数电课程设计任务_1.docVIP

数字电子技术 课程设计指导书 吴亚联 主编 湘潭大学电子工程系 目 录 前 言………………………….…………………….…………………...….…….….………1 一 交通灯定时控制系统………………………………………….….…….…….……2 二 数字电子钟计时系统………………………………………..….….….…...………6 三 简易数字频率计……………………………….………………....…………………..9 四 数字式竞赛抢答器……………………….….…..…..…….…….…..…...…..……12 五 其它任选参考课题………………………………..…..….……….…….….…..….14 附录………………………………..…..….……….………………………………………….16 前 言 “数字电子技术”是电工电子类学生的专业基础课，这是一门实践性很强的课程。学习本课程的目的，主要是掌握数字电子电路的分析与设计。“数字电子技术课程设计”是一门设计性综合实验，是配合“数字电子技术”课堂教学和基本实验教学的一个重要的教学环节，课程设计中将数字电子技术的课堂教学内容与实际动手有机结合起来，培养学生理论联系实际的能力，使学生利用所学理论，设计出完整的数字系统，并进行调试，使之符合性能要求。同时，在实验中培养学生实事求是、认真严谨的科学作风。 我们希望，通过让每个学生自己动手设计、装配、调试完成一个典型的数字系统，掌握并提高以下几方面的能力： （1）查阅电子器件手册的能力； （2）根据技术要求，选用合适的元器件设计小型的数字系统，并进行组装调试的能力； （3）具有分析、寻找和排除电子电路中常见故障的能力； （4）独立写出严谨、有理论分析、实事求是、完整的综合性设计报告的能力。 一 交通灯定时控制系统 在城镇街道的十字交叉路口，为了保证交通秩序和行人安全，一般在每条道路上各有一组红、黄、绿交通信号灯，其中红灯亮，表示该条道路禁止通行；黄灯亮表示该条道路上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行；绿灯亮表示该条道路允许通行。交通灯控制电路自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换，指挥各种车辆和行人安全通行，实现十字路口交通管理的自动化。 设计任务及要求 设计一个十字路口的交通灯定时控制系统，基本要求如下： （1）甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行时间都设为25秒。 （2）每次绿灯变红灯时，黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道。 （3）黄灯亮时，要求每秒钟闪亮一次。 选做扩展功能： （4）十字路口有数字显示灯亮时间，要求灯亮时间以秒为单位作减计数； （5）要求通行时间和黄灯亮的时间均可在0~99s内任意设定。 2、设计原理 （1）分析系统的逻辑功能，画出其框图 交通灯定时控制系统的原理框图如图1所示。它主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。图中： TL ：表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为25秒，即车辆正常通行的时间间隔。定时时间到，TL=1，否则TL=0。 TY ：表示黄灯亮的时间间隔为5秒。定时时间到，TY=1，否则，TY=0。 ST ：表示定时器到了规定的时间后，由控制器发出状态转换信号，由它控制定时器开始下一个工作状态的定时。 定时器 定时器 甲车道信号灯秒脉冲发生器 TL T 甲车道信号灯 秒脉冲 发生器 控制器译码器乙车道信号灯 控制器 译码器 乙车道信号灯 图1 交通灯控制系统原理框图 （2）画出交通灯控制系统的ASM（算法状态机）图 一般十字路口的交通灯控制系统的工作状态及其功能如表1： 表1 控制器状态 信号灯状态 车道运行状态 S0(00) S1(01) S3(11) S2(10) 甲绿，乙红 甲黄，乙红 甲红，乙绿 甲红，乙黄 甲车道通行，乙车道禁止通行 甲车道缓行，乙车道禁止通行 甲车道禁止通行，乙车道通行 甲车道禁止通行，乙车道缓行 控制器应送出甲、乙车道红、黄、绿灯的控制信号。为简便起见，把灯的代号和灯的驱动信号合二为一，并作如下规定： AG=1：甲车道绿灯亮；BG=1：乙车道绿灯亮； AY=1：甲车道黄灯亮；BY=1：乙车道黄灯亮； AR=1：甲车道红灯亮；BR=1：乙车道红灯亮。 由此得到交通灯的ASM图，如图2所示： AR BYSTAG BR AR BY ST AG BR 0 0 1TLT 1 TL TY 010011STTLAR B