電子技術課程設計指導

1、電子技術課程設計指導（基礎部分）目錄目錄- 1 -1 進行數(shù)字課程設計的一般步驟- 2 -1.分析確定任務- 2 -2.理論設計（自頂而下）- 2 -3.實驗調(diào)試并驗證（之下而上）- 3 -4.總結(jié)撰寫課程設計報告- 3 -5.驗收- 3 -2 理論設計實例（數(shù)字鐘的設計為例）- 4 -1.總體設計原理- 4 -2.各模塊具體設計- 4 -3 可選課程設計題目- 9 -題目一：數(shù)字式電子鐘的設計- 9 -題目二：數(shù)字頻率計設計- 10 -題目三：多功能彩燈控制器設計- 11 -題目四：交通燈控制電路設計- 12 -4 幾種集成電路簡介- 13 -5可選用的組件：- 15 -6 課程設計任務要求

2、- 16 -本課程設計的基本任務本課程設計的基本任務，是著重提高學生在數(shù)字集成電路應用方面的實踐技能，基本了解數(shù)字系統(tǒng)設計的一般方法。樹立嚴肅認真、一絲不茍、實事求是的科學作風，并培養(yǎng)學生具有一定的生產(chǎn)觀點、經(jīng)濟觀點、全面觀點及團結(jié)協(xié)作的精神。培養(yǎng)學生綜合運用理論知識分析和解決實際問題的能力。學生通過電路設計、安裝、調(diào)試、整理資料等環(huán)節(jié)，初步掌握工程設計方法和組織實踐的基本技能，逐步熟悉開展科學實踐的程序和方法。1 進行數(shù)字課程設計的一般步驟1. 分析確定任務確定應用系統(tǒng)的功能指標和技術參數(shù)，這是系統(tǒng)設計的起點和依據(jù)，它將貫穿于系統(tǒng)設計的全過程，必須認真做好這個工作，在確定任務的階段中必須明確

3、。1. 本應用系統(tǒng)需要達到的主要目標是什么，有多少個回路，有幾個參數(shù)需要進行檢測和控制？檢測和控制的精度為多少？2. 本應用系統(tǒng)有多少輸入信號和輸出信號？輸入信號的形式和電壓等級及變化頻率情況，輸出信號的形式，電壓等級和驅(qū)動功率有何要求？ 3. 本應用系統(tǒng)的工作環(huán)境情況如：溫度、濕度、供電質(zhì)量、電磁干擾等，是否需要采用特殊的安全保護和抗干擾措施。 4. 本應用系統(tǒng)的經(jīng)濟指標，特別是對新產(chǎn)品的開發(fā)，應當綜合考慮成本，可靠性，可維護性以及經(jīng)濟效益和社會效益，參考國內(nèi)外同類產(chǎn)品的資料，提出比較合理的技術指標，使所開發(fā)的產(chǎn)品具有最佳的性能價格比。 2. 理論設計（自頂而下）1. 認真分析設計任務，通過

4、調(diào)查研究，查閱資料來初定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的總體方案；2. 進行總體功能設計，劃分功能模塊，畫出總體設計框圖，注明各單元電路間接口信號，并畫出一些重要控制信號的時序圖；3. 按照設計要求，具體分析每個模塊的邏輯，選用合適的器件和集成電路，設計出具體邏輯電路；4. 可以利用計算機，對相關電路進行必要的仿真，修改并完善理論設計。3. 實驗調(diào)試并驗證（之下而上）按設計原理圖，之下而上進行實際的接線調(diào)試。并解決調(diào)試過程中的問題，提出修改方案，并驗證。1. 單元電路整體布局，規(guī)劃器件位置。盡量統(tǒng)一信號流向，以接線方便，連線短為原則。含有模擬信號的芯片盡量與數(shù)字芯片保持較大的距離；2. 根據(jù)各個單元電路的特點，合理

