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1、一、设计一个数字钟，要求具有“时”“分”“秒”显示，并具有校时功能.1、数字钟的基本原理和构成数字电子钟由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器和校时电路组成。振荡器用以产生稳定的秒脉冲信号。作为数字钟的时间基准，要求f1HZ，为标准秒脉冲，为保证数字钟的精度，可以采用石英晶体振荡器产生高频脉冲（还有其他办法），然后经分频器作为标准秒脉冲，秒脉冲送入计数器计数，计数器满60向分计数器进位；分计数器满60向小时计数器进位；小时计数器按“24翻一”规律计数。各计数结果通过“时”、“分”、“秒”译码器驱动数码管显示时间。当时间出现误差时，用时间校正电路分别对小时、分进行校准。请根据上述内容设计数字钟
2、原理框图（整体方案）。2、单元电路设计1) 时钟信号（秒信号）产生电路的设计时钟信号即秒信号，塔的产生一般时通过高频信号的分频来完成。具体方案举例（任选）：由555定时器接成多谐振荡器，再通过分频产生f1HZ。可用固定频率为32768的石英振荡器通过分频来完成。2) 计数电路计数器是一种计算输入脉冲数目的时序逻辑电路，被计数的输如信号就是时序网络的时钟脉冲，它不仅可以计数，而且可以用于分频、定时以及产生节拍脉冲等等其他特定的逻辑功能。数字钟的计数电是用两个六十进制和一个24进制计数器实现的。请设计秒、分、时计数器。3) 译码及显示电路在数字钟电路中，译码器的输入信号就是计数器的输出信号，它的输
3、出端接至数码管。计数器输出的四位BCD码经译码后，变成某个十进制字对应的控制电平去驱动数码管各段发光，从而把数字显示出来。请设计显示译码器及显示器但单元。4) 校时电路的设计当刚接通电源或者计时出现误差时，需要对时间进行校正。请设计校正电路对时、分进行校时。3、画出逻辑总电路图把以上介绍的各单元电路选择适当的方案连接在一块就构成了数字钟的整体逻辑电路图。4、数字钟电路的仿真利用EWB软件对电路进行仿真模拟。设计“仿真的数字钟接线图”。为了便于观察，请将仿真电路封装成几个单元块，得到“数字钟仿真图”。仿真的结果是电路的时序图，考虑到仿真的时间较长（24小时一个周期），所以只需将时钟和秒钟的时序图
4、（分钟与秒钟相同）以及它们的进位脉冲。得到“数字钟时序图（时钟）”，“数字钟时序图（秒钟）”5、上机调试把设计好的电路，选用相应的元器件，在试验箱上进行功能调试。先进行单元电路试验，主要是对一些没有把握的单元电路试验，最后再组装起来进行整体试验。在此过程钟针对问题进行修改，直到完全达到要求指标为止。6、总结完成实验报告。二、设计一个交通信号灯控制器控制南北和东西干道轮流通行,每次绿灯亮时要求黄灯先亮(此时原绿灯状态不变);黄灯每次亮一个时间单位,红灯和绿灯每次亮五个时间单位.要求用555定时器产生时钟信号,每个时间单位五秒钟.1、 交通灯的工作原理和构成交通灯控制系统主要由控制器、定时器、译码
5、器和秒脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。要求甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行时间都设为25秒；要求黄灯先亮5秒，才能变换运行车道。把南北、东西方向的交通灯分为以下六组a) 南北方向红灯(NSR)d)东西方向红灯(EWR)b) 南北方向绿灯(NSG)e)东西方向绿灯(EWG)c) 南北方向黄灯(NSY)f)东西方向黄灯(EWY)1) 设计按如下规律要求亮或灭：S1：东西向红灯亮，南北向绿灯亮，时间为5T。S2：东西向红
6、灯亮，南北向黄灯亮，时间为1T.S3：东西向绿灯亮，南北向红灯亮，时间为5TS4：东西向黄灯亮，南北向红灯亮，时间为1T，返回S1请根据上述规律画出交通灯的系统框图2) 工作原理要有顺序工作流程（见S1，S2，S3，S4，）；应有两个方向的工作时序，即东西方向亮红灯时间应等于南北方向亮黄、绿灯时间之和；南北方向亮红灯时间应等于东西方向亮黄、绿灯时间之和。采用每个时间为5秒，则南北、东西方向绿、黄、红灯亮的时间分别为25秒、5秒、30秒。一次循环时间为60秒。红灯亮时间为绿、黄灯 亮时间之和。请根据上述规律和原理画出波形图和设计整体框图。2、单元电路设计1) 单位脉冲电路：由555接成的时钟信号
