數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)(集錦)

1、. “數(shù)字電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)2011年6月目錄數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)概述 2課 程 設(shè) 計(jì) 課 題課題一 數(shù)字電子鐘邏輯電路設(shè)計(jì) 6課題二 智力競(jìng)賽搶答器邏輯電路設(shè)計(jì)13課題三 交通燈控制邏輯電路設(shè)計(jì) 19 課題四 汽車(chē)尾燈控制電路 28課題五 數(shù)字溫度計(jì) 30 課題六 多路防盜報(bào)警電路設(shè)計(jì) 33課題七 電梯控制電路設(shè)計(jì) 35課題八 倒計(jì)時(shí)計(jì)時(shí)器 35設(shè)計(jì)舉例：出租車(chē)計(jì)費(fèi)器 36數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)概述一、 本課程設(shè)計(jì)的地位和作用數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)是電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)中的一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié),它使學(xué)生自己通過(guò)設(shè)計(jì)和搭建一個(gè)實(shí)用電子產(chǎn)品雛形,鞏固和加深在數(shù)字電子技術(shù)課程中的理論基

2、礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)中的基本技能,訓(xùn)練電子產(chǎn)品制作時(shí)的動(dòng)手能力。通過(guò)該課程設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出符合任務(wù)要求的電路,掌握通用電子電路的一般設(shè)計(jì)方法和步驟，訓(xùn)練并提高學(xué)生在文獻(xiàn)檢索、資料利用、方案比較和元器件選擇等方面的綜合能力,同時(shí)為畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)以后從事電子技術(shù)方面的科研和開(kāi)發(fā)打下一定的基礎(chǔ)。 二、課程設(shè)計(jì)的目的和要求1. 能夠較全面地鞏固和應(yīng)用“數(shù)字電子技術(shù)”課程中所學(xué)的基本理論和基本方法，并初步掌握小型數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法。2. 能合理、靈活地應(yīng)用各種標(biāo)準(zhǔn)集成電路（SSI、MSI、LSI等）器件實(shí)現(xiàn)規(guī)定的數(shù)字系統(tǒng)。3. 培養(yǎng)獨(dú)立思考、獨(dú)立準(zhǔn)備資料、獨(dú)立設(shè)計(jì)規(guī)定功能的數(shù)字系統(tǒng)的能力。4.培養(yǎng)獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，包括

3、電路布局、安裝、調(diào)試和排除故障的能力。5.培養(yǎng)書(shū)寫(xiě)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力。三、課程設(shè)計(jì)的基本要求根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，從選擇設(shè)計(jì)方案開(kāi)始，進(jìn)行電路設(shè)計(jì)；選擇合適的器件，畫(huà)出設(shè)計(jì)電路圖；通過(guò)安裝、調(diào)試，直至實(shí)現(xiàn)任務(wù)要求的全部功能。對(duì)電路要求布局合理，走線清晰，工作可靠，經(jīng)驗(yàn)收合格后，寫(xiě)出完整的課程設(shè)計(jì)報(bào)告。四、課程設(shè)計(jì)的具體步驟 電子電路的一般設(shè)計(jì)方法和步驟是：分析設(shè)計(jì)任務(wù)和性能指標(biāo)，選擇總體方案，設(shè)計(jì)單元電路，選擇器件，計(jì)算參數(shù)，畫(huà)總體電路圖。進(jìn)行仿真試驗(yàn)和性能測(cè)試。實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中往往反復(fù)進(jìn)行以上各步驟，才能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，需要靈活掌握。 1. 總體方案選擇 設(shè)計(jì)電路的第一步就是選擇總體方案，就是根據(jù)提

4、出的設(shè)計(jì)任務(wù)要求及性能指標(biāo)，用具有一定功能的若干單元電路組成一個(gè)整體，來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)提出的各項(xiàng)要求和技術(shù)指標(biāo)。設(shè)計(jì)過(guò)程中，往往有多種方案可以選擇，應(yīng)針對(duì)任務(wù)要求，查閱資料，權(quán)衡各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，從中選優(yōu)。 2. 單元電路的設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)單元電路的一般方法和步驟 A.  根據(jù)設(shè)計(jì)要求和選定的總體方案原理圖，確定對(duì)各單元電路的設(shè)計(jì)要求，必要時(shí)應(yīng)詳細(xì)擬定主要單元電路的性能指標(biāo)。 B.   擬定出各單元電路的要求后，對(duì)它們進(jìn)行設(shè)計(jì)。 C. 單元電路設(shè)計(jì)應(yīng)采用符合的電平標(biāo)準(zhǔn)。 2.2 元器件的選擇 針對(duì)數(shù)字電路的課程設(shè)計(jì)，在搭建單元電路時(shí)，對(duì)于特定功能

5、單元選擇主要集成塊的余地較小。比如時(shí)鐘電路選555，轉(zhuǎn)換電路選0809，譯碼及顯示驅(qū)動(dòng)電路也都相對(duì)固定。但由于電路參數(shù)要求不同，還需要通過(guò)選擇參數(shù)來(lái)確定集成塊型號(hào)。一個(gè)電路設(shè)計(jì)，單用數(shù)字電路課程內(nèi)容是不夠的，往往同時(shí)摻有線性電路元件和集成塊，因此還需對(duì)相應(yīng)內(nèi)容熟悉，比如運(yùn)算放大器的種類和基本用法，集成比較器和集成穩(wěn)壓電路的特性和用法?？傊?，構(gòu)建單元電路時(shí)，選擇器件的電平標(biāo)準(zhǔn)和電流特性很重要。普通的門(mén)電路、時(shí)序邏輯電路、組合邏輯電路、脈沖產(chǎn)生電路、數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、采樣和存儲(chǔ)電路等，參數(shù)選擇恰當(dāng)可以發(fā)揮其性能并節(jié)約設(shè)計(jì)成本。 單元電路設(shè)計(jì)過(guò)程中，阻容元件的選擇也很關(guān)鍵。它們的種類繁多，性能各異

6、。優(yōu)選的電阻和電容輔助于數(shù)字電路的設(shè)計(jì)可以使其功能多樣化、完整化。 3. 單元電路調(diào)整與連調(diào) 數(shù)字電路設(shè)計(jì)以邏輯關(guān)系為主體，因此各單元電路的輸入輸出邏輯關(guān)系與它們之間的正確傳遞決定了設(shè)計(jì)內(nèi)容的成敗。具體步驟要求每一個(gè)單元電路都須經(jīng)過(guò)調(diào)整，有條件情況下可應(yīng)用邏輯分析儀進(jìn)行測(cè)試，確保單元正確。各單元之間的匹配連接是設(shè)計(jì)的最后步驟，主要包含兩方面，分別是電平匹配和驅(qū)動(dòng)電流匹配。它也是整個(gè)設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵一步。 4. 衡量設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)工作穩(wěn)定可靠；能達(dá)到預(yù)定的性能指標(biāo)，并留有適當(dāng)?shù)挠嗔?；電路?jiǎn)單，成本低，功耗低；器件數(shù)目少，集成體積小，便于生產(chǎn)和維護(hù)。五、課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求課程設(shè)計(jì)報(bào)告應(yīng)包括以下內(nèi)容：1.

