课程设计选题及题目介绍

电子技术课程设计重难点指导

题目一：水位显示与控制

1．设计任务

设计并制作一种水位显示与控制电路。其原理框图如下。

基本要求

（1） 用10个发光二极管作为水位高低的指示（类似于音量指示）

（2） 可以给出无水，水满等指示信号

提高部分

（1） 数字显示水位

（2） 用水泵进行抽水和蓄水控制

图1 系统框图

2. 设计说明

（1）水位传感器由555电路构成，输出为不同频率的方波。

（2）频率/水位Ⅰ实际就是一个并行比较器，这里用CPLD来实现，即粗略给出水位范围再由LED BAR显示出来。

（3）频率/水位Ⅱ主要是除法运算和减法运算，即精确计算出水位,也可以由CPLD完成。

（3）根据计算出的水位给出控制信号（如水已满，无水，或继续加水）

（4）根据计算出的水位用 7段LED动态显示出来

频率/水位

Ⅱ 扫描与驱动 二进制/BCD

自制

水位传感器

AC/DC

5V

4位7段LED频率计数

频率/水位

Ⅰ 10

位

LED驱动电

提高部分 题目二：红外感应亮度控制LED灯制做

1．设计并制作一种红外亮度/颜色控制HB-LED灯。其原理框图如下。

基本要求：

（1）用红外控制LED亮度变化

（2）亮度至少10级

（3）显示采用高亮度,功率0.5-2 W 。

提高部分：

（1）感应一次（如挥手），亮度依次增加或减少

（2）颜色控制：将单色LED换成三色LED（RGB LED ）控制其颜色变化。

图1 系统框图

2. 设计提示

（1）．如图2所示的红外发射信号可由555电路产生或其它电路产生。其中的高频部分一般为38kHz。

（2）红外接收可选用一体化红外接收器如TL0038，也可以选用单独的红外接收管构成。 IR接收

TL0038 信号整形

555

LED驱动电路 PWM波形产生(CPLD)

发射信号

产生

555

图 2 红外发射信号波形 （3）亮度控制

PWM灯光控制

控制灯亮度的PWM 是最容易理解的一种功能。人眼不能探测闪烁频率高于240 Hz (4.2 ms

的周期) 的灯光，但是能够区别出数千个亮度级。在4.2 ms 周期中， LED 接通时间百分比可以小到只有0.01%，即4.2us，灯看起来只是比较暗，而没有闪烁。50% 占空比，即2.1 ms 时，亮度看起来只有一半，而100% 占空比时最亮。采用限流电阻来避免出现最亮输出。可以用CPLD来产生PWM波形。

图 3 PWM波形

（4）HB-LED 阵列与驱动

虽然通常为使HB-LED工作在最佳状态需要恒流的开关电源来驱动，但是也可以用成本低很多的HB-LED 阵列来达到同样的效果。例如几个HB-LED先串联，为增加亮度还可以再并联，最后还需要一个限流电阻。

