數(shù)字電子技術(shù)紅綠燈課程設(shè)計(jì)

1、數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書山東工商學(xué)院信息與電子工程學(xué)院2006年2月“數(shù)字電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書目錄數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)概述2課程設(shè)計(jì)課題課題一數(shù)字電子鐘邏輯電路設(shè)計(jì) 6課題二智力競(jìng)賽搶答器邏輯電路設(shè)計(jì) 13課題三交通燈控制邏輯電路設(shè)計(jì) 19課題四汽車尾燈控制電路 28課題五數(shù)字溫度計(jì) 30課題六多路防盜報(bào)警電路設(shè)計(jì) 33課題七電梯控制電路設(shè)計(jì) 35課題八倒計(jì)時(shí)計(jì)時(shí)器35設(shè)計(jì)舉例：出租車計(jì)費(fèi)器 36ii“數(shù)字電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)概述一、本課程設(shè)計(jì)的地位和作用數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)是電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)中的一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，它使學(xué)生自己通過(guò)設(shè)計(jì)和搭建一個(gè)實(shí)用電子產(chǎn)品雛形，鞏固和

2、加深在數(shù)字電子技術(shù)課程中的理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)中的基本技能，訓(xùn)練電子產(chǎn)品制作時(shí)的動(dòng)手能力。 通過(guò)該課程設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì) 出符合任務(wù)要求的電路，掌握通用電子電路的一般設(shè)計(jì)方法和步驟，訓(xùn)練并提高學(xué)生在文獻(xiàn)檢索、資料利用、方案比較和元器件選擇等方面的綜合能力 ，同時(shí)為畢業(yè)設(shè)計(jì) 和畢業(yè)以后從事電子技術(shù)方面的科研和開(kāi)發(fā)打下一定的基礎(chǔ)。二、課程設(shè)計(jì)的目的和要求1 .能夠較全面地鞏固和應(yīng)用“數(shù)字電子技術(shù)”課程中所學(xué)的基本理論和基本方 法，并初步掌握小型數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法。2 .能合理、靈活地應(yīng)用各種標(biāo)準(zhǔn)集成電路（ ssi、msi、lsi等）器件實(shí)現(xiàn)規(guī)定 的數(shù)字系統(tǒng)。3 .培養(yǎng)獨(dú)立思考、獨(dú)立準(zhǔn)備資料、獨(dú)立設(shè)計(jì)規(guī)定功能

3、的數(shù)字系統(tǒng)的能力。4 .培養(yǎng)獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，包括電路布局、安裝、調(diào)試和排除故障的能力。5 .培養(yǎng)書寫綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力。三、課程設(shè)計(jì)的基本要求根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，從選擇設(shè)計(jì)方案開(kāi)始，進(jìn)行電路設(shè)計(jì)；選擇合適的器件，畫出 設(shè)計(jì)電路圖；通過(guò)安裝、調(diào)試，直至實(shí)現(xiàn)任務(wù)要求的全部功能。對(duì)電路要求布局合 理，走線清晰，工作可靠，經(jīng)驗(yàn)收合格后，寫出完整的課程設(shè)計(jì)報(bào)告。四、課程設(shè)計(jì)的具體步驟電子電路的一般設(shè)計(jì)方法和步驟是：分析設(shè)計(jì)任務(wù)和性能指標(biāo)， 選擇總體方案,設(shè)計(jì)單元電路，選擇器件，計(jì)算參數(shù)，畫總體電路圖。進(jìn)行仿真試驗(yàn)和性能測(cè)試。實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中往往反復(fù)進(jìn)行以上各步驟，才能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，需要靈活掌握。1 .總體方案

4、選擇設(shè)計(jì)電路的第一步就是選擇總體方案，就是根據(jù)提出的設(shè)計(jì)任務(wù)要求及性能指 標(biāo)，用具有一定功能的若干單元電路組成一個(gè)整體，來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)提出的各項(xiàng)要 求和技術(shù)指標(biāo)。設(shè)計(jì)過(guò)程中，往往有多種方案可以選擇，應(yīng)針對(duì)任務(wù)要求，查閱資料，權(quán)衡各 方案的優(yōu)缺點(diǎn)，從中選優(yōu)。2 .單元電路的設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)單元電路的一般方法和步驟a.根據(jù)設(shè)計(jì)要求和選定的總體方案原理圖，確定對(duì)各單元電路的設(shè)計(jì)要求， 必要時(shí)應(yīng)詳細(xì)擬定主要單元電路的性能指標(biāo)。b.擬定出各單元電路的要求后，對(duì)它們進(jìn)行設(shè)計(jì)。c.單元電路設(shè)計(jì)應(yīng)采用符合的電平標(biāo)準(zhǔn)。2.2元器件的選擇針對(duì)數(shù)字電路的課程設(shè)計(jì)，在搭建單元電路時(shí)，對(duì)于特定功能單元選擇主要集 成塊的

5、余地較小。比如時(shí)鐘電路選555,轉(zhuǎn)換電路選 0809,譯碼及顯示驅(qū)動(dòng)電路也都相對(duì)固定。但由于電路參數(shù)要求不同，還需要通過(guò)選擇參數(shù)來(lái)確定集成塊型號(hào)。一個(gè)電路設(shè)計(jì)，單用數(shù)字電路課程內(nèi)容是不夠的，往往同時(shí)摻有線性電路元件和集 成塊，因此還需對(duì)相應(yīng)內(nèi)容熟悉，比如運(yùn)算放大器的種類和基本用法，集成比較器 和集成穩(wěn)壓電路的特性和用法?？傊?，構(gòu)建單元電路時(shí)，選擇器件的電平標(biāo)準(zhǔn)和電 流特性很重要。普通的門電路、時(shí)序邏輯電路、組合邏輯電路、脈沖產(chǎn)生電路、數(shù) 模和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、采樣和存儲(chǔ)電路等，參數(shù)選擇恰當(dāng)可以發(fā)揮其性能并節(jié)約設(shè)計(jì) 成本。單元電路設(shè)計(jì)過(guò)程中，阻容元件的選擇也很關(guān)鍵。它們的種類繁多，性能各異。 優(yōu)選的

6、電阻和電容輔助于數(shù)字電路的設(shè)計(jì)可以使其功能多樣化、完整化。3 .單元電路調(diào)整與連調(diào)數(shù)字電路設(shè)計(jì)以邏輯關(guān)系為主體，因此各單元電路的輸入輸出邏輯關(guān)系與它們 之間的正確傳遞決定了設(shè)計(jì)內(nèi)容的成敗。具體步驟要求每一個(gè)單元電路都須經(jīng)過(guò)調(diào) 整，有條件情況下可應(yīng)用邏輯分析儀進(jìn)行測(cè)試，確保單元正確。各單元之間的匹配 連接是設(shè)計(jì)的最后步驟，主要包含兩方面，分別是電平匹配和驅(qū)動(dòng)電流匹配。它也 是整個(gè)設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵一步。4 .衡量設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)工作穩(wěn)定可靠；能達(dá)到預(yù)定的性能指標(biāo)，并留有適當(dāng)?shù)挠嗔?；電路?jiǎn)單，成本 低，功耗低；器件數(shù)目少，集成體積小，便于生產(chǎn)和維護(hù)。五、課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求課程設(shè)計(jì)報(bào)告應(yīng)包括以下內(nèi)容：1 .對(duì)設(shè)