7、對(duì)設(shè)計(jì)課題進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述。2. 設(shè)計(jì)任務(wù)及其具體要求。3. 總體設(shè)計(jì)方案方框圖及各部分電路設(shè)計(jì)（含各部分電路功能、輸入信號(hào)、輸出信號(hào)、電路設(shè)計(jì)原理圖及其功能闡述、所選用的集成電路器件等）。4. 整機(jī)電路圖（電路圖應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)邏輯符號(hào)繪制，電路圖中應(yīng)標(biāo)明接線引出端名稱、元件編號(hào)等）。5. 器件清單。6. 調(diào)試結(jié)果記錄。7. 總結(jié)與體會(huì)。課程設(shè)計(jì)報(bào)告應(yīng)內(nèi)容完整、字跡工整、圖表整齊、數(shù)據(jù)詳實(shí)。課 程 設(shè) 計(jì) 課 題課題一 數(shù)字電子鐘邏輯電路設(shè)計(jì)一、 簡(jiǎn)述數(shù)字電子鐘是一種用數(shù)字顯示秒、分、時(shí)、日的計(jì)時(shí)裝置，與傳統(tǒng)的機(jī)械鐘相比，它具有走時(shí)準(zhǔn)確，顯示直觀、無(wú)機(jī)械傳動(dòng)裝置等優(yōu)點(diǎn)，因而得到了廣泛的應(yīng)用。小到人們?nèi)粘?/p>

8、生活中的電子手表，大到車(chē)站、碼頭、機(jī)場(chǎng)等公共場(chǎng)所的大型數(shù)顯電子鐘。數(shù)字電子鐘的電路組成方框圖如圖1.1所示。圖1.1 數(shù)字電子鐘框圖由圖1.1可見(jiàn)，數(shù)字電子鐘由以下幾部分組成：石英晶體振蕩器和分頻器組成的秒脈沖發(fā)生器；校時(shí)電路；六十進(jìn)制秒、分計(jì)數(shù)器，二十四進(jìn)制（或十二進(jìn)制）計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器；秒、分、時(shí)的譯碼顯示部分等。二、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求用中、小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)一臺(tái)能顯示日、時(shí)、分、秒的數(shù)字電子鐘，要求如下：1. 由晶振電路產(chǎn)生1Hz標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)。2. 秒、分為0059六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。3. 時(shí)為0023二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。4. 周顯示從1日為七進(jìn)制計(jì)數(shù)器。5. 可手動(dòng)校時(shí)：能分別進(jìn)行秒、分、時(shí)、日的校時(shí)。

9、只要將開(kāi)關(guān)置于手動(dòng)位置，可分別對(duì)秒、分、時(shí)、日進(jìn)行手動(dòng)脈沖輸入調(diào)整或連續(xù)脈沖輸入的校正。6. 整點(diǎn)報(bào)時(shí)。整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路要求在每個(gè)整點(diǎn)前嗚叫五次低音（500Hz），整點(diǎn)時(shí)再嗚叫一次高音（1000Hz）。三、可選用器材1. 通用實(shí)驗(yàn)底板2. 直流穩(wěn)壓電源3. 集成電路：CD4060、74LS74、74LS161、74LS248及門(mén)電路4. 晶振：32768 Hz5. 電容：100F/16V、22pF、322pF之間6. 電阻：200、10K、22M7. 電位器：2.2K或4.7K8. 數(shù)顯：共陰顯示器LC5011-119. 開(kāi)關(guān)：?jiǎn)未伟存I10. 三極管：805011. 喇叭：1 W /4，8四、設(shè)計(jì)

10、方案提示根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求，對(duì)照數(shù)字電子鐘的框圖，可以分以下幾部分進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)。1. 秒脈沖發(fā)生器脈沖發(fā)生器是數(shù)字鐘的核心部分，它的精度和穩(wěn)定度決定了數(shù)字鐘的質(zhì)量，通常用晶體振蕩器發(fā)出的脈沖經(jīng)過(guò)整形、分頻獲得1Hz的秒脈沖。如晶振為32768 Hz，通過(guò)15次二分頻后可獲得1Hz的脈沖輸出，電路圖如圖1.2所示。圖1.2 秒脈沖發(fā)生器2. 計(jì)數(shù)譯碼顯示秒、分、時(shí)、日分別為60、60、24、7進(jìn)制計(jì)數(shù)器、秒、分均為60進(jìn)制，即顯示0059，它們的個(gè)位為十進(jìn)制，十位為六進(jìn)制。時(shí)為二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器，顯示為0023，個(gè)位仍為十進(jìn)制，而十位為三進(jìn)制，但當(dāng)十進(jìn)位計(jì)到2，而個(gè)位計(jì)到4時(shí)清零，就為二十四進(jìn)制

11、了。周為七進(jìn)制數(shù)，按人們一般的概念一周的顯示日期“日、1、2、3、4、5、6”，所以我們?cè)O(shè)計(jì)這個(gè)七進(jìn)制計(jì)數(shù)器，應(yīng)根據(jù)譯碼顯示器的狀態(tài)表來(lái)進(jìn)行，如表1.1所示。按表1.1狀態(tài)表不難設(shè)計(jì)出“日”計(jì)數(shù)器的電路（日用數(shù)字8代替）。所有計(jì)數(shù)器的譯碼顯示均采用BCD七段譯碼器，顯示器采用共陰或共陽(yáng)的顯示器。Q4 Q3 Q2 Q1顯示1 0 0 0日0 0 0 110 0 1 020 0 1 130 1 0 040 1 0 150 1 1 06表1.1 狀態(tài)表3. 校時(shí)電路在剛剛開(kāi)機(jī)接通電源時(shí)，由于日、時(shí)、分、秒為任意值，所以，需要進(jìn)行調(diào)整。置開(kāi)關(guān)在手動(dòng)位置，分別對(duì)時(shí)、分、秒、日進(jìn)行單獨(dú)計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)脈沖由單次

12、脈沖或連續(xù)脈沖輸入。4. 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路當(dāng)時(shí)計(jì)數(shù)器在每次計(jì)到整點(diǎn)前六秒時(shí)，需要報(bào)時(shí)，這可用譯碼電路來(lái)解決。即當(dāng)分為59時(shí)，則秒在計(jì)數(shù)計(jì)到54時(shí)，輸出一延時(shí)高電平去打開(kāi)低音與門(mén)，使報(bào)時(shí)聲按500Hz頻率嗚叫5聲，直至秒計(jì)數(shù)器計(jì)到58時(shí)，結(jié)束這高電平脈沖；當(dāng)秒計(jì)數(shù)到59時(shí)，則去驅(qū)動(dòng)高音1KHz頻率輸出而鳴叫1聲。五、參考電路數(shù)字電子鐘邏輯電路參考圖如圖1.3所示。圖1.3 數(shù)字電子鐘邏輯電路參考圖六、參考電路簡(jiǎn)要說(shuō)明1. 秒脈沖電路由晶振32768Hz經(jīng)14分頻器分頻為2Hz，再經(jīng)一次分頻，即得1Hz標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖，供時(shí)鐘計(jì)數(shù)器用。2. 單次脈沖、連續(xù)脈沖這主要是供手動(dòng)校時(shí)用。若開(kāi)關(guān)K1打在單次端，要調(diào)

