小型數(shù)字控制系統(tǒng)class2016-1

小型數(shù)字控制系統(tǒng)

的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)2013級(jí)數(shù)字系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)目的

鞏固所學(xué)《數(shù)字電路》知識(shí)學(xué)習(xí)數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法用中小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試一個(gè)小型數(shù)字控制系統(tǒng)使用MULTISIM對(duì)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真掌握數(shù)字系統(tǒng)的調(diào)試方法：應(yīng)該學(xué)會(huì)用示波器來(lái)進(jìn)行測(cè)試。數(shù)字模塊與數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字模塊：我們學(xué)過(guò)的有多路選擇器、譯碼器、計(jì)數(shù)器、移位寄存器、狀態(tài)機(jī)等一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)可看成由若干數(shù)字模塊組成設(shè)計(jì)時(shí)先將系統(tǒng)分解為若干個(gè)子系統(tǒng)（模塊），每個(gè)子系統(tǒng)完成某一功能設(shè)計(jì)每個(gè)子系統(tǒng)由子系統(tǒng)構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)仿真、安裝、調(diào)試時(shí)可逐個(gè)模塊進(jìn)行，再將它們連接起來(lái)進(jìn)行調(diào)試題目

交通燈控制器數(shù)字鐘并串-串并轉(zhuǎn)換器交通燈控制器主輔傳感器傳感器交通燈控制器控制電路驅(qū)動(dòng)電路紅綠燈時(shí)間顯示手動(dòng)控制交通燈控制器TimerControllerCounterTobedesignedFiniteStateMachine(FSM)ControlStatus交通燈控制器狀態(tài)圖TYS3:10S1:01S0:00S2:11

TL*VSTS*VSTYTYTS+VSTYTL+VSMGBRMYBRMRBGMRBYTL：主路綠時(shí)間VS：支路傳感器TS：支路綠時(shí)間TY：黃燈亮?xí)r間時(shí)間信號(hào)來(lái)自定時(shí)器交通燈控制器狀態(tài)圖TYS3:10S1:01S0:00S2:11

TL*VSTS*VSTYTYTS+VSTYTL+VSMGBRMYBRMRBGMRBYQ0n+1=Q1Q0?Q1Q0TLVS+Q1Q0?1+Q1Q0?TSVS+Q1Q0?0MUXQ1TLVS+Q1Q0+Q0?TSVS=GATESWhichissimpler?Q1n+1=74LS153交通燈控制器框圖DecoderControllerTimerTLTSTYCNTLDQ1Q0VSLampsCLKCountDown74LS163InvertingDecoderwith’48or‘248Display1or2BCDBCD-7SegDecoder7Seg.DisplayPreloadDesigningtheTimerThetimeristobeimplementedwithonechip74LS163LD,P,TP,TasCNTCNT=RCO·VSLD=RCO4BITCOUNTERCLKLDCNTTLTSTYTobeloadednumbers?a..dDesigningtheTimerTL=16SEC,TS=12SEC,TY=3SECTobeloadednumbers:d=S0·1+S1·0+S2·1+S3·0c=S0·1+S1·1+S2·1+S3·0b=S0·0+S1·0+S2·0+S3·0=0a=S0·1+S1·0+S2·1+S3·0=dQ1Q0DurationofnextstatedcbaS000TY00111101S101TS11000100S211TY00111101S310TL100000000With1chip‘153DesigningtheTimerWhataretheTL,TS,TY?RCO!CountDownDisplay‘163countsupDisplayshouldcountdown!ConverttheQDQCQBQA!Decodewith’74LS248or‘74LS48‘163outputbinaryHowtodisplayinBCD?Display1BCDor2BCD?交通燈控制器振蕩器Clock555交通燈控制器自己設(shè)計(jì)，要求用555、雙D觸發(fā)器74LS74、雙4-1多路選擇器74LS153、計(jì)數(shù)器74LS163及其它門電路實(shí)現(xiàn)要求：自動(dòng)循環(huán)；時(shí)間為16、3、12、3秒；VS參與控制倒計(jì)時(shí)顯示仿真設(shè)計(jì)完成后，用EDA軟件仿真，如MULTISIM交通燈控制器器件NE555X1（用以產(chǎn)生1Hz的時(shí)鐘信號(hào)）74LS00X2，74LS04X1，74LS08X3，74LS32X1，74LS74X1，74LS153X2，74LS163X1，74LS248X1LEDX67段顯示器X1or2阻、容若干數(shù)字鐘的研制

基本設(shè)計(jì)要求：顯示時(shí)、分、秒，校時(shí)電路（需要用到防抖開(kāi)關(guān)），整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路

附加功能：如秒表(要求用一個(gè)開(kāi)關(guān)控制清零、計(jì)時(shí)、停止)，定時(shí)（鬧鐘）等可自擬其它功能只完成基本功能，最高得良數(shù)字鐘的研制