参考文献：

[1] 红外接收TL0038 资料

[2] Pulse Width Modulation.pdf

[3] 高光LED HB-LED

题目三：简易数控直流电源

1．设计任务

设计并制作有一定输出电压范围和功能的数控电源。

2．设计要求

（1）基本要求

1） 输出电压范围：0～9.9V， 步进0.1V，纹波不大于10MV。

2） 输出电流：500MA。

3） 输出电压用数码管显示。

4） 由“+”、“-”键分别控制输出电压步进增或减。

5） 为实现上述工作，自制一稳压直流电源。

（2）提高部分

1） 输出电压可预置在0～9.9V之间任意值。

2） 输出电压可自动增加或减少（步进不变）。

3） 增加保护电路：输出电压不能发生从0.09.9（或9.90.0）跳变。

（3）设计参考

方案选择可参考下图（数字电路部分可采用MSI/EEROM，或CPLD器件如ISP1016E）

参考：模拟电路实验指导书：课题三（直流稳压电源的设计）；EDA技术简明教程课题7（简易数控制电源数控电路）

该课题为数字、模拟混合设计题，并要求掌握PLD编程技术。

题目四：数字心率计

1．设计任务

设计一数字显示的心律脉搏计。

2．设计要求

基本要求：

 实时数字显示心率值

 在心率过快或者过慢时有报警信号显示

提高要求：

 可显示心率不齐

 可显示平均心率

设计参考：

注：本课题只做数测电路部分，脉搏信号可由信号源输入。

参考书：《EDA技术简明教程》

题目五：数字定时器

一． 设计任务

用CPLD设计并制作一个数字定时器电路。

二． 设计要求

1）基本功能

 具有定时时间设置功能，定时调整步长有30秒、1分钟、10分钟和30分钟四种，最大定时时间是60分钟；

 具有启动、取消/停止、暂停功能，启动后以倒计时方式显示剩余时间；

 定时结束提示（声光提示）。

2）提高部分

 提供预约功能，可设置预约时间（12小时或24小时以内），预约时间到则执行某项操作。

 还可自行设计其他扩展功能。

题目六：LED点阵屏显示电路

一． 设计任务

用CPLD设计并制作一个LED点阵屏显示电路。

二． 设计要求

1）基本功能

 设计并制作一个16×16的LED点阵屏显示电路，能够静态或动态显示多个汉字或多幅图案。

2）提高部分

 可进行颜色控制；

 点阵屏扩展，扩大显示面积；

 还可自行设计其他扩展功能。 题目七：简易电子琴设计与制作

一、设计任务

用大规模可编程逻辑器件设计并制作一个14键单音电子琴，并具有以下功能：

1. 基本要求

 具有一般弹奏功能

 自动播放功能

 数码显示音符功能

 制作稳压电源

2．发挥部分（自由选做）

（1） 在器件资源允许的条件下，能通过选择键在多首歌曲中选择播放。

（2） 输出加功率放大

（3） 用EPM570内部的Flash增加歌曲容量．

（4） 增加音效或节拍可调

（5） 机壳及面板装饰设计

（6） 无线弹奏（加无线编码发射、无线解码接收电路）

（7）其它。

二、设计指导

图1 乐曲播放功能模块框图

A．CPLD设计

1．乐曲播放原理

（1）音符频率的产生模块设计（MMS）

所有不同的频率（音调）都是从同一个基准频率分频而得来的。由于音阶频率多为非整数，而分频系数不能为小数，故必须将计算得到的分频数（N）取整。若基准频率过低则分频比数值太小，取整后误差大，若基准频率过高，分频比数值大，则计数器位数多，占资 SELECT

（歌曲设置-计数/译码）

TURN

（音符译码器）

MMS

（分频器）

FOUT CLK1

6MHZ

D14..D1 F14..F1

Q3..Q0 Q3..Q0 CLK2

4HZ

fo

音源产生

源，所以在本设计中选6MHz晶振为基准频率。用一个14位的具有可置数功能的加法计数器可实现音符频率的产生（图2）。

分频比及预置数计算如下：

 分频比：N=6MHz/FOUT

f0=FOUT/2（可保证输出到扬声器的波形为对称方波）,

 可编程分频器预置数MD计算：

MMS为可编程分频器（实际上是一个具有可置数功能的计数器），N与MD关系式如下：

N=2n-MD,

n为计数器位数，取14位，

MD为置数值（D14-D1），

根据音符表可算出各音符对应的N与MD值。

C调音符代码

(Q3..Q0) fo(Hz) FOUT(Hz) N MD

(D14..F1)

1 523.2511 1046.502 2 587.3295 1174.659

3 659.2511 1318.502

4 698.4565 1396.913

5 783.9909 1567.982

6 880 1760

7 987.7666 1975.533

8 1046.502 2093.004

9 1174.659 2349.318

10 1318.51 2637.02

11 1396.913 2793.826

12 1567.982 3135.964

13 1760 3520

14 1975.5 3951

(2)音符译码器模块设计（TURN）： CAO

CLK DD14..DD01 LD

FOUT

图2 可置数加法计数器 MMS