7、参数选择：由题可知十字路口每个方向的红、绿、黄灯所亮时间比例分别为6T：5T：1T，而且每个单位时间为5秒，则需由555定时器构成的多谐振荡器产生T5S的时钟信号；请许则R1、R2、C等的数值。画出由555定时器构成的多谐振荡器。2) 扭环形计数器电路：由题可知十字路口每个方向的红、绿、黄灯所亮时间比例分别为6T：5T：1T，并选5秒为一时间单位，则计数器每计5秒输出一个脉冲，由波形可知，计数器每次工作循环为12，请选用计数器来控制六组交通信号灯(画出状态转换表、由状态转换表（真值表）写出计数输出的逻辑表达式、状态转换图)。画出逻辑电路图。3、画出总体逻辑电路原理图。4、根据总体逻辑电路原理图
8、选择合适的芯片，组成接线图。5、交通灯电路的仿真利用Multisim软件对电路进行仿真模拟。设计“仿真的数字钟接线图。得到“数字钟时序仿真图”。6、总结完成实验报告。三设计篮球比赛24秒计时器篮球比赛24秒违例计时器电路主要由计数器和振荡器组成，该电路的设计任务和要求如下：（1）是设计一个24秒的递减计数器，并具有时间显示功能；（2）设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停；（3）要求计时电路递减计时，当计数器递减到零时，显示器上显示0，并发出光电报警信号。1、篮球比赛24秒计时器的工作原理和构成24秒计时器的设计原理框图如下，电路主要由脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和辅
9、助时序控制电路等五部分组成。2、单元电路设计1）脉冲发生器由555定时器接成多谐振荡器，产生f1HZ的脉冲信号。2）辅助控制电路在设计电路时，应该正确处理各个控制信号之间的时序关系，从电路的功能，控制电路应满足如下要求：（1）操作直接清零开关时，计数器清零，显示0；（2）闭合启动开关，计数器置数，显示24秒字样，断开启动开关，计数器开始递减计数；（3）闭合暂停开关时，计数器停止计数，显示保持原来的数字不变，断开暂停开关时，计数器继续计数；（4）当计数器计数到零时，控制电路发出报警信号，显示0保持不变，报警电路发出报警。3）计数器设计一个24进制递减计数电路，每秒递减1，芯片类型自选，4）译码显
10、示电路计数器输出的四位BCD码经译码后，变成某个十进制字对应的控制电平去驱动数码管各段发光，从而把数字显示出来。请设计显示译码器及显示器但单元。5）报警电路：用发光二极管发出报警信号3、画出总体逻辑电路原理图。4、根据总体逻辑电路原理图选择合适的芯片，组成接线图。5、篮球比赛24秒计时器的仿真利用EWB软件对电路进行仿真模拟，设计“篮球比赛24秒违例计时器”，得到电路的时序图。6、总结完成实验报告。四设计一个15人的多数表决器数字逻辑电路分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。在一般情况下，组合逻辑电路只需使用组合逻辑设计方法进行设计，一般的组合逻辑功能都可以选择相应的组合逻辑器件完成其设计。但
11、是，对于输入量比较多如在8个输入量以上的情况下，用普通的组合逻辑电路设计方法进行设计，将显得非常繁杂。多数表决器可以按照一般的组合逻辑电路的设计方法进行设计。下面提供另外一种设计方法共同学们参考。1、工作原理和构成2、单元电路设计1）数据选择器或者移位寄存器把输入量当成并行信号，使用数据选择器或移位寄存器把并行的输入信号按一定的秩序组合成适当时序电路的串行信号。根据输入量的个数选择数据选择器的型号。2）计数器要完成表决器的设计，关键是要判别出表决通过的人数。计数器功能就是统计表决数据中高电平1个数的判别。3、画出总体逻辑电路原理图。4、根据总体逻辑电路原理图选择合适的芯片，组成接线图。5、EW