13、整日、時(shí)、分、秒即可按單次脈沖進(jìn)行校正。如K1在單次，K2在手動(dòng)，則此時(shí)按動(dòng)單次脈沖鍵，使周計(jì)數(shù)器從星期1到星期日計(jì)數(shù)。若開(kāi)關(guān)K1處于連續(xù)端，則校正時(shí)，不需要按動(dòng)單次脈沖，即可進(jìn)行校正。單次、連續(xù)脈沖均由門(mén)電路構(gòu)成。3. 秒、分、時(shí)、日計(jì)數(shù)器這一部分電路均使用中規(guī)模集成電路74LS161實(shí)現(xiàn)秒、分、時(shí)的計(jì)數(shù)，其中秒、分為六十進(jìn)制，時(shí)為二十四進(jìn)制。從圖3中可以發(fā)現(xiàn)秒、分兩組計(jì)數(shù)器完全相同。當(dāng)計(jì)數(shù)到59時(shí)，再來(lái)一個(gè)脈沖變成00，然后再重新開(kāi)始計(jì)數(shù)。圖中利用“異步清零”反饋到/CR端，而實(shí)現(xiàn)個(gè)位十進(jìn)制，十位六進(jìn)制的功能。時(shí)計(jì)數(shù)器為二十四進(jìn)制，當(dāng)開(kāi)始計(jì)數(shù)時(shí)，個(gè)位按十進(jìn)制計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)到23時(shí)，這時(shí)再來(lái)一個(gè)

14、脈沖，應(yīng)該回到“零”。所以，這里必須使個(gè)位既能完成十進(jìn)制計(jì)數(shù)，又能在高低位滿足“23”這一數(shù)字后，時(shí)計(jì)數(shù)器清零，圖中采用了十位的“2”和個(gè)位的“4”相與非后再清零。對(duì)于日計(jì)數(shù)器電路，它是由四個(gè)D觸發(fā)器組成的（也可以用JK觸發(fā)器），其邏輯功能滿足了表1，即當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)到6后，再來(lái)一個(gè)脈沖，用7的瞬態(tài)將Q4、Q3、Q2、Q1置數(shù)，即為“1000”，從而顯示“日”（8）。4譯碼、顯示譯碼、顯示很簡(jiǎn)單，采用共陰極LED數(shù)碼管LC5011-11和譯碼器74LS248，當(dāng)然也可用共陽(yáng)數(shù)碼管和譯碼器。5. 整點(diǎn)報(bào)時(shí)當(dāng)計(jì)數(shù)到整點(diǎn)的前6秒鐘，此時(shí)應(yīng)該準(zhǔn)備報(bào)時(shí)。圖3中，當(dāng)分計(jì)到59分時(shí)，將分觸發(fā)器QH置1，而等到秒

15、計(jì)數(shù)到54秒時(shí)，將秒觸發(fā)器QL置1，然后通過(guò)QL與QH相與后再和1s標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)相與而去控制低音喇叭嗚叫，直至59秒時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)，使QL清0，停止低音嗚叫，同時(shí)59秒信號(hào)的反相又和QH相與后去控制高音喇叭嗚叫。當(dāng)計(jì)到分、秒從59：5900：00時(shí)，嗚叫結(jié)束，完成整點(diǎn)報(bào)時(shí)。6. 嗚叫電路嗚叫電路由高、低兩種頻率通過(guò)或門(mén)去驅(qū)動(dòng)一個(gè)三極管，帶動(dòng)喇叭嗚叫。1KHz和500Hz從晶振分頻器近似獲得。如圖中CD4060分頻器的輸出端Q5和Q6。Q5輸出頻率為1024Hz，Q6輸出頻率為512Hz。課題二 智力競(jìng)賽搶答器邏輯電路設(shè)計(jì)一、 簡(jiǎn)述智力競(jìng)賽是一種生動(dòng)活潑的教育形式和方法，通過(guò)搶答和必答兩種方

16、式能引起參賽者和觀眾的極大興趣，并且能在極短的時(shí)間內(nèi)，使人們?cè)黾右恍┛茖W(xué)知識(shí)和生活知識(shí)。實(shí)際進(jìn)行智力競(jìng)賽時(shí)，一般分為若干組，各組對(duì)主持人提出的問(wèn)題，分必答和搶答兩種。必答有時(shí)間限制，到時(shí)要告警，回答問(wèn)題正確與否，由主持人判別加分還是減分，成績(jī)?cè)u(píng)定結(jié)果要用電子裝置顯示。搶答時(shí)，要判定哪組優(yōu)先，并予以指示和鳴叫。因此，要完成以上智力競(jìng)賽搶答器邏輯功能的數(shù)字邏輯控制系統(tǒng)，至少應(yīng)包括以下幾個(gè)部分。1. 計(jì)分、顯示部分；2. 判別選組控制部分；3. 定時(shí)電路和音響部分。二、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求用TTL或CMOS集成電路設(shè)計(jì)智力競(jìng)賽搶答器邏輯控制電路，具體要求如下：1. 搶答組數(shù)為4組，輸入搶答信號(hào)的控制電路應(yīng)

17、由無(wú)抖動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。2. 判別選組電路。能迅速、準(zhǔn)確地判處搶答者，同時(shí)能排除其它組的干擾信號(hào)，閉鎖其它各路輸入使其它組再按開(kāi)關(guān)時(shí)失去作用，并能對(duì)搶中者有光、聲顯示和嗚叫指示。3. 計(jì)數(shù)、顯示電路。每組有三位十進(jìn)制計(jì)分顯示電路，能進(jìn)行加/減計(jì)分。4. 定時(shí)及音響。必答時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)燈亮，以示開(kāi)始，當(dāng)時(shí)間到要發(fā)出單音調(diào)“嘟”聲，并熄滅指示燈。搶答時(shí)，當(dāng)搶答開(kāi)始后，指示燈應(yīng)閃亮。當(dāng)有某組搶答時(shí)，指示燈滅，最先搶答一組的燈亮，并發(fā)出音響。也可以驅(qū)動(dòng)組別數(shù)字顯示（用數(shù)碼管顯示）?；卮饐?wèn)題的時(shí)間應(yīng)可調(diào)整，分別為10s、20s、50s、60s或稍長(zhǎng)些。4. 主持人應(yīng)有復(fù)位按鈕。搶答和必答定時(shí)應(yīng)有手動(dòng)控制。三、

18、可選用器材1. 通用實(shí)驗(yàn)底板2. 直流穩(wěn)壓電源3. 集成電路：74LS190、74LS48、CD4043、74LS112及門(mén)電路4. 顯示器：LCD5011-11、CL002、發(fā)光二極管5. 撥碼開(kāi)關(guān)（8421碼）6. 阻容元件、電位器7. 喇叭、開(kāi)關(guān)等四、設(shè)計(jì)方案提示1. 復(fù)位和搶答開(kāi)關(guān)輸入防抖電路，可采用加吸收電容或RS觸發(fā)器電路來(lái)完成。2. 判別選組實(shí)現(xiàn)的方法可以用觸發(fā)器和組合電路完成，也可用一些特殊器件組成。例如用MC14599或CD4099八路可尋址輸出鎖存器來(lái)實(shí)現(xiàn)。3. 計(jì)數(shù)顯示電路可用8421碼撥碼開(kāi)關(guān)譯碼電路顯示。8421碼撥碼開(kāi)關(guān)能進(jìn)行加或減計(jì)數(shù)。也可用加/減計(jì)數(shù)器（如74L

