1、第6章數(shù)字邏輯電路設(shè)計課題數(shù)字邏輯電路的設(shè)計包括兩個方面：基本邏輯功能電路設(shè)計和邏輯電路系統(tǒng)設(shè)計。關(guān)于基本邏輯功能電路設(shè)計一般在數(shù)字 電路技術(shù)基礎(chǔ)教材中均有較詳細的介紹，這里主要介紹數(shù)字邏 輯電路系統(tǒng)的設(shè)計，即根據(jù)設(shè)計的要求和指標，將基本邏輯電路 組合成邏輯電路系統(tǒng)。數(shù)字邏輯電路通常由輸入電路、控制運算電路、輸出電路、電 源電路四部分組成，如圖6-1所示。數(shù)字邏輯電路總體方案設(shè)計的基本方法如下：1) 根據(jù)總的功能和技術(shù)要求，把復(fù)雜的邏輯系統(tǒng)分解成若干 個單元系統(tǒng)，單元的數(shù)目不宜太多，每個單元也不能太復(fù)雜， 以方便檢修。2) 每個單元電路由標準集成電路來組成，選擇合適的集成電 路及器件，構(gòu)成單元

2、電路。3) 考慮各個單元電路間的連接，所有單元電路在時序上應(yīng)協(xié)調(diào)一致，滿足工作要求，相互間電氣特性應(yīng)匹配，保證電路能正 常、協(xié)調(diào)工作。6.1數(shù)字鐘兼鐘控定時器的設(shè)計數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)時、分、秒數(shù)字顯示的計時裝置。由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振 蕩器的使用，使得數(shù)字鐘的精度、穩(wěn)定性遠遠超過 了機械鐘表。1) 能顯示時間，包括AM、PM、小時（h）、分鐘（min）（12小時制）及秒。2) 具有整點報時功能，白天整點報時，整點報時聲為歌 曲或音樂，夜間不報時。3) 具有雙定時功能：在24h內(nèi)任意時間開啟、任意時間 關(guān)閉家用電器的電源。4) 具有鬧鐘功能。5) 具有59min內(nèi)任意時間倒計時

3、定時功能。6) 具有5個功能鍵：調(diào)小時、調(diào)分鐘、調(diào)開啟時間、調(diào) 關(guān)閉時間、調(diào)倒計時時間。6.2數(shù)顯搶答器的設(shè)計6.2.1設(shè)計任務(wù)和要求1) 有4路搶答。2) 數(shù)字顯示搶答組別。3) 由主持人復(fù)位后方可搶答。4) 聲音提示已有人搶答。6.3雙色三循環(huán)方式彩燈控制器的設(shè)計循環(huán)彩燈的電路很多，循環(huán)方式更是五花八門，而且有專門的可編程彩燈集成電路。絕大多數(shù)的彩燈控制電路都 是用數(shù)字電路來實現(xiàn)的。例如，用中規(guī)模集成電路實現(xiàn)的 彩燈控制電路主要用計數(shù)器、譯碼器、分配器和移位寄存 器等集成。本節(jié)介紹的雙色循環(huán)彩燈控制器就是用計數(shù)器 和譯碼器實現(xiàn)的，其特點是用雙色發(fā)光二極管，能發(fā)紅色 和綠色兩色光。6.3.1

4、設(shè)計任務(wù)和要求1) 控制器有8路輸出，每路用雙色發(fā)光二極管指示。2) 控制器有3種循環(huán)方式：方式A：單綠左移單綠右移單紅左移單紅右移； 方式B：單綠左移全熄延時伴聲音；方式C：單紅右移四燈紅閃、四燈綠閃延時。3) 由單刀三擲開關(guān)控制3種方式，每種方式用單色發(fā)光二極 管指示。4) 相鄰兩燈點亮?xí)r間約在0.20.6s間可調(diào)，延時時間約在16s間可調(diào)。5) 要求用10V電源設(shè)計。6.4 數(shù)字電壓表的設(shè)計6.4.1設(shè)計內(nèi)容與要求1) 設(shè)計數(shù)字電壓表電路；要求直流電壓測量范圍：0V1.999V，0V19.99V, 0V199.9V，0V1999V；2) 畫出數(shù)字電壓表電路原理圖；設(shè)計制作數(shù)字電壓表電路的

5、PCB板；3) 組裝調(diào)試3位數(shù)字電壓表。6.5設(shè)計參考課題6.5.1 五路呼叫器的設(shè)計1. 設(shè)計任務(wù)與要求設(shè)計一個五路呼叫器，具體設(shè)計要求如下：1) 五個按鍵模擬五個呼叫源。2) 當有一個按鍵按下時，由數(shù)碼管顯示呼叫源號碼。3) 當有多個呼叫同時發(fā)生時，用指示燈指明多個呼叫源 在同時呼叫，并按優(yōu)先級順序由數(shù)碼管顯示多個呼叫源號 碼。1號呼叫源優(yōu)先級最高，按顆序5號呼叫源優(yōu)先級最 低。4) 在數(shù)字電路實驗箱上驗證結(jié)果。6.5.2交通燈控制器的設(shè)計1.任務(wù)與要求設(shè)計一個十字路口的紅、綠、黃三色信號交通燈控制電路，具體要求如下：1) 用紅、綠、黃三色發(fā)光二極管作信號燈 主干道為東西向， 有紅、綠、黃

