数字电子技术课程设计指导书.doc

数字电子技术课程设计指导书 胡俊杰 浙江万里学院 2005年5月 目 录 设计目的…………………………………………………………………..1 设计指标…………………………………………………………………..1 设计步骤…………………………………………………………………..2 设计思路参考……………………………………………………………..3 使用元器件………………………………………………………….…….5 使用仪器和工具…………………………………………………………..6 设计报告内容要求………………………………………………………..6 注意事项…………………………………………………………………..6 附录1 运行状态分析图、功能模块图 附录2 电路框图（1） 附录3 电路框图（2） 交通灯控制器设计、制作 一、设计目的 学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握数字电路系统设计的基本方法、设计步骤，进一步熟悉和掌握常用数字电路元器件的应用。 学习和练习在面包板上接线的方法、技术、注意事项。 学习数字电路实物制作、调试、测试、故障查找和排除的方法、技巧。 培养细致、认真做实验的习惯。 培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。 二、设计指标 　　①　基本要求： 每个方向有两对灯，分别为红、绿。 每个方向的绿灯、红灯的定时时间可以预设，一个方向绿灯亮时另一个方向红灯亮。 绿灯、红灯顺序点亮，循环往复。 控制器要自带时钟，为了时钟精度和得到占空比为50％的标准1HZ时钟，最后的时钟通过分频得到。时钟脉冲源可以利用555电路或晶体振荡器产生。 计数器使用CD4516，74161，74390。如使用晶体振荡器需用到CD4060芯片。 为了接线方便，接线时绿灯、红灯的计数值只要1～9，但要求初值可以预置。 红、绿灯的剩余时间，用数码管显示，红绿灯指示用发光二极管。 选做部分 绿灯在最后3秒为闪烁，0.5秒亮0.5秒灭， 单独设计一个2位十进制减法计数器，初值可以预置，使定时时间可以是2位十进制数。 　　②　提高要求： 每个方向有三盏灯，分别为红、黄、绿，配以红、黄、绿三组时间倒计时显示。 每个方向的绿灯、黄灯的定时时间可以预设，绿灯亮时，在最后3秒为闪烁，0.5秒亮0.5秒灭，一个方向的绿灯或黄灯亮时另一个方向的红灯亮。 每盏灯顺序点亮，循环往复，每个方向点亮顺序为绿灯、绿灯闪烁、黄灯、红灯。 控制器要自带时钟，为了时钟精度和得到占空比为50％的标准1HZ时钟，最后的到的时钟通过分频得到。时钟源可以用555电路和晶体振荡器产生。 计数器使用CD4516，74161，74390。如用晶体振荡器需使用CD4060芯片。 为了接线方便，接线时绿灯、黄灯的计数值只要求1～9但要求初值可以预置。 红灯显示时间与绿灯和黄灯的显示时间相对应，要求2位十进制数显示。 选做部分 为了方便不懂二进制编码的人员设置预置时间，预置时间用9个开关设置，各个开关分别对应1～9数值，须要对各个开关的输入进行二进制编码。实际接线时，只要求选一路预置输入用9个开关，其余直接用二进制编码输入。 说明：以上功能可以适当改变，实验表达形式、选用器件可以自己提出，条件许可会提供。为了提高设计灵活性，可以设计多个原理图，自由选择元器件，而实际接线可以选择容易实现的电路。 三、设计步骤 总框图设计 确定目标：画出交通灯设置图。 状态分析：根据基本要求和提高要求可以将运行状态分成2个或4个过程组成。 总功能框图：设计整个系统由哪些功能组成，各个功能之间的数据传输和互相控制关系。 总电路框图：选择实现各个功能模块的主要集成电路，集成电路之间的数据传递、主要控制关系。 功能模块设计、测试、验证 根据总功能框图的功能划分，总电路框图的集成块功能。分模块设计、测试、验证。 从实现功能、芯片功能、如何实现三方面着手。 根据每个模块功能，对模块输入控制信号和数据，测试输出的控制信号和数据，以验证每个模块功能实现的正确性。 重点分析数据传输和控制引脚的控制过程，如闪烁控制、计数器计数到0时如何置数等。 总电路图设计、整体调试 分析模块间的数据传输格式、时序，模块间的控制关系 设计模块间的连线，必要时对数据和控制信号进行转换，设计出完整的电路。 拆除测试模块时的临时线，将各个模块连起来，实现全部功能，验证设计的正确性。 将各个模块连起来时，最好连一个模块经测试正确后再加新模块。 合理安排各个模块连接、测试的顺序。 四、设计思路参考 对基本要求 由于用了倒计时计数，选择减法计数器，又要求计时时间可预设，需要可预置数的计数器，可以选择CD4516。 控制器的工作状态可以认为有两个，左右方向的绿灯亮，前后方向的绿灯亮。绿灯闪烁作为绿灯亮的一部分。 左右方向绿灯亮时，前后方向红灯亮。 某个时刻处于两个状态