19、S193）來(lái)組成。譯碼、顯示用共陰或共陽(yáng)組件，也可用CL002譯碼顯示器。4. 定時(shí)電路。當(dāng)有開(kāi)關(guān)啟動(dòng)定時(shí)器時(shí)，使定時(shí)計(jì)數(shù)器按減計(jì)數(shù)或加計(jì)數(shù)方式進(jìn)行工作，并使一指示燈亮，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，輸出一脈沖，驅(qū)動(dòng)音響電路工作，并使指示燈滅。五、參考電路根據(jù)智力競(jìng)賽搶答器的設(shè)計(jì)任務(wù)和要求，其邏輯參考電路如下圖所示。圖2.1 四組智力競(jìng)賽搶答器邏輯控制電路參考圖六、參考電路簡(jiǎn)要說(shuō)明圖2.1為四組智力競(jìng)賽搶答器邏輯控制電路參考圖，若要增加組數(shù)，則需要把計(jì)分顯示部分增加即可。1. 計(jì)分部分每組均由8421碼撥碼開(kāi)關(guān)KS-1，完成分?jǐn)?shù)的增和減，每組為三位，個(gè)、十、百位，每位可以單獨(dú)進(jìn)行加減。例如：100分加10分變

20、為110分，只需按動(dòng)撥碼開(kāi)關(guān)十位“+”號(hào)一次；若加“20”分，只要按動(dòng)“+”號(hào)兩次。若減分，方法相同，即按動(dòng)“”號(hào)就能完成減數(shù)計(jì)分。順便提一下，計(jì)分電路也可以用電子開(kāi)關(guān)或集成加、減法計(jì)數(shù)器來(lái)組合完成。2. 判組電路這部分電路由RS觸發(fā)器完成，CD4043為三態(tài)RS鎖存觸發(fā)器，當(dāng)S1按下時(shí)，Q1為1，這時(shí)或非門(mén)74LS25為低電平，封鎖了其它組的輸入。Q1為1，使發(fā)光管D1發(fā)亮，同時(shí)也驅(qū)動(dòng)音響電路嗚叫，實(shí)現(xiàn)聲、光的指示。輸入端采用了阻容方法，以防止開(kāi)關(guān)抖動(dòng)。3. 定時(shí)電路當(dāng)進(jìn)行搶答或必答時(shí)，主持人按動(dòng)單次脈沖起動(dòng)開(kāi)關(guān)，使定時(shí)數(shù)據(jù)置入計(jì)數(shù)器，同時(shí)使JK觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)（Q=1），定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)數(shù)定時(shí)，定

21、時(shí)開(kāi)始，定時(shí)指示燈亮。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，即減法計(jì)數(shù)器為“00”時(shí)，Bo為“1”，定時(shí)結(jié)束，這時(shí)去控制音響電路嗚叫，并滅掉指示燈（JK觸發(fā)器的/Q=1，Q=0）。定時(shí)顯示用CL002，定時(shí)的時(shí)標(biāo)脈沖為“秒”脈沖。4. 音響電路音響電路中，f1和f2為兩種不同的音響頻率，當(dāng)某組搶答時(shí)，應(yīng)為多音，其時(shí)序應(yīng)為間斷音頻輸出。當(dāng)定時(shí)到，應(yīng)為單音，其時(shí)序應(yīng)為單音頻輸出，時(shí)序如圖2.2所示。圖2.2 音頻時(shí)序波形圖課題三 交通燈控制邏輯電路設(shè)計(jì)一、 簡(jiǎn)述為了確保十字路口的車(chē)輛順利、暢通地通過(guò)，往往都采用自動(dòng)控制的交通信號(hào)燈來(lái)進(jìn)行指揮。其中紅燈（R）亮表示該條道路禁止通行；黃燈（Y）亮表示停車(chē)；綠燈（G）亮表示允許

22、通行。交通燈控制器的系統(tǒng)框圖如圖3.1所示。圖3.1 交通燈控制器系統(tǒng)框圖二、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口交通信號(hào)燈控制器，其要求如下：1. 滿足如圖3.2順序工作流程。圖中設(shè)南北方向的紅、黃、綠燈分別為NSR、NSY、NSG，東西方向的紅、黃、綠燈分別為EWR、EWY、EWG。它們的工作方式，有些必須是并行進(jìn)行的，即南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮；南北方向黃燈亮，東西方向紅燈亮；南北方向紅燈亮，東西方向綠燈亮；南北方向紅燈亮，東西方向黃燈亮。圖3.2 交通燈順序工作流程圖 2. 應(yīng)滿足兩個(gè)方向的工作時(shí)序：即東西方向亮紅燈時(shí)間應(yīng)等于南北方向亮黃、綠燈時(shí)間之和，南北方向亮紅燈時(shí)間應(yīng)等于東西方向

23、亮黃、綠燈時(shí)間之和。時(shí)序工作流程圖見(jiàn)圖3.3所示。圖3.3中，假設(shè)每個(gè)單位時(shí)間為3秒，則南北、東西方向綠、黃、紅燈亮?xí)r間分別為15秒、3秒、18秒，一次循環(huán)為36秒。其中紅燈亮的時(shí)間為綠燈、黃燈亮的時(shí)間之和，黃燈是間歇閃耀。圖3.3 交通燈時(shí)序工作流程圖3. 十字路口要有數(shù)字顯示，作為時(shí)間提示，以便人們更直觀地把握時(shí)間。具體為：當(dāng)某方向綠燈亮?xí)r，置顯示器為某值，然后以每秒減1計(jì)數(shù)方式工作，直至減到數(shù)為“0”，十字路口紅、綠等交換，一次工作循環(huán)結(jié)束，而進(jìn)入下一步某方向的工作循環(huán)。例如：當(dāng)南北方向從紅燈轉(zhuǎn)換成綠燈時(shí)，置南北方向數(shù)字顯示為18，并使數(shù)顯計(jì)數(shù)器開(kāi)始減“1”計(jì)數(shù)，當(dāng)減到綠燈滅而黃燈亮（閃

24、耀）時(shí)，數(shù)顯得值應(yīng)為3，當(dāng)減到“0”時(shí)，此時(shí)黃燈滅，而南北方向的紅燈亮；同時(shí)，使得東西方向的綠燈亮，并置東西方向的數(shù)顯為18。4. 可以手動(dòng)調(diào)整和自動(dòng)控制，夜間為黃燈閃耀。5. 在完成上述任務(wù)后，可以對(duì)電路進(jìn)行以下幾方面的電路改進(jìn)或擴(kuò)展。 （1）在某一方向（如南北）為十字路口主干道，另一方向（如東西）為次干道；主干道由于車(chē)輛、行人多，而次干道的車(chē)輛、行人少，所以主干道綠燈亮的時(shí)間可以選定為次干道綠燈亮?xí)r間的2倍或3倍。（2）用LED發(fā)光二極管模擬汽車(chē)行駛電路。當(dāng)某一方向綠燈亮?xí)r，這一方向的發(fā)光二極管接通，并一個(gè)一個(gè)向前移動(dòng)，表示汽車(chē)在行駛；當(dāng)遇到黃燈亮?xí)r，移位發(fā)光二極管就停止，而過(guò)了十字路口的