5、安排電源和接地方法，減小接地噪聲，確?？煽窟B接；3. 分別調(diào)試各個單元電路，標記重要的單元電路輸入輸出引線；4. 按照系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，逐級連接單元電路，進行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。4. 總結(jié)撰寫課程設計報告當電路能夠正常工作以后，應將測試的數(shù)據(jù)、波形、 計算結(jié)果等原始數(shù)據(jù)歸納保存，以備以后查閱。最后編寫總結(jié)報告?？偨Y(jié)報告應對本設計的特點、所采用的設計技巧、存在的問題、解決的方法、電路的最后形式、 電路達到的技術指標等進行必要的分析與闡述。5. 驗收由指導教師進行評價。成績評定方法課程設計成績分三個部分評定：方案設計、軟硬件調(diào)試過程和設計報告，按3：4：3評定成績。按百分制評定最終成績。評分標準如下：1、 方案設計

6、在能夠體現(xiàn)題目功能，硬件原理圖正確、代碼設計合理的前提下，教師對學生的設計水平、難易程度、實現(xiàn)方法進行評價。2、 調(diào)試過程中教師巡回檢查輔導，了解每個學生的工作情況。每組調(diào)試結(jié)束后經(jīng)指導教師檢查，對其實驗方法、結(jié)果、元器件及設備的完好情況綜合評價。3、 設計報告按規(guī)定要求撰寫，要求材料齊全，敘述清楚，書寫整潔，層次清晰。插圖和照片應比例適當，清楚美觀；插圖應標明圖序和圖題。4、 總評成績理論設計成績0.3+調(diào)試過程成績0.4+報告成績0.32 理論設計實例（數(shù)字鐘的設計為例）1. 總體設計原理總體設計框圖如下： 時計數(shù)器譯碼秒計數(shù)器分計數(shù)器譯碼譯碼報時電路分頻振蕩器（16384Hz）校時電路1

7、Hz高1024Hz低512Hz2. 各模塊具體設計a) 振蕩器和分頻器CC4060是14位行波計數(shù)器，并含有內(nèi)部振蕩器，僅需要外接幾個電阻電容即可以實現(xiàn)振蕩，而14位行波計數(shù)器可提供14級分頻輸出。振蕩電路 14級分頻器 Q4 Q5 Q13 Q14f0CrRTRSCrVHPSP2SVLVCC 16 12 11 10 9 8 7 5 2 3由于驅(qū)動能力不夠，加CC4050驅(qū)動。CC4050引腳如下： F E D16 15 14 12 11 10 91 2 3 4 5 6 7 8 +5V A B C計數(shù)器1)六十進制計數(shù)器 QD QC QB QA B（74LS92） ARD1 RD2QD QC Q

8、B QA （74LS192） CPUCr CPD LD& “0” “1”2)二十四進制計數(shù)器QD QC QB QA （74LS92） BRD1 RD2QD QC QB QA （74LS192）CPUCr CPD LD& “1” “1”b) 校時電路CC4017主要用來產(chǎn)生校時脈沖控制信號，CLK：時鐘ENA：時鐘允許控制，ENA=1禁止時鐘輸入RST：復位，RST=1時復位，即：Q0=1，其他為0再正常工作時部分時序波形如下：CLKRSTQ0Q1Q2Q3Q4利用Q4產(chǎn)生復位信號，接到RST上，構(gòu)成四個循環(huán)脈沖，分別用做校時（JS）、校分（JF）、校秒（JM）控制信號。具體的方法是用于控制計數(shù)器

9、的記數(shù)脈沖，如下圖所示：方法一：&校準信號（PS）校準控制信號校準輸出到計數(shù)器CP端正常計時信號（進位信號）方法二：用于復位低端計數(shù)器&校準信號（PS）校準控制信號 校準輸出 正常計時信號（進位信號）方法三：&校準信號（PS）校準控制信號校準輸出4017的Q0作校準鎖正常計時信號（進位信號）接線圖：JLJSJFJM4、報時電路因為是整點報時，按要求應在59分50秒開始，在到正點的最后十秒內(nèi)，凡偶數(shù)秒不響，而奇數(shù)秒響，且5959”響高音。所以，把5950”的譯碼輸出作為報時開關； 把秒的最低位Q1A作為聲音開關； 把秒的Q1D作為高低音開關。可以得到報時譯碼電路：“分”十位“分”個位“秒”十位“

