数字电路课程设计

数字电路实验与课程设计
四、简易波形发生器：（80分） 1、任务要求：
要求产生方波，可以通过拨码开关调节频率和幅 值。频率调节范围为1Hz~10MHz，脉冲的占空 比为1：1，对于幅值变化范围没有特殊要求，但 要在示波器上观察出明显的变化。
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2、实验原理：
利用公式： Vo
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二、秒表：（70分） 1、任务要求：
要求计时器能显示00.1s-99.9s的时间。 要求能用数码管显示两组时间数据，前三个数码 管显示第1组时间数据，后三个显示第2组。 按键第1下开始计时，第2下第1组停止计时，第3 下第2组停止计时，第4下清零。 数据显示为定点数，小数点位置固定。
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2、实验原理：
由于显示时间的最小单位为0.1秒，所以选取计时 模块的时间脉冲为10Hz。停止第1组时间数据并 不是停止时间模块，而是利用了寄存器的置数功 能；停止第2组时间数据是利用屏蔽计时模块的 CP脉冲达到既令计数器停止又保持时间数据的目 的。利用单步脉冲构成4进制计数器，利用计数器 输出的不同组合实现对秒表的4种控制。
（3）小道变绿灯后，若大道来车不到3辆，则经过 25秒钟后自动由红灯变为黄灯，再经过4秒变 为红灯，同时，大道由红灯变为绿灯。


1 2n
VREF
d77

d
6 6
d55

d
4 4
d33
d22
d11 d00
把实验箱上提供的时钟主频依次分出1Hz到
1MHz的频率，通过拨码开关的组合控制分别把
不同的频率加到DA转换器的 d7 ~ d0输出端，从而 实现频率可调；还可以通过拨码开关的组合控制
使 d7 ~ d0 输出端中的一个有信号输出，其余7各 输出端为低电平，从而达到幅度调节的目的。由
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2、实验原理： 用两片加法计数器（例如：74160）搭建一个23 进制的加法计数器；用两片减法计数器（例如： 74191）搭建一个23进制的减法计数器。 利用一个拨码开关来控制两个计数器工作或停止， 使数码管在加法计数器工作时，显示加法计数过 程；在减法计数器工作时，显示减法计数过程。
课程设计包括：智力竞赛抢答器、盲人报时钟、 电子锁及门铃电路设计、交通信号灯的自动控制、 汉字滚动显示、BCD码除法器、BCD码数乘法器、 自动售货机、自适应频率测量仪、自动电梯控制 器。
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基础实验部分 课程设计部分
数字电路实验与课程设计 一、加减可调计数器： （70分）
二、秒表：
封锁其他各组进行抢答。
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（3）抢答器应具有限时（抢答时、回答问题时） 功能。限时档次分别为30秒、60秒、90秒； 时间到时应发出声响。同时，时间数据要用数 码管显示出来。
（4）抢答者犯规或违章时，应自动发出警告信 号，以提示灯光闪为标志。
（5）系统应具有一个总复位开关。
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数字电路实验பைடு நூலகம்课程设计
哈尔滨工程大学电子电工实验教学中心
数字电路实验与课程设计 本学期数字电路实验与课程设计分为4学时基础实 验与10学时的课程设计。
基础实验包括5个难度与分值不同的可选实验。
课程设计包括10各难度与分值不同的可选实验。
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基础实验包括：加减可调计数器、秒表、彩灯循 环显示、简易波形发生器与汉字显示。
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3、原理框图：
单
计时
步
模块
脉
冲
控
置数
制
模块
扫 数
描 码
电 管
路
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4、思考题： a. 如果需要溢出显示，在数码管上如何显示 ERR三个英文字母。 b. 如何预先设定一个固定时间，实现倒计时功 能。 c. 如何计算两组时间数据时间差。
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在Value中对应设计的汉字编辑“0”、“1”序列， 从地址线中可以看出0~7为第一个字、7~15为 第二个字、16~23为第三个字、24~31为第四 个字。所以就应当设计相应的时序电路配合按键 开关产生出这四个地址段，做为寄存器的输入。 而寄存器的输出则直接可以与点阵的信号线相连。
