综合实验刘向军2009

电子电路课程设计刘向军2010/1/15综述设计课题内容设计实例验收方式电子技术综合设计综述一、目的和意义综合电子技术设计是电子技术课程的综合实践教学环节，既涉及到许多理论知识,（设计原理与方法），又涉及到许多实践知识与技能(安装、调试与测量技术)。因此它是电子技术课程学习的综合性训练。二、综合电子技术设计的基本要求独立完成一个设计课题；培养独立分析、解决问题的能力；进一步熟悉电子器件,合理选用的原则；学会撰写课程设计总结报告；逐步形成严肃认真、一丝不苟、实事求是、团结协作的工作作风和科学态度。上机实验中，在机房保持安静，杜绝打游戏、聊天等一切与课程设计无关的事情。三、电子技术设计的方法和步骤总体方案的设计与选择；单元电路的选择与设计；单元电路间的连接方法；绘制总体电路草图；关键电路实验仿真；最后绘制正式的总体电路图。设计课题内容1.移位寄存器型彩灯控制器2.智力竞赛抢答器3.电子拔河游戏机4.交通信号灯控制电路5.数字电子钟6.电子密码锁7.电子秒表要求：每个题目5-6个人选，独立完成。课后上报选题名单设计实例1－－数字电子钟（课题五）一、设计要求（1）设计一个能直接显示时、分、秒的数字电子钟。小时可以为12进制，也可为24进制。（2）设计校”时”、校”分”电路；（3）①设计24小时整点报时控制电路，要求从59分50秒开始，每2秒钟响一声，共响5次；每响一次声音持续0.5秒。②要求只在6:00-22:00之间整点报时，23:00-5:00之间整点不报时。（4）设计任意几点几分可响铃的闹钟控制电路，可提前停止响铃；（5）根据规定的作息时间表，如右表所示，设计自动响铃控制电路（选作）。作息时间表起床6:50上午上课8:00午饭11:45下午上课14:00放学回家17:30二、总体设计方案数字时式电子钟的基本功能是能够实现时、分、秒的正确计时，计时单位为1s。因此，首先必须有计时显示电路和秒脉冲产生电路。其次，当刚接通电源或时钟走时出现误差时，需要进行时间校准，否则就不能正确表示当前时间。因此，数字式电子钟应有校时控制电路。再次，要求有自动整点报时及按时闹钟，还应有整点报时和闹钟控制电路。另外还有其他控制电路。因此，该电子钟由计时显示电路、秒脉冲产生和控制电路三大部分构成。数字式电子钟的结构框图显示显示显示译码译码译码时计数分计数秒计数校时控制校分控制校秒控制振荡器分频器秒脉冲发生器秒脉冲1.七段显示数码管2.10MHz振荡器和十分频电路----110MHz振荡器----211voRF22MJT32768HzR150kC220pFC13/22pF如图所示为电子手表集成电路（如5C702）中的晶体振荡器电路，常取晶振的频率为32768Hz，因其内部有15级2分频集成电路，所以输出端正好可得到1Hz的标准脉冲.3.校时电路4.整点报时电路实例2－交通信号灯控制器（课题四）意义确保行人和各种车辆运行安全；保证正常交通秩序；城市交通管理自动化。任务在一个具有主、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）亮为过渡，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要求：１、主干道经常通车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，仿真用开关代替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，也可以采用倒计时６、当任意一条路上出现特殊情况，如消防车、救护车等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，继续正常运行原理框图计时器主控制器时钟信号译码驱动电路主干道灯支干道灯传感器代用开关1传感器代用开关•主干道有车:L表示•支干道有