10、秒”個位（發(fā)聲）輸出Q4DQ4CQ4BQ4AQ3DQ3CQ3BQ3AQ2DQ2CQ2BQ2AQ1DQ1CQ1BQ1AYB0 1 0 1（5）1 0 0 1（9）0 1 0 1（5）000000011001000111010001011011001111100010011YB= Q4CQ4AQ3DQ3A Q2CQ2AQ1A= Q4CQ4AQ3DQ3AQ2CQ2AQ1A高低音選擇真值表：VH（1024Hz）VL（512Hz）YBQ1DRING00VL10VLVH11VH5950”RING= VL YB Q1D+ VH YB Q1D = VL YB Q1DVH YB Q1D&Q4CQ4AQ3DQ3A

11、 Q2CQ2A &YBQ1A&VL 1&Q1D RINGVH 高低音選擇3 可選課程設計題目題目一：數(shù)字式電子鐘的設計一、 簡要說明：利用數(shù)字電路的理論和知識進行設計，一般應具有時分秒計時功能，同時可以進行時間的調(diào)整；定點報時等。二、 設計任務和基本要求：設計數(shù)字式電子鐘，基本要求如下：設計一個時分秒計數(shù)器，并具有譯碼顯示。其中時為24進制，分秒為60進制。三、 提高要求：1、設計時鐘脈沖信號產(chǎn)生電路，要求產(chǎn)生1Hz,2Hz,512Hz,1024Hz的脈沖信號。2、設計一個電路實現(xiàn)時分秒校準功能。3、設計一個電路實現(xiàn)整點報時功能，要求報時聲響四低一高，報時聲響持續(xù)一秒，間隔一秒，最后一向結(jié)束為

12、整點。四、 指導性框圖：時計數(shù)器譯碼秒計數(shù)器分計數(shù)器譯碼譯碼報時電路分頻振蕩器（16384Hz）校時電路1Hz高1024Hz低512Hz 題目二：數(shù)字頻率計設計一、 簡要說明：利用數(shù)字電路的理論和知識進行設計，參照一般頻率計功能設計。二、 設計任務和基本要求：設計一個數(shù)字頻率計，該頻率計可以測量正弦波，方波，三角波等交流信號的頻率，基本要求：實現(xiàn)下列技術指標：1測量范圍；1Hz1999Hz ，固定小數(shù)點。2分辨率：1Hz3顯示方式：三位LED數(shù)碼管顯示4工作模式：計數(shù)顯示清零依次循環(huán)。三、 提高要求：1 將固定小數(shù)點改為浮動小數(shù)點2 用三位LED數(shù)碼管顯示1HzKHz。四、 指導性框圖：計數(shù)顯

13、示秒脈沖產(chǎn)生器閘門控制被測信號量程控制題目三：多功能彩燈控制器設計一、 簡要說明：利用數(shù)字電路的理論和知識進行設計，八個一組的彩燈按照多種不同的方式顯示，組成不同的視覺效果。二、 設計任務和基本要求：設計一個循環(huán)可預置序列發(fā)生器，并用于控制彩燈的循環(huán)顯示。不同的預置產(chǎn)生不同的效果。基本要求：實現(xiàn)循環(huán)序列發(fā)生器和彩燈控制電路，使得彩燈按一定的規(guī)律循環(huán)顯示。假定循環(huán)規(guī)律為：的狀態(tài)是（表示滅，表示亮），每隔一秒燈的狀態(tài)依次左移一位，即：L1L8L7L6L5L4L3L2設計控制電路，可自動預置種不同的初狀態(tài)，每隔秒改變一種，并在這四種初狀態(tài)循環(huán)，使得彩燈定時改變顯示的效果。假定四種不同的初狀態(tài)為：，三

14、、 提高要求1加手動方向效果控制，可使彩燈按正反兩個方向移動顯示2實現(xiàn)自動方向控制：當按左移方向顯示自動預置的全部種狀態(tài)效果后，再按右移方向顯示一次，如此循環(huán)。3 自備工作時鐘。四、 指導性框圖：L1循環(huán)序列發(fā)生器預置控制電路工作時鐘方向效果控制彩燈控制電路L2L3L4L5L6L7L8題目四：交通燈控制電路設計一、 簡要說明：利用數(shù)字電路的理論和知識進行設計，交通燈控制一般要有兩個路口協(xié)調(diào)工作，同時可以相關的時間。二、 設計任務和基本要求：設計十字路口（東西南北）交通指揮控制器，控制兩路口方向的紅、黃、綠三種交通燈，并用數(shù)字指示通停時間。技術指標有：東西停，南北行東西紅燈亮，南北綠燈亮東西停，