25、移位發(fā)光二極管繼續(xù)向前移動(dòng)；紅燈亮?xí)r，則另一方向轉(zhuǎn)為綠燈亮，那么，這一方向的LED發(fā)光二極管就開(kāi)始移位（表示這一方向的車(chē)輛行駛）。三、可選用器材1. 通用實(shí)驗(yàn)底板2. 直流穩(wěn)壓電源3. 交通信號(hào)燈及汽車(chē)模擬裝置4. 集成電路：74LS74、74LS164、74LS168、74LS248及門(mén)電路5. 顯示：LC5011-11，發(fā)光二極管6. 電阻7. 開(kāi)關(guān)四、設(shè)計(jì)方案提示根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求，參考交通燈控制器的邏輯電路主要框圖3.1，設(shè)計(jì)方案可以從以下幾部分進(jìn)行考慮。1. 秒脈沖和分頻器因十字路口每個(gè)方向綠、黃、紅燈所亮?xí)r間比例分別為5:1:6，所以，若選4秒（也可以3秒）為一單位時(shí)間，則計(jì)數(shù)器每

26、計(jì)4秒輸出一個(gè)脈沖。這一電路就很容易實(shí)現(xiàn)，邏輯電路參考前面有關(guān)課題。2. 交通燈控制器由波形圖可知，計(jì)數(shù)器每次工作循環(huán)周期為12，所以可以選用12進(jìn)制計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器可以用單觸發(fā)器組成，也可以用中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器。這里我們選用中規(guī)模74LS164八位移位寄存器組成扭環(huán)形12進(jìn)制計(jì)數(shù)器。扭環(huán)形計(jì)數(shù)器的狀態(tài)表如表3.1所示。表3.1 狀態(tài)表t計(jì)數(shù)器輸出南北方向東西方向Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 NSG NSY NSREWG EWY EWR012345678910110 0 0 0 0 01 0 0 0 0 01 0 0 0 0 01 1 1 0 0 01 1 1 1 0 01 1 1 1 1

27、01 1 1 1 1 10 1 1 1 1 10 0 1 1 1 10 0 0 1 1 10 0 0 0 1 10 0 0 0 0 11 0 01 0 01 0 01 0 01 0 00 00 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 11 0 01 0 01 0 01 0 01 0 00 0根據(jù)狀態(tài)表，我們不難列出東西方向和南北方向綠、黃、紅燈的邏輯表達(dá)式： 東西方向 綠： 黃： 紅：南北方向 綠：黃：紅：由于黃燈要求閃耀幾次，所以用時(shí)標(biāo)1s和EWY或NSY黃燈信號(hào)相“與”即可。3. 顯示控制部分顯示控制部分實(shí)際上是一個(gè)

28、定時(shí)控制電路。當(dāng)綠燈亮?xí)r，使減法計(jì)數(shù)器開(kāi)始工作（用對(duì)方的紅燈信號(hào)控制），每來(lái)一個(gè)秒脈沖，使計(jì)數(shù)器減1，直到計(jì)數(shù)器為“0”而停止。譯碼顯示可用74LS248 BCD碼七段譯碼器，顯示器用LC5011-11共陰極LED顯示器，計(jì)數(shù)器材用可預(yù)置加、減法計(jì)數(shù)器，如74LS168、74LS193等。3. 手動(dòng)/自動(dòng)控制，夜間控制這可用一選擇開(kāi)關(guān)進(jìn)行。置開(kāi)關(guān)在手動(dòng)位置，輸入單次脈沖，可使交通燈在某一位置上，開(kāi)關(guān)在自動(dòng)位置時(shí)，則交通信號(hào)燈按自動(dòng)循環(huán)工作方式運(yùn)行。夜間時(shí)，將夜間開(kāi)關(guān)接通，黃燈閃亮。4. 汽車(chē)模擬運(yùn)行控制用移位寄存器組成汽車(chē)模擬控制系統(tǒng)，即當(dāng)某一方向綠燈亮?xí)r，則綠燈亮“G”信號(hào)使該路方向的移位通

29、路打開(kāi)，而當(dāng)黃、紅燈亮?xí)r，則使該方向的移位停止。如圖3.4所示，為南北方向汽車(chē)模擬控制電路。圖3.4 汽車(chē)模擬控制電路五、參考電路根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求，交通信號(hào)燈控制器參考電路，如圖3.5所示。六、參考電路簡(jiǎn)要說(shuō)明1. 單次手動(dòng)及脈沖電路單次脈沖是由兩個(gè)與非門(mén)組成的RS觸發(fā)器產(chǎn)生的，當(dāng)按下K1時(shí)，有一個(gè)脈沖輸出使74LS164移位計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制。K2在自動(dòng)位置時(shí)，由秒脈沖電路經(jīng)分頻后（4分頻）輸入給74LS164，這樣，74LS164為每4秒向前移一位（計(jì)數(shù)1次）。秒脈沖電路可用晶振或RC振蕩電路構(gòu)成。圖3.5 交通信號(hào)燈控制器參考電路2. 控制器部分它由74LS164組成扭環(huán)形計(jì)數(shù)器，然后

30、經(jīng)譯碼后輸出十字路口南北、東西兩個(gè)方向的控制信號(hào)。其中黃燈信號(hào)必須滿足閃耀，并在夜間時(shí)，使黃燈閃亮，而綠、紅燈滅。3. 數(shù)字顯示部分當(dāng)南北方向綠燈亮，而東西方向紅燈亮?xí)r，使南北方向的74LS168以減法計(jì)數(shù)器方式工作，從數(shù)字“24” 開(kāi)始往下減，當(dāng)減到“0”時(shí)，南北方向綠燈滅，紅燈亮，而東西方向紅燈滅，綠燈亮。由于東西方向紅燈滅信號(hào)（EWR：0）使與門(mén)關(guān)斷，減法計(jì)數(shù)器工作結(jié)束，而南北方向紅燈亮使另一方向東西方向減法計(jì)數(shù)器開(kāi)始工作。在減法計(jì)數(shù)開(kāi)始之前，由黃燈亮信號(hào)使減法計(jì)數(shù)器先置入數(shù)據(jù)，圖中接入U(xiǎn)/和的信號(hào)就是由黃燈亮（為高電平）時(shí)，置入數(shù)據(jù)。黃燈滅（Y=0）而紅燈亮（R=1）開(kāi)始減計(jì)數(shù)。4.