7、計(jì)課題進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述。2 .設(shè)計(jì)任務(wù)及其具體要求。3 .總體設(shè)計(jì)方案方框圖及各部分電路設(shè)計(jì)（含各部分電路功能、輸入信號(hào)、輸出信號(hào)、電路設(shè)計(jì)原理圖及其功能闡述、所選用的集成電路器 件等）。4 .整機(jī)電路圖（電路圖應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)邏輯符號(hào)繪制，電路圖中應(yīng)標(biāo)明接線引出端名稱、元件編號(hào)等）。5 .器件清單。6 .調(diào)試結(jié)果記錄。7 .總結(jié)與體會(huì)。課程設(shè)計(jì)報(bào)告應(yīng)內(nèi)容完整、字跡工整、圖表整齊、數(shù)據(jù)詳實(shí)。48課程設(shè)計(jì)課題課題一 數(shù)字電子鐘邏輯電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述數(shù)字電子鐘是一種用數(shù)字顯示秒、分、時(shí)、日的計(jì)時(shí)裝置，與傳統(tǒng)的機(jī)械鐘相比，它具有走時(shí)準(zhǔn)確，顯示直觀、無(wú)機(jī)械傳動(dòng)裝置等優(yōu)點(diǎn)，因而得到了廣泛的應(yīng)用。小到人們?nèi)粘Ｉ钪械碾娮邮?/p>

8、表，大到車站、碼頭、機(jī)場(chǎng)等公共場(chǎng)所的大型數(shù)顯電 子鐘。數(shù)字電子鐘的電路組成方框圖如圖1.1所示。顯示器顯示器顯示器顯示器譯碼器1tirit譯碼器譯碼器譯碼器itir7進(jìn)制周計(jì)數(shù)器24進(jìn)制時(shí)計(jì)數(shù)器60進(jìn)制分計(jì)數(shù)器日校時(shí)校分校60進(jìn)制秒計(jì)數(shù)器 ，秒校單次或連續(xù)脈沖圖1.1數(shù)字電子鐘框圖由圖1.1可見(jiàn)，數(shù)字電子鐘由以下幾部分組成：石英晶體振蕩器和分頻器組成的秒脈沖發(fā)生器；校時(shí)電路；六十進(jìn)制秒、分計(jì)數(shù)器，二十四進(jìn)制（或十二進(jìn)制）計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器；秒、分、時(shí)的譯碼顯示部分等。二、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求用中、小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)一臺(tái)能顯示日、時(shí)、分、秒的數(shù)字電子鐘，要求如下：1 .由晶振電路產(chǎn)生1hz標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)。2 .秒

9、、分為0059六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。3 .時(shí)為0023二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。4 .周顯示從1日為七進(jìn)制計(jì)數(shù)器。5 .可手動(dòng)校時(shí)：能分別進(jìn)行秒、分、時(shí)、日的校時(shí)。只要將開(kāi)關(guān)置于手動(dòng)位置，可 分別對(duì)秒、分、時(shí)、日進(jìn)行手動(dòng)脈沖輸入調(diào)整或連續(xù)脈沖輸入的校正。6 .整點(diǎn)報(bào)時(shí)。整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路要求在每個(gè)整點(diǎn)前嗚叫五次低音（500hz）,整點(diǎn)時(shí)再嗚叫一次高音（1000hz）。三、可選用器材1 .通用實(shí)驗(yàn)底板2 .直流穩(wěn)壓電源3 .集成電路：cd4060、74ls74、74ls161、74ls248 及門電路4 .晶振：32768 hz5 .電容：100pf/16v、22pf、322pf 之間6 .電阻：200 4 10k

10、q、22m q7 .電位器：2.2kq 或 4.7kq8 .數(shù)顯：共陰顯示器 lc5011-119 .開(kāi)關(guān)：?jiǎn)未伟存I10 .三極管：805011 .喇叭：1 w /4 , 8a四、設(shè)計(jì)方案提示根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求，對(duì)照數(shù)字電子鐘的框圖，可以分以下幾部分進(jìn)行模塊化 設(shè)計(jì)。1 .秒脈沖發(fā)生器脈沖發(fā)生器是數(shù)字鐘的核心部分， 它的精度和穩(wěn)定度決定了數(shù)字鐘的質(zhì)量，通常用晶體振蕩器發(fā)出的脈沖經(jīng)過(guò)整形、 分頻獲得1hz的秒脈沖。如晶振為32768 hz, 通過(guò)15次二分頻后可獲得 1hz的脈沖輸出，電路圖如圖 1.2所示。74ls7420pfth101hzcd4060 q14> c11d32768hz

11、22m q12圖1.2秒脈沖發(fā)生器2 .計(jì)數(shù)譯碼顯示秒、分、時(shí)、日分別為 60、60、24、7進(jìn)制計(jì)數(shù)器、秒、分均為 60進(jìn)制，即顯示0059,它們的個(gè)位為十進(jìn)制，十位為六進(jìn)制。時(shí)為二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器，顯示為0023,個(gè)位仍為十進(jìn)制，而十位為三進(jìn)制，但當(dāng)十進(jìn)位計(jì)到2,而個(gè)位計(jì)到4時(shí)清零，就為二十四進(jìn)制了。周為七進(jìn)制數(shù)，按人們一般的概念一周的顯示日期“日、1、2、3、4、5、6”，所以我們?cè)O(shè)計(jì)這個(gè)七進(jìn)制計(jì)數(shù)器，應(yīng)根據(jù)譯碼顯示器的狀態(tài)表來(lái)進(jìn)行，如表1.1所示。按表1.1狀態(tài)表不難設(shè)計(jì)出“日”計(jì)數(shù)器的電路（日用數(shù)字8代替）。所有計(jì)數(shù)器的譯碼顯示均采用bcd 七段譯碼器，顯示器采用共陰或共陽(yáng)的顯q4q3

12、q2q1顯示1000日000110010200113010040101501106表1.1狀態(tài)表3 .校時(shí)電路在剛剛開(kāi)機(jī)接通電源時(shí)，由于日、時(shí)、分、秒為任意值，所以，需要進(jìn)行調(diào)整。置開(kāi)關(guān)在手動(dòng)位置，分別對(duì)時(shí)、分、秒、日進(jìn)行單獨(dú)計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)脈沖由單次脈沖或 連續(xù)脈沖輸入。4 .整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路當(dāng)時(shí)計(jì)數(shù)器在每次計(jì)到整點(diǎn)前六秒時(shí)，需要報(bào)時(shí)，這可用譯碼電路來(lái)解決。 即當(dāng)分為59時(shí)，則秒在計(jì)數(shù)計(jì)到 54時(shí)，輸出一延時(shí)高電平去打開(kāi)低音與門，使報(bào)時(shí) 聲按500hz頻率嗚叫5聲，直至秒計(jì)數(shù)器計(jì)到 58時(shí)，結(jié)束這高電平脈沖；當(dāng)秒計(jì)數(shù) 到59時(shí)，則去驅(qū)動(dòng)高音 1khz頻率輸出而鳴叫1聲。五、參考電路數(shù)字電子鐘邏輯電路參

13、考圖如圖1.3所示。1c dhrz hid5hhtt叭喇00sl4700s1l47動(dòng)手2x4/sl47校周*手6校分4krc/kc rp 161qwl4/oqvozqdq&5k校秒3q音低23sta7qo6u4dc 3q 3zuo01音高zhm-tofdo2 -3 7bhq/3 _ourifd024nsra7artbcd a4zst-4/rp61qt47oq1q2qoqo9si4/8a9sl0/q5 -oo 秒v6ttf 01rlqjrc 161sl07oqi0rqoqd.k.hqdf 4/st#/rp1 1610l4/oqloqoqm2bl07esruor4/sta7動(dòng)手3k校時(shí)os

