數(shù)電課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書

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課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書

學(xué)院：機(jī)電工程學(xué)院系(教研室)：電氣電信系課程設(shè)計(jì)名稱：電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)2適用專業(yè)：電信制訂時間：2023年6月

浙江海洋學(xué)院教務(wù)處2023年6月26日

目錄

1．課程性質(zhì)和任務(wù)12．設(shè)計(jì)內(nèi)容1

2.1多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)22.2四人競賽搶答器的設(shè)計(jì)32.3數(shù)字秒表的設(shè)計(jì)52.4循環(huán)彩燈控制電路設(shè)計(jì)62.5出租車計(jì)費(fèi)電路設(shè)計(jì)72.6交通燈控制器的設(shè)計(jì)82.7數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)103．時間安排124．設(shè)計(jì)工作要求135．成績評定136.參考書13附件14

II

電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

1．課程性質(zhì)和任務(wù)

在電子信息工程類本科教學(xué)中，電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)是一個重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)。它以課程《電子技術(shù)基礎(chǔ)2》為理論基礎(chǔ)進(jìn)行相應(yīng)的課程設(shè)計(jì)，與試驗(yàn)共同構(gòu)成了數(shù)字電子技術(shù)課程的實(shí)踐性教學(xué)體系。它包括選擇課題、電子電路設(shè)計(jì)、電路功能仿真和編寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告等實(shí)踐內(nèi)容。通過課程設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)以下兩個目標(biāo)：第一，讓學(xué)生初步把握數(shù)字電子線路設(shè)計(jì)方法。即學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)要求和性能參數(shù)，查閱文獻(xiàn)資料，收集、分析類似電路的性能，并通過軟件仿真，驗(yàn)證電路是否達(dá)到性能指標(biāo)；其次，課程設(shè)計(jì)為后續(xù)的專業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、分析和解決一般工程技術(shù)問題的能力。

2．設(shè)計(jì)內(nèi)容

電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)2的主要內(nèi)容：

（1）對系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行具體分析，充分了解系統(tǒng)的性能、指標(biāo)內(nèi)容及要求，以便明確系統(tǒng)應(yīng)完成的任務(wù)。

（2）方案論證：就是把系統(tǒng)的任務(wù)分派給若干個單元電路，并畫出一個能表示各單元功能的整機(jī)原理框圖。這個過程中需要摸索，勇于創(chuàng)新，力爭做到設(shè)計(jì)方案合理、可靠、經(jīng)濟(jì)、功能齊全、技術(shù)先進(jìn)，并且對方案要不斷進(jìn)行可行性和優(yōu)缺點(diǎn)的分析，最終設(shè)計(jì)出一個完整框圖。框圖必需正確反映系統(tǒng)應(yīng)完成的任務(wù)和各組成部分功能，明白表示系統(tǒng)的基本組成和相互關(guān)系。

（3）單元電路設(shè)計(jì)：把各單元電路設(shè)計(jì)好才能提高整體設(shè)計(jì)水平。每個單元電路設(shè)計(jì)前都需明確本單元電路的任務(wù)，詳細(xì)擬訂出單元電路的性能指標(biāo)，與前后級之間的關(guān)系，分析電路的組成形式。具體設(shè)計(jì)時，可以模仿成熟的先進(jìn)電路，也可以進(jìn)行創(chuàng)新或改進(jìn)，但都必需保證性能要求。而且，不僅單元電路本身要設(shè)計(jì)合理，各單元電路間也要相互協(xié)同，注意各部分的輸入信號、輸出信號和控制信號的關(guān)系。國內(nèi)外已生產(chǎn)出大量集成電路，其器件的型號、原理、功能、特征可查閱有關(guān)手冊。選擇的集成電路不僅要在功能和特性上實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案，而且要滿足功耗、電壓、速

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度、價(jià)格等多方面的要求。

（4）電路仿真、調(diào)試、測試等。

2.1多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)

數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)“時〞、“分〞、“秒〞數(shù)字顯示的計(jì)時裝置。由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的使用，使得數(shù)字鐘的精度、穩(wěn)定度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了機(jī)械鐘表。鐘表的數(shù)字化在提高報(bào)時精度的同時，也大大擴(kuò)展了它的功能，諸如定時自動報(bào)警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播、定時啟閉路燈等。因此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著十分現(xiàn)實(shí)的意義。