于所规定的占空比为1：1，十进制的计数器不能
简单的使用74160的进位输出，而要用一个5进
制和一个2进制计数器构成一个异步十进制计数
器，用2进制计数器的输出作为频率输出。
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3、原理框图：
拨
调频率
码
模块
开
关
控
调幅值
制
模块
D
/
示
A
波
转
器
换
器
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4、思考题： a. 如何用按键连续调节到任意频率。 b. 如何实现其他的波形（如正弦波，三角波，锯 齿波）。 c. 如何改变占空比，例如1：15。
块
时间
模块
彩灯 系统
扬声器
扫描 电路
数码管
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二、盲人报时钟：（70分） 1、任务要求： （1）具有时、分、秒计时功能（小时1~12），
要求用数码管显示。 （2）具有手动校时、校分功能。 （3）设有报时、报分开关。当按报时开关时，能
以声响数目告诉盲人。当按报分开关时，同样 能以声响数目告诉盲人，但每响一下代表十分 钟（报时与报分的声响的频率应不同）。
数字电路实验与课程设计 3、原理框图：
分
计时
频
模块
模
置数
模块 块
扫
彩
描
灯
电
系
路
统
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4、思考题： a. 还有什么其它新颖的显示方式，如何实现。 b.如何设置计时参数模块实现自主调控时间间隔。 c. 信号线、组选线几种不同的状态循环构成了一 个简易的状态机，了解并阐述状态机的概念。
警时间持续15秒，停3秒后再重复出现。 （4）报警器可以兼作门铃使用，门铃时间为10
秒。
（5）设置一个系统复位开关，所有的时间数据用 数码管显示出来。
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2、实验原理： 用8个数码开关设设置密码，密码输入为串行输入，
每次用拨码开关输入1位密码，按单步脉冲把这个 密码输入。输入8次才以后于原始密码相比较。密 码的串行输入可以由移位寄存器（ 74194 ）的 左移或右移功能来实现。另外单步脉冲还需要进 行消抖，消抖电路上课已经提及这里不再详述。
2、实验原理： 本课程设计的核心为抢答模块，其由四个触发器 组成。抢答模块的主要功能是互锁，不论是抢答 还是犯规，一旦一个选手先按下开关，其触发器 首先触发，并且这个触发器的输出将其它三个触 发器CP脉冲输入屏蔽掉，从而达到互锁的目的。
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3、原理框图：
调彩频灯率
抢
模块
答
声响
模
模块
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3、原理框图：
拨
加法计
码
数器
开
减法计
关
数器
控
制
扫 数
描 码
电 管
路
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4、思考题： a. 阐述单步脉冲与自动脉冲的区别。 b. 了解可控加减的计数器。 c. 如何在计数过程中实现考虑累计的加减计数功 能的转变（例如：当加法计数到16，如果此 时切换为减法计数器，减法计数应当从16开 始）。
在对应Parameters的下拉菜单中， 再 Parameters Value对话栏中改变各参数的设置。 LPM_OUTDATA与LPM_ADDRESS_CONTROL 均选择“UNREGISTERED”。 LPM_FILE更该时需要手动输入“文件路径\文件 名.mif”。如下图：
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2、实验原理： 本设计是一个显示时间的系统，所以三个计数器 分别为60、60、12进制。用拨码开关不同的组 合分别控制调时、调分、正常计时三种不同的状 态。在调时、调分的过程中计数器间的CP脉冲被 屏蔽掉，由单步脉冲代替CP输入；相反正常计时 的时候，单步脉冲被屏蔽掉。报时电路中，用减 法计数器就可以实现报时的功能。
数字电路实验与课程设计 3、原理框图：
L
按
P
点
键 控
地址 模块
M
阵
|
R
系
制
O
统
M
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4、思考题： a. 如何进行滚动汉字显示。 b. 如何控制滚动方向（上下、左右）。 c. 如何实现一些简易的点的运动。
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一、智力竞赛抢答器： 二、盲人报时钟： 三、电子锁及门铃电路设计： 四、交通信号灯的自动控制： 五、汉字滚动显示： 六、 BCD码除法器： 七、 BCD码乘法器： 八、自动售货机： 九、自适应频率测量仪： 十、自动电梯控制器：
