數(shù)電課程設(shè)計 電子導航模設(shè)計

1、 數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計報告 題 目： 簡單電子導航模擬器設(shè)計 姓 名： 指導老師： 組 號： 簡單電子導航模擬器設(shè)計報告1、 設(shè)計任務(wù)和要求1.設(shè)計任務(wù)：設(shè)計一個簡單電子導航模擬器，要求可以設(shè)定初始位置、目的地位置并在數(shù)碼管上顯示目的地代號，并實現(xiàn)動態(tài)導航過程。2.設(shè)計要求：導航過程通過發(fā)光二極管來顯示，初始化用戶所在位置，即第幾個二極管亮，然后通過按鍵控制數(shù)碼管選定目的地代號，選好后，用另外一個按鍵給一個脈沖信號，讓發(fā)光二極管以流水燈的形式，走到選定的二極管，發(fā)光二極管代表各個地點（暫定八個）。3.功能拓展：加入了里程表功能，可以顯示導航過程中走過的距離（假定每個位置之間的距離相等）。二、設(shè)

2、計原理用發(fā)光二極管以流水燈的形式來模擬導航過程，第幾個發(fā)光二極管發(fā)光代表用戶所在位置，首先初始化用戶所在位置后通過三個開關(guān)控制數(shù)碼管選擇目的地的代號，另一個開關(guān)控制導航的開始，二極管就能以流水燈形式工作。因為設(shè)計要求使用8個LED燈代表8個不同的位置，則本設(shè)計使用了一個74LS193同步可逆雙時鐘計數(shù)器（二進制）來存儲初始位置并通過74LS138來選定LED燈來表示當前的位置；另外用三個接有電源的開關(guān)來存儲目的地位置，同樣也通過74LS48來選定LED燈，并通過74LS48七段譯碼器在數(shù)碼管上顯示相應的數(shù)字；通過74LS85四位幅度比較器比較初始位置和目標位置的數(shù)值大小，根據(jù)74LS85幅度比

3、較器的輸出來確定對74LS193進行加操作或減操作，直到兩個數(shù)值相等時，停止對74LS193的操作。這樣，初始位置的LED燈就移動到了目的地LED燈，就可以實現(xiàn)簡單電子導航。 三、實驗器材1）數(shù)字邏輯實驗箱 1臺2）74LS00 2片74LS32 1片 74LS48 2片 74LS85 1片 74LS86 1片 74LS138 2片 74LS163 1片 74LS193 1片 四、設(shè)計方案經(jīng)過對設(shè)計要求的分析，可將本實驗劃分為以下幾個功能模塊：1） 初始位置設(shè)定，使用一個可加可減計數(shù)器。2） 目標位置設(shè)定，使用三個開關(guān)設(shè)定。3） 位置顯示，使用用八個LED燈、三個個譯碼器和一個數(shù)碼管。4） 判

4、斷初始位置向哪個方向移動，移動多遠，用數(shù)據(jù)比較器。5） 里程記錄器，使用一個加計數(shù)器，一個數(shù)碼管和一個譯碼器。1.初始位置的設(shè)定因為要可以選定8個位置，則使用三位二進制計數(shù)器正好可以實現(xiàn)，用000到111分別表示8個不同的位置，又因為需要能對它進行加1操作或減1操作，則此處我們用74LS193同步可逆雙時鐘計數(shù)器，取用其低三位即可。其真值表如下所示：初始位置設(shè)置電路圖如下：說明：20、21、22線所連接的開關(guān)依次對應三位二進制數(shù)，如圖所示，表示A=100， “確認輸入【1】”、“清零【1】”中的“【1】”表示開關(guān)閉合實現(xiàn)相應功能。2.目標位置的設(shè)定同樣要求可以選定8個位置，但不用對其進行其他操

5、作，則此處我們使用三個接電源的開關(guān)即可。3.位置顯示1 LED燈的顯示三位二進制數(shù)對應8個不同的狀態(tài)，而目標位置和初始位置都使用000到111來表示8個不同狀態(tài)，為了讓000到111這八個狀態(tài)對應8個LED燈，此處用74LS138三線-八線譯碼器就可以實現(xiàn)。其真值表如下：但74LS138輸出時有7個是高電位，1個是低電位，不能直接接到LED燈上，同時LED燈要可以同時顯示初始位置和目標位置，則再使用8個與非門，把每個與非門分別接到兩個74LS138上即可實現(xiàn)初始位置和目標位置都只點亮一個LED燈。舉例分析如下：當初始位置A=01111111，目標位置B=11011111時，A、B的每一位經(jīng)過與