15、南北轉(zhuǎn)行東西紅燈亮，南北綠、黃燈亮 5東西行，南北停東西綠燈亮，南北紅燈亮東西轉(zhuǎn)行，南北停東西綠、黃燈亮，南北紅燈亮 5基本要求完成東西、南北兩個方向的交通燈控制電路設計，要滿足時間要求。三、 提高要求 1 設計時間顯示電路，要求用兩位顯示兩方向的通、停時間。（注：時間數(shù)字顯示為倒時方式）2 自備工作時鐘四、 指導性框圖：東 西南 北時間顯示電路計時電路交通燈控制電路工作時鐘發(fā)生電路4 幾種集成電路簡介1、 4060 CC4060是14位行波計數(shù)器，并含有內(nèi)部振蕩器，僅需要外接幾個電阻電容即可以實現(xiàn)振蕩，而14位行波計數(shù)器可提供14級分頻輸出。振蕩電路 14級分頻器 Q4 Q5 Q13 Q14

16、f016RTRSCrVHPSP2SVLVCC 12 11 10 9 8 7 5 2 3要求：CT100pF (選CT=200pF)RsRT (選200300k)取RT=2030 kf0=1/(2.2 RT CT)16384Hz因此：PS=fQ14=2-14 f0=1HzP2S=fQ13=2-13 f0=2HzVL=fQ5=2-5 f0=512HzVH=fQ4=2-4 f0=1024Hz由于驅(qū)動能力不夠，加CC4050驅(qū)動。CC4050引腳如下： 16 15 14 12 11 10 91 2 3 4 5 6 7 8Vdd2、 4017CC4017主要用來產(chǎn)生校時脈沖控制信號，是十進制順序脈沖發(fā)生

17、器。CLK：時鐘ENA：時鐘允許控制，ENA=1禁止時鐘輸入RST：復位，RST=1時復位，即：Q0=1，其他為0再正常工作時部分時序波形如下：CLKRSTQ0Q1Q2Q3Q4利用Q4產(chǎn)生復位信號，接到RST上，構(gòu)成四個循環(huán)脈沖，可用做校時（JS）、校分（JF）、校秒（JM）控制信號,或用作其他電路的選通控制。5可選用的組件：74LS00（四2輸入與非門）74LS08（四2輸入與門）74LS20（二4輸入與非門）74LS04（六反相器）74LS92（二、六、十二分頻計數(shù)器）74LS192（BCD十進制加減計數(shù)器）74LS160,161（同步BCD十進制,十六進制加計數(shù)器）74LS248或CC4

18、511（顯示譯碼器）74HC4060或CC4060（14位行波計數(shù)器）74HC4050或CC4050（六同相緩沖器）74HC4017或CC4017（十進制譯碼輸出計數(shù)器）6 課程設計任務要求一、 每個班級有四個可選的設計題目，以學生自愿與平衡的原則，分配題目。并登記組號；二、 課程設計分為三個階段，時間周期為一周。第一階段為理論設計階段，三天時間，指導教師負責指導和答疑。第二階段是實際接線調(diào)試，時間二到三天，指導教師現(xiàn)場指導。第三階段是撰寫設計報告，總結(jié)設計成果。三、 下達任務后，認真做好理論設計，進入實驗室以前，要有理論設計圖。經(jīng)指導教師檢查后進行調(diào)試。否則不能進入實驗室進行調(diào)試。四、 調(diào)試期間要遵守實驗室守則，注意衣著整潔、不準穿拖鞋。不得擅自離開實驗室。五、 按下列要求作好課程設計報告：1 設計任務及要求。2 總體設計思路及功能描述（附框圖）。3 各部分電路具體設計方案詳細說明及原理圖。4 調(diào)試的步驟及調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題以及解決方法。5 設計心得體會。6