（70分）
三、彩灯循环显示： （80分）
四、简易波形发生器： （80分）
五、汉字显示：
（90分）
数字电路实验与课程设计 一、加减可调计数器：（70分） 1、任务要求：
要求实现一个23进制的加减可调计数器。 用拨码开关来控制计数器的加减功能。 计数器的计数过程要用数码管显示出来。
注意：只能用两个数码管显示计数器的加减过程。
数字电路实验与课程设计 3、原理框图：
原始 密码
串行输 入模块
比
声响 模块
较
模
块
计时
模块
扬声器
扫描 电路
数码管
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四、交通信号灯的自动控制：（70分） 1、任务要求 （1）通常情况下，大道绿灯亮，小道红灯亮。 （2）若小道来车，大道经6秒由绿灯变为黄灯；再
经过4秒，大道由黄灯变为红灯，同时，小道 由红灯变为绿灯。
数字电路实验与课程设计 3、原理框图：
控
声响 模块
扬声器
制
模
块
时间
扫描
模块
电路
数码管
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三、电子锁及门铃电路设计：（70分） 1、任务要求 （1）设计一个电子锁，其密码为8位二进制代码，
开锁指令为串行输入码。
（2）开锁输入码与密码一致时，锁被打开。 （3）当开锁输入码与密码不一致时，则报警。报
三、彩灯循环显示：（80分） 1、任务要求
12彩灯系统实现顺时针流水显示。 第1圈每盏灯亮灭的时间间隔1秒，第2圈时间间 隔0.5秒，第3圈逆转时间间隔1秒，第4圈逆转时 间间隔0.5秒，以后重复出现。
注意：要规定各触发器的初态，当系统开始运行 时，不允许出现无效状态。
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2、实验原理： 首先搭建分频电路，创建两种不同的脉冲。再分 别搭建彩灯正转、反转两个电路，利用电路完成 一个周期的输出信号来反馈来选择下一周期所规 定的时钟信号和下一种运动状态的开始信号。另 外在分频电路中，还要根据彩灯电路的反馈产生 控制信号来控制扫描电路，从而始终只有一组彩 灯电路控制实验箱上的彩灯系统。
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五、汉字显示系统：（90分） 1、任务要求：
用8*8点阵显示四个汉字，用拨码开关来控制每 个字的出现。
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2、实验原理：
首先应该在8*8点阵上描出现要现实的汉字，64 个二极管中的任何一个如果在汉字笔画上就应处 于导通状态。系统是采用共阴极扫描方式，D7~ D0为信号线、B0~B1为组选线。组选线要采用 高频扫描的方式，在同一时刻B0~B1只有一组为 低电平，而D7~D0也应该对应组选线作出相应的 变化。例如：B0为“0”时，D7~D0上的“1”、 “0”序列应当是要显示汉字的点阵的第一列上的 笔划。依此类推，一个由八列组成的汉字就不难 显示了。如果要实现4个汉字的显示，可选用参数 化只读存储器lpm_rom。
数字电路实验与课程设计 下图为lpm_rom：
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在lpm_rom上点击右键，选择Edit ports/ Parameters..，会出现以下对话框：
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在对应Ports的下拉菜单中，除了address与q其 它各项均选择unused。如下图：
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（70分） （70分） （70分） （70分） （80分） （80分） （80分） （90分） （90分） （90分）
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一、智力竞赛抢答器：（70分） 1、任务要求： （1）四组参赛者在进行抢答时（用4组彩灯代表），
当抢先者按下面前的按钮时，抢答器能准确地判 断出抢先者，并以声、光为标志。要 求声响、 光亮时间为9秒后自动熄灭。 （2）抢答器应具有互锁功能，某组抢答后能自动
我们要显示4个汉字，每个汉字由8列组成，每列 由8各点组成，也就是说构成一个汉字需要8个字 节。4个汉字就需要32个字节。地址线应该从0 到31，所以地址线宽度为5。如下图：
数字电路实验与课程设计 再设置完参数之后就可以添加输入端与输出端了：
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之后储存并编译，再MAX+PLUSII中选择 Simulator，在此对话框下选择Initialize、 Initialize Memory，出现以下对话框：