14、 qu 分q52wr續(xù)連rc/161sl47動(dòng)手2krc/161sl47oqvozqdqdor1qm9sl4/849sl4/-32 -oo 時(shí)&qku1 qku1 onu ccv<<hse47ddt圖1.3數(shù)字電子鐘邏輯電路參考圖六、參考電路簡(jiǎn)要說(shuō)明1 .秒脈沖電路由晶振32768hz經(jīng)14分頻器分頻為2hz,再經(jīng)一次分頻，即得1hz標(biāo)準(zhǔn)秒脈 沖，供時(shí)鐘計(jì)數(shù)器用。2 .單次脈沖、連續(xù)脈沖這主要是供手動(dòng)校時(shí)用。若開(kāi)關(guān)k1打在單次端，要調(diào)整日、時(shí)、分、秒即可按單次脈沖進(jìn)行校正。如 k1在單次，k2在手動(dòng)，則此時(shí)按動(dòng)單次脈沖鍵，使周計(jì) 數(shù)器從星期1到星期日計(jì)數(shù)。若開(kāi)關(guān) k1處于連

15、續(xù)端，則校正時(shí)，不需要按動(dòng)單次 脈沖，即可進(jìn)行校正。單次、連續(xù)脈沖均由門電路構(gòu)成。3 .秒、分、時(shí)、日計(jì)數(shù)器這一部分電路均使用中規(guī)模集成電路74ls161實(shí)現(xiàn)秒、分、時(shí)的計(jì)數(shù)，其中秒、分為六十進(jìn)制，時(shí)為二十四進(jìn)制。從圖 3中可以發(fā)現(xiàn)秒、分兩組計(jì)數(shù)器完全相 同。當(dāng)計(jì)數(shù)到 59時(shí)，再來(lái)一個(gè)脈沖變成 00,然后再重新開(kāi)始計(jì)數(shù)。圖中利用“異 步清零”反饋到/cr端，而實(shí)現(xiàn)個(gè)位十進(jìn)制，十位六進(jìn)制的功能。時(shí)計(jì)數(shù)器為二十四進(jìn)制，當(dāng)開(kāi)始計(jì)數(shù)時(shí)，個(gè)位按十進(jìn)制計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)到 23時(shí)，這時(shí)再來(lái)一個(gè)脈沖，應(yīng)該回到“零”。所以，這里必須使個(gè)位既能完成十進(jìn)制計(jì)數(shù)，又能在高低位滿足“ 23”這一數(shù)字后，時(shí)計(jì)數(shù)器清零，圖中采用

16、了十位的“2”和個(gè)位的“ 4”相與非后再清零。對(duì)于日計(jì)數(shù)器電路，它是由四個(gè) d觸發(fā)器組成的（也可以用 jk觸發(fā)器），其 邏輯功能滿足了表1,即當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)到6后，再來(lái)一個(gè)脈沖，用7的瞬態(tài)將q4、q3、 q2、q1置數(shù)，即為“ 1000”，從而顯示“日” （8）。4 .譯碼、顯示譯碼、顯示很簡(jiǎn)單，采用共陰極 led數(shù)碼管lc5011-11和譯碼器74ls248 , 當(dāng)然也可用共陽(yáng)數(shù)碼管和譯碼器。5 .整點(diǎn)報(bào)時(shí)當(dāng)計(jì)數(shù)到整點(diǎn)的前 6秒鐘，此時(shí)應(yīng)該準(zhǔn)備報(bào)時(shí)。圖 3中，當(dāng)分計(jì)到59分時(shí)， 將分觸發(fā)器qh置1,而等到秒計(jì)數(shù)到 54秒時(shí)，將秒觸發(fā)器 ql置1,然后通過(guò)ql 與qh相與后再和1s標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)相與而

17、去控制低音喇叭嗚叫，直至 59秒時(shí)，產(chǎn)生 一個(gè)復(fù)位信號(hào)，使 ql清0,停止低音嗚叫，同時(shí) 59秒信號(hào)的反相又和 qh相與后 去控制高音喇叭嗚叫。當(dāng)計(jì)到分、秒從59: 59-00: 00時(shí)，嗚叫結(jié)束，完成整點(diǎn)報(bào)時(shí)。6 .嗚叫電路嗚叫電路由高、低兩種頻率通過(guò)或門去驅(qū)動(dòng)一個(gè)三極管， 帶動(dòng)喇叭嗚叫。1khz 和500hz從晶振分頻器近似獲得。如圖中 cd4060分頻器的輸出端 q5和q6。q5 輸出頻率為1024hz, q6輸出頻率為 512hz。課題二 智力競(jìng)賽搶答器邏輯電路設(shè)計(jì)一、 簡(jiǎn)述智力競(jìng)賽是一種生動(dòng)活潑的教育形式和方法，通過(guò)搶答和必答兩種方式能引 起參賽者和觀眾的極大興趣，并且能在極短的時(shí)間

18、內(nèi)，使人們?cè)黾右恍┛茖W(xué)知識(shí)和 生活知識(shí)。實(shí)際進(jìn)行智力競(jìng)賽時(shí)，一般分為若干組，各組對(duì)主持人提出的問(wèn)題，分必答 和搶答兩種。必答有時(shí)間限制，到時(shí)要告警，回答問(wèn)題正確與否，由主持人判別加 分還是減分，成績(jī)?cè)u(píng)定結(jié)果要用電子裝置顯示。搶答時(shí)，要判定哪組優(yōu)先，并予以 指示和鳴叫。因此，要完成以上智力競(jìng)賽搶答器邏輯功能的數(shù)字邏輯控制系統(tǒng)，至少應(yīng)包 括以下幾個(gè)部分。1 .計(jì)分、顯示部分；2 .判別選組控制部分；3 .定時(shí)電路和音響部分。二、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求用ttl或cmos集成電路設(shè)計(jì)智力競(jìng)賽搶答器邏輯控制電路，具體要求如下:1 .搶答組數(shù)為4組，輸入搶答信號(hào)的控制電路應(yīng)由無(wú)抖動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。2 .判別選組電路。

19、能迅速、準(zhǔn)確地判處搶答者，同時(shí)能排除其它組的干擾信 號(hào)，閉鎖其它各路輸入使其它組再按開(kāi)關(guān)時(shí)失去作用，并能對(duì)搶中者有光、聲顯示 和嗚叫指示。3 .計(jì)數(shù)、顯示電路。每組有三位十進(jìn)制計(jì)分顯示電路，能進(jìn)行加/減計(jì)分。4 .定時(shí)及音響。必答時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)燈亮，以示開(kāi)始，當(dāng)時(shí)間到要發(fā)出單音調(diào)“嘟”聲，并熄 滅指示燈。搶答時(shí)，當(dāng)搶答開(kāi)始后，指示燈應(yīng)閃亮。當(dāng)有某組搶答時(shí)，指示燈滅，最先 搶答一組的燈亮，并發(fā)出音響。也可以驅(qū)動(dòng)組別數(shù)字顯示（用數(shù)碼管顯示）?；卮饐?wèn)題的時(shí)間應(yīng)可調(diào)整，分別為10s、20s、50s、60s或稍長(zhǎng)些。5 .主持人應(yīng)有復(fù)位按鈕。搶答和必答定時(shí)應(yīng)有手動(dòng)控制。三、可選用器材1 .通用實(shí)驗(yàn)底板2