31、汽車(chē)模擬控制電路這一部分電路參考圖4。當(dāng)黃燈（Y）或紅燈（R）亮?xí)r，則這端為高（H）電平，在CP移位脈沖作用下，而向前移位，高電平“H”從QH一直移到QA（圖中74LS164-1）由于綠燈在紅燈和黃燈位高電平時(shí)，它為低電平，所以74LS164-1QA的信號(hào)就不能送到74LS164-2移位寄存器的RI端。這樣，就模擬了當(dāng)黃、紅燈亮?xí)r汽車(chē)停止的功能。而當(dāng)綠燈亮，黃、紅燈滅（G=1，R=0，Y=0）時(shí)，74LS164-1、74LS164-2都能在CP移位脈沖作用下向前移位。這就意味著綠燈亮?xí)r汽車(chē)向前運(yùn)行這一功能。要說(shuō)明一點(diǎn)，交通燈控制器實(shí)現(xiàn)方法很多，這里就不一一舉例了。課題四 汽車(chē)尾燈控制電路一、設(shè)

32、計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)構(gòu)成一個(gè)控制汽車(chē)六個(gè)尾燈的電路，用六個(gè)指示燈模擬六個(gè)尾燈（汽車(chē)每側(cè)三個(gè)燈），并用兩個(gè)撥動(dòng)式（乒乓）開(kāi)關(guān)作為轉(zhuǎn)彎信號(hào)源；一個(gè)兵乓開(kāi)關(guān)用于指示右轉(zhuǎn)彎，一個(gè)乒乓開(kāi)關(guān)用于指示左轉(zhuǎn)彎，如果兩個(gè)乒乓開(kāi)關(guān)都被接通，說(shuō)明駕駛員是一個(gè)外行，緊急閃爍器起作用。圖4.1右轉(zhuǎn)彎時(shí)三個(gè)右邊的燈應(yīng)動(dòng)作，左邊的燈則全滅，右邊的燈如圖4.1（a）所示，周期性明亮與暗，一周約需一秒，對(duì)于左轉(zhuǎn)彎，左邊燈的操作應(yīng)相類似；當(dāng)緊急閃爍起作用時(shí)，六個(gè)尾燈大約以1Hz的頻率一致地閃爍著亮與暗。同時(shí)，電路還用一個(gè)開(kāi)關(guān)模擬腳踏制動(dòng)器，制動(dòng)時(shí)，若轉(zhuǎn)彎開(kāi)關(guān)未合上（或錯(cuò)誤地將兩個(gè)開(kāi)關(guān)均合上的情況）所有六個(gè)尾燈均連續(xù)燃亮，在轉(zhuǎn)彎的情況下，三

33、個(gè)轉(zhuǎn)向的尾燈應(yīng)正常動(dòng)作，另三個(gè)尾燈連續(xù)亮。另一個(gè)開(kāi)關(guān)模擬停車(chē)，停車(chē)時(shí)，全部尾燈亮度為正常的一半。二、提示汽車(chē)尾燈控制電路由四部分組成，如圖4.1（b）所示，控制電路、時(shí)鐘發(fā)生電路、邏輯開(kāi)關(guān)及邏輯電平指示。（1）轉(zhuǎn)彎信號(hào)是四狀態(tài)計(jì)數(shù)電路，可由小規(guī)模觸發(fā)器構(gòu)成，也可由中規(guī)模計(jì)數(shù)器構(gòu)成。（2）時(shí)鐘產(chǎn)生電路，可由555定時(shí)器構(gòu)成1Hz信號(hào)和50Hz信號(hào)（用于停車(chē)時(shí)，尾燈亮度為正常一半）。接線圖由同學(xué)自己擬定。三、設(shè)計(jì)要求（1）設(shè)置轉(zhuǎn)彎信號(hào)狀態(tài)計(jì)數(shù)電路。（2）設(shè)置時(shí)鐘發(fā)生電路（f=1Hz）。（3）設(shè)置控制電路。（4）設(shè)置邏輯開(kāi)關(guān)。（5）畫(huà)出汽車(chē)尾燈控制電路圖。四、提供器材（1）74LS11三輸入與門(mén)2片

34、。（2）74LS175觸發(fā)器1片。（3）74LS20四輸入與非門(mén)3片。（4）74LS00四兩輸入與非門(mén)3片。（5）74LS04反相器1片。（6）CD40106反相施密特觸發(fā)器1片。（7）電阻、電容、導(dǎo)線若干。（8）面包板2塊。課題五 數(shù)字溫度計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)試溫度范圍為0100的數(shù)字溫度計(jì)。二、提示數(shù)字溫度計(jì)一般由溫度傳感器、放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換、譯碼顯示等幾個(gè)部分組成。圖5.1是數(shù)字溫度計(jì)的原理圖。圖5.1數(shù)字溫度計(jì)的原理圖（1）溫度傳感器溫度是最普通最基本的物理量，用電測(cè)法測(cè)量溫度時(shí)，首先要通過(guò)溫度傳感器將溫度轉(zhuǎn)換成電量，溫度傳感器有熱膨脹式（雙金屬元件和水銀柱開(kāi)關(guān)），溫差電勢(shì)效應(yīng)電

35、壓式（熱電偶），電阻效應(yīng)式電阻溫度計(jì)（有鉑、鎳及鎳鐵合金和熱敏電阻）。半導(dǎo)體感受式（測(cè)溫電阻、二極管和集成電路器件如AD590）。AD590是一種單片集成的兩端式溫度敏感電流源，它有金屬殼，小型的扁平封裝芯片和不銹鋼等幾種封裝方式，它是一個(gè)電流源，所流過(guò)電流的數(shù)值（A級(jí)）等于絕對(duì)溫度（Kelvin）的變數(shù)，其激勵(lì)電壓可以從+4V+30V，適用的溫度范圍從-55+110。圖5.2是它的應(yīng)用示例圖。圖5.2 AD590應(yīng)用示例（2）溫度的測(cè)量在測(cè)量溫度時(shí)，AD590往往要接到需要電壓輸入的系統(tǒng)中，圖5.2是用兩個(gè)AD590和一個(gè)運(yùn)算放大器進(jìn)行溫度測(cè)量的基本電路，其輸出電壓VO=（T1-T2）50m

36、v/，若T2=0，則為待測(cè)溫度，當(dāng)T1=T2時(shí)，由于AD590之間的失配或者有小的溫度差，用電阻R1和R2能夠調(diào)掉偏置。（3）溫度的數(shù)字顯示運(yùn)算放大器輸出電壓需經(jīng)A/D變換、譯碼器送至數(shù)碼管顯示。應(yīng)注意顯示的溫度數(shù)值與電壓之間的換算關(guān)系。三、設(shè)計(jì)要求（1）查閱資料選擇溫度傳感器。（2）設(shè)計(jì)溫度測(cè)量電路（確定溫度與電壓之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系）。（3）設(shè)計(jì)溫度顯示電路（顯示的數(shù)字應(yīng)反映被測(cè)量的溫度）。（4）畫(huà)出數(shù)字溫度計(jì)電路圖，讀數(shù)范圍0100，讀數(shù)穩(wěn)定。四、提供器材（1）溫度傳感器AD590等。（2）運(yùn)算放大器A741 1片。（3）模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809 1片。（4）譯碼器：（自選）需將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成

