华北电力大学综合实验

设计报告要求1、每份实验报告包括四个部分：封面、实验任务书、目录和正文，任务书自行打印。2、实验报告必须按统一格式书写，图文并茂，并用A4纸打印。设计报告封面格式设计报告目录目录设计任务书一、综合实验的目的与要求二、设计框图及电路系统概述三、各单元电路的设计方案及原理说明、参数计算四、调试过程及结果分析五、设计、安装及调试中的体会六、参考文献设计任务书设计报告内容一、综合实验的目的与要求1、正文为宋体，五号字行间距为211.1------------二、设计框图及电路系统概述1、正文为宋体，五号字行间距为211.1------------三、各单元电路的设计方案及原理说明、参数计算1、正文为宋体，五号字行间距为211.1------------四、调试过程及结果分析1、正文为宋体，五号字行间距为211.1------------五、设计、安装及调试中的体会1、正文为宋体，五号字行间距为211.1------------六、参考文献[1]作者1,作者2书名.出版单位,版本.出版日期附录（设计流程图、程序、表格、数据等）设计的总体步骤和方法一、整体规划：从要求出发，将整体设计分解为多个小模块或者多个步骤。二、具体设计：根据不同小模块或不同步骤的功能查找可用器件，并辅以外围电路将功能实现。三、调试整合：将小模块进行组合或者将不同步骤按顺序依次实现。四、撰写报告：设计报告是学生对课程设计全过程的系统总结。设计时的注意事项一、绘制电路图要规范，不能乱飞线，根据整体规划后的结果合理地预分配不同器件在图纸中的位置。这样，即方便同组之间的分工合作，更方便最后的调试。二、尽可能的分模块或者分步骤调试，这样可以节省大量的重复工作量。三、善于通过现象判断出错位置，并借助仪器观察出错位置以及相关位置的输出变化，进而找出错误。成绩评定（1）设计方案的正确性与合理性；（2）实验动手能力(安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力以及创新精神等)；（3）总结报告；（4）答辩情况(课题的论述和回答问题的情况)；（5）设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神。综合评定总成绩：优、良、中、及格和不及格。数字电子技术课程设计的题目课题一移位寄存器型彩灯控制器课题二智力竞赛抢答器课题三电子拔河游戏机课题四交通信号灯控制器课题五电子秒表课题六电子密码锁课题七数字电子钟课题一移位寄存器型彩灯控制器一、设计任务与要求1、要求采用移位寄存器设计一个彩灯控制器。2、要求三种变换花型以某种节拍按一定规律改变彩灯的输入电平值，控制彩灯的亮与灭，按预定规律显示一定的花型。花型1：8路彩灯从左至右顺次渐亮，全亮后逆序渐灭；循环两次。花型2：8路彩灯从中间到两边对称地逐次渐亮，全亮后仍由中间到两边逐次渐灭；循环两次。花型3：8路彩灯分两半，从左至右顺次渐亮，全亮后则灭，循环三次。3、三种花型先以慢节拍显示一遍，再以快节拍显示一遍，构成一次大循环，然后重复。当然也可以相反。花型真值表课题一移位寄存器型彩灯控制器二、总体方案设计彩灯控制器以某种节拍按一定规律改变彩灯的输入电平值，控制彩灯的亮与灭，按预定规律显示一定的花型。因此彩灯控制器需要一个能够按一定规律输出不同高低电平编码信号的编码发生器，同时还需要编码发生器所要求的时序信号和控制信号。由于实际应用场合所带彩灯可能是功率较大的白炽灯或其它，因此还需要一定的驱动电路，实验中因采用发光二极管或指示灯，故可省略驱动电路。彩灯控制器的原理框图如图所示。课题一移位寄存器型彩灯控制器1、原理框图二、总体方案设计课题一移位寄存器型彩灯控制器2、设计思路（1）节拍控制电路三种花型循环一次需要16*2+8*2+5*3=63个节拍，再加上清“0”一拍，共64拍。三种花型若先以慢节拍显示一遍，再以快节拍显示一遍，这样构成一次大循环共需128节拍。