數(shù)電綜合性實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)(數(shù)字電路

1、綜合性實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)實(shí)驗(yàn)名稱：開(kāi)放性綜合實(shí)驗(yàn)所涉及課程：數(shù)字電路計(jì)劃學(xué)時(shí)：9一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、綜合應(yīng)用所學(xué)的數(shù)字電路知識(shí)，學(xué)會(huì)查找相關(guān)資料，針對(duì)設(shè)計(jì)提出的任務(wù)要求和使用條件，設(shè)計(jì)制作合理、可靠、經(jīng)濟(jì)、可行的電子產(chǎn)品。2、培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立的分析課題任務(wù)、解決問(wèn)題的能力。3、培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和認(rèn)真的工作作風(fēng)。4、完成電路連接和調(diào)試方法。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（見(jiàn)附件并任選一個(gè)，也可以自擬題目）1、多路信號(hào)顯示轉(zhuǎn)換器2、光電計(jì)數(shù)器3、汽車尾燈控制電路4、可預(yù)置的定時(shí)顯示報(bào)警器5、六人智力搶答器6、拔河游戲模擬機(jī)三、 實(shí)驗(yàn)（設(shè)計(jì)）儀器設(shè)備及材料清單1、數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱 2、雙蹤示波器 3、萬(wàn)用表、 4、實(shí)驗(yàn)材料清單（

2、根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容確定）四、 實(shí)驗(yàn)要求1、設(shè)計(jì)制作一套實(shí)現(xiàn)某一功能的電子產(chǎn)品。2、撰寫調(diào)試測(cè)試方法和設(shè)計(jì)報(bào)告。五、 實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)果測(cè)試1、明確設(shè)計(jì)任務(wù)要求：充分了解設(shè)計(jì)任務(wù)的具體要求，如性能指標(biāo)、內(nèi)容及要求，明確設(shè)計(jì)任務(wù)。 2、方案選擇：根據(jù)掌握的知識(shí)和資料，針對(duì)設(shè)計(jì)提出的任務(wù)、要求和條件，設(shè)計(jì)合理、可靠、經(jīng)濟(jì)、可行的設(shè)計(jì)框架，對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，做到心中有數(shù)。 3、根據(jù)設(shè)計(jì)框架進(jìn)行電路單元設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇： 具體設(shè)計(jì)時(shí)可以模仿成熟的電路進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新；根據(jù)電路工作原理和分析方法，進(jìn)行參數(shù)的估算與計(jì)算；器件選擇時(shí)，元器件的工作電壓、頻率和功耗等參數(shù)應(yīng)滿足電路指標(biāo)要求，元器件的極限參數(shù)必須留有

3、足夠的裕量，一般應(yīng)大于額定值的1.5倍，電阻和電容的參數(shù)應(yīng)選擇計(jì)算值附近的標(biāo)稱值。 4、電路原理圖的繪制：電路原理圖是組裝、焊接、調(diào)試和檢修的依據(jù)，繪制電路圖時(shí)布局必須合理、排列均勻、清晰、便于看圖；信號(hào)的流向一般從輸入端或信號(hào)源畫起，由左至右或由上至下按信號(hào)的流向依次畫出各單元電路，反饋通路的信號(hào)流向則與此相反；圖形符號(hào)要標(biāo)準(zhǔn)，并加適當(dāng)?shù)臉?biāo)注；連線應(yīng)為直線，并且交叉和折彎應(yīng)最少，互相連通的交叉處用圓點(diǎn)表示，地線用接地符號(hào)表示。 5、調(diào)試測(cè)試方法和設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫六、 考核形式1、制作考核：設(shè)計(jì)電路原理和功能的完成情況，板的制作工藝和組裝工藝等（10分）2、書(shū)面考核：設(shè)計(jì)報(bào)告的完成質(zhì)量、撰寫水平等