20、.直流穩(wěn)壓電源3 .集成電路：74ls190、74ls48、cd4043、74ls112 及門電路4 .顯示器：lcd5011-11、cl002、發(fā)光二極管5 .撥碼開(kāi)關(guān)（8421碼）6 .阻容元件、電位器7 .喇叭、開(kāi)關(guān)等四、設(shè)計(jì)方案提示1 .復(fù)位和搶答開(kāi)關(guān)輸入防抖電路，可采用加吸收電容或 rs觸發(fā)器電路來(lái)完成。2 .判別選組實(shí)現(xiàn)的方法可以用觸發(fā)器和組合電路完成，也可用一些特殊器件組 成。例如用mc14599或cd4099八路可尋址輸出鎖存器來(lái)實(shí)現(xiàn)。3 .計(jì)數(shù)顯示電路可用 8421碼撥碼開(kāi)關(guān)譯碼電路顯示。8421碼撥碼開(kāi)關(guān)能進(jìn)行加或減計(jì)數(shù)。也可用加/減計(jì)數(shù)器（如74ls193）來(lái)組成。譯碼、

21、顯示用共陰或共陽(yáng) 組件，也可用cl002譯碼顯示器。4 .定時(shí)電路。當(dāng)有開(kāi)關(guān)啟動(dòng)定時(shí)器時(shí)，使定時(shí)計(jì)數(shù)器按減計(jì)數(shù)或加計(jì)數(shù)方式進(jìn) 行工作，并使一指示燈亮，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，輸出一脈沖，驅(qū)動(dòng)音響電路工作，并使 指示燈滅。五、參考電路根據(jù)智力競(jìng)賽搶答器的設(shè)計(jì)任務(wù)和要求，其邏輯參考電路如下圖所示。t- 組i-1toocl組n組wt- 組w1+個(gè)d位+1位1+百abc2d+2答搶3v3q73+srob必動(dòng) 卜答啟f00h rk秒脈沖>1圖2.1四組智力競(jìng)賽搶答器邏輯控制電路參考圖六、參考電路簡(jiǎn)要說(shuō)明圖2.1為四組智力競(jìng)賽搶答器邏輯控制電路參考圖，若要增加組數(shù)，則需要把 計(jì)分顯示部分增加即可。5 .計(jì)分部

22、分每組均由8421碼撥碼開(kāi)關(guān)ks-1 ,完成分?jǐn)?shù)的增和減，每組為三位，個(gè)、十、百位，每位可以單獨(dú)進(jìn)行加減。例如： 100分加10分變?yōu)?10分，只需按動(dòng)撥碼開(kāi)關(guān)十位“+”號(hào)一次；若加“ 20”分，只要按動(dòng)“ +”號(hào)兩次。若減分，方法相同，即按動(dòng)”號(hào)就能完成減數(shù)計(jì)分。順便提一下，計(jì)分電路也可以用電子開(kāi)關(guān)或集成加、減法計(jì)數(shù)器來(lái)組合完成。6 .判組電路這部分電路由rs觸發(fā)器完成，cd4043為三態(tài)rs鎖存觸發(fā)器，當(dāng)s1按下時(shí)，q1為1,這時(shí)或非門74ls25為低電平，封鎖了其它組的輸入。q1為1,使發(fā)光管d1發(fā)亮，同時(shí)也驅(qū)動(dòng)音響電路嗚叫，實(shí)現(xiàn)聲、光的指示。輸入 端采用了阻容方法，以防止開(kāi)關(guān)抖動(dòng)。7

23、.定時(shí)電路當(dāng)進(jìn)行搶答或必答時(shí)，主持人按動(dòng)單次脈沖起動(dòng)開(kāi)關(guān)，使定時(shí)數(shù)據(jù)置入計(jì)數(shù)器，同時(shí)使jk觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)（q=1）,定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)數(shù)定時(shí)，定時(shí)開(kāi)始，定時(shí)指示燈亮。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，即減法計(jì)數(shù)器為“00”時(shí)，bo為“1”，定時(shí)結(jié)束，這時(shí)去控制音響電路嗚叫，并滅掉指示燈（jk觸發(fā)器的/q=1 , q=0）。定時(shí)顯示用cl002 ,定時(shí)的時(shí)標(biāo)脈沖為“秒”脈沖。8 .音響電路音響電路中，f1和f2為兩種不同的音響頻率，當(dāng)某組搶答時(shí)，應(yīng)為多音，其時(shí)序應(yīng)為間斷音頻輸出。當(dāng)定時(shí)到，應(yīng)為單音，其時(shí)序應(yīng)為單音頻輸出，時(shí)序如圖 2.2所示。fi nnnnn nnnf2r圖2.2音頻時(shí)序波形圖課題三交通燈控制邏輯電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)

24、述為了確保十字路口的車輛順利、暢通地通過(guò)，往往都采用自動(dòng)控制的交通信號(hào)燈來(lái)進(jìn)行指揮。其中紅燈（r）亮表示該條道路禁止通行；黃燈（ y）亮表示停車;綠燈（g）亮表示允許通行。交通燈控制器的系統(tǒng)框圖如圖3.1所示。3.1交通燈控制器系統(tǒng)框圖二、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口交通信號(hào)燈控制器，其要求如下：1 .滿足如圖3.2順序工作流程。圖中設(shè)南北方向的紅、黃、綠燈分別為nsr、nsy、nsg,東西方向的紅、黃、綠燈分別為 ewr、ewy、ewg。它們的工作方式，有些必須是并行進(jìn)行的，即南北方向綠燈亮，東西方向紅 燈亮；南北方向黃燈亮，東西方向紅燈亮；南北方向紅燈亮，東西方向綠燈亮；南 北方向紅燈亮

25、，東西方向黃燈亮。南北向綠燈亮，東西向紅燈亮一占5t南北向黃燈亮，東西向紅燈亮一占1t南北向紅燈亮，東西向綠燈亮一占5t南北向紅燈亮，東西向黃燈亮一占1t1t為時(shí)間單位圖3.2交通燈順序工作流程圖2 .應(yīng)滿足兩個(gè)方向的工作時(shí)序：即東西方向亮紅燈時(shí)間應(yīng)等于南北方向亮黃、 綠燈時(shí)間之和，南北方向亮紅燈時(shí)間應(yīng)等于東西方向亮黃、綠燈時(shí)間之和。時(shí)序工 作流程圖見(jiàn)圖3.3所示。圖3.3中，假設(shè)每個(gè)單位時(shí)間為 3秒，則南北、東西方向綠、黃、紅燈亮?xí)r間 分別為15秒、3秒、18秒，一次循環(huán)為 36秒。其中紅燈亮的時(shí)間為綠燈、黃燈亮 的時(shí)間之和，黃燈是間歇閃耀。012345678910 n 0123456tjm

26、rtwwuwuwwltlrrlnsg_iiiinsynsrewrewgewy5tt6t圖3.3交通燈時(shí)序工作流程圖3 .十字路口要有數(shù)字顯示，作為時(shí)間提示，以便人們更直觀地把握時(shí)間。具體為：當(dāng)某方向綠燈亮?xí)r，置顯示器為某值，然后以每秒減1計(jì)數(shù)方式工作，直至減到數(shù)為“ 0”，十字路口紅、綠等交換，一次工作循環(huán)結(jié)束，而進(jìn)入下一步某方向的 工作循環(huán)。例如：當(dāng)南北方向從紅燈轉(zhuǎn)換成綠燈時(shí)，置南北方向數(shù)字顯示為18,并使數(shù)顯計(jì)數(shù)器開(kāi)始減“ 1”計(jì)數(shù)，當(dāng)減到綠燈滅而黃燈亮（閃耀）時(shí)，數(shù)顯得值應(yīng)為3,當(dāng)減到“ 0”時(shí)，此時(shí)黃燈滅，而南北方向的紅燈亮；同時(shí)，使得東西方向的綠燈亮， 并置東西方向的數(shù)顯為 18。4

