數(shù)字電子技術(shù)設(shè)計(jì) 實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書

1、遼寧機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院數(shù)字電子技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書電子信息工程技術(shù)教研室2004.3設(shè) 計(jì) 性 實(shí) 訓(xùn) 部 分 實(shí)訓(xùn)一 多路競(jìng)賽搶答器的裝調(diào)實(shí)訓(xùn)一、實(shí)訓(xùn)目的和任務(wù)1.實(shí)訓(xùn)目的（1）掌握多路競(jìng)賽搶答器電路的設(shè)計(jì)思路，會(huì)制定設(shè)計(jì)方案。（2）掌握數(shù)字電路的設(shè)計(jì)、組裝與調(diào)試方法。（3）熟悉中規(guī)模集成電路的應(yīng)用。（4）通過(guò)電路的設(shè)計(jì)、組裝和調(diào)試，培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問(wèn)題的能力和提高工程實(shí)踐的能力。2.實(shí)訓(xùn)要求（1）設(shè)計(jì)任務(wù)：用中小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)并制作出多路競(jìng)賽搶答器電路。（2）技術(shù)指標(biāo)要求：多路競(jìng)賽搶答器電路具有8路搶答功能，若任意一組搶答成功，則顯示該組組號(hào)并伴有音樂(lè)提示，而其它組被封鎖，直到裁判宣布重新開

2、始，各組才可以進(jìn)行下一輪搶答。二、實(shí)訓(xùn)預(yù)習(xí)設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)任務(wù)所要求實(shí)現(xiàn)的電路，總體設(shè)計(jì)參考方框圖如圖1-1所示。自行選擇器件，畫出邏輯電路圖。0變8電路led顯示譯碼驅(qū)動(dòng)r-s鎖存器門控電路音樂(lè)電路8-3編碼器搶答器按鍵01237654總開關(guān) 圖1-1 多路競(jìng)賽搶答器總體設(shè)計(jì)參考框圖工作原理：當(dāng)主持人按下再松開總開關(guān)（清除/開始）時(shí)，門控電路使8-3線優(yōu)先編碼器開始工作，等待數(shù)據(jù)輸入，此時(shí)優(yōu)先按動(dòng)開關(guān)的組號(hào)立即被鎖存，有數(shù)碼管進(jìn)行顯示，同時(shí)電路發(fā)出音樂(lè)信號(hào)，表示該組搶答成功。與此同時(shí)，門控電路輸出信號(hào)，將8-3線優(yōu)先編碼器處于禁止?fàn)顟B(tài)，對(duì)新的輸入數(shù)據(jù)不再接受。三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容查找編碼電路、鎖存器、譯碼驅(qū)

3、動(dòng)電路等集成電路的有關(guān)資料，熟悉其內(nèi)部組成和外圍電路的接法；研究各使能端的作用，分析和排除可能出現(xiàn)的故障。根據(jù)邏輯電路圖，組裝電路，檢查無(wú)誤后，通電進(jìn)行檢測(cè)。在各個(gè)集成電路正常工作后，進(jìn)行模擬搶答比賽，查看數(shù)字顯示是否正常，音樂(lè)電路是否正常工作。四、實(shí)訓(xùn)報(bào)告1.寫出各部分電路的工作原理分析。2.畫出實(shí)訓(xùn)電路的原理詳圖、元器件布局圖和整機(jī)配線圖。3.畫出所用集成器件的功能表、引腳排列圖，列出所用元器件清單。4.對(duì)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，對(duì)出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析，說(shuō)明解決問(wèn)題的辦法。實(shí)訓(xùn)二 數(shù)字電子鐘的裝調(diào)實(shí)訓(xùn)一、實(shí)訓(xùn)任務(wù)和目的1.實(shí)訓(xùn)任務(wù)設(shè)計(jì)并組裝一個(gè)數(shù)字電子鐘。要求：能顯示“小時(shí)”（023時(shí)）、“分”（

4、059分）和“秒”（059秒），小時(shí)、分、秒的十位的零均不予以顯示。2.實(shí)訓(xùn)目的（1）熟悉計(jì)數(shù)器（n進(jìn)制）、七段譯碼器及數(shù)碼顯示管的工作原理。（2）熟悉數(shù)字電子鐘的組成和工作原理。（3）掌握設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單數(shù)字系統(tǒng)的方法。二、實(shí)訓(xùn)預(yù)習(xí)按實(shí)驗(yàn)任務(wù)要求設(shè)計(jì)電路，其方框圖見圖2-1。選擇器件，畫出數(shù)字電子鐘的電路圖和安裝圖。時(shí)顯示時(shí)譯碼時(shí)計(jì)數(shù)分顯示分譯碼分計(jì)數(shù)秒顯示秒譯碼秒計(jì)數(shù)分頻 脈 脈沖 1hz 10khz圖2-1 數(shù)字電子鐘總體電路框圖三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容1.分析整個(gè)電路系統(tǒng)的工作原理；2.畫出整個(gè)電路系統(tǒng)的配線圖；3.按照電路進(jìn)行連線和安裝，檢查無(wú)誤后通電觀察。4.進(jìn)行手動(dòng)設(shè)置，讓電路工作，檢查能否實(shí)現(xiàn)工作

