數(shù)字邏輯 設(shè)計(jì)報(bào)告 電子導(dǎo)航 哈工程

1、哈爾濱工程大學(xué) 數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)報(bào)告 題 目： 簡(jiǎn)單電子導(dǎo)航模擬器設(shè)計(jì) 姓 名： 班 級(jí)： 20120616 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 簡(jiǎn)單電子導(dǎo)航模擬器設(shè)計(jì)報(bào)告1、 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求1.設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單電子導(dǎo)航模擬器，要求可以設(shè)定初始位置、目的地位置并在數(shù)碼管上顯示目的地代號(hào)，并實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)導(dǎo)航過程。2.設(shè)計(jì)要求：導(dǎo)航過程通過發(fā)光二極管來顯示，初始化用戶所在位置，即第幾個(gè)二極管亮，然后通過按鍵控制數(shù)碼管選定目的地代號(hào)，選好后，用另外一個(gè)按鍵給一個(gè)脈沖信號(hào)，讓發(fā)光二極管以流水燈的形式，走到選定的二極管，發(fā)光二極管代表各個(gè)地點(diǎn)（暫定八個(gè)）。3.功能拓展：加入了里程表功能，可以顯示導(dǎo)航過程

2、中走過的距離（假定每個(gè)位置之間的距離相等）。二、設(shè)計(jì)原理用發(fā)光二極管以流水燈的形式來模擬導(dǎo)航過程，第幾個(gè)發(fā)光二極管發(fā)光代表用戶所在位置，首先初始化用戶所在位置后通過三個(gè)開關(guān)控制數(shù)碼管選擇目的地的代號(hào)，另一個(gè)開關(guān)控制導(dǎo)航的開始，二極管就能以流水燈形式工作。因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求使用8個(gè)LED燈代表8個(gè)不同的位置，則本設(shè)計(jì)使用了一個(gè)74LS193同步可逆雙時(shí)鐘計(jì)數(shù)器（二進(jìn)制）來存儲(chǔ)初始位置并通過74LS138來選定LED燈來表示當(dāng)前的位置；另外用三個(gè)接有電源的開關(guān)來存儲(chǔ)目的地位置，同樣也通過74LS48來選定LED燈，并通過74LS48七段譯碼器在數(shù)碼管上顯示相應(yīng)的數(shù)字；通過74LS85四位幅度比較器比較初

3、始位置和目標(biāo)位置的數(shù)值大小，根據(jù)74LS85幅度比較器的輸出來確定對(duì)74LS193進(jìn)行加操作或減操作，直到兩個(gè)數(shù)值相等時(shí)，停止對(duì)74LS193的操作。這樣，初始位置的LED燈就移動(dòng)到了目的地LED燈，就可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單電子導(dǎo)航。 三、實(shí)驗(yàn)器材1）數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)箱 1臺(tái)2）74LS00 2片74LS32 1片 74LS48 2片 74LS85 1片 74LS86 1片 74LS138 2片 74LS163 1片 74LS193 1片 四、設(shè)計(jì)方案經(jīng)過對(duì)設(shè)計(jì)要求的分析，可將本實(shí)驗(yàn)劃分為以下幾個(gè)功能模塊：1） 初始位置設(shè)定，使用一個(gè)可加可減計(jì)數(shù)器。2） 目標(biāo)位置設(shè)定，使用三個(gè)開關(guān)設(shè)定。3） 位置顯示，使用

4、用八個(gè)LED燈、三個(gè)個(gè)譯碼器和一個(gè)數(shù)碼管。4） 判斷初始位置向哪個(gè)方向移動(dòng)，移動(dòng)多遠(yuǎn)，用數(shù)據(jù)比較器。5） 里程表，使用一個(gè)加計(jì)數(shù)器，一個(gè)數(shù)碼管和一個(gè)譯碼器。1.初始位置的設(shè)定因?yàn)橐梢赃x定8個(gè)位置，則使用三位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器正好可以實(shí)現(xiàn)，用000到111分別表示8個(gè)不同的位置，又因?yàn)樾枰軐?duì)它進(jìn)行加1操作或減1操作，則此處我們用74LS193同步可逆雙時(shí)鐘計(jì)數(shù)器，取用其低三位即可。其真值表如下所示：功能說明MRPLCPUCPDMODE工作模式ab126計(jì)算公式大全HXXXReset (Asyn.)清除LLXXPreset (Asyn.)預(yù)置LHHHNo Change保持LHHCount Up加計(jì)數(shù)

5、LHHCount DowN 減計(jì)數(shù) 引腳功能表： CPU Count Up Clock Pulse Input 計(jì)數(shù)芯片時(shí)鐘脈沖輸入 CPDCount Down Clock Pulse Input 倒計(jì)時(shí)時(shí)鐘脈沖輸入 MR Asynchronous Master Reset (Clear) Input 異步主復(fù)位（清除）輸入 PL Asynchronous Parallel Load (Active LOW) Input 異步并行負(fù)載（低電平）輸入 Pn Parallel Data Inputs 并行數(shù)據(jù)輸入838電子 Qn Flip-Flop Outputs (Note b) 觸發(fā)器輸出（附

