數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)綜合設(shè)計(jì).ppt

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（1-1）,數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)綜合設(shè)計(jì),課題1 4人智力競(jìng)賽搶答器,課題2 數(shù)字頻率計(jì),課題3 汽車尾燈控制電路,（1-2）,課題1 4人智力競(jìng)賽搶答器,設(shè)計(jì)一臺(tái)可供4名選手參加比賽的智力競(jìng)賽搶答器，具體要求如下： 1、4名選手編號(hào)為；1，2，3，4。各有一個(gè)搶答按鈕，按鈕的編號(hào)與選手的編號(hào)對(duì)應(yīng)，也分別為1，2，3，4。 2、給主持人設(shè)置一個(gè)控制按鈕，用來控制系統(tǒng)清零（編號(hào)顯示、數(shù)碼管熄滅）和搶答的開始。 3、搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選手按動(dòng)搶答按鈕，該選手編號(hào)立即鎖存，并在編號(hào)顯示器上顯示該編號(hào)，揚(yáng)聲器給出音響提示，同時(shí)封鎖輸入編碼電路，禁止其他選手搶答。優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。,一、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求：,（1-3）,一、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求：,4、搶答器具有定時(shí)（9秒）搶答的功能。當(dāng)主持人按下開始按鈕后，要求定時(shí)器開始倒計(jì)時(shí)，并用定時(shí)顯示器顯示倒計(jì)時(shí)時(shí)間，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出音響，音響持續(xù)0.5秒。參賽選手在設(shè)定時(shí)間（9秒）內(nèi)搶答有效，此時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出0.5秒音響，同時(shí)定時(shí)器停止倒計(jì)時(shí)，顯示器上顯示選手的編號(hào)，定時(shí)顯示器上顯示剩余搶答時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。 5、如果定時(shí)搶答時(shí)間已到，卻沒有選手搶答時(shí)，本次搶答無效。系統(tǒng)揚(yáng)聲器報(bào)警（音響持續(xù)0.5秒），并封鎖輸入編碼電路，禁止選手超時(shí)后搶答，時(shí)間顯示器顯示0。,（1-4）,二、系統(tǒng)原理框圖,（1-5）,三、工作原理,電路由脈沖產(chǎn)生電路，鎖存電路，編碼及譯碼顯示電路，倒計(jì)時(shí)電路和音響產(chǎn)生電路組成。當(dāng)有選手搶答時(shí)，首先鎖存，阻止其他選手搶答，然后編碼，再經(jīng)4線7段譯碼器將數(shù)字顯示在顯示器上，同時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的音響效果。 主持人按開始鍵時(shí)，倒計(jì)時(shí)電路啟動(dòng)由9計(jì)到0，如有選手搶答，倒計(jì)時(shí)停止。,（1-6）,四、 單元電路設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算及元器件選擇,1. 顯示電路 此電路是以BCD-7段譯碼器和LED數(shù)碼顯示管構(gòu)成。電路如下圖：,,,（1-7）,四、 單元電路設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算及元器件選擇,2. 編碼電路 編碼器的作用是把鎖存器的輸出轉(zhuǎn)化成8421BCD碼，送給7段顯示譯碼器。其真值表為：,可得邏輯函數(shù)如下：,（1-8）,封鎖電路,,,編碼電路,（1-9）,四、 單元電路設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算及元器件選擇,3. 脈沖產(chǎn)生電路,該電路的作用是產(chǎn)生觸發(fā)器所需的CP脈沖，由于電路對(duì)脈沖的精確度要求不是很高，所以采用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器，電路及波形如下圖所示：,（1-10）,四、 單元電路設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算及元器件選擇,4. 鎖存器電路,該電路的作用是捕捉按鍵按下的階躍信號(hào)并鎖存。電路如下圖所示：,如何提高捕捉按鍵的精度？,（1-11）,四、 單元電路設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算及元器件選擇,5. 倒計(jì)時(shí)顯示電路,該電路使用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS190，主持人宣布開始時(shí)，按下按鈕，同時(shí)使計(jì)數(shù)器置數(shù)為“9”，在脈沖作用下開始倒計(jì)時(shí)并在顯示器上顯示，直到零時(shí)停止。電路圖如下所示：,如何使計(jì)數(shù)器計(jì)到0時(shí)自動(dòng)停下來？ 如果需要顯示十位數(shù)如何進(jìn)行設(shè)計(jì)？,（1-12）,四、 單元電路設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算及元器件選擇,5. 倒計(jì)時(shí)顯示電路,遇“0”自停計(jì)數(shù)控制電路。,（1-13）,四、 單元電路設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算及元器件選擇,6. 