2.1.1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1、基本要求

（1）能進(jìn)行正常的時，分，秒計(jì)時的功能，分別由6個數(shù)碼管顯示24小時、60分鐘、60秒鐘的計(jì)數(shù)顯示。

（2）、具有清零功能。（3）、具有開、關(guān)功能。2、發(fā)揮部分

（1）能實(shí)現(xiàn)“校時〞“校分〞功能：當(dāng)按下“SA〞“校時〞鍵時，計(jì)時器迅速遞增，并按24小時循環(huán)，計(jì)滿23小時后返回00；按下“SB〞“校分〞鍵時，計(jì)分器迅速遞增，并按60分鐘循環(huán)，計(jì)滿59分鐘后返回00；但不向“時〞進(jìn)位；按下“SC〞秒清零鍵，秒清零。

（2）能利用揚(yáng)聲器做整點(diǎn)報(bào)時：整點(diǎn)自動報(bào)時。（參考：在離整點(diǎn)10s時，便自動發(fā)出鳴叫聲，步長1s，每隔1s鳴叫一次，前四響是低音，最終一響為高音，最終一響終止為整點(diǎn)，報(bào)時頻率可定為1KHz。）

能進(jìn)行整點(diǎn)報(bào)時：當(dāng)計(jì)時到達(dá)59分50秒后，每隔2秒鐘發(fā)出一次低音“嘟〞信號(其聲音頻率為500HZ)，連續(xù)5次到達(dá)整點(diǎn)，發(fā)出一次高音“嘀〞信號(其聲音頻率為1000HZ)

3、對電路進(jìn)行規(guī)律功能仿真。2.1.2數(shù)字鐘的基本原理及電路設(shè)計(jì)

一個具有計(jì)時、校時、報(bào)時、顯示等基本功能的數(shù)字鐘主要由振蕩器、分頻器、計(jì)數(shù)器、譯碼器、顯示器、校時電路、報(bào)時電路等七部分組成。石英晶體振蕩器產(chǎn)生的信號經(jīng)過分頻器得到秒脈沖，秒脈沖送入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)果通過“時〞、“分〞、

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“秒〞譯碼器譯碼，并通過顯示器顯示時間。數(shù)字鐘的整機(jī)規(guī)律框圖如下：

時顯示分顯示秒顯示報(bào)時比較器24進(jìn)制計(jì)數(shù)器60進(jìn)制計(jì)數(shù)器60進(jìn)制計(jì)數(shù)器1秒校時時鐘校時按鈕校分按鈕多功能時鐘電路的設(shè)計(jì)框圖2.1.3總結(jié)報(bào)告

1.總結(jié)多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)、仿真過程。

2.分析設(shè)計(jì)、仿真過程中發(fā)現(xiàn)的問題及故障排除的方法。

2.2四人競賽搶答器的設(shè)計(jì)

2.2.1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1、基本要求

（1）設(shè)計(jì)一臺可供4名選手參與比賽的智力競賽搶答器。給主持人設(shè)置一個控制按鈕，用來控制系統(tǒng)清零和搶答的開始。

(2)4名選手編號為：1，2，3，4。各有一個搶答按鈕。搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選手按動搶答按鈕，該選手編號馬上鎖存，并在搶答顯示器上顯示該編號，同時揚(yáng)聲器給出音響提醒，直至該路按鍵松開，封鎖輸入

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3、能實(shí)現(xiàn)特別狀態(tài)的功能：

（1）按S1鍵后，能實(shí)現(xiàn)特別功能；（2）計(jì)數(shù)器中止計(jì)數(shù)并保持原來的狀態(tài)；（3）東西南北路口均顯示紅燈狀態(tài)，（4）特別狀態(tài)解除后繼續(xù)計(jì)數(shù)。4、對電路進(jìn)行仿真。

2.6.2交通燈控制電路基本原理及電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)的控制器整體結(jié)構(gòu)如圖2.7：

主干道信號燈支干道信號燈譯碼驅(qū)動電路主控制器時鐘信號計(jì)時器圖2.7交通燈控制器結(jié)構(gòu)圖

主控制器

主控電路是本課題的核心，它的輸入信號來自30s、20s、5s三個定時信號，它的輸出一方面經(jīng)譯碼后分別控制主干道和支干道的三個信號燈，另一方面控制定時電路啟動。主控電路屬于時序規(guī)律電路，可采用狀態(tài)機(jī)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。主干道和支干道各自的三種燈（紅、黃、綠），正常工作時，只有4種可能，即4種狀態(tài)：

主綠燈和支紅等亮，主干道通行，啟動30s定時器，狀態(tài)為S0；主黃燈和支紅燈亮，主干道停車，啟動5s定時器，狀態(tài)為S1；主紅燈和支綠燈亮，支干道通行，啟動20s定時器，狀態(tài)為S2；主紅燈和支黃燈亮，支干道停車，啟動5s定時器，狀態(tài)為S3。

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四種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換關(guān)系如圖2.8：