37、BCD碼。（5）BCD碼的七段碼顯示器74LS48 3片。（6）數(shù)碼管（共陰性）3只。（7）電阻、電容若干。（8）555定時(shí)器1片。（9）面包板2塊。課題六 多路防盜報(bào)警電路的設(shè)計(jì)一、 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)多路防盜報(bào)警電路，要求：（1） 輸入電壓：DC12V。（2） 輸出信號(hào)：同時(shí)驅(qū)動(dòng)LED和繼電器。（3） 具有延時(shí)觸發(fā)功能。（4） 具有顯示報(bào)警地點(diǎn)功能。（5） 可以根據(jù)需要隨時(shí)擴(kuò)展報(bào)警路數(shù)。二、 提示多路報(bào)警器采用多路輸入、同一報(bào)警輸出方式實(shí)現(xiàn)。輸入端帶延時(shí)觸發(fā)功能，一麻痹盜賊。多路報(bào)警器原理框圖如圖6.1圖6.1 多路報(bào)警器原理框圖參考電路如圖6.2所示，包括：（1）觸發(fā)電路：按鍵S代表報(bào)警輕

38、觸開(kāi)關(guān)，當(dāng)開(kāi)關(guān)按下時(shí)，電容C1經(jīng)電阻R1充電，實(shí)現(xiàn)延時(shí)觸發(fā)電路；再經(jīng)過(guò)三極管BG放大，驅(qū)動(dòng)晶體管Q，點(diǎn)亮LAMP-1指示燈，指示報(bào)警，同時(shí)信號(hào)經(jīng)過(guò)二極管D觸發(fā)后續(xù)報(bào)警電路。（2）報(bào)警電路：報(bào)警電路由NE555和驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。圖6.2 多路報(bào)警器參考電路課題七 電梯控制電路設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易4層電梯控制電路。二、提示電梯控制器是控制電梯按顧客的要求自動(dòng)上下的裝置。三、任務(wù)和要求（1）觀察電梯的工作過(guò)程，描述出所設(shè)計(jì)電梯控制電路的邏輯功能。（2）電梯升降一層所需時(shí)間可自行設(shè)計(jì)。（3）能記憶電梯內(nèi)、外的所有請(qǐng)求信號(hào)，并按照電梯運(yùn)行規(guī)則按順序響應(yīng)，每個(gè)信號(hào)保留至執(zhí)行后消失。四、可以選用的元器

39、件EPM7128S、555定時(shí)器、共陰極七段數(shù)碼管、74LS48、發(fā)光二極管、按鍵開(kāi)關(guān)、電阻、電容。課題八 倒計(jì)時(shí)計(jì)時(shí)器倒計(jì)時(shí)計(jì)時(shí)器的用途很廣泛。它可以用做定時(shí)，控制被定時(shí)的電器的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)定時(shí)開(kāi)或者定時(shí)關(guān)，最長(zhǎng)定時(shí)時(shí)間為999分鐘。它還可以用做倒計(jì)時(shí)記數(shù)，最長(zhǎng)記時(shí)時(shí)間為999秒，有三位數(shù)碼管顯示記數(shù)狀態(tài)。 設(shè)計(jì)思路: 用三個(gè)可預(yù)置數(shù)的減計(jì)數(shù)器組成三位二-十進(jìn)制減計(jì)數(shù)器，用三個(gè)譯碼器和三個(gè)LED數(shù)碼管顯示器，CMOS電路組成秒/分選擇器，另外有控制電路，控制器隨著計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的狀態(tài)發(fā)生改變，計(jì)時(shí)期間，用電氣開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，當(dāng)計(jì)時(shí)完畢時(shí)，用電氣開(kāi)關(guān)閉合。設(shè)計(jì)舉例：出租車(chē)計(jì)費(fèi)器一、設(shè)計(jì)任務(wù)出租車(chē)自動(dòng)計(jì)

40、費(fèi)器是根據(jù)客戶用車(chē)的實(shí)際情況而自動(dòng)計(jì)算、顯示車(chē)費(fèi)的數(shù)字表。數(shù)字表根據(jù)用車(chē)起步價(jià)、行車(chē)?yán)锍逃?jì)費(fèi)及等候時(shí)間計(jì)費(fèi)三項(xiàng)顯示客戶用車(chē)總費(fèi)用，打印單據(jù)，還可設(shè)置起步、停車(chē)的音樂(lè)提示或語(yǔ)言提示。1.自動(dòng)計(jì)費(fèi)器具有行車(chē)?yán)锍逃?jì)費(fèi)、等候時(shí)間計(jì)費(fèi)和起步費(fèi)三部分，三項(xiàng)計(jì)費(fèi)統(tǒng)一用4位數(shù)碼管顯示，最大金額為99.99元。2.行車(chē)?yán)锍虇蝺r(jià)設(shè)為1.80元/km，等候時(shí)間計(jì)費(fèi)設(shè)為1.5元/10分鐘，起步費(fèi)設(shè)為8.00元。要求行車(chē)時(shí)，計(jì)費(fèi)值每公里刷新一次；等候時(shí)每10分鐘刷新一次；行車(chē)不到1km或等候不足10分鐘則忽略計(jì)費(fèi)。3.在啟動(dòng)和停車(chē)時(shí)給出聲音提示。二、設(shè)計(jì)方案方案1 采用計(jì)數(shù)器電路為主實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)費(fèi)。分別將行車(chē)?yán)锍?、等候時(shí)

41、間都按相同的比價(jià)轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)，然后對(duì)這些脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，而起價(jià)可以通過(guò)預(yù)置送入計(jì)數(shù)器作為初值，如圖1的原理框圖所示。行車(chē)?yán)锍逃?jì)數(shù)電路每行車(chē)1km輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，啟動(dòng)行車(chē)單價(jià)計(jì)數(shù)器輸出與單價(jià)對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)，例如單價(jià)是1.80元/km，則設(shè)計(jì)一個(gè)一百八十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每公里輸出180個(gè)脈沖到總費(fèi)計(jì)數(shù)器，即每個(gè)脈沖為0.01元。等候時(shí)間計(jì)數(shù)器將來(lái)自時(shí)鐘電路的秒脈沖作六百進(jìn)制計(jì)數(shù)，得到10分鐘信號(hào)，用10分鐘信號(hào)控制一個(gè)一百五十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（等候10分鐘單價(jià)計(jì)數(shù)器）向總費(fèi)計(jì)數(shù)器輸入150個(gè)脈沖。這樣，總費(fèi)計(jì)數(shù)器根據(jù)起步價(jià)所置的初值，加上里程脈沖、等候時(shí)間脈沖即可得到總的用車(chē)費(fèi)用。圖1 出租車(chē)計(jì)費(fèi)器原理框圖

42、一上述方案中，如果將里程單價(jià)計(jì)數(shù)器和10分鐘等候單價(jià)計(jì)數(shù)器用比例乘法器完成，則可以得到較簡(jiǎn)練的電路。它將里程脈沖乘以單價(jià)比例系數(shù)得到代表里程費(fèi)用的脈沖信號(hào)，等候時(shí)間脈沖乘以單位時(shí)間的比例系數(shù)得到代表等候時(shí)間的時(shí)間費(fèi)用脈沖，然后將這兩部分脈沖求和。如果總費(fèi)計(jì)數(shù)器采用BCD碼加法器，即利用每計(jì)滿1km的里程信號(hào)、每等候10分鐘的時(shí)間信號(hào)控制加法器加上相應(yīng)的單價(jià)值，就能計(jì)算出用車(chē)費(fèi)用。圖2 出租車(chē)計(jì)費(fèi)器原理框圖二方案2 采用單片機(jī)為主實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)費(fèi)。單片機(jī)具有較強(qiáng)的計(jì)算功能，以8位MCS51系列的單片機(jī)89C51加上外圍電路同樣能方便地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。電路框圖如圖2所示方案3 采用VHDL編程，用FPG