27、 .可以手動(dòng)調(diào)整和自動(dòng)控制，夜間為黃燈閃耀。5 .在完成上述任務(wù)后，可以對(duì)電路進(jìn)行以下幾方面的電路改進(jìn)或擴(kuò)展。（1）在某一方向（如南北）為十字路口主干道， 另一方向（如東西）為次干道； 主干道由于車輛、行人多，而次干道的車輛、行人少，所以主干道綠燈亮的時(shí)間可以選定為次干道綠燈亮?xí)r間的2倍或3倍。（2）用led發(fā)光二極管模擬汽車行駛電路。當(dāng)某一方向綠燈亮?xí)r，這一方向 的發(fā)光二極管接通，并一個(gè)一個(gè)向前移動(dòng)，表示汽車在行駛；當(dāng)遇到黃燈亮?xí)r，移 位發(fā)光二極管就停止，而過(guò)了十字路口的移位發(fā)光二極管繼續(xù)向前移動(dòng)；紅燈亮?xí)r，則另一方向轉(zhuǎn)為綠燈亮，那么，這一方向的 led發(fā)光二極管就開(kāi)始移位（表示這一 方向的

28、車輛行駛）。三、可選用器材1 .通用實(shí)驗(yàn)底板2 .直流穩(wěn)壓電源3 .交通信號(hào)燈及汽車模擬裝置4 .集成電路：74ls74、74ls164、74ls168、74ls248 及門電路5 .顯示：lc5011-11,發(fā)光二極管6 .電阻7 .開(kāi)關(guān)四、設(shè)計(jì)方案提示根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求，參考交通燈控制器的邏輯電路主要框圖3.1,設(shè)計(jì)方案可以從以下幾部分進(jìn)行考慮。1 .秒脈沖和分頻器因十字路口每個(gè)方向綠、黃、紅燈所亮?xí)r間比例分別為5:1:6,所以，若選4秒（也可以3秒）為一單位時(shí)間，則計(jì)數(shù)器每計(jì)4秒輸出一個(gè)脈沖。這一電路就很容易實(shí)現(xiàn)，邏輯電路參考前面有關(guān)課題。2 .交通燈控制器由波形圖可知，計(jì)數(shù)器每次工作循

29、環(huán)周期為12,所以可以選用12進(jìn)制計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器可以用單觸發(fā)器組成，也可以用中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器。這里我們選用中規(guī)模74ls164八位移位寄存器組成扭環(huán)形12進(jìn)制計(jì)數(shù)器。扭環(huán)形計(jì)數(shù)器的狀態(tài)表如表3.1所示。表3.1狀態(tài)表t寄存器器輸出南北方向東西方向q0 q1 q2 q3 q4 q5nsg nsy nsrewg ewy ewr00 0 0 0 0 010000111 0 0 0 0 010000121 1 0 0 0 010000131110 0 0100001411110 010000151111100|0001611111100110070 1111100110080 0 1111001100

30、90 0 0 1 1 1001100100 0 0 0 1 1001100a110 0 0 0 0 10010|0根據(jù)狀態(tài)表，我們不難列出東西方向和南北方向綠、黃、紅燈的邏輯表達(dá)式:東西方向綠：ewg q4 q5黃：ewy q4 q5(ewy ewy cp1)紅：ewr q5南北方向綠：nsg q4 q5黃：ewy q4 q5(nsynsy cp1)紅：nsr q5由于黃燈要求閃耀幾次，所以用時(shí)標(biāo)1s和ewy或nsy黃燈信號(hào)相“與”即可。3.顯示控制部分顯示控制部分實(shí)際上是一個(gè)定時(shí)控制電路。當(dāng)綠燈亮?xí)r，使減法計(jì)數(shù)器開(kāi)始工作（用對(duì)方的紅燈信號(hào)控制），每來(lái)一個(gè)秒脈沖，使計(jì)數(shù)器減1,直到計(jì)數(shù)器為“

31、0”而停止。譯碼顯示可用74ls248 bcd碼七段譯碼器，顯示器用 lc5011-11共陰極led顯示器，計(jì)數(shù)器材用可預(yù)置加、減法計(jì)數(shù)器，如 74ls168、74ls193等。3 .手動(dòng)/自動(dòng)控制，夜間控制這可用一選擇開(kāi)關(guān)進(jìn)行。 置開(kāi)關(guān)在手動(dòng)位置， 輸入單次脈沖，可使交通燈在某一位置上，開(kāi)關(guān)在自動(dòng)位置時(shí)，則交通信號(hào)燈按自動(dòng)循環(huán)工作方式運(yùn)行。夜間時(shí)，將夜間開(kāi)關(guān)接通，黃燈閃亮。4 .汽車模擬運(yùn)行控制用移位寄存器組成汽車模擬控制系統(tǒng)，即當(dāng)某一方向綠燈亮?xí)r， 則綠燈亮“g”信號(hào)使該路方向的移位通路打開(kāi)，而當(dāng)黃、紅燈亮?xí)r，則使該方向的移位停止。如圖3.4所示，為南北方向汽車模擬控制電路。圖3.4汽車模

32、擬控制電路五、參考電路根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求，交通信號(hào)燈控制器參考電路，如圖 3.5所示。六、參考電路簡(jiǎn)要說(shuō)明5 .單次手動(dòng)及脈沖電路單次脈沖是由兩個(gè)與非門組成的rs觸發(fā)器產(chǎn)生的，當(dāng)按下 k1時(shí)，有一個(gè)脈沖輸出使74ls164移位計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制。k2在自動(dòng)位置時(shí)，由秒脈沖電路經(jīng)分 頻后（4分頻）輸入給74ls164,這樣，74ls164為每4秒向前移一位（計(jì)數(shù) 1次）。 秒脈沖電路可用晶振或 rc振蕩電路構(gòu)成。ox1cd1cd1qku! qku!-fbcdd-jpuqc 861sl4/kbcdnpjb?cnj9jqp8o1sl4/mbcd83osl4/向方北南mbcdqa2sltt7u11o5

33、cl47sl07 ?4/st37 ?ml動(dòng)手2k24b1sla7asd_8o1sl4/聲9qkbcd8a7sltt/g : aoosmbcd 8a20l4/rc/ bsd-只1pg沖脈秒-siabcdn-pu r> op_ -.c 861sltt7t u?chghqp5q 4q3q 2q1qoq-6-5 -4一3wbcddlthg次單&圖3.5交通信號(hào)燈控制器參考電路向方西東-fly393si47n we向方北南 向方西東6 .控制器部分它由74ls164組成扭環(huán)形計(jì)數(shù)器，然后經(jīng)譯碼后輸出十字路口南北、東西兩 個(gè)方向的控制信號(hào)。其中黃燈信號(hào)必須滿足閃耀，并在夜間時(shí)，使黃燈閃亮，而

34、綠、 紅燈滅。7 .數(shù)字顯示部分當(dāng)南北方向綠燈亮，而東西方向紅燈亮?xí)r，使南北方向的74ls168以減法計(jì)數(shù)器方式工作，從數(shù)字“ 24”開(kāi)始往下減，當(dāng)減到“ 0”時(shí)，南北方向綠燈滅，紅 燈亮，而東西方向紅燈滅，綠燈亮。由于東西方向紅燈滅信號(hào)（ ewr: 0）使與門 關(guān)斷，減法計(jì)數(shù)器工作結(jié)束，而南北方向紅燈亮使另一方向一一東西方向減法計(jì)數(shù) 器開(kāi)始工作。在減法計(jì)數(shù)開(kāi)始之前，由黃燈亮信號(hào)使減法計(jì)數(shù)器先置入數(shù)據(jù)，圖中接入u/ d和ld的信號(hào)就是由黃燈亮（為高電平）時(shí)，置入數(shù)據(jù)。黃燈滅（y=0）而紅燈亮（r=1）開(kāi)始減計(jì)數(shù)。8 .汽車模擬控制電路這一部分電路參考圖 4。當(dāng)黃燈（y）或紅燈（r）亮?xí)r，則這端