5、狀態(tài)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。四、實(shí)訓(xùn)報(bào)告1.寫出各部分實(shí)訓(xùn)電路原理及其功能分析。2.畫出實(shí)訓(xùn)電路詳圖、整個(gè)系統(tǒng)連線圖。3.畫出相應(yīng)電路的時(shí)序圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。4.排除故障的方法和裝調(diào)電路的體會(huì)。實(shí)訓(xùn)三 電梯樓層顯示電路的裝調(diào)實(shí)訓(xùn)一、實(shí)訓(xùn)任務(wù)和目的1.實(shí)訓(xùn)任務(wù)設(shè)計(jì)并組裝十層樓的電梯樓層顯示電路。2.實(shí)訓(xùn)目的（1）熟悉可逆計(jì)數(shù)器、譯碼器和數(shù)碼顯示管的工作原理。（2）自選集成電路設(shè)計(jì)和組裝小邏輯系統(tǒng)。（3）了解使能端的作用。（4）分析和排除故障的方法。二、實(shí)訓(xùn)預(yù)習(xí)設(shè)計(jì)十層電梯樓層顯示電路，其方框圖如圖3-1所示，畫出電路圖和安裝圖。電梯每經(jīng)過(guò)一層，“樓層信號(hào)” 輸入一個(gè)脈沖，電梯上升時(shí)“上升”為高電平， “下降”

6、為低電平。顯 示譯 碼可逆計(jì)數(shù) 上升 下降 樓層 校正信號(hào)圖3-1 電梯樓層顯示電路總體框圖三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容組裝實(shí)驗(yàn)任務(wù)所要求實(shí)現(xiàn)的電路。觀測(cè)其功能，研究各使能端的作用，分析并排除可能出現(xiàn)的故障。四、實(shí)訓(xùn)報(bào)告1.實(shí)訓(xùn)電路及其工作原理。2.說(shuō)明各使能端的作用。3.畫出實(shí)訓(xùn)電路詳圖、整個(gè)系統(tǒng)連線圖。4.測(cè)試結(jié)果分析。5.排除故障的方法和裝調(diào)電路的體會(huì)。實(shí)訓(xùn)四 循環(huán)燈電路裝調(diào)實(shí)訓(xùn)一、實(shí)訓(xùn)任務(wù)和目的1.實(shí)訓(xùn)任務(wù)設(shè)計(jì)并組裝產(chǎn)生循環(huán)燈所需的下列狀態(tài)序列的電路。 1001 0011 0110 1011 0010 0101 1010 11012.實(shí)訓(xùn)目的（1）熟悉雙向移位寄存器的工作原理、集成電路的使用方法和使能

7、端的作用。（2）學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)和組裝特殊狀態(tài)序列的移位寄存器（計(jì)數(shù)器）。（3）學(xué)習(xí)分析和排除故障。二、實(shí)訓(xùn)預(yù)習(xí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)任務(wù)所要求實(shí)現(xiàn)的電路，其方框圖見圖4-1。選定器件型號(hào)，畫出安裝圖。用寄存器的每一位控制一組燈，各組燈布置成各式各樣的圖案。由于寄存器具有不同的狀態(tài)，點(diǎn)亮的燈光就形成多種多樣的美麗的畫面。寄存器的狀態(tài)不斷地循環(huán)變化，又給這些圖案添加了動(dòng)感。因此，設(shè)計(jì)最佳的寄存器狀態(tài)序列，就會(huì)形成動(dòng)人的燈光循環(huán)。而在其中，數(shù)字電路的任務(wù)就是提供循環(huán)燈所需的狀態(tài)序列。方法之一，就是用雙向移位寄存器與一個(gè)次態(tài)邏輯電路來(lái)產(chǎn)生，如圖4-1所示。這個(gè)次態(tài)邏輯電路以寄存器的并行輸出q3、q2、q1、q0為自變量。