43、A/CPLD制作成“自動(dòng)計(jì)費(fèi)器”的專用集成電路芯片ASIC，加上少數(shù)外圍電子元件，即能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。將各種方案進(jìn)行比較，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，各方案的優(yōu)缺點(diǎn)、設(shè)計(jì)制作所具備的條件，任選其中的一種方案作具體設(shè)計(jì)。本例作為傳統(tǒng)電子設(shè)計(jì)方法的實(shí)例，采用方案1實(shí)現(xiàn)。三、各單元電路設(shè)計(jì)1. 里程計(jì)費(fèi)電路設(shè)計(jì)圖3 里程計(jì)費(fèi)電路里程計(jì)費(fèi)電路如圖3所示。安裝在與汽車(chē)輪相接的渦輪變速器上的磁鐵使干簧繼電器在汽車(chē)每前進(jìn)10m閉合一次，即輸出一個(gè)脈沖信號(hào)。汽車(chē)每前進(jìn)1km則輸出100個(gè)脈沖。此時(shí)，計(jì)費(fèi)器應(yīng)累加1km的計(jì)費(fèi)單價(jià)，本電路設(shè)為1.80元。在圖3中，干簧繼電器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)經(jīng)施密特觸發(fā)器整形得到CP0。CP0

44、送入由兩片74HC161構(gòu)成的一百進(jìn)制計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)滿100個(gè)脈沖時(shí)，一方面使計(jì)數(shù)器清0，另一方面將基本RS觸發(fā)器的Q1置為1，使74HC161（3）和（4）組成的一百八十進(jìn)制計(jì)數(shù)器開(kāi)始對(duì)標(biāo)準(zhǔn)脈沖CP1計(jì)數(shù)，計(jì)滿180個(gè)脈沖后，使計(jì)數(shù)器清0。RS觸發(fā)器復(fù)位為0，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。在一百八十進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)期間，由于Q1=1，則P2=/CP1，使P2端輸出180個(gè)脈沖信號(hào)，代表每公里行車(chē)的里程計(jì)費(fèi)，即每個(gè)脈沖的計(jì)費(fèi)是0.01元，稱為脈沖當(dāng)量。2等候時(shí)間計(jì)費(fèi)電路圖4 等候時(shí)間計(jì)費(fèi)電路等候時(shí)間計(jì)費(fèi)電路如圖4所示，由74HC161（1）、（2）、（3）構(gòu)成的六百進(jìn)制計(jì)數(shù)器對(duì)秒脈沖CP2作計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)滿一

45、個(gè)循環(huán)時(shí)也就是等候時(shí)間滿10分鐘。一方面對(duì)六百進(jìn)制計(jì)數(shù)器清0，另一方面將基本RS觸發(fā)器置為1，啟動(dòng)74HC161（4）和（5）構(gòu)成的一百五十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（10分鐘等候單價(jià)）開(kāi)始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)期間同時(shí)將脈沖從P1輸出。在計(jì)數(shù)器計(jì)滿10分鐘等候單價(jià)時(shí)將RS觸發(fā)器復(fù)位為0，停止計(jì)數(shù)。從P1輸出的脈沖數(shù)就是每等候10分鐘輸出150個(gè)脈沖，表示單價(jià)為1.50元，即脈沖當(dāng)量為0.01元，等候計(jì)時(shí)的起始信號(hào)由接在74HC161（1）的手動(dòng)開(kāi)關(guān)給定。3.計(jì)數(shù)、鎖存、顯示電路如圖5所示，其中計(jì)數(shù)器由4位BCD碼計(jì)數(shù)器74LS160構(gòu)成，對(duì)來(lái)自里程計(jì)費(fèi)電路的脈沖P2和來(lái)自等候時(shí)間的計(jì)費(fèi)脈沖P1進(jìn)行十進(jìn)制計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器所得

46、到的狀態(tài)值送入由2片8位鎖存器74LS273構(gòu)成的鎖存電路鎖存，然后由七段譯碼器74LS48譯碼后送到共陰數(shù)碼管顯示。圖5 計(jì)數(shù)、鎖存、顯示電路計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路為使顯示數(shù)碼不閃爍，需要保證計(jì)數(shù)、鎖存和計(jì)數(shù)器清零信號(hào)之間正確的時(shí)序關(guān)系，如圖6所示。由圖6的時(shí)序結(jié)合圖5的電路可見(jiàn)，在Q2或Q1為高電平1期間，計(jì)數(shù)器對(duì)里程脈沖P2或等候時(shí)間脈沖P1進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)完1km脈沖（或等候10分鐘脈沖）則計(jì)數(shù)結(jié)束?，F(xiàn)在應(yīng)將計(jì)數(shù)器的數(shù)據(jù)鎖存到74LS273中以便進(jìn)行譯碼顯示，鎖存信號(hào)由74LS123（1）構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路實(shí)現(xiàn)，當(dāng)Q1或Q2由1變0時(shí)啟動(dòng)單穩(wěn)電路延時(shí)而產(chǎn)生一個(gè)正脈沖，這個(gè)正脈沖的持續(xù)時(shí)間保

47、證數(shù)據(jù)鎖存可靠。鎖存到74LS273中的數(shù)據(jù)由74LS48譯碼后，在顯示器中顯示出來(lái)。只有在數(shù)據(jù)可靠鎖存后才能清除計(jì)數(shù)器中的數(shù)據(jù)。因此，電路中用74LS123（2）設(shè)置了第二級(jí)單穩(wěn)電路，該單穩(wěn)電路用第一級(jí)單穩(wěn)輸出脈沖的下跳沿啟動(dòng)，經(jīng)延時(shí)后第二級(jí)單穩(wěn)的輸出產(chǎn)生計(jì)數(shù)器的清零信號(hào)。這樣就保證了“計(jì)數(shù)鎖存清零”的先后順序，保證計(jì)數(shù)和顯示的穩(wěn)定可靠。圖6 計(jì)數(shù)、鎖存清零信號(hào)的時(shí)序圖圖中的S2為上電開(kāi)關(guān)，能實(shí)現(xiàn)上電時(shí)自動(dòng)置入起步價(jià)目，S3可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)清零，使計(jì)費(fèi)顯示為00.00。其中，小數(shù)點(diǎn)為固定位置。4. 時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路提供等候時(shí)間計(jì)費(fèi)的計(jì)時(shí)基準(zhǔn)信號(hào)，同時(shí)作為里程計(jì)費(fèi)和等候時(shí)間計(jì)費(fèi)的單價(jià)脈沖源，電路如圖7所示。圖7 時(shí)鐘電路在圖7中，555定時(shí)器產(chǎn)生1kHZ的矩形波信號(hào)，經(jīng)74LS90組成的3級(jí)十分頻后，得到1