35、為高（h）電 平，在cp移位脈沖作用下，而向前移位，高電平“ h”從qh 一直移到qa （圖中 74ls164-1）由于綠燈在紅燈和黃燈位高電平時(shí)，它為低電平，所以 74ls164-1qa 的信號(hào)就不能送到 74ls164-2移位寄存器的ri端。這樣，就模擬了當(dāng)黃、紅燈亮?xí)r 汽車停止的功能。而當(dāng)綠燈亮，黃、紅燈滅（g=1, r=0, y=0）時(shí)，74ls164-1、74ls164-2都能在cp移位脈沖作用下向前移位。這就意味著綠燈亮?xí)r汽車向前運(yùn)行 這一功能。要說(shuō)明一點(diǎn)，交通燈控制器實(shí)現(xiàn)方法很多，這里就不一一舉例了。課題四汽車尾燈控制電路一、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)構(gòu)成一個(gè)控制汽車六個(gè)尾燈的電路，用六個(gè)指示

36、燈模擬六個(gè)尾燈(汽車每 側(cè)三個(gè)燈)，并用兩個(gè)撥動(dòng)式(乒乓)開(kāi)關(guān)作為轉(zhuǎn)彎信號(hào)源；一個(gè)兵乓開(kāi)關(guān)用于指 示右轉(zhuǎn)彎，一個(gè)乒乓開(kāi)關(guān)用于指示左轉(zhuǎn)彎，如果兩個(gè)乒乓開(kāi)關(guān)都被接通，說(shuō)明駕駛 員是一個(gè)外行，緊急閃爍器起作用。暗。亮(a)邏輯電平指示huh(b)(a)尾燈閃爍器(b)尾燈控制電路方框圖圖4.1右轉(zhuǎn)彎時(shí)三個(gè)右邊的燈應(yīng)動(dòng)作，左邊的燈則全滅，右邊的燈如圖4.1 (a)所示,周期性明亮與暗，一周約需一秒，對(duì)于左轉(zhuǎn)彎，左邊燈的操作應(yīng)相類似；當(dāng)緊急閃 爍起作用時(shí)，六個(gè)尾燈大約以1hz的頻率一致地閃爍著亮與暗。同時(shí)，電路還用一個(gè)開(kāi)關(guān)模擬腳踏制動(dòng)器，制動(dòng)時(shí)，若轉(zhuǎn)彎開(kāi)關(guān)未合上(或錯(cuò)誤地將兩個(gè)開(kāi)關(guān)均合上 的情況)所有六

37、個(gè)尾燈均連續(xù)燃亮，在轉(zhuǎn)彎的情況下，三個(gè)轉(zhuǎn)向的尾燈應(yīng)正常動(dòng)作， 另三個(gè)尾燈連續(xù)亮。另一個(gè)開(kāi)關(guān)模擬停車，停車時(shí)，全部尾燈亮度為正常的一半。二、提示汽車尾燈控制電路由四部分組成，如圖4.1 (b)所示，控制電路、時(shí)鐘發(fā)生電路、邏輯開(kāi)關(guān)及邏輯電平指示。(1)轉(zhuǎn)彎信號(hào)是四狀態(tài)計(jì)數(shù)電路，可由小規(guī)模觸發(fā)器構(gòu)成，也可由中規(guī)模計(jì)數(shù)器構(gòu)成。(2)時(shí)鐘產(chǎn)生電路，可由555定時(shí)器構(gòu)成1hz信號(hào)和50hz信號(hào)(用于停車時(shí),尾燈亮度為正常一半)。接線圖由同學(xué)自己擬定。三、設(shè)計(jì)要求(1)設(shè)置轉(zhuǎn)彎信號(hào)狀態(tài)計(jì)數(shù)電路。(2)設(shè)置時(shí)鐘發(fā)生電路(f=1hz)。(3)設(shè)置控制電路。(4)設(shè)置邏輯開(kāi)關(guān)。(5)畫出汽車尾燈控制電路圖。四、

38、提供器材(1) 74ls11三輸入與門2片。(2) 74ls175觸發(fā)器1片。(3) 74ls20四輸入與非門3片。(4) 74ls00四兩輸入與非門3片。(5) 74ls04反相器1片。(6) cd40106反相施密特觸發(fā)器1片。(7) 電阻、電容、導(dǎo)線若干。(8) 面包板2塊。課題五數(shù)字溫度計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)試溫度范圍為0100 c的數(shù)字溫度計(jì)。二、提示數(shù)字溫度計(jì)一般由溫度傳感器、放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換、譯碼顯示等幾個(gè)部分組 成。圖5.1是數(shù)字溫度計(jì)的原理圖。圖5.1數(shù)字溫度計(jì)的原理圖（1）溫度傳感器溫度是最普通最基本的物理量，用電測(cè)法測(cè)量溫度時(shí)，首先要通過(guò)溫度傳感器 將溫度轉(zhuǎn)換成電量，

39、溫度傳感器有熱膨脹式（雙金屬元件和水銀柱開(kāi)關(guān)），溫差電 勢(shì)效應(yīng)電壓式（熱電偶），電阻效應(yīng)式電阻溫度計(jì)（有鉗、饃及饃鐵合金和熱敏電 阻）。半導(dǎo)體感受式（測(cè)溫電阻、二極管和集成電路器件如ad590 ）。ad590是一種單片集成的兩端式溫度敏感電流源，它有金屬殼，小型的扁平封 裝芯片和不銹鋼等幾種封裝方式，它是一個(gè)電流源，所流過(guò)電流的數(shù)值（科 a級(jí)） 等于絕對(duì)溫度（kelvin ）的變數(shù)，其激勵(lì)電壓可以從+4v+30v,適用的溫度范圍從-55 c+110 c。圖5.2是它的應(yīng)用示例圖。圖5.2 ad590應(yīng)用示例(2)溫度的測(cè)量在測(cè)量溫度時(shí)，ad590往往要接到需要電壓輸入的系統(tǒng)中，圖 5.2是用兩

40、個(gè)ad590和一個(gè)運(yùn)算放大器進(jìn)行溫度測(cè)量的基本電路，其輸出電壓vo=(t1-t2)50mv/c,若t2=0c,則為待測(cè)溫度，當(dāng) t1=t2時(shí)，由于 ad590之間的失配或者 有小的溫度差，用電阻 r1和r2能夠調(diào)掉偏置。(3)溫度的數(shù)字顯示運(yùn)算放大器輸出電壓需經(jīng)a/d變換、譯碼器送至數(shù)碼管顯示。應(yīng)注意顯示的溫度數(shù)值與電壓之間的換算關(guān)系。三、設(shè)計(jì)要求(1)查閱資料選擇溫度傳感器。(2)設(shè)計(jì)溫度測(cè)量電路(確定溫度與電壓之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系)。(3)設(shè)計(jì)溫度顯示電路(顯示的數(shù)字應(yīng)反映被測(cè)量的溫度)。(4)畫出數(shù)字溫度計(jì)電路圖，讀數(shù)范圍0100 c,讀數(shù)穩(wěn)定。四、提供器材(1)溫度傳感器 ad590等。(2