移位脉冲CP的表达式为：HLCP.CPCP.CPCP77二、总体方案设计2、设计思路（2）通用移位寄存器74LS19474LS194的功能表如下要实现上述花型显示，关键是移位寄存器的功能控制端S0、S1和左移SL、右移SR的信号电平如何组织。课题一移位寄存器型彩灯控制器二、总体方案设计2、设计思路（3）复位电路复位电路的功能如下：a)系统总复位，用启动开关S控制。b)花型3每5拍清零一次，。c)三种花型运行一遍即第64拍总清零一次，可用对周期为64拍的CP6微分得到的负脉冲实现。QH.QECr课题一移位寄存器型彩灯控制器课题二智力抢答器一、设计任务与要求1、设计制作一个可容纳六组参赛队的智力竞赛抢答器，每组设置一个抢答按钮供抢答者使用。设置一个“系统复位”按钮和一个“抢答开始命令”按钮供主持人使用。2、电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。在主持人将系统复位并发出“抢答开始命令”后，若参赛者按下抢答按钮，就显示最先抢答者的组号，指示抢答有效，并以声音警示。若系统复位但未发“抢答开始命令”，参赛者就按下抢答按钮，也显示抢答者的组号，但指示抢答无效，并以声音警示。要求确定第一个输入的抢答信号，并保持该信号不变，同时使后输入的信号无效。3、在发出“抢答开始命令”后开始计时，经过规定的抢答时间后若没有人抢答，就发出“抢答时间到”信号，以声光警示，并锁定输入电路使各路抢答信号无法再输入。4、设置计分电路，开始时每组预置为100分或其它，答对一次加10分，答错减10分。二、总体设计思路1、本题的根本任务是准确判断出第一抢答者的信号并将其锁存。实现这一功能可用触发器或锁存器等。在得到第一抢答信号之后应立即将电路的输入封锁，使其他组的抢答信号无效。同时还必须注意，第一抢答信号应该在主持人发出“抢答开始命令”后才有效，否则无效。课题三智力抢答器二、总体设计思路2、当电路形成第一抢答信号之后，用编码、译码及数码显示电路显示出抢答者的组号。还可用鉴别出的第一抢答信号控制音频振荡器工作，给以警示。3、计分电路可采用3位七段数码管显示，由于每次都是加或减10分，故个位总保持为0，只要十位和百位作加减计数即可，可采用两级十进制加/减计数器完成。课题三智力抢答器课题三电子拔河游戏机电子拔河游戏机是一种能容纳甲乙双方参赛或甲乙双方加裁判的三人游戏电路。由一排LED发光二极管表示拔河的“电子绳”。由甲、乙二人通过按钮开关使发光的LED管向自己一方的终点移动，当亮点移到任何一方的终点时，则该方获胜，连续比赛多局以定胜负。一、设计任务与要求1、由裁判下达比赛开始命令后，甲乙双方才能输入信号，否则，由于电路具有自锁功能，使输入信号无效。2、“电子绳”至少由17个LED管构成，裁判下达“比赛开始”命令后，位于“电子绳”中点的LED管发亮。甲、乙二人通过按钮开关使发光的LED管向自己一方的终点移动，并阻止其向对方延伸。当点亮的LED管到达某一方的终点时，该方获胜。此时通过自锁功能锁定电路，使输入不再有效，必须由裁判再次发出“比赛开始”命令时方能开始下一次比赛。3、某方赢一次，由计分电路自动给该方加分一次，通过多次比赛以定胜负。二、总体方案设计电子拔河游戏机原理框图课题三电子拔河游戏机二、总体方案设计1、信号输入电路与控制电路的设计要求甲乙的输入互相控制，即在有效时间里若甲先输入则甲有效，乙先输入则乙有效。由两端输出，无效端保持不变，有效端输出一脉冲进入计数器的加/减脉冲输入端，其进入方向则由参赛双方输入的按键信号决定。2、计数电路由加减计数器构成，加减两端分别接控制门的两个输出端，若当甲有效时，就进行加计数，乙有效时则减计数。课题三电子拔河游戏机二、总体方案设计3、输出电路（1）译码器的输入接计数器的输出，输出接电子绳，根据加、减计数情况决定电子绳的亮灯向上移动还是向下移动。（2）计分器的设计，当最左面的灯亮的时候，给甲加一分，最右面的灯亮的时候，给乙加一分。并能对多次比赛计分，最后计算总成绩。当最左或最右的灯亮的时候，电路被锁定，使输入不再有效，当裁判清零以后方能进行下一次比赛。