4、（20分）七、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、課題名稱2、內(nèi)容摘要3、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求4、比較和選擇的設(shè)計(jì)方案5、單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇6、畫出完整的電路圖。并說(shuō)明電路的工作原理7、組裝調(diào)試的內(nèi)容，如使用的主要儀器和儀表、調(diào)試電路的方法和技巧、測(cè)試的數(shù)據(jù)和波形并與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較分析、調(diào)試中出現(xiàn)的故障、原因及排除方法8、總結(jié)設(shè)計(jì)電路的特點(diǎn)和方案的優(yōu)缺點(diǎn)，指出課題的核心及實(shí)用價(jià)值，提出改進(jìn)意見(jiàn)和展望9、列出元器件清單10、列出參考文獻(xiàn)11、收獲、體會(huì)附：數(shù)字電路綜合性設(shè)計(jì)參考課題一、 多路信號(hào)顯示轉(zhuǎn)換器在數(shù)字電路測(cè)試中，為了分析系統(tǒng)的邏輯關(guān)系，往往需要同時(shí)顯示幾個(gè)被測(cè)點(diǎn)的電壓波形，以便于觀察和比較。為

5、使單蹤示波器能同時(shí)顯示多路被測(cè)信號(hào)波形，可在單蹤示波器的輸入端接入一個(gè)多路轉(zhuǎn)換電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)多路信號(hào)的同時(shí)觀察。要求設(shè)計(jì)一個(gè)多路信號(hào)轉(zhuǎn)換器，與單蹤示波器配合使用，同時(shí)顯示多路被測(cè)信號(hào)。其技術(shù)指示如下： （1）同時(shí)顯示八路輸入信號(hào)波形且清晰穩(wěn)定；（2）被測(cè)信號(hào)上限頻率不小于2KHz。二、 光電計(jì)數(shù)器 工廠生產(chǎn)線或某些設(shè)備上（如復(fù)印機(jī)），常裝有自動(dòng)計(jì)數(shù)器，以便計(jì)算產(chǎn)量或?yàn)樯a(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)，計(jì)數(shù)器的種類很多，光電計(jì)數(shù)器是常見(jiàn)的一種。設(shè)計(jì)并制作一個(gè)光電計(jì)數(shù)器，要求如下：（1）光源采用聚焦白熾燈，電壓為6.3V ，自行選擇光敏器件。當(dāng)有光照到光敏器件上時(shí)，計(jì)數(shù)器不計(jì)數(shù)，當(dāng)光照由亮突變

6、到暗的一瞬間，產(chǎn)生一個(gè)脈沖沿，對(duì)這個(gè)脈沖沿進(jìn)行計(jì)數(shù)，光照由暗突變到亮不計(jì)數(shù)。（2）計(jì)數(shù)范圍：0099。用兩只LED數(shù)碼管作顯示組件，可顯示0099。（3）定數(shù)控制功能：當(dāng)需要定數(shù)時(shí)，事先預(yù)置一個(gè)定數(shù)值，顯示器同時(shí)顯示這個(gè)定數(shù)值。每光照一次，計(jì)數(shù)器減“1”，當(dāng)定數(shù)值減至“00”時(shí)，發(fā)出聲、光報(bào)警。（4）當(dāng)計(jì)數(shù)器作“累加”功能時(shí)，需先清零，計(jì)數(shù)器從“00”累加到“99”。當(dāng)光照次數(shù)大于99次時(shí)，發(fā)出聲、光報(bào)警。 三、 汽車尾燈控制電路汽車尾燈安裝在汽車尾部左、右兩側(cè)，一般各為三盞，用來(lái)警示后面的汽車，告訴本車左、右轉(zhuǎn)彎、停車、剎車等狀況的。要求設(shè)計(jì)一個(gè)汽車尾燈控制電路，用6只發(fā)光二極管模擬6只汽車

7、尾燈，左、右各三只，用四個(gè)開(kāi)關(guān)分別模擬剎車信號(hào)K、停車信號(hào)K、左轉(zhuǎn)彎信號(hào)K和右轉(zhuǎn)彎信號(hào)K。1 正常情況下，汽車左（或右）轉(zhuǎn)彎時(shí)，該側(cè)的三只尾燈按圖所示的周期亮、暗，狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)間為1秒，直至斷開(kāi)該轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)。2 無(wú)制動(dòng)時(shí)（無(wú)剎車，K=“0”），如司機(jī)不慎將兩個(gè)轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)接通，則兩側(cè)尾燈都作同樣的周期變化，示意圖同上圖。3 在剎車制動(dòng)時(shí)（K“1”），所有6只尾燈同時(shí)亮。4 停車時(shí)（K=“1”），6只尾燈均按1Hz頻率閃亮直到K“0”為止。四、 可預(yù)置的定時(shí)顯示報(bào)警器可預(yù)置的定時(shí)顯示報(bào)警系統(tǒng)可用于任意定時(shí)系統(tǒng)，如籃球比賽規(guī)則中，隊(duì)員持球時(shí)不能超過(guò)24秒，則可預(yù)置24秒，該方隊(duì)員在24秒內(nèi)未出手投籃，則報(bào)