车:S表示•特殊情况有车:T表示2计时器设计•30秒计时显示电路TL•20秒计时显示电路TS•5秒计时显示电路TP主控制器设计(交通灯控制状态设计)主绿灯支红灯主红灯支绿灯主黄灯支红灯主红灯支黄灯支道无车或主道有车３０秒支道有车主道无车或主道有车２０秒５秒５秒〉５秒〉５秒主道无车支道有车或主支道均有车30秒支道无车或主道有车２０秒用L表示主道有车，用S表示支道有车用TL表示30秒，用TS表示２０秒，用TP表示〉５秒主绿灯支红灯主红灯支绿灯主黄灯支红灯主红灯支黄灯支道无车或主道有车３０秒支道有车主道无车或主道有车２０秒５秒５秒〉５秒Tp〉５秒Tp主道无车支道有车或主支道均有车30秒支道无车或主道有车２０秒S0(00)S1(01)S2(11)S3(10)LLSLSTSSLT现态Qn2Qn1状态转换条件TP次态Qn+12Qn+11状态转换信号ST00000XX1XX0001010101X0XX1X0111011111XX0XX11110011010X0XX1X100001LTSLSLSTLSPnPnnpnnPnnnpnnTQTQQKTQJQTQQQTQQ1112122112112)(nSSnnnLLnnSnnnLnnQSLT)LTS(QQkQSLT)LSTSL(QJQ)LTS(QQQ)LSTSL(QQ22222122121111状态主干道支干道S0(00)绿G红rS1(01)黄Y红rS2(11)红R绿gS3(10)红R黄yQ2Q1GYRgyr0001111010001000100100100110001021212QRQQYQQG21212QrQQyQQg4译码驱动电路设计主干道:绿G黄Y红R支干道:绿g黄y红r课题一移位寄存器型彩灯控制器意义彩灯控制器可以自动控制多路彩灯按不同的节拍循环显示各种灯光变换花型，广泛用于大型灯会、舞台灯光控制以及节假日灯光妆饰中当彩灯路数较少且花型变换较为简单时，可用移位寄存器进行控制要求1.要求三种变换花型８路彩灯从左至右顺次渐亮，全亮后逆序渐灭；循环２次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对称地逐次渐灭；循环２次８路彩灯分两半，从左至右顺次渐亮，全亮后则灭；循环３次2.三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.节拍顺序QaQbQcQdQeQfQgQh花型１花型２花型３０１２３４５６７８９１０１１１２１３１４１５００００００００１０００００００１１００００００１１１０００００１１１１００００１１１１１０００１１１１１１００１１１１１１１０１１１１１１１１１１１１１１１０１１１１１１００１１１１１０００１１１１００００１１１０００００１１００００００１００００００００００００００００００１１０００００１１１１０００１１１１１１０１１１１１１１１１１１００１１１１１００００１１１００００００１００００００００１０００１０００１１００１１００１１１０１１１０１１１１１１１１右1右1右1右1右0右1左1左1左0左0左0左0右1右0原理框图控制电路编码发生器驱动器彩灯1、节拍发生器设计由表1，一次花型循环实为63拍，加一拍清零共64拍，凑成26，可用六位二进制计数器实现。此外，原题要求慢节拍和快节拍各循环一次，故还须加快慢节拍时钟分配电路。HLCPCPCPCPCP772、快慢节拍时钟分配电路设计脉冲源可直接使用元件库中的脉冲源，也可另行设计脉冲源电路(555多谐振荡器或石英晶体振荡器)3、四位双向集成移位寄存器74194控制信号的设计若Cr=0，则清零，异步，最优先。若Cr=1，则其功能由S1、S0决定：S1=1，S0=1：并行装入，同步,CP上升沿，d0→Q0；d1→Q1；d2→Q2；d3→Q3；S1=0，S0=1：右移串行输入，数据移动方向为：DSR→Q0→Q1→Q2→Q3，同步，CP上升沿；S1=1，S0=0：左移串行输入，数据移动方向为：DSL→Q3→Q2→Q1→Q0，同步，CP上升沿；S1=0，S0=0：输出不变。