6、注b ） TCD Terminal Count Down (Borrow) Output (Note b) 終端倒計(jì)時(shí)（借）輸出（注b ） TCU Terminal Count Up (Carry) Output (Note b) 終端數(shù)最多輸出新藝圖庫(kù)邏輯電路圖 初始位置設(shè)置電路圖如下：說明：20、21、22線所連接的開關(guān)依次對(duì)應(yīng)三位二進(jìn)制數(shù)，如圖所示，表示A=100， “確認(rèn)輸入【1】”、“清零【1】”中的“【1】”表示開關(guān)閉合實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。2.目標(biāo)位置的設(shè)定同樣要求可以選定8個(gè)位置，但不用對(duì)其進(jìn)行其他操作，則此處我們使用三個(gè)接電源的開關(guān)即可。3.位置顯示1 LED燈的顯示三位二進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)

7、8個(gè)不同的狀態(tài)，而目標(biāo)位置和初始位置都使用000到111來表示8個(gè)不同狀態(tài)，為了讓000到111這八個(gè)狀態(tài)對(duì)應(yīng)8個(gè)LED燈，此處用74LS138三線-八線譯碼器就可以實(shí)現(xiàn)。其真值表如下：但74LS138輸出時(shí)有7個(gè)是高電位，1個(gè)是低電位，不能直接接到LED燈上，同時(shí)LED燈要可以同時(shí)顯示初始位置和目標(biāo)位置，則再使用8個(gè)與非門，把每個(gè)與非門分別接到兩個(gè)74LS138上即可實(shí)現(xiàn)初始位置和目標(biāo)位置都只點(diǎn)亮一個(gè)LED燈。舉例分析如下：當(dāng)初始位置A=01111111，目標(biāo)位置B=11011111時(shí)，A、B的每一位經(jīng)過與非運(yùn)算得到輸出Y=10100000,把這個(gè)信號(hào)輸給8個(gè)LED燈，就可以只點(diǎn)亮第0位和第

8、2位的LED燈。LED燈顯示電路如下：圖一2 數(shù)碼管部分的顯示 因?yàn)橹挥?個(gè)位置，所以只要顯示8個(gè)數(shù)字即可，目標(biāo)位置用了3個(gè)二進(jìn)制數(shù)來表示，則使用74LS48和一個(gè)數(shù)碼管就可實(shí)現(xiàn)顯示功能。74LS48真值表如下：數(shù)碼管顯示電路連接如圖： 圖二其中把D接低電位，只取ABC，三位二進(jìn)制數(shù)與數(shù)字對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：ABC000001010011100101110111數(shù)字01234567里程計(jì)也使用數(shù)碼管來顯示，方式與上面相同，不再贅述。4.判斷LED燈移動(dòng)方向 如圖1的連接方式時(shí)，當(dāng)A或B從小到大遞增時(shí)，LED燈從左向右依次亮起。 設(shè)初始位置值為A，目標(biāo)位置值為B，當(dāng)A<B時(shí)，初始位置在目標(biāo)位置左

9、側(cè)，對(duì)A進(jìn)行加操作，初始位置向右移動(dòng)；當(dāng)A>B時(shí)，初始位置在目標(biāo)位置右側(cè)，對(duì)A進(jìn)行減操作，初始位置向左移動(dòng)直到A=B，停止對(duì)A的操作，此時(shí)兩個(gè)燈重合，完成導(dǎo)航功能。數(shù)據(jù)比較功能用74LS85四位幅度比較器，其真值表如下：這里只用高三位，即A3、A2、A1、B3、B2、B1。5.里程表每次初始位置移動(dòng)都是因?yàn)檩斀o74LS193脈沖，把這個(gè)脈沖經(jīng)過簡(jiǎn)單的邏輯運(yùn)算，再輸給另一個(gè)四位二進(jìn)制加法器74LS163，讓74LS163實(shí)現(xiàn)加法操作，同時(shí)取其低三位經(jīng)過74LS48譯碼器傳給數(shù)碼管，即可實(shí)現(xiàn)顯示里程數(shù)的功能（假設(shè)每個(gè)LED燈之間的距離都相同）。74LS163真值表如下：電路連接如下圖，其中U16A輸出的是脈沖，使計(jì)數(shù)器完成加一操作。6.電路中用到的其他芯片的真值表74LS00（與非門）真值表：74LS86（異或門）真值表：74LS32（或門）真值表：5 過程分析1. 設(shè)定起始位置設(shè)定起始位置A=010，并按下“確定”，如圖：A=010經(jīng)過74LS138譯碼器輸出為Y1=110111112