6、三個燈；支干道為南北向，也有紅、綠、黃三個燈。紅燈亮禁止通行；綠燈亮允許通行；黃燈亮則給行駛中的車輛有時間停靠到禁行線之外。2) 由于主干道車輛較多而支干道車輛較少，所以主干道綠燈時間較長。當主干道允許通行亮綠燈時，支干道亮紅燈。而支干道允許通行亮綠燈時， 主干道亮紅燈，兩者交替重復(fù)。主干道每次放行50s，支干道每次放行30s。在每次由亮綠燈變成亮紅燈的轉(zhuǎn)換過程中間，需要亮5s的黃燈作為過渡，以使行駛中的車輛有時間停靠到禁行線以外。4)能實現(xiàn)特殊狀態(tài)的功能顯示，設(shè)S為特殊狀態(tài)的傳感器信號，當S=1時，進入特殊狀態(tài)。當S=0時，退出特殊狀態(tài)。按S后，能實 現(xiàn)特殊狀態(tài)功能：a. 顯示器閃爍；b.

7、計數(shù)器停止計數(shù)并保持在原來的數(shù)據(jù)； c.東西、南北路口均顯示紅燈狀態(tài)；d.特殊狀態(tài)結(jié)束后，能繼續(xù)對時間進行計數(shù)。5)能實現(xiàn)控制器總清零功能 按下R后，系統(tǒng)實現(xiàn)總清零，計數(shù)器由初始狀態(tài)開始計數(shù)，對應(yīng)狀態(tài)的指示燈亮。6.5.3 步進電動機控制器的設(shè)計步進電動機接受步進脈沖控制而一步一步地轉(zhuǎn)動，可以帶動機械裝置實現(xiàn)精密的角位移和直線位移， 被廣泛應(yīng)用于各種自動控制系統(tǒng)中。步進電機的工 作方式主要取決于輸出步進脈沖的控制器電路。1.任務(wù)與要求1) 用邊沿D觸發(fā)器或主從JK觸發(fā)器設(shè)計一個兼有三相六拍、三相三拍兩種工作方式的脈沖分配器,能控制步進電機作正向 和反向運轉(zhuǎn)。2) 設(shè)計驅(qū)動步進電機工作的脈沖放大

8、電路，使之能驅(qū)動 一個相電壓為24V、相電流為0.2A的步進電機工作。3) 設(shè)計步數(shù)顯示和步數(shù)控制電路，能控制電動機運轉(zhuǎn)到預(yù)置 的步數(shù)時即停止轉(zhuǎn)動，或運轉(zhuǎn)到預(yù)定圈數(shù)時停轉(zhuǎn)。4) 設(shè)計電路工作的時鐘信號，頻率為10Hz10kHz且連 續(xù)可調(diào)。4)輸出發(fā)光二極管顯示，使用按鍵開關(guān)做控制信號。6.5.4 簡易數(shù)字頻率計的設(shè)計1.任務(wù)與要求設(shè)計一個具有如下功能的簡易數(shù)字頻率計，具體要求如 下：1) 被測信號的頻率范圍為11999Hz，用4位數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)。2) 測量結(jié)果直接用十進制數(shù)值顯示。3) 具有超量程警告。可以用發(fā)光二極管顯示，也可以用揚聲器報警。6.5.5 紅外線數(shù)字轉(zhuǎn)速表的設(shè)計紅外線數(shù)字轉(zhuǎn)速

9、表是一種代替機械轉(zhuǎn)速表、用來測量轉(zhuǎn)動速率的計量儀表。1. 任務(wù)與要求1) 設(shè)計4位數(shù)字顯示的紅外線數(shù)字轉(zhuǎn)速表。轉(zhuǎn)速表探頭用紅外線發(fā)光管，測速范圍為00009999rmin，實現(xiàn)近距離測量。2) 發(fā)射的紅外線用一定的頻率脈沖調(diào)制，接收的調(diào)制脈沖通過解調(diào)電路得到被測轉(zhuǎn)動體的轉(zhuǎn) 速脈沖。6.5.6 數(shù)字編碼無線遙控器的設(shè)計1.任務(wù)與要求1) 設(shè)計一個4路數(shù)字編碼的無線遙控設(shè)備，用以控制家用電器或照明燈電源的通斷。2) 遙控設(shè)備的發(fā)射接收部分采用大規(guī)模集成電路HT-l2EHT-l2D實現(xiàn)。6.5.7雙路防盜報警器的設(shè)計1.設(shè)計任務(wù)與要求1) 設(shè)計一個雙路防盜報警器，當常閉開關(guān)SA1（實際 中是安裝在窗與窗框、門與門框的緊貼面上的導(dǎo)電銅片） 發(fā)生盜情打開時，延時1-3