6、非運算得到輸出Y=10100000,把這個信號輸給8個LED燈，就可以只點亮第0位和第2位的LED燈。LED燈顯示電路如下圖： 圖一2 數(shù)碼管部分的顯示 因為只有8個位置，所以只要顯示8個數(shù)字即可，目標位置用了3個二進制數(shù)來表示，則使用74LS48和一個數(shù)碼管就可實現(xiàn)顯示功能。74LS48真值表如下：電路連接如圖：圖二其中把D接低電位，只取ABC，三位二進制數(shù)與數(shù)字對應關(guān)系如下：ABC000001010011100101110111數(shù)字01234567里程計也使用數(shù)碼管來顯示，方式與上面相同，不再贅述。4.判斷LED燈移動方向 如圖1的連接方式時，當A或B從小到大遞增時，LED燈從左向右依次亮

7、起。 設(shè)初始位置值為A，目標位置值為B，當A<B時，初始位置在目標位置左側(cè)，對A進行加操作，初始位置向右移動；當A>B時，初始位置在目標位置右側(cè)，對A進行減操作，初始位置向左移動直到A=B，停止對A的操作，此時兩個燈重合，完成導航功能。數(shù)據(jù)比較功能用74LS85四位幅度比較器，其真值表如下：這里只用高三位即可。5.里程記錄器每次初始位置移動都是因為輸給74LS193脈沖，把這個脈沖經(jīng)過簡單的邏輯運算，再輸給另一個四位二進制加法器74LS163，讓74LS163實現(xiàn)加法操作，同時取其低三位經(jīng)過74LS48譯碼器傳給數(shù)碼管，即可實現(xiàn)顯示里程數(shù)的功能（假設(shè)每個LED燈之間的距離都相同）。

8、74LS163真值表如下：74LS00真值表： 74LS86真值表：74LS32真值表：實驗電路：六.實物設(shè)計圖七 .設(shè)計心得 電子導航模擬器，原理并不難，它的復雜在于用的原件多，電路連接復雜，PCB板子面積大，分模塊做容易出問題，感官效果不好，因此我們采用了風險較大的在一張板子畫PCB的方案。仿真電路很簡單，只要原理正確，得到的結(jié)果就非理想，但是在實際畫板子做電路的過程中還是遇到了不少問題。首先AltiumDesigner軟件中缺乏需要的原理圖庫以及對應的封裝庫，因此這就需要耗費不少時間來制作原理圖庫以及封裝庫。在制作PCB的過程中打印是一個重要的環(huán)節(jié)，因為實驗室條件有限，而電路對打印機以及

9、打印紙的要求比較高，我們嘗試了好多種打印紙才得到了比較理想的圖，轉(zhuǎn)印和腐蝕也是一個重要環(huán)節(jié)，對于沒有轉(zhuǎn)印好的地方還要用黑筆描出來。在焊接電路的時候，時鐘產(chǎn)生電路出現(xiàn)了問題，分頻電路工作不正常，經(jīng)過反復排查，發(fā)現(xiàn)電源電路要并連一個電容，因為此電路用開關(guān)電源供電不太穩(wěn)定所以需要濾波電容，使計數(shù)器正常工作。校時的按鍵有機械抖動，這是仿真過程中不會遇到的，因此我門只能靠附加電路的方法來解決，我們采用了模擬電路的方法解決了抖動的問題，比其它方法要簡潔得多效果卻并不差。通過這次課設(shè)我們學習了很多，也進步了不少，通過團隊合作我們學會了許多在書本上學不到的知識。 課程設(shè)計成績評定表專業(yè)電子信息類班級電子151

10、3題目簡單電子導航模擬器設(shè)計主要內(nèi)容 主要器材74LS00 2片，74LS32 1片，74LS48 2片， 74LS85 1片， 74LS86 1片 ， 74LS138 2片 ，74LS163 1片， 74LS193 1片。 導航過程通過發(fā)光二極管來顯示，初始化用戶所在位置，即第幾個二極管亮，然后通過按鍵控制數(shù)碼管選定目的地代號，選好后，用另外一個按鍵給一個脈沖信號，讓發(fā)光二極管以流水燈的形式，走到選定的二極管，發(fā)光二極管代表各個地點（暫定八個） 用發(fā)光二極管以流水燈的形式來模擬導航過程，第幾個發(fā)光二極管發(fā)光代表用戶所在位置，首先初始化用戶所在位置后通過三個開關(guān)控制數(shù)碼管選擇目的地的代號，另一個開關(guān)控制導航的開始，二極管就能以流水燈形式工作。因為設(shè)計要求使用8個LED燈代表8個不同的位置，則本設(shè)計使用了一個74LS193同步可逆雙時鐘計數(shù)器（二進制）來存儲初始位置并通過74LS138來選定LED燈來表示當前的位置；另外用三個接有電源的開關(guān)來存儲目的地位置，同樣也通過74LS48來選定LED燈，并通過74LS48七段譯碼器在數(shù)碼管上顯示相應的數(shù)字；通過74LS85四位幅度比較器比較初始位置和目標位置的數(shù)值大小，根據(jù)74L