圖2.8交通燈控制狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

2.6.3總結(jié)報(bào)告

1.總結(jié)交通燈控制電路的設(shè)計(jì)、仿真過程。

2.分析設(shè)計(jì)、仿真過程中發(fā)現(xiàn)的問題及故障排除的方法。

2.7數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)

數(shù)字頻率計(jì)是用數(shù)字顯示被測信號頻率的儀器，被測信號可以是正弦波、方波或其它周期性變化的信號。如配以適當(dāng)?shù)膫鞲衅?，可以對多種物理量進(jìn)行測試，譬如機(jī)械振動的頻率、轉(zhuǎn)速、聲音的頻率以及產(chǎn)品的計(jì)件等等。因此，數(shù)字頻率計(jì)是一種應(yīng)用很廣泛的儀器。

2.7.1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求

要求設(shè)計(jì)一個簡易的數(shù)字頻率計(jì)，測量給定信號的頻率，并用十進(jìn)制數(shù)字顯示，具體指標(biāo)為：

1.測量范圍：1Hz—9.99KHz，閘門時間1s；

10Hz—99.9KH，閘門時間0.1s；100Hz—999KHz，閘門時間0.01s；

2.顯示方式：三位十進(jìn)制數(shù)

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3.量程能夠自動轉(zhuǎn)換，被測信號的頻率超出測量范圍時,報(bào)警。4、對電路進(jìn)行規(guī)律功能仿真。2.2.2頻率計(jì)基本原理及電路設(shè)計(jì)

所謂頻率，就是周期性信號在單位時間(1s)內(nèi)變化的次數(shù)．若在一定時間間隔T內(nèi)測得這個周期性信號的重復(fù)變化次數(shù)為N，則其頻率可表示為fx=N/T。因此，可以將信號放大整形后由計(jì)數(shù)器累計(jì)單位時間內(nèi)的信號個數(shù)，然后經(jīng)譯碼、顯示輸出測量結(jié)果，這是所謂的測頻法。可見數(shù)字頻率計(jì)主要由放大整形電路、閘門電路、計(jì)數(shù)器電路、鎖存器、時基電路、規(guī)律控制、譯碼顯示電路幾部分組成，總體結(jié)構(gòu)如圖：

ⅣⅤⅡ

TⅡ時基電路ⅣⅤ邏輯控制電路整形放大電路閘ⅠⅢ門計(jì)數(shù)器鎖存器譯碼器顯示器Ⅰ

Ⅲ

N鎖存信號清零信號數(shù)字頻率計(jì)原理圖

從原理圖可知，被測信號Vx經(jīng)放大整形電路變成計(jì)數(shù)器所要求的脈沖信號Ⅰ，

其頻率與被測信號的頻率fx一致。時基電路提供標(biāo)準(zhǔn)時間基準(zhǔn)信號Ⅱ，具有固定寬度T的方波時基信號II作為閘門的一個輸入端，控制閘門的開放時間，被測信號I從閘門另一端輸入，被測信號頻率為fx,閘門寬度T，若在閘門時間內(nèi)計(jì)數(shù)器計(jì)得的脈沖個數(shù)為N，則被測信號頻率fx=N/THz?？梢姡l門時間T決定量程,通過閘門時

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基選擇開關(guān)選擇,選擇T大一些,測量確鑿度就高一些,T小一些,則測量確鑿度就低.根據(jù)被測頻率選擇閘門時間來控制量程。在整個電路中,時基電路是關(guān)鍵,閘門信號脈沖寬度是否確切直接決定了測量結(jié)果是否確切。規(guī)律控制電路的作用有兩個：一是產(chǎn)生鎖存脈沖Ⅳ，使顯示器上的數(shù)字穩(wěn)定；二是產(chǎn)生清“0〞脈沖Ⅴ，使計(jì)數(shù)器每次測量從零開始計(jì)數(shù)。

報(bào)警電路

本設(shè)計(jì)要求用3位數(shù)字顯示，最高顯示為999。超過999就要求報(bào)警，即當(dāng)千位達(dá)到9（即1001）時，假使百位上再來一個時鐘脈沖（即進(jìn)位脈沖），就可以利用此來控制蜂鳴器報(bào)警。電路如圖2.7：

圖2.5數(shù)字頻率計(jì)報(bào)警電路

QD&QA進(jìn)位脈沖200HZ2.7.3總結(jié)報(bào)告

1.總結(jié)數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì)、仿真過程。

2.分析設(shè)計(jì)、仿真中發(fā)現(xiàn)的問題及故障排除的方法。

3.分析減小測量誤差的方法。

3．時間安排

整個課程設(shè)計(jì)時間為1周，共5天。時間的安排上采用連續(xù)5天（包含周六、周日）進(jìn)行設(shè)計(jì)。具體的進(jìn)度安排如下：