,CPCPCPCPSS465601,CPCPSS46011(QaQbQcQd)2(QeQfQgQh)节拍顺序QaQbQcQdQeQfQgQh花型１花型２花型３０１２３４５６７８９１０１１１２１３１４１５００００００００１０００００００１１００００００１１１０００００１１１１００００１１１１１０００１１１１１１００１１１１１１１０１１１１１１１１１１１１１１１０１１１１１１００１１１１１０００１１１１００００１１１０００００１１００００００１００００００００００００００００００１１０００００１１１１０００１１１１１１０１１１１１１１１１１１００１１１１１００００１１１００００００１００００００００１０００１０００１１００１１００１１１０１１１０１１１１１１１１右1右1右1右1右0右1左1左1左0左0左0左0右1右0HDAEQCPQCPSRSLSRQCPQCPSL66221661014、清0控制电路设计•系统总清0•花型3每5拍清0一次•三种花型运行一遍即64拍总清0一次总结掌握原理，总体设计信号清晰，单元调试合理布局，疏密得当分析问题，总结报告课题二六路抢答器设计系统组成系统应包括主持人控制台、选手抢答台、选手计分器等部分。主持人通过主持人控制台上所设按钮向选手抢答台和选手计分器发送抢答允许、加分、减分等信号；抢答选手通过选手抢答台上所设按钮发送抢答信号并封锁竞争对手的抢答器，同时向自己的计分器发出计分允许信号。功能描述1主持人预置每组100分。2主持人按准备按钮，宣布准备抢答并述题。3判断有无违章提前抢答者。如果有违章提前抢答者（选手抢答台红灯亮并发出声音），则宣布本题失败并做违章处理（如减分或口头警告），然后返回第二步。如果没有违章并且没有提前抢答者，则进行第四步。4主持人按开始抢答按钮，宣布开始抢答。5选手按自己的选手抢答台上所设的抢答按钮抢答。抢到答题权者的选手抢答台上所设的绿灯发亮并发出声音，经主持人允许后答题。6主持人宣布选手得分，并按加10分按钮给选手加10分或者按减10分按钮给选手减10分。7转入第二步进行下一题，或宣布抢答活动结束。1主持人控制台功能规划主持人控制台状态和所需器件：主持人控制台只有准备状态S0和抢答开始状态S1，故只需一个状态触发器FF0；此外需要预置100分按钮（L）、准备按钮（R）、抢答开始按钮（S）、加10分按钮（U）、减10分按钮（D）。各按钮功能规定和信号形式L同时将四个计分器置成100分，选用带低有效预置端的计数器构成计分器，故信号形式为负脉冲。R将本台状态触发器FF0复位到S0状态，同时将四个选手抢答台置于初始状态，信号形式为负脉冲。S将本台状态触发器FF0置位到S1状态，再由FF0向四个选手抢答台输出抢答允许信号。信号形式为负脉冲。U给竞答选手加10分，信号形式为正脉冲。D给竞答选手减10分，信号形式为正脉冲。主持人控制台电路设计2选手抢答器功能规划选手抢答器的输入和输出信号及其含意1选手抢答器输入信号应包括：•主持人控制台送来的准备抢答信号，为负脉冲，它将选手抢答器复位到初始状态；•主持人控制台送来的开始抢答信号，允许竞答选手按抢答按钮，设为X1，1有效；•其它选手抢答器送来封锁信号，使本选手不能抢答，设其组合后为X0，0封锁；•竞答选手按抢答按钮形成的抢答信号，在电路中作为时钟信号CP，为负脉冲；2选手抢答器输出信号应包括：•违章抢答信号，用于点亮红灯并使蜂鸣器发声，设为Y1，1有效；•抢答有效信号，用于点亮绿灯，设为Y2，1有效；•计分允许信号，使主持人能对本选手加分或减分,设为Y3，1有效；•输出封锁信号，使其他竞答选手按抢答按钮无效，设为Y4，1有效。选手抢答器的状态规划和原始状态图选手抢答器应至少具有三个状态，其一为初始状态S0，其二为违章抢答后状态