數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)

1、 數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)總 結(jié) 報(bào) 告題目：計(jì)時(shí)器及紅綠燈設(shè)計(jì)報(bào)告 指導(dǎo)教師： 莫林設(shè)計(jì)人員： 日期：2014年6月5日1.設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1.1紅綠燈設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)任務(wù)： 1、紅綠燈控制器（選作）（創(chuàng)新班比必做）基本設(shè)計(jì)要求： EWB仿真實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)一個(gè)紅綠燈控制器控制器設(shè)計(jì)應(yīng)具有以下功能（1）東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮。.（2）東西方向黃燈亮，南北方向紅燈亮。 （3）東西方向紅燈亮，南北方向綠燈亮。 (4 ) 東西方向紅燈亮，南北方向黃燈亮。要求有時(shí)間顯示的（順數(shù)、逆數(shù)皆可）時(shí)間自定(按學(xué)號(hào)：紅燈時(shí)間（學(xué)號(hào)）=綠燈時(shí)間+黃燈時(shí)間（5）。給定條件：FPGA紅綠燈開(kāi)發(fā)板1.2計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)基本設(shè)計(jì)

2、要求： 電腦仿真， 電路板布線計(jì)時(shí)器應(yīng)具有以下功能（1） 顯示時(shí)間：分鐘，秒鐘（時(shí)間為學(xué)號(hào)后兩位，小于20的加上20） （2） 設(shè)置操作開(kāi)關(guān)，計(jì)時(shí)器具有清零，啟動(dòng)、暫停和繼續(xù)的功能。 （3） 場(chǎng)次至少有兩次（可多次），半場(chǎng)結(jié)束時(shí)，有報(bào)警信號(hào)；比賽結(jié)束時(shí)，計(jì)時(shí)器停止工作，有報(bào)警信號(hào)。（可用發(fā)光二極管顯示）給定條件：只能采用實(shí)驗(yàn)室提供的中小規(guī)模電路進(jìn)行設(shè)計(jì)；實(shí)驗(yàn)室提供基本元件，做完后交回。設(shè)計(jì)框圖及整機(jī)概述2.1紅綠燈設(shè)計(jì)框圖及整機(jī)概述計(jì)時(shí)器由信號(hào)發(fā)生電路，計(jì)數(shù)電路，時(shí)間顯示電路，紅綠燈顯示電路構(gòu)成，設(shè)計(jì)總框圖如下圖2.1所示 圖2.1紅綠燈設(shè)計(jì)框圖2.1計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)框圖及整機(jī)概述計(jì)時(shí)器由信號(hào)發(fā)生電

3、路，計(jì)數(shù)電路，控制電路，報(bào)警電路，顯示電路構(gòu)成，設(shè)計(jì)總框圖如下圖2.2所示 圖2.2計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)框圖各單元電路的設(shè)計(jì)方案及原理說(shuō)明3.1.1紅綠燈秒信號(hào)紅綠燈秒信號(hào)由FPGA開(kāi)發(fā)板晶振輸出，通過(guò)74LS160計(jì)數(shù)器分頻后，得到秒脈沖。3.1.2紅綠燈計(jì)數(shù)電路我的學(xué)號(hào)為502，所以采用兩分鐘，即120秒作為一個(gè)計(jì)數(shù)周期。紅綠燈計(jì)數(shù)電路由3個(gè)74LS160計(jì)數(shù)器及基本門(mén)電路構(gòu)成，3個(gè)計(jì)數(shù)器分別輸出個(gè)位、十位、百位信號(hào)。計(jì)數(shù)電路電路圖如下圖3.1所示圖3.1計(jì)數(shù)電路電路圖3.1.2紅綠燈時(shí)間顯示電路紅綠燈時(shí)間顯示電路由3個(gè)數(shù)碼管構(gòu)成，分別顯示個(gè)位、十位、百位時(shí)間。3.1.2紅綠燈紅綠燈顯示電路按照設(shè)計(jì)