8、警，給運(yùn)動(dòng)員和裁判以準(zhǔn)確信號(hào)。如果在24秒內(nèi)任一時(shí)刻出手投籃，則定時(shí)顯示重新置24秒。該設(shè)計(jì)要求如下：1 設(shè)計(jì)一個(gè)可預(yù)置24秒的顯示報(bào)警系統(tǒng)，要求每次預(yù)置時(shí)間為24秒，然后以秒為單位遞減到0秒，報(bào)警并停止計(jì)數(shù)。2 在24秒遞減到0秒期間，任意時(shí)刻內(nèi)均可由一個(gè)置“24”的按鈕，人為地置入“24”，然后接著遞減。3 報(bào)警音響為1秒的“嘀”聲。五、 六人智力搶答器1. 技術(shù)要求(1) 當(dāng)有某一參賽者最先按下?lián)尨痖_(kāi)關(guān)時(shí)，相應(yīng)的顯示燈亮并伴有音響提示。此時(shí)，搶答器不再接受其它的輸入的搶答信號(hào);(2) 電路具有回答問(wèn)題的時(shí)間控制功能，要求回答問(wèn)題的時(shí)間100秒（顯示0099）時(shí)間顯示采用倒計(jì)時(shí)方式。當(dāng)達(dá)到

9、限定時(shí)間時(shí)（即顯示器為00時(shí)）發(fā)出聲響，以示警告；(3) 要求電路主要選用中規(guī)模TTL或CMOS集成電路；(4) 電源電壓510V，由穩(wěn)壓電源提供，不另行設(shè)計(jì)。2. 綜合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1) 電路各部分的組成及工作原理；(2) 元器件的選用，電路原理圖和功能；(3) 電路各部分的調(diào)試方法；(4) 在整機(jī)電路設(shè)計(jì)、調(diào)試過(guò)程中，遇到什么問(wèn)題，其原因及解決辦法。3. 設(shè)計(jì)思路提示及參考方案。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，智力競(jìng)賽搶答器組成框圖如下圖所示，它主要由六部分組成。顯示聲響電路搶答控制器清零裝置搶答控制電路計(jì)時(shí)顯示電路振蕩電路(1) 搶答控制器智力競(jìng)賽搶答器的核心，當(dāng)任意一位參賽者按下開(kāi)關(guān)時(shí)，搶答控制器立刻接受該

10、信號(hào)，并使相應(yīng)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，共用的音響電路發(fā)出聲音，與此同時(shí)，封鎖住其它參賽者的輸入信號(hào)，這就要求搶答器的分辯能力高，同時(shí)要求電路有6組輸入和輸出，電路可考慮用6個(gè)D觸發(fā)器和6個(gè)與非門組成（供參考）。(2) 搶答控制輸入電路，由6個(gè)開(kāi)關(guān)組成，6人各控制一個(gè)，按下開(kāi)關(guān)使相應(yīng)控制端信號(hào)為高電平或低電平。(3) 清零裝置，供每次比賽前主持人使用，它能保證每次搶答前使搶答器清零，避免電路的誤動(dòng)作和搶答過(guò)程中的不公平。采用由主持人控制開(kāi)關(guān)，同時(shí)使每人的搶答電路同時(shí)清零的方式。(4) 顯示、聲響電路每個(gè)搶答器顯示電路可由發(fā)光二極管顯示，顯示字型代表組號(hào)，也可為單一發(fā)光信號(hào)，如果是一個(gè)發(fā)光管，且功率不大

