數(shù)字邏輯 設(shè)計報告 電子導(dǎo)航 哈工程

1、哈爾濱工程大學(xué) 數(shù)字邏輯實驗報告 題 目： 簡單電子導(dǎo)航模擬器設(shè)計 姓 名： 班 級： 20120616 學(xué) 號： 專 業(yè)： 計算機科學(xué)與技術(shù) 簡單電子導(dǎo)航模擬器設(shè)計報告1、 設(shè)計任務(wù)和要求1.設(shè)計任務(wù)：設(shè)計一個簡單電子導(dǎo)航模擬器，要求可以設(shè)定初始位置、目的地位置并在數(shù)碼管上顯示目的地代號，并實現(xiàn)動態(tài)導(dǎo)航過程。2.設(shè)計要求：導(dǎo)航過程通過發(fā)光二極管來顯示，初始化用戶所在位置，即第幾個二極管亮，然后通過按鍵控制數(shù)碼管選定目的地代號，選好后，用另外一個按鍵給一個脈沖信號，讓發(fā)光二極管以流水燈的形式，走到選定的二極管，發(fā)光二極管代表各個地點（暫定八個）。3.功能拓展：加入了里程表功能，可以顯示導(dǎo)航過程

2、中走過的距離（假定每個位置之間的距離相等）。二、設(shè)計原理用發(fā)光二極管以流水燈的形式來模擬導(dǎo)航過程，第幾個發(fā)光二極管發(fā)光代表用戶所在位置，首先初始化用戶所在位置后通過三個開關(guān)控制數(shù)碼管選擇目的地的代號，另一個開關(guān)控制導(dǎo)航的開始，二極管就能以流水燈形式工作。因為設(shè)計要求使用8個LED燈代表8個不同的位置，則本設(shè)計使用了一個74LS193同步可逆雙時鐘計數(shù)器（二進制）來存儲初始位置并通過74LS138來選定LED燈來表示當(dāng)前的位置；另外用三個接有電源的開關(guān)來存儲目的地位置，同樣也通過74LS48來選定LED燈，并通過74LS48七段譯碼器在數(shù)碼管上顯示相應(yīng)的數(shù)字；通過74LS85四位幅度比較器比較初

3、始位置和目標(biāo)位置的數(shù)值大小，根據(jù)74LS85幅度比較器的輸出來確定對74LS193進行加操作或減操作，直到兩個數(shù)值相等時，停止對74LS193的操作。這樣，初始位置的LED燈就移動到了目的地LED燈，就可以實現(xiàn)簡單電子導(dǎo)航。 三、實驗器材1）數(shù)字邏輯實驗箱 1臺2）74LS00 2片74LS32 1片 74LS48 2片 74LS85 1片 74LS86 1片 74LS138 2片 74LS163 1片 74LS193 1片 四、設(shè)計方案經(jīng)過對設(shè)計要求的分析，可將本實驗劃分為以下幾個功能模塊：1） 初始位置設(shè)定，使用一個可加可減計數(shù)器。2） 目標(biāo)位置設(shè)定，使用三個開關(guān)設(shè)定。3） 位置顯示，使用

4、用八個LED燈、三個個譯碼器和一個數(shù)碼管。4） 判斷初始位置向哪個方向移動，移動多遠，用數(shù)據(jù)比較器。5） 里程表，使用一個加計數(shù)器，一個數(shù)碼管和一個譯碼器。1.初始位置的設(shè)定因為要可以選定8個位置，則使用三位二進制計數(shù)器正好可以實現(xiàn)，用000到111分別表示8個不同的位置，又因為需要能對它進行加1操作或減1操作，則此處我們用74LS193同步可逆雙時鐘計數(shù)器，取用其低三位即可。其真值表如下所示：功能說明MRPLCPUCPDMODE工作模式ab126計算公式大全HXXXReset (Asyn.)清除LLXXPreset (Asyn.)預(yù)置LHHHNo Change保持LHHCount Up加計數(shù)