4、要求：紅燈時(shí)間（120m）=綠燈時(shí)間(115m)+黃燈時(shí)間（5m）。以120秒為一個(gè)周期，紅綠燈循環(huán)交替閃爍。3.2.1計(jì)時(shí)器秒信號(hào)秒信號(hào)由實(shí)驗(yàn)室提供的數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)箱信號(hào)發(fā)生器提供，可輸出多頻信號(hào)和穩(wěn)定秒脈沖。3.2.2計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)電路我的學(xué)號(hào)為502，所以采用22分鐘（時(shí)間為學(xué)號(hào)后兩位，小于20的加上20），即1320秒為一個(gè)計(jì)數(shù)周期。計(jì)數(shù)電路由4個(gè)74LS160和基本門(mén)電路構(gòu)成。四個(gè)74LS160計(jì)數(shù)器分別輸出秒個(gè)位信號(hào)，秒十位信號(hào)，分個(gè)位信號(hào)，分十位信號(hào)。3.2.3計(jì)時(shí)器控制電路計(jì)時(shí)器控制電路由清零控制，啟動(dòng)控制，暫?？刂?，恢復(fù)控制四個(gè)部分構(gòu)成。清零控制：要求能夠通過(guò)按鍵實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)數(shù)

5、器的置零；啟動(dòng)控制：要求能夠通過(guò)按鍵實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)；暫?？刂疲阂竽軌蛲ㄟ^(guò)按鍵實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)的暫停；恢復(fù)控制：要求能夠通過(guò)按鍵實(shí)現(xiàn)對(duì)已被暫停計(jì)數(shù)器恢復(fù)計(jì)數(shù)的；3.2.4計(jì)時(shí)器報(bào)警電路報(bào)警電路由led燈及基本門(mén)電路構(gòu)成。當(dāng)比賽進(jìn)行到一半，即計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到11分鐘時(shí)，中場(chǎng)暫停報(bào)警信號(hào)燈被點(diǎn)亮，直到下半場(chǎng)計(jì)時(shí)開(kāi)始。比賽結(jié)束，即計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到22分時(shí)鐘時(shí)，全場(chǎng)暫停報(bào)警信號(hào)燈被點(diǎn)亮。3.2.5紅綠燈時(shí)間顯示電路紅綠燈時(shí)間顯示電路由4個(gè)數(shù)碼管構(gòu)成，分別顯示秒個(gè)位信號(hào)，秒十位信號(hào)，分個(gè)位信號(hào)，分十位信號(hào)。調(diào)試過(guò)程及結(jié)果分析4.1紅綠燈調(diào)試及結(jié)果分析由于紅綠燈實(shí)驗(yàn)是在FPGA開(kāi)發(fā)板上實(shí)現(xiàn)，所以沒(méi)有進(jìn)行電路

6、的調(diào)試檢查。4.2計(jì)時(shí)器調(diào)試及結(jié)果分析焊接完計(jì)時(shí)器電路板，調(diào)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)暫停功能無(wú)法正常實(shí)現(xiàn)。檢查電路，查找觸發(fā)器元件資料后發(fā)現(xiàn)，觸發(fā)器存在延時(shí)效應(yīng)。在仿真軟件上無(wú)法體現(xiàn)出觸發(fā)器的延時(shí)特性，但在實(shí)際電路圖中，會(huì)出現(xiàn)延時(shí)，所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的控制。設(shè)計(jì)、安裝及調(diào)試中的體會(huì)5.1紅綠燈設(shè)計(jì)、安裝、及調(diào)試中的體會(huì)按照資料中的教學(xué)視頻，很快實(shí)現(xiàn)了通過(guò)畫(huà)原理圖來(lái)控制led燈的點(diǎn)亮熄滅。但在畫(huà)紅綠燈原理圖時(shí)，發(fā)現(xiàn)無(wú)法打開(kāi)資料中的點(diǎn)亮數(shù)碼管的封裝，所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)碼管的點(diǎn)亮，后來(lái)發(fā)現(xiàn)是版本問(wèn)題。5.2計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)、安裝、及調(diào)試中的體會(huì)在電路設(shè)計(jì)時(shí)，沒(méi)有考慮到觸發(fā)器的延時(shí)效應(yīng)，導(dǎo)致做出來(lái)的電路無(wú)法進(jìn)行控制，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。后來(lái)對(duì)電路進(jìn)行了修改，但也只是在實(shí)驗(yàn)箱上實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)器功能，并沒(méi)有重新制作計(jì)時(shí)器電路板。對(duì)本次課程設(shè)計(jì)的意見(jiàn)及建議 在對(duì)電路板的調(diào)試過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的芯片很多都是