课题三电子拔河游戏机课题四交通信号灯控制器一、设计任务与要求在一个具有主、支干道的十字路口，设计一个交通灯自动控制装置。红灯(R)亮表示该条道路禁止通行，黄灯(Y)亮作为过渡，以使行驶中的车辆有时间停到禁止线以外，绿灯(G)亮表示该条道路允许通行。具体要求如下：1、主干道经常通行。2、支干道有车才通行。3、主、支干道均有车时，两者交替通行，并要求主干道每次至少放行30秒，支干道每次最多放行20秒；采用传感器分别监测主、支干道是否有车，有车时向主控制器发出信号，实验中用逻辑开关代替。4、每次绿灯变红灯时，要求黄灯先亮5秒，此时原红灯不变；5、设计5秒、20秒、30秒计时的译码显示电路，每秒改变一次显示数字，可以采用正计时，也可倒计时。6、当任意一条路上出现特殊情况，如消防车、救护车或其它需要优先放行的车辆时，各方向上均为红灯，计时停止。当特殊运行状态结束后，控制器恢复原来状态，继续正常运行。用逻辑开关模拟有无特殊情况。课题四交通信号灯控制器二、总体方案设计1、采用传感器分别监测主、支干道是否有车，有车时向主控制器发出信号，实验中用逻辑开关代替。2、计时器在完成计时任务时，计时部分的控制电路要向主控制器发出相应的计时结束信号以使电路根据设计进入到下一个状态。3、按照主控制器所处的状态进行译码，再驱动相应的信号灯。系统原理框图课题四交通信号灯控制器二、总体方案设计4、交通灯控制的状态设计。课题四交通信号灯控制器状态转换图状态转换表注意：用二进制定义不同状态时，相邻状态之间的改变尽量避免两位二进制同时变化（如10变为01），因为这样可能带来竞争冒险，使电路出现不可预知的错误。课题四交通信号灯控制器计时显示电路示例课题五电子秒表一、设计任务与要求1、利用555定时器制作一个时钟发生装置。2、通过二五十进制计数器制作时钟分频电路，输出计数脉冲，使电子秒表能够在0.1秒到9.9秒之间计时并显示出来。3、使用基本RS触发器制作电子秒表的控制开关，实现开始计数，停止并保持计数和清零重新开始计数的功能。二、总体方案设计1、整体设计布局如图课题五电子秒表二、总体方案设计2、模块设计（1）555时钟发生模块利用555定时器实现的多谐振荡电路能够完成时钟信号发生器的功能，通过调节电路中的可变电阻使多谐振荡器的输出信号频率为50HZ。（2）5分频电路模块利用74LS290中五进制计数的功能，将输入为50HZ频率的时钟脉冲进行分频变为10HZ的信号输出，即周期为0.1秒。（3）输出及显示模块两个290分别连接成十进制计数器，一个输出十分之一秒，一个输出整秒，并分别通过248芯片驱动相应的数码显示器，以显示0.1—9.9秒的秒表数值。课题五电子秒表二、总体方案设计2、模块设计（4）控制电路利用基本RS触发器生成控制电路：分别在R端和S端设置开关。开关S有效，则Q端输出高点平，将控制时钟信号发生器输出的与非门打开，是时钟信号能顺利通过与非门输出到分频电路中；同时Q非端输出的低平触发一个由门电路组成的微分型单稳态触发器，使其输出一个一定宽度的低电平，通过一个非门变成高电平控制分频电路和计数脉冲输出电路（3个74LS290）的清零端，使其清零，并在单稳态触发器的暂稳态消失以后恢复计数和分频功能。开关R有效，则时钟信号被屏蔽，电子秒表保持当前数值不变。为了避免基本RS触发器出现不定态，需将构成触发器的两个与非门的一端经电阻接+5V电源，同时两个开关不能同时闭合。课题五电子秒表锁是人们生活中的常用物品。本题要求用电子器件设计制作一个密码锁，使之在输入正确的代码时，输出开锁信号以推动执行机构动作，并用红灯亮、绿灯灭表示关锁，而绿灯亮、红灯灭表示开锁。课题六电子密码锁一、设计任务和要求1、在锁的控制电路中储存一个可修改的4位二进制代码作为密码，当输入代码和锁的密码相等时，进入开锁状态使锁打开。2、从第一个按钮触动之后的5秒内若未将锁打开，则电路进入自锁状态，使之无法再打开，并由扬声器发出持续20秒的报警信号。课题六电子密码锁课题六电子密码锁二、总体方案设计1、电子密码锁的原理框图二、总体方案设计2、设计思