5、LHHCount DowN 減計數(shù) 引腳功能表： CPU Count Up Clock Pulse Input 計數(shù)芯片時鐘脈沖輸入 CPDCount Down Clock Pulse Input 倒計時時鐘脈沖輸入 MR Asynchronous Master Reset (Clear) Input 異步主復(fù)位（清除）輸入 PL Asynchronous Parallel Load (Active LOW) Input 異步并行負載（低電平）輸入 Pn Parallel Data Inputs 并行數(shù)據(jù)輸入838電子 Qn Flip-Flop Outputs (Note b) 觸發(fā)器輸出（附

6、注b ） TCD Terminal Count Down (Borrow) Output (Note b) 終端倒計時（借）輸出（注b ） TCU Terminal Count Up (Carry) Output (Note b) 終端數(shù)最多輸出新藝圖庫邏輯電路圖 初始位置設(shè)置電路圖如下：說明：20、21、22線所連接的開關(guān)依次對應(yīng)三位二進制數(shù)，如圖所示，表示A=100， “確認輸入【1】”、“清零【1】”中的“【1】”表示開關(guān)閉合實現(xiàn)相應(yīng)功能。2.目標(biāo)位置的設(shè)定同樣要求可以選定8個位置，但不用對其進行其他操作，則此處我們使用三個接電源的開關(guān)即可。3.位置顯示1 LED燈的顯示三位二進制數(shù)對應(yīng)

7、8個不同的狀態(tài)，而目標(biāo)位置和初始位置都使用000到111來表示8個不同狀態(tài)，為了讓000到111這八個狀態(tài)對應(yīng)8個LED燈，此處用74LS138三線-八線譯碼器就可以實現(xiàn)。其真值表如下：但74LS138輸出時有7個是高電位，1個是低電位，不能直接接到LED燈上，同時LED燈要可以同時顯示初始位置和目標(biāo)位置，則再使用8個與非門，把每個與非門分別接到兩個74LS138上即可實現(xiàn)初始位置和目標(biāo)位置都只點亮一個LED燈。舉例分析如下：當(dāng)初始位置A=01111111，目標(biāo)位置B=11011111時，A、B的每一位經(jīng)過與非運算得到輸出Y=10100000,把這個信號輸給8個LED燈，就可以只點亮第0位和第

8、2位的LED燈。LED燈顯示電路如下：圖一2 數(shù)碼管部分的顯示 因為只有8個位置，所以只要顯示8個數(shù)字即可，目標(biāo)位置用了3個二進制數(shù)來表示，則使用74LS48和一個數(shù)碼管就可實現(xiàn)顯示功能。74LS48真值表如下：數(shù)碼管顯示電路連接如圖： 圖二其中把D接低電位，只取ABC，三位二進制數(shù)與數(shù)字對應(yīng)關(guān)系如下：ABC000001010011100101110111數(shù)字01234567里程計也使用數(shù)碼管來顯示，方式與上面相同，不再贅述。4.判斷LED燈移動方向 如圖1的連接方式時，當(dāng)A或B從小到大遞增時，LED燈從左向右依次亮起。 設(shè)初始位置值為A，目標(biāo)位置值為B，當(dāng)A<B時，初始位置在目標(biāo)位置左

9、側(cè)，對A進行加操作，初始位置向右移動；當(dāng)A>B時，初始位置在目標(biāo)位置右側(cè)，對A進行減操作，初始位置向左移動直到A=B，停止對A的操作，此時兩個燈重合，完成導(dǎo)航功能。數(shù)據(jù)比較功能用74LS85四位幅度比較器，其真值表如下：這里只用高三位，即A3、A2、A1、B3、B2、B1。5.里程表每次初始位置移動都是因為輸給74LS193脈沖，把這個脈沖經(jīng)過簡單的邏輯運算，再輸給另一個四位二進制加法器74LS163，讓74LS163實現(xiàn)加法操作，同時取其低三位經(jīng)過74LS48譯碼器傳給數(shù)碼管，即可實現(xiàn)顯示里程數(shù)的功能（假設(shè)每個LED燈之間的距離都相同）。74LS163真值表如下：電路連接如下圖，其中U16A輸出的是脈沖，使計數(shù)器完成加一操作。6.電路中用到的其他芯片的真值表74LS00（與非門）真值表：74LS86（異或門）真值表：74LS32（或門）真值表：5 過程分析1. 設(shè)定起始位置設(shè)定起始位置A=010，并按下“確定”，如圖：A=010經(jīng)過74LS138譯碼器輸出為Y1=110111112