41、)運(yùn)算放大器科a741 1片。(3)模數(shù)轉(zhuǎn)換器 adc0809 1片。(4)譯碼器：(自選)需將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成bcd碼。(5) bcd碼的七段碼顯示器 74ls48 3片。(6)數(shù)碼管(共陰性)3只。(7)電阻、電容若干。(8) 555定時(shí)器1片。(9)面包板2塊。課題六多路防盜報(bào)警電路的設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)多路防盜報(bào)警電路，要求：(1) 輸入電壓：dc12v。(2) 輸出信號(hào)：同時(shí)驅(qū)動(dòng) led和繼電器。(3) 具有延時(shí)觸發(fā)功能。(4) 具有顯示報(bào)警地點(diǎn)功能。(5) 可以根據(jù)需要隨時(shí)擴(kuò)展報(bào)警路數(shù)。二、提示多路報(bào)警器采用多路輸入、同一報(bào)警輸出方式實(shí)現(xiàn)。輸入端帶延時(shí)觸發(fā)功能,一麻痹盜賊。多路報(bào)

42、警器原理框圖如圖6.1觸發(fā)電路 - 延時(shí)電路 放大電路 觸發(fā)電路 1a 延時(shí)電路 a 放大電路 a 驅(qū)動(dòng)電路負(fù)載觸發(fā)電路1a 延時(shí)電路 一a 放大電路 圖6.1多路報(bào)警器原理框圖參考電路如圖6.2所示，包括：(1)觸發(fā)電路：按鍵 s代表報(bào)警輕觸開(kāi)關(guān)，當(dāng)開(kāi)關(guān)按下時(shí)，電容 c1經(jīng)電阻r1充電，實(shí)現(xiàn)延時(shí)觸發(fā)電路； 再經(jīng)過(guò)三極管bg放大，驅(qū)動(dòng)晶體管q,點(diǎn)亮lamp-1 指示燈，指示報(bào)警，同時(shí)信號(hào)經(jīng)過(guò)二極管d觸發(fā)后續(xù)報(bào)警電路。(2)報(bào)警電路：報(bào)警電路由 ne555和驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。vccvccsr1+c1圖6.2多路報(bào)警器參考電路課題七電梯控制電路設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易4層電梯控制電路。二、提示電梯

43、控制器是控制電梯按顧客的要求自動(dòng)上下的裝置。三、任務(wù)和要求(1)觀察電梯的工作過(guò)程，描述出所設(shè)計(jì)電梯控制電路的邏輯功能。(2)電梯升降一層所需時(shí)間可自行設(shè)計(jì)。(3)能記憶電梯內(nèi)、外的所有請(qǐng)求信號(hào)，并按照電梯運(yùn)行規(guī)則按順序響應(yīng)，每個(gè) 信號(hào)保留至執(zhí)行后消失。四、可以選用的元器件epm7128s、555定時(shí)器、共陰極七段數(shù)碼管、74ls48、發(fā)光二極管、按鍵開(kāi)關(guān)、 電阻、電容。課題八倒計(jì)時(shí)計(jì)時(shí)器倒計(jì)時(shí)計(jì)時(shí)器的用途很廣泛。它可以用做定時(shí)，控制被定時(shí)的電器的工作狀態(tài)， 實(shí)現(xiàn)定時(shí)開(kāi)或者定時(shí)關(guān)，最長(zhǎng)定時(shí)時(shí)間為 999分鐘。它還可以用做倒計(jì)時(shí)記數(shù)，最 長(zhǎng)記時(shí)時(shí)間為999秒，有三位數(shù)碼管顯示記數(shù)狀態(tài)。設(shè)計(jì)思路：

44、用三個(gè)可預(yù)置數(shù)的減計(jì)數(shù)器組成三位二-十進(jìn)制減計(jì)數(shù)器，用三個(gè)譯碼器和三個(gè)led數(shù)碼管顯示器，cmos電路組成秒/分選擇器，另外有控制電路， 控制器隨著計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的狀態(tài)發(fā)生改變，計(jì)時(shí)期間，用電氣開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，當(dāng)計(jì)時(shí)完畢 時(shí)，用電氣開(kāi)關(guān)閉合。設(shè)計(jì)舉例：出租車計(jì)費(fèi)器一、設(shè)計(jì)任務(wù)出租車自動(dòng)計(jì)費(fèi)器是根據(jù)客戶用車的實(shí)際情況而自動(dòng)計(jì)算、顯示車費(fèi)的數(shù)字表。數(shù)字表根據(jù)用車起步價(jià)、行車?yán)锍逃?jì)費(fèi)及等候時(shí)間計(jì)費(fèi)三項(xiàng)顯示客戶用車總費(fèi)用， 打印單據(jù)，還可設(shè)置起步、停車的音樂(lè)提示或語(yǔ)言提示。1 .自動(dòng)計(jì)費(fèi)器具有行車?yán)锍逃?jì)費(fèi)、等候時(shí)間計(jì)費(fèi)和起步費(fèi)三部分，三項(xiàng)計(jì)費(fèi)統(tǒng) 一用4位數(shù)碼管顯示，最大金額為99.99元。2 .行車?yán)锍虇蝺r(jià)設(shè)為

45、 1.80元/km,等候時(shí)間計(jì)費(fèi)設(shè)為 1.5元/10分鐘，起步費(fèi)設(shè) 為8.00元。要求行車時(shí)，計(jì)費(fèi)值每公里刷新一次；等候時(shí)每10分鐘刷新一次；行車不到1km或等候不足10分鐘則忽略計(jì)費(fèi)。3 .在啟動(dòng)和停車時(shí)給出聲音提示。一、設(shè)計(jì)方案方案1采用計(jì)數(shù)器電路為主實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)費(fèi)。分別將行車?yán)锍獭⒌群驎r(shí)間都按相同的比價(jià)轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)，然后對(duì)這些脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，而起價(jià)可以通過(guò)預(yù)置送入計(jì)數(shù)器作為初值，如圖 1的原理框圖所示。行 車?yán)锍逃?jì)數(shù)電路每行車 1km輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，啟動(dòng)行車單價(jià)計(jì)數(shù)器輸出與單價(jià)對(duì) 應(yīng)的脈沖數(shù)，例如單價(jià)是1.80元/km,則設(shè)計(jì)一個(gè)一百八十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每公里輸出180個(gè)脈沖到總費(fèi)計(jì)數(shù)器，即

46、每個(gè)脈沖為 0.01元。等候時(shí)間計(jì)數(shù)器將來(lái)自時(shí)鐘電 路的秒脈沖作六百進(jìn)制計(jì)數(shù)，得到10分鐘信號(hào)，用10分鐘信號(hào)控制一個(gè)一百五十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（等候10分鐘單價(jià)計(jì)數(shù)器）向總費(fèi)計(jì)數(shù)器輸入150個(gè)脈沖。這樣，總費(fèi)計(jì)數(shù)器根據(jù)起步價(jià)所置的初值，加上里程脈沖、等候時(shí)間脈沖即可得到總的用車費(fèi) 用。圖1出租車計(jì)費(fèi)器原理框圖一打印機(jī)求 和總 費(fèi) 計(jì)里程單價(jià)計(jì)數(shù)器譯碼顯示上述方案中，如果將里程單價(jià)計(jì)數(shù)器和10分鐘等候單價(jià)計(jì)數(shù)器用比例乘法器完成，則可以得到較簡(jiǎn)練的電路。它將里程脈沖乘以單價(jià)比例系數(shù)得到代表里程費(fèi)用的脈沖信號(hào)，等候時(shí)間脈沖乘以單位時(shí)間的比例系數(shù)得到代表等候時(shí)間的時(shí)間費(fèi)用脈沖，然后將這兩部分脈沖求和。如果總