音響電路,（1-14）,五、總電路圖,（1-15）,五、總電路圖,幾點(diǎn)說明： 封鎖鎖存器時(shí)鐘脈沖的條件：當(dāng)有人搶答即74LS175有輸出；計(jì)數(shù)器計(jì)到零時(shí)。 音響電路發(fā)出聲響的條件：主持人按下開關(guān)宣布競(jìng)賽開始、有選手搶答和計(jì)數(shù)器計(jì)到“0”時(shí)。 實(shí)現(xiàn)該電路的方案有多種，如使用不同的門電路和觸發(fā)器、使用PLD、使用MCU等均可實(shí)現(xiàn)。,（1-16）,五、總電路圖,存在問題和改進(jìn)措施： 不適用于大于4人的競(jìng)賽，如何擴(kuò)展？ 音響電路發(fā)出聲響單一，如何改進(jìn)？ 搶答控制精度太低，如何提高？ 搶答定時(shí)時(shí)間太短，如何延長？ 若用于競(jìng)賽現(xiàn)場(chǎng)，還有那些問題需要考慮？,（1-17）,六、系統(tǒng)接線圖,搶答控制器,電源電路,（1-18）,七、應(yīng)注意的工程問題,元器件選擇和購買：要考慮功能、性能指標(biāo)、價(jià)格。例如譯碼器的選擇主要考慮其輸出電平與LED顯示器的連接方式是否匹配；譯碼器輸出端的最大輸出電流，是否大于LED段的工作電流；哪里可以買到，價(jià)格是否最優(yōu)等。 是否要求較低的顯示功耗，若需要就必須考慮分時(shí)顯示驅(qū)動(dòng)方式； 如果要求音響的聲音較大，也需要考慮增加功率驅(qū)動(dòng)；如果對(duì)音質(zhì)有要求，可以采用音樂IC或可讀寫的語音IC；,（1-19）,七、應(yīng)注意的工程問題,如何選擇？如何連接？,（1-20）,七、應(yīng)注意的工程問題,供電電壓、功率和電源的電路形式要根據(jù)實(shí)際需要合理選擇；若電源選擇不當(dāng)，往往會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降，甚至不能正常工作； 印刷電路板的設(shè)計(jì)要遵循布線規(guī)則；盡可能等所有元器件（特別是特殊元器件）全部到位后才開始布板； IC插座、接插件盡量少用，系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊化，盡量減少板件和板件之間的連接線數(shù)量，注意根據(jù)信號(hào)的類型正確選擇合適的導(dǎo)線。 安裝、焊接技術(shù)一定要熟練掌握，盡可能做到準(zhǔn)確無誤，不假焊、不虛焊； 正確選用濾波電路是電路穩(wěn)定工作的重要條件。,（1-21）,七、應(yīng)注意的工程問題,調(diào)試時(shí)先單元后全局；單元電路調(diào)試時(shí)，往往需要根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況創(chuàng)造輸入、輸出測(cè)試條件，模仿全局環(huán)境，以獲得盡可能接近工程實(shí)際的工作條件。 進(jìn)行全局（或系統(tǒng)）調(diào)試時(shí)，注意整合各單元電路的資源，在不影響系統(tǒng)功能的前提下，盡可能簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)； 正確選擇和使用測(cè)量儀器，注意直流和交流、模擬和數(shù)字、高頻和低頻、正弦波和非正弦波的區(qū)別；注意儀器的準(zhǔn)確度是否滿足測(cè)量精度的要求； 能用集成電路的不用分立元器件，能用數(shù)字電路不用模擬電路，能用智能芯片不用通用芯片；在條件允許的情況下，盡可能使用現(xiàn)成的功能模塊。,（1-22）,八、 參考文獻(xiàn),[1] 康華光主編，電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分），高等教育出版社 [2] 蔡聲鎮(zhèn)、吳允平主編，電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)踐（技能篇），福建科技出版社 [3] 蔡聲鎮(zhèn)、吳允平主編，電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)踐（實(shí)驗(yàn)篇），福建科技出版社 [4] [5] [6] http://stocks.find- [7] ,（1-23）,課題2 數(shù)字頻率計(jì),一、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求： 要求設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易的數(shù)字頻率計(jì)，其信號(hào)是給定的脈沖信號(hào)，且比較穩(wěn)定的。 1. 測(cè)量信號(hào):矩形波 ； 2. 測(cè)量頻率范圍: 1Hz~9999Hz ; 10KHz~10MHz; 3. 顯示方式: 4位十進(jìn)制數(shù)顯； 4. 時(shí)基電路由 555 定時(shí)器及分頻器組成, 555 振蕩器產(chǎn)生脈沖信號(hào),經(jīng)分頻器分頻產(chǎn)生的時(shí)基信號(hào),其脈沖寬度分別為: 1s, 0.1s; 5.當(dāng)被測(cè)信號(hào)的頻率超出測(cè)量范圍時(shí),報(bào)警.,（1-24）,,二、 設(shè)計(jì)思路及原理,（1-25）,課題3 汽車尾燈控制電路,一、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 本課題設(shè)計(jì)一個(gè)汽車尾燈的控制電路。該電路由四個(gè)電鍵控制，分別對(duì)應(yīng)著左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、剎車和檢查功能。 當(dāng)接通左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)電鍵時(shí)，左側(cè)或右側(cè)的3個(gè)汽車尾燈按照左循環(huán)或右循環(huán)的順序依次點(diǎn)亮。 當(dāng)接通剎車電鍵時(shí)，汽車所有的尾燈同時(shí)閃爍。 當(dāng)接通檢查電鍵時(shí)，汽車所有的尾燈點(diǎn)亮。,（1-26）,二、系統(tǒng)框圖,