11、，可直接由搶答器驅(qū)動(dòng)；如果要醒目，加大功率或用多個(gè)大功率發(fā)光管，則要單獨(dú)采用驅(qū)動(dòng)電路，可用繼電器或晶閘管來(lái)作驅(qū)動(dòng)器件。聲響電路為6組共用，只要有搶答者出現(xiàn)都會(huì)發(fā)出音響，鳴響器件用揚(yáng)聲器，因此必須加一級(jí)三極管驅(qū)動(dòng)電路，輸入信號(hào)有音頻信號(hào)、搶答信號(hào)和“時(shí)間到”信號(hào)。（5）計(jì)數(shù)、顯示電路該電路的作用是對(duì)搶答者回答問(wèn)題時(shí)間進(jìn)行控制，規(guī)定的時(shí)間小于或等 于100秒，所以顯示裝置應(yīng)該是一個(gè)二位數(shù)字顯示的計(jì)數(shù)系統(tǒng)。因?yàn)橐笫堑褂洉r(shí)，當(dāng)主持 人給出“請(qǐng)回答”指令后，從“99”倒記時(shí)，當(dāng)記到“00”時(shí)，要能夠驅(qū)動(dòng)聲響電路發(fā)出警告聲，由此可知，當(dāng)主持人給出指令后，兩位計(jì)數(shù)器同時(shí)計(jì)“9”（置9），CP信號(hào)為秒脈沖，

12、進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)兩位數(shù)為“00”向高位借數(shù)時(shí)，送出音響控制信號(hào)，計(jì)數(shù)器同時(shí)被封鎖不再計(jì)數(shù)。（6）振蕩電路。由上面分析，需要振蕩信號(hào)的電路有： 控制器信號(hào)：振蕩信號(hào)頻率越高，搶答控制器的分辯力越好，建議采用500kHz； 音頻信號(hào)：使音響電路發(fā)出單一鳴響聲，建議采用1kHz; 秒脈沖信號(hào)：為計(jì)數(shù)顯示提供秒脈沖信號(hào)。這幾個(gè)不同頻率的信號(hào)源可用一個(gè)振蕩電路來(lái)完成，采用分頻方式得到不同頻率的信號(hào)。六、拔河游戲模擬機(jī)1、技術(shù)要求(1).電路使用15個(gè)（或9個(gè)）發(fā)光二極管，開(kāi)機(jī)后只有中間一個(gè)發(fā)亮，此亮點(diǎn)表示拔河的中心點(diǎn)；(2).游戲的雙方各持一個(gè)按鈕，迅速地、不斷地按動(dòng)按鈕，產(chǎn)生脈沖信號(hào)，誰(shuí)按得快，亮點(diǎn)就

13、向誰(shuí)的方向移動(dòng)，每按一次，亮點(diǎn)移動(dòng)一次；(3).亮點(diǎn)移到任一方終端發(fā)光二極管時(shí)，這一方獲勝，此時(shí)，雙方按鈕不起作用，輸出保持不變，只有復(fù)位后才使亮點(diǎn)重新回到中心；(4).用數(shù)碼管顯示獲勝方的盤數(shù)。2、綜合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1).根據(jù)設(shè)計(jì)要求畫出實(shí)驗(yàn)電路圖；(2).選用元器件及列出元器件清單；(3).擬定出實(shí)驗(yàn)步驟；(4).搭建實(shí)驗(yàn)電路及擬定電路的調(diào)試方法。3、設(shè)計(jì)思路提示及參考方案(1).按鈕發(fā)出的脈沖信號(hào)有毛刺，所以必須將按鈕信號(hào)經(jīng)整形電路變成占空比很大的脈沖信號(hào)，使每按一下按鈕僅能產(chǎn)生單次有效脈沖，利于計(jì)數(shù)。(2).用可逆計(jì)數(shù)器的加、減計(jì)數(shù)輸入端分別接受兩路脈沖信號(hào)，可逆計(jì)數(shù)器原始輸出狀態(tài)為0000，經(jīng)譯碼器輸出，使中間一只發(fā)光二極管發(fā)亮。(3).可逆計(jì)數(shù)器要有2個(gè)輸入端，4個(gè)輸出端，要能進(jìn)行加/減計(jì)數(shù)。(4).用一個(gè)4線16線譯碼器，輸出接15個(gè)（或9個(gè)）發(fā)光二極管。比賽開(kāi)始，譯碼器輸入為0000，解碼后中心處發(fā)光二極管點(diǎn)亮，當(dāng)計(jì)數(shù)器進(jìn)得加法計(jì)數(shù)時(shí)，亮點(diǎn)向右轉(zhuǎn)；進(jìn)行減法計(jì)數(shù)時(shí)，亮點(diǎn)向左轉(zhuǎn)。(5).由一個(gè)控制電路指示誰(shuí)勝誰(shuí)負(fù)，當(dāng)亮點(diǎn)移到任一方終端時(shí)，由