47、費(fèi)計(jì)數(shù)器采用 bcd碼加法器，即利用每計(jì)滿 1km的里程信號(hào)、每等候 10分鐘的時(shí)間信號(hào)控制加法器加上相應(yīng)的單價(jià)值，就能計(jì)算出用車費(fèi)用。圖2出租車計(jì)費(fèi)器原理框圖二顯示電路方案2采用單片機(jī)為主實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)費(fèi)。單片機(jī)具有較強(qiáng)的計(jì)算功能，以8位mcs51系列的單片機(jī)89c51加上外圍電路同樣能方便地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。電路框圖如圖 2所示方案3采用vhdl編程，用fpga/cpld制作成“自動(dòng)計(jì)費(fèi)器”的專用集成 電路芯片asic,加上少數(shù)外圍電子元件，即能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。將各種方案進(jìn)行比較，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，各方案的優(yōu)缺點(diǎn)、設(shè)計(jì)制作所具備的條件，任選其中的一種方案作具體設(shè)計(jì)。本例作為傳統(tǒng)電子設(shè)計(jì)方法的實(shí)例，

48、采用方案1實(shí)現(xiàn)。三、各單元電路設(shè)計(jì)1.里程計(jì)費(fèi)電路設(shè)計(jì)r11m q/q1q1rd a b c d-ep 74hc161(3)rco u-4pqa qbqc qdcp74ls00& &cp0rd a b c detrcoep 74hc161(3)>cpqaqbqc qdrd a b c detrcoep 74hc161(3)1 npqaqbqc qdrd a b c detrcep 74hc161(3)"pqa qbqc qd+vcc1圖3里程計(jì)費(fèi)電路里程計(jì)費(fèi)電路如圖 3所示。安裝在與汽車輪相接的渦輪變速器上的磁鐵使干簧 繼電器在汽車每前進(jìn) 10m閉合一次，即輸出

49、一個(gè)脈沖信號(hào)。 汽車每前進(jìn)1km則輸出 100個(gè)脈沖。此時(shí)，計(jì)費(fèi)器應(yīng)累加1km的計(jì)費(fèi)單價(jià)，本電路設(shè)為1.80元。在圖3中， 干簧繼電器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)經(jīng)施密特觸發(fā)器整形得到cp0o cp0送入由兩片74hc161構(gòu)成的一百進(jìn)制計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)滿100個(gè)脈沖時(shí)，一方面使計(jì)數(shù)器清0,另一方面將基本 rs觸發(fā)器的q1置為1,使74hc161 (3)和(4)組成的一百 八十進(jìn)制計(jì)數(shù)器開(kāi)始對(duì)標(biāo)準(zhǔn)脈沖cp1計(jì)數(shù)，計(jì)滿180個(gè)脈沖后，使計(jì)數(shù)器清 0。rs觸發(fā)器復(fù)位為0,計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。在一百八十進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)期間，由于 q1=1, 則p2=/cp1,使p2端輸出180個(gè)脈沖信號(hào)，代表每公里行車的里程計(jì)費(fèi)，即

50、每個(gè)脈沖的計(jì)費(fèi)是0.01元，稱為脈沖當(dāng)量。2.等候時(shí)間計(jì)費(fèi)電路圖4等候時(shí)間計(jì)費(fèi)電路等候時(shí)間計(jì)費(fèi)電路如圖 4所示，由74hc161 (1)、(2)、(3)構(gòu)成的六百進(jìn)制計(jì)數(shù)器對(duì)秒脈沖 cp2作計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)滿一個(gè)循環(huán)時(shí)也就是等候時(shí)間滿10分鐘。一方面對(duì)六百進(jìn)制方t數(shù)器清 0,另一方面將基本 rs觸發(fā)器置為1,啟動(dòng)74hc161 (4)和(5)構(gòu)成的一百五十進(jìn)制計(jì)數(shù)器(10分鐘等候單價(jià))開(kāi)始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)期間同時(shí)將脈沖從p1輸出。在計(jì)數(shù)器計(jì)滿10分鐘等候單價(jià)時(shí)將 rs觸發(fā)器復(fù)位為0,停止計(jì)數(shù)。從p1輸出的脈沖數(shù)就是每等候10分鐘輸出150個(gè)脈沖，表示單價(jià)為1.50元，即脈沖當(dāng)量為0.01元，等候計(jì)時(shí)的起始

51、信號(hào)由接在74hc161 (1)的手動(dòng)開(kāi)關(guān)給定。3 .計(jì)數(shù)、鎖存、顯示電路如圖5所示，其中計(jì)數(shù)器由 4位bcd碼計(jì)數(shù)器74ls160構(gòu)成，對(duì)來(lái)自里程計(jì)費(fèi)電路的脈沖p2和來(lái)自等候時(shí)間的計(jì)費(fèi)脈沖 p1進(jìn)行十進(jìn)制計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器所得到的 狀態(tài)值送入由2片8位鎖存器74ls273構(gòu)成的鎖存電路鎖存，然后由七段譯碼器 74ls48譯碼后送到共陰數(shù)碼管顯示。計(jì)數(shù)器q3 q2 q1 q0 cc74ls160 etepdcr d c b a -q3 q2 q1 q0qcc74ls160 etldcr d c b a -q3 q2 q1 q0qcc74ls160 eldcr d c b a0 0 0 0心f+5vq

52、3 q2 q1 q074ls160ldcr d c b aetep10kq±tf744.7心+5v0+5v圖5計(jì)數(shù)、鎖存、顯示電路計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路為使顯示數(shù)碼不閃爍，需要保證計(jì)數(shù)、鎖存和計(jì)數(shù)器清零信號(hào)之間正確的時(shí)序關(guān)系，如圖6所示。由圖6的時(shí)序結(jié)合圖5的電路可見(jiàn)，在q2或q1為高電平1期間，計(jì)數(shù)器對(duì)里程脈沖p2或等候時(shí)間脈沖 p1進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)這個(gè)正脈沖的持續(xù)時(shí)計(jì)數(shù)完1km脈沖(或等候10分鐘脈沖)則計(jì)數(shù)結(jié)束?，F(xiàn)在應(yīng)將計(jì)數(shù)器的數(shù)據(jù)鎖存 到74ls273中以便進(jìn)行譯碼顯示， 鎖存信號(hào)由74ls123 (1)構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路實(shí)現(xiàn)， 當(dāng)q1或q2由1變。時(shí)啟動(dòng)單穩(wěn)電路延時(shí)而產(chǎn)生一個(gè)正脈沖，間保證數(shù)據(jù)鎖存可靠。鎖存到74ls273中的數(shù)據(jù)由74ls48譯碼后，在顯示器中顯示出來(lái)。只有在數(shù)據(jù)可靠鎖存后才能清除計(jì)數(shù)器中的數(shù)據(jù)。因此，電路中用74ls123（2）設(shè)置了第二級(jí)單穩(wěn)電路，該單穩(wěn)電路用第一級(jí)單穩(wěn)輸出脈沖的下跳沿啟動(dòng)，經(jīng)延時(shí)后第二級(jí)單穩(wěn)的輸出產(chǎn)生計(jì)數(shù)器的清零信號(hào)。這樣就保證了 “計(jì)數(shù)一鎖存一清零”的先后順序，保證計(jì)數(shù)和顯示的穩(wěn)定可靠。p1（或 p2）q1（或q2）菽方iq一鎖存單穩(wěn)電路1q /單穩(wěn)電路2qb 清零圖6計(jì)數(shù)、鎖存清零信號(hào)的時(shí)序