12、B仿真利用EWB软件对电路进行仿真模拟，设计“多数表决器”电路，得到电路的时序图。6、总结完成实验报告。五. 洗衣机控制器1、 设计一个电子定时器，控制洗衣机作如下运转：定时启动正转20秒暂停10秒反转20秒暂停10秒定时未到回到“正转20秒暂停10秒”，定时到则停止；2、 若定时到，则停机发出音响信号；3、 用两个数码管显示洗涤的预置时间（分钟数），按倒计时方式对洗涤过程作计时显示，直到时间到停机；洗涤过程由“开始”信号开始；4、三只LED灯表示“正转”、“反转”、“暂停”三个状态。 教学提示:1、 设计20秒、10秒定时电路。2、 电路输出为“正转”、“反转”、“暂停”三个状态。3、 按照
13、设计要求，用定时器的“时间到”信号启动相应的下一个定时器工作，直到整个过程结束。下面提供一种设计思路供同学们参考。1.设计要求2.系统框图六. 出租车自动计费器1、 设计一个出租车自动计费器，具有行车里程计费及起价两部分，用四位数码管显示总金额，最大值为99.99元；2、 行车里程单价1元/公里，起价3元。3、 行车里程的计费电路将汽车行驶的里程数转换成与之成正比的脉冲数，然后由计数译码电路转换成收费金额，实验中以一个脉冲模拟汽车前进十米，则每100个脉冲表示1公里，然后用BCD码比例乘法器将里程脉冲乘以每公里单价的比例系数，比例系数可由开关预置。例如单价是1.0元/公里，则脉冲当量为0.01
14、元/脉冲。4、 用LED显示行驶公里数，两个数码管显示收费金额。教学提示:1、 用加法器将几项收费相加，P=P1+P2+P3，2、 P1为起价，P2为行车里程计费，用两个数码管表示结果。复杂点的出租车自动计费器设计（带等候时间计费）（同学们可根据自身情况选择）l 设计一个出租车自动计费器，具有行车里程计费、等候时间计费、及起价三部分，用四位数码管显示总金额，最大值为99.99元；l 行车里程单价1元/公里，等候时间单价0.5元/10分钟，起价3元（3公里起价）均能通过人工输入。l 行车里程的计费电路将汽车行驶的里程数转换成与之成正比的脉冲数，然后由计数译码电路转换成收费金额，实验中以一个脉冲模
15、拟汽车前进十米，则每100个脉冲表示1公里，然后用BCD码比例乘法器将里程脉冲乘以每公里单价的比例系数，比例系数可由开关预置。例如单价是1.0元/公里，则脉冲当量为0.01元/脉冲。l 用LED显示行驶公里数，两个数码管显示收费金额。教学提示:l 等候时间计费需将等候时间转换成脉冲个数，用每个脉冲表示的金额与脉冲数相乘即得计费数，例如100个脉冲表示10分钟，而10分钟收费0.5元，则脉冲当量为0.05元/脉冲，如果将脉冲当量设置成与行车里程计费相同（0.01元/脉冲），则10分钟内的脉冲数应为500个。l 用LED显示等候时间，两个数码管表示等候时间收费金额。l 用加法器将几项收费相加，P=
16、P1+P2+P3，l P1为起价，P2为行车里程计费，P3为等候时间计费，用两个数码管表示结果。下面提供一种设计思路供同学们参考。在等待时间计数模块中，等待时间计费也变换成脉冲个数计算，以秒脉冲clk作为时钟输入，则每1分钟0.1元，即每60个秒脉冲增加0.1元。 在主控模块中，设置行驶状态输入信号drive，行驶状态显示信号run，起步价预先固定设置在电路中，由drive信号异步置数至计费模块，同时使系统显示当前为行驶状态run，里程计数工作，到3公里后，每十个clk1脉冲使计费增加0.1元，计费显示在数码管上。 设置刹车信号break，等待状态显示信号pause，由break信号使系统显示
17、当前状态为pause，等待时间计数模块工作，每1分钟计费增加0.1元。 参考文献：1 艾永乐。电子技术课程设计指导书。焦作工学院电气工程系2 实用电子电路手则。北京：高等教育出版社。19923 顾永杰。电工电子技术实训教程。上海交通大学出版社。19994 李强。数字电子技术基础教程。电子工业出版社。20025实用电子技术手册 主编：吴立新 机械工业出版社6电子技术课程设计指导书 主编：付子义 焦作工学院电气工程系7电子技术基础 主编：康华光 华中理工大学电子学教研室 机电系电工电子实验中心2013年5月注：指导书只是作为参考，同学们可以有自己的思路。课程设计的目的和其中的乐趣主要是同学们发挥自己的创造性，设计出新颖的电路。