点报时电路电路得设计要求在差10 s为整点时开始每隔1 s鸣叫一次,每次持续时间为1 s,共鸣叫5次,前4次为低音500 Hz,最后一次为高音1 kHz。
因为分计数器与秒计数器从59分51秒计数到59分59秒得过程中,只有秒个位计数器计数,分十位、分个位、秒十位计数器得状态不变,分别为Q D4Q C4Q B4Q A4＝0101,Q D3Q C3Q B3Q A3＝1001,Q D2Q C2Q B2Q A2＝0101,所以Q C4＝Q A4＝Q D3＝Q A3＝Q C2＝Q A2＝1不变。
设Y1＝Q C4Q A4Q D3Q A3Q C2Q A2,又因为在51、53、55、57秒时Q A1＝1,Q D1＝0,输出500Hz信号f2;59秒时Q A1＝1,Q D1＝1,输出1kHz信号f1,由此可写出整点报时电路得逻辑表达式为:用与非门实现,则整点报时电路如图1415所示。
图中音响电路采用射极输出器,推动8Ω得喇叭。
三极管基极串接1 kΩ限流电阻,就是为了防止电流过大损坏喇叭,在集电极也串接51Ω限流电阻。
三极管选用高频小功率管即可。
4.组装与调试要点在实验箱上组装电子钟,组装时应严格按图连接引脚,注意走线整齐,布局合理,器件得悬空端、清0端、置1端要正确处理。
调试步骤与方法如下:(1)用数字频率计测量晶体振荡器输出频率,用示波器观察波形。
晶体振荡器输出频率应为4 MHz,同时波形为矩形波。
(2)将频率为4 MHz得信号送入分频器各输入端,并用示波器检查各级分频器得输出频率就是否符合设计要求。
(3)将1 s信号分别送入“时”、“分”、“秒”计数器,检查各级计数器得工作情况。
若不正常,则可依次检查显示器、译码驱动器、计数器及计数器得反馈归零电路。
(4)观察校时电路得功能就是否满足校时要求。
(5)将时间调整到59分50秒,观察报时电路能否准确报时。
(6)整机联调,使数字电子钟正常工作。
Q图1415 整点报时电路5.供参考选择得元器件(1)集成电路:74LS90 12片,74LS48 6片,74LS00 6片,74LS20 2片。
(2)电阻:1 kΩ 3个,10 kΩ 4个,51 Ω 1个。
(3)电容:0、01μF 2个。
(4)三极管:3DG12 1个。
(5)其它:共阴极显示器 6个,4 MHz石英晶振 1片,8Ω扬声器 1个。
二、交通信号灯1.设计目得(1)培养数字电路得设计能力。
(2)掌握交通信号灯控制电路得设计、组装与调试方法。
2.设计内容及要求(1)设计一个交通信号灯控制电路。
要求:①主干道与支干道交替放行,主干道每次放行30 s,支干道每次放行20 s。
②每次绿灯变红灯时,黄灯先亮5 s钟,此时原红灯不变。
③用十进制数字显示放行及等待时间。
(2)用中、小规模集成电路组成交通信号灯电路,并在实验仪上进行组装、调试。
(3)画出各单元电路图、整机逻辑框图与逻辑电路图,写出设计、实验总结报告。
(4)选作部分:采用倒计时得方式显示放行及等待时间。
3.交通信号灯基本原理及设计方法十字路口得红绿灯指挥着行人与各种车辆得安全通行。
有一个主干道与一个支干道得十字路口如图1421所示。
每边都设置了红、绿、黄色信号灯。
红灯亮表示禁止通行,绿灯亮表示可以通行,在绿灯变红灯时先要求黄灯亮几秒钟,以便让停车线以外得车辆停止运行。
因为主干道上得车辆多,所以主干道放行得时间要长。
要实现上述交通信号灯得自动控制,则要求控制电路由时钟信号发生器、计数器、主控制器、信号灯译码驱动电路与数字显示译码驱动电路几部分组成,整机电路得原理框图如图1422所示。
绿黄红红黄绿支干道主干道图1421 十字路口图图1422 交通信号灯控制电路框图(1)主控制器十字路口车辆运行情况只有4种可能:①设开始时主干道通行,支干道不通行,这种情况下主绿灯与支红灯亮,持续时间为30 s。
②30 s后,主干道停车,支干道仍不通行,这种情况下主黄灯与支红灯亮,持续时间为5 s。
③5 s后,主干道不通行,支干道通行,这种情况下主红灯与支绿灯亮,持续时间为20 s。
④20 s 后,主干道仍不通行,支干道停车,这种情况下主红灯与支黄灯亮,持续时间为5 s。
5 s后又回到第一种情况,如此循环反复。
因此,要求主控制器电路也有4种状态,设这4种状态依次为:S0、S1、S2、S3。
状态转换图如图1423所示。
后5 sX X图1423 主控制器得状态图图1424 主控制器得逻辑图设S0＝00,S1＝01,S2＝10,S3＝11。
实现这4个状态得电路,可用两个触发器构成,也可用一个二十进制计数器或二进制计数器构成。
如用二十进制计数器74LS90实现,采用反馈归零法构成4进制计数器,即可从输出端Q B Q A 得到所要求得4个状态。
逻辑图如图1424所示。
为以后叙述方便,设X 1＝Q B ,X 0＝Q A 。
(2)计数器计数器得作用有二:一就是根据主干道与支干道车辆运行时间以及黄灯切换时间得要求,进行30 s 、20 s 、5 s3种方式得计数;二就是向主控制器发出状态转换信号,主控制器根据状态转换信号进行状态转换。
计数器除需要秒脉冲作时钟信号外,还应受主控制器得状态控制。
计数器得工作情况为:计数器在主控制器进入状态S 0时开始30 s 计数;30 s 后产生归零脉冲,并向主控制器发出状态转换信号,使计数器归零,主控制器进入状态S 1,计数器开始5 s 计数;5 s 后又产生归零脉冲,并向主控制器发出状态转换信号,使计数器归零,主控制器进入状态S 2,计数器开始20 s 计数;20 s 后也产生归零脉冲,并向主控制器发出状态转换信号,使计数器归零,主控制器进入状态S 3,计数器又开始5 s 计数;5 s 后同样产生归零脉冲,并向主控制器发出状态转换信号,使计数器归零,主控制器回到状态S 0,开始新一轮循环。
根据以上分析,设30 s 、20 s 、5 s 计数得归零信号分别为A 、B 、C ,则计数器得归零信号L 为:其中:⎪⎩⎪⎨⎧=+=+=====1A 1C 01A 1C 011A C1012A 2B 32A 2B 12B 012B 22A 2B 012A 2B 0Q Q X Q Q X X Q Q X X Q Q S Q Q SC Q X X Q S B Q Q X X Q Q S A 考虑到主控制器得状态转换为下降沿触发,将L 取反后送到主控制器得CP 端作为主控制器得状态转换信号。
计数器得逻辑图如图1425所示。
CP图1425 计数器(3)控制信号灯得译码电路主控制器得4种状态分别要控制主、支干道红、黄、绿灯得亮与灭。
设灯亮为1,灯灭为0,则控制信号灯得译码电路得真值表如表1421所示。
表1421 控制信号灯得译码电路得真值表由真值表可分别写出各个灯得逻辑表达式:译码电路得逻辑图如图1426所示。
X1X0图1426 控制信号灯得译码电路4.组装与调试要点在实验箱上按各单元电路分别搭接主控制器、计数器、信号灯译码器、数字显示译码器与秒脉冲信号发生器。