天數(shù)時間上午下午上午下午上午課程內(nèi)容課程設(shè)計(jì)理論準(zhǔn)備、學(xué)習(xí)、查閱資料電路講解、電路原理圖設(shè)計(jì)電路原理圖設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)、仿真電路設(shè)計(jì)、仿真一二三12

下午四五上午下午上午下午電路設(shè)計(jì)、仿真電路設(shè)計(jì)、仿真編寫設(shè)計(jì)成果說明書準(zhǔn)備辯論辯論4．設(shè)計(jì)工作要求

本次設(shè)計(jì)以分析現(xiàn)有整機(jī)功能電路并進(jìn)行原理圖、電路MAX—PLUSII設(shè)計(jì)仿真為主要工作。要求學(xué)生通過分析現(xiàn)有電路，把握單元電路功能、原理及其實(shí)現(xiàn)方法。

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)課題指標(biāo)要求，查閱相關(guān)資料。（2）完成設(shè)計(jì)、仿真等任務(wù)。

（3）編寫設(shè)計(jì)、報(bào)告形成課程設(shè)計(jì)說明書。

5．成績評定

（1）考試形式：

指導(dǎo)教師應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格把關(guān)，設(shè)計(jì)成果說明書必需符合規(guī)定的格式。采用辯論方式進(jìn)行考核。

（2）評分說明：

考核和評分標(biāo)準(zhǔn)包括以下幾個方面：（1）學(xué)生對工作原理和電路特點(diǎn)的分析。

（2）設(shè)計(jì)成果說明書內(nèi)容的正確性、全面性、規(guī)律性等。（3）評分要求分優(yōu)秀、良好、中等、合格、不合格共五個等級。

6.參考書

[1]康華光.電子技術(shù)（數(shù)字部分）[M].北京：高等教育出版社.2023年.[2]童詩白.數(shù)字電子技術(shù)[M].北京：高等教育出版社.2023年

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[3]何小艇，等.電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]，杭州：浙江大學(xué)出版社，2000年[4]彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo).北京：高等教育出版社，1997年10月

附件

浙江海洋學(xué)院課程設(shè)計(jì)管理規(guī)定

第八條對學(xué)生的要求

1．學(xué)生在接受設(shè)計(jì)任務(wù)后，首先要按設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求編寫設(shè)計(jì)進(jìn)程表。2．要有勤于思考、刻苦鉆研的學(xué)習(xí)精神和嚴(yán)肅認(rèn)真、精益求精的工作態(tài)度。對有抄襲他人設(shè)計(jì)圖紙(論文)或找他人代畫設(shè)計(jì)圖紙，代做等弄虛作假者一律按成績不及格論處。

3．要敢于創(chuàng)新,勇于實(shí)踐，把握課程的基本理論和基本知識,做到概念明白,計(jì)算正確,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理,試驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠,軟件程序運(yùn)行良好,繪圖符合標(biāo)準(zhǔn),說明書(論文)撰寫規(guī)范,辯論中回復(fù)問題正確。

4．設(shè)計(jì)期間，學(xué)生應(yīng)主要在設(shè)計(jì)室或機(jī)房，學(xué)生作息時間同上課時間一致。要嚴(yán)格遵守學(xué)習(xí)紀(jì)律，遵守作息時間，不得遲到、早退和曠課。如因事，因病不能上課，則需請假。凡未請假或未獲準(zhǔn)假擅自離開者，均按曠課論處。學(xué)生須填寫《課程設(shè)計(jì)日志》。

5．要愛護(hù)公物，搞好環(huán)境衛(wèi)生，保持設(shè)計(jì)室或試驗(yàn)室的整齊、衛(wèi)生和恬靜。嚴(yán)禁將與設(shè)計(jì)無關(guān)的物品帶入設(shè)計(jì)室或機(jī)房內(nèi)。

6．對工程技術(shù)類的課程設(shè)計(jì)，一般要完成規(guī)定的工程圖紙和設(shè)計(jì)計(jì)算說明書(不少于2000字)各1份，對其它專業(yè)的課程設(shè)計(jì)，要撰寫一篇完整的論文(一般不少于2500字)。學(xué)生的設(shè)計(jì)作業(yè)(圖紙)應(yīng)使用計(jì)算機(jī)打印。

7．學(xué)生要依照《課程設(shè)計(jì)成果說明書》規(guī)范要求完成課程設(shè)計(jì)成果并裝訂成冊。

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[3]何小艇，等.電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]，杭州：浙江大學(xué)出版社，2000年[