8、函數(shù)是m、dsl和dsr。其中，m控制寄存器的移位方向，m=1，寄存器左移；m=0，右移。dsl是左移串行輸入；dsr是右移串行輸入。由現(xiàn)態(tài)（第n拍）和次態(tài)（第n+1拍）的q3q2q1q0，可確定寄存器應(yīng)向左移還是向右移，串行輸入應(yīng)該是1還是0。從而列出真值表，畫出次態(tài)邏輯電路，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的狀態(tài)序列。例如，q0q1q2q3的現(xiàn)態(tài)為1000，要求次態(tài)為0100，則寄存器中的數(shù)碼應(yīng)右移，m=0，右移串行輸入dsr=0，左移串行輸入dsl無(wú)關(guān)。也就是說(shuō)，當(dāng)q0=1，q1=0，q2=0，q3=0時(shí)，m=0，dsr=0，dsl=。依同理，分析q0q1q2q3的16個(gè)組合，就可列出真值表。次態(tài)邏輯電路4位雙

9、向移位寄器dsr m dsl 狀態(tài)序列輸出 q0 q1 q2 q3右移串入 左移串入 左移/右移控制圖4-1 循環(huán)燈電路的總體框圖三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容組裝產(chǎn)生循環(huán)燈所需狀態(tài)序列的電路。測(cè)試4位雙向移位寄器的功能，研究各控制端的作用，分析并排除可能出現(xiàn)的故障。四、實(shí)訓(xùn)報(bào)告1.寫出實(shí)訓(xùn)電路的工作原理及其功能。2.畫出實(shí)訓(xùn)電路詳圖、整個(gè)系統(tǒng)連線圖及整機(jī)裝配圖。3.測(cè)試結(jié)果分析。 4.排除故障的方法和裝調(diào)電路的體會(huì)。實(shí)訓(xùn)五 交通燈控制器的eda設(shè)計(jì)一、實(shí)訓(xùn)任務(wù)和目的1.實(shí)訓(xùn)任務(wù)、要求（1）在十字路口的兩個(gè)方向各設(shè)一組紅燈、綠燈、黃燈，先是順序?yàn)椋浩渲幸粋€(gè)方向?yàn)榫G燈、黃燈、紅燈；另一個(gè)方向?yàn)榧t燈、黃燈、綠燈。（

10、2）設(shè)置一組數(shù)碼管，以倒計(jì)時(shí)的方式顯示允許通行或禁止通行的時(shí)間，其中綠燈、黃燈、紅燈的持續(xù)時(shí)間分別是20s、5s、25s。 （3）當(dāng)任意一條路上出現(xiàn)特殊情況，如有消防車、救護(hù)車或其他需要優(yōu)先放行的車輛時(shí)，各方向均是紅燈亮，倒計(jì)時(shí)停止。當(dāng)特殊運(yùn)行狀態(tài)結(jié)束后，控制器恢復(fù)原狀態(tài)，繼續(xù)正常運(yùn)行。2.實(shí)訓(xùn)目的（1）熟悉max+plus軟件的操作使用方法。（2）了解eda技術(shù)“自頂向下”的設(shè)計(jì)理念。 （3）了解用vhdl語(yǔ)言描述電路系統(tǒng)的方法。二、實(shí)訓(xùn)預(yù)習(xí)利用max+plusii進(jìn)行cpld/fpga邏輯功能設(shè)計(jì)的流程：noyesno圖形輸入/文本輸入邏輯設(shè)計(jì)建立項(xiàng)目文件項(xiàng)目編譯邏輯正確？仿真分析選擇型號(hào)

11、/管腳分配重新編譯yes設(shè)計(jì)正確？生成下載文件下載或編程驗(yàn)證設(shè)計(jì)輸入設(shè)計(jì)生成設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)硬件下載三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容交通燈實(shí)訓(xùn)模塊采用紅、綠、黃三種顏色的led來(lái)模擬十字路口的交通等狀況，其驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示：r（紅）g（綠）y（黃）e（東）out1out2out3s（南）out4out5out6w（西）out7out8out9n（北）out10out11out12芯片腳號(hào)分配：out1p116，out2p114，out3p113，out4p112，out5p111，out6p110，out7p109，out8p102，out9p101，out10p100，out11p99，out12p98。vhdl

12、語(yǔ)言參考主程序：library ieee;use ieee.std-logic-1164.all;use ieee.std-logic-arith.all;entity trafficled isport(clk1:in std-logic; reset: in std-logic; pout:out std-logic-vector(12 downto 1);end trafficled;architecture trafficled-arch of trafficled issignal er,ey,eg: std-logic;signal sr,sy,sg: std-logic;signal wr,wy,wg: std-logic;signal nr,ny,ng: std-logic;signal count:integer range 0 to 11;signal state: integer range 0 to4;beginprosess(clk1,reset,count)beginif reset=1thencount=0;state=0;else if(clk1event andclk1=1)then