數(shù)字鐘電路顯示器校時(shí)開(kāi)關(guān)蜂鳴器主要電路輸入輸出電路數(shù)字鐘的研制

振蕩器分頻器計(jì)數(shù)器譯碼器顯示器音頻控制邏輯音頻驅(qū)動(dòng)器揚(yáng)聲器校時(shí)電路數(shù)字鐘的研制

譯碼器譯碼器譯碼器譯碼器譯碼器譯碼器計(jì)數(shù)器SecL計(jì)數(shù)器SecH計(jì)數(shù)器MinL計(jì)數(shù)器MinH計(jì)數(shù)器HourL計(jì)數(shù)器HourH振蕩器4校分L校時(shí)L校分H校時(shí)H分頻器100KHz1HzBCD碼計(jì)數(shù)器數(shù)字鐘的振蕩器

100K240p輸出晶體振蕩器100KHz數(shù)字鐘的分頻器與計(jì)數(shù)器

采用CD4518雙BCD計(jì)數(shù)器，應(yīng)采用下降沿觸發(fā)方式3456CD451812711121314CD451891015Q1Q2Q3Q4

Q1Q2Q3Q4CPENCrCPENCrCD4518的功能表CPENCr功能↑10BCD加法計(jì)數(shù)0↓0BCD加法計(jì)數(shù)↓ф0保持ф↑0保持↑00保持1↓0保持фф1異步清零如果要正確計(jì)數(shù)，應(yīng)該用上升沿？還是下降沿？數(shù)字鐘的校時(shí)

采用基本RS鎖存器組成的防抖動(dòng)開(kāi)關(guān)，否則無(wú)法準(zhǔn)確校時(shí)只要求校到分鐘高低位可分別校準(zhǔn)，也可只用兩個(gè)開(kāi)關(guān)分別校準(zhǔn)時(shí)、分校準(zhǔn)時(shí)可按一下開(kāi)關(guān)加1，也可按住開(kāi)關(guān)后連續(xù)加1(速率為1Hz或2Hz均可)數(shù)字鐘的整點(diǎn)報(bào)時(shí)

象廣播電臺(tái)那樣兩種頻率每個(gè)小時(shí)的最后10秒開(kāi)始報(bào)時(shí)，單數(shù)秒響一秒，偶數(shù)秒停前4響為500Hz，最后一響為1000Hz500Hz、1000Hz音頻由分頻器直接引出音響用Buzzer需要設(shè)計(jì)的只是驅(qū)動(dòng)邏輯：59分50秒時(shí)音頻通過(guò)，用秒的個(gè)位控制哪個(gè)音頻通過(guò)及響與不響報(bào)時(shí)電路1KHz500Hz59’50’’秒個(gè)位數(shù)字鐘的譯碼與顯示

利用邏輯實(shí)驗(yàn)箱中的譯碼器和7段顯示器只要將BCD碼接到譯碼器輸入端即可數(shù)字鐘的器件

CD4518(雙模十計(jì)數(shù)器)X6CD4011（四-2輸入與非門）X6CD4012（二-4輸入與非門）X2100KHz晶體Buzzer阻、容若干串并-并串轉(zhuǎn)換器要求4位串行收發(fā)電路發(fā)端：并串轉(zhuǎn)換收端：串并轉(zhuǎn)換兩部分由數(shù)據(jù)線、時(shí)鐘線和地線——三線相連收發(fā)端各用一位7段顯示器驗(yàn)證轉(zhuǎn)換結(jié)果可用單脈沖移位，也可用連續(xù)脈沖移位串并-并串轉(zhuǎn)換器框圖振蕩器移存器(4bit)譯碼/驅(qū)動(dòng)手動(dòng)/自動(dòng)4脈沖發(fā)生器計(jì)數(shù)器(4bit)時(shí)鐘脈沖并行置入2Hz移存器(4bit)譯碼/驅(qū)動(dòng)串行數(shù)據(jù)輸出地線并行輸出并行輸出UccRSW2UccRSW1UccRSW3置數(shù)傳數(shù)控制預(yù)置/移位五個(gè)狀態(tài)：74LS194發(fā)端：收端：74LS9374LS48時(shí)鐘振蕩器：555手動(dòng)/自動(dòng)選擇：2-1MUX振蕩器手動(dòng)/自動(dòng)4脈沖發(fā)生器2HzUccRSW2串并-并串轉(zhuǎn)換器4位移存器用74LS194發(fā)端BCD產(chǎn)生用74LS937段譯碼器用74LS48開(kāi)關(guān)用防抖開(kāi)關(guān)用4-RSLatch74LS279連續(xù)時(shí)鐘用555四時(shí)鐘產(chǎn)生：自己設(shè)計(jì)串并-并串轉(zhuǎn)換器NE555,用于產(chǎn)生2Hz時(shí)鐘信號(hào)74LS93X1 74LS194X274LS00X1 74LS163X174LS04X1 74LS08X174LS48X2

74LS279(4RSLatch)7段LEDX2 阻、容若干串并、并串轉(zhuǎn)換也可用第六章習(xí)題6.31、6.32、6.33的電路構(gòu)成四位數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)調(diào)試所有調(diào)試工作均用示波器完成速率很慢，如何用示波器調(diào)試？改變速率，用快時(shí)鐘調(diào)試正常后再改用正常時(shí)鐘逐塊調(diào)試，最后連接計(jì)數(shù)器’163工作不正常怎么辦？在該芯片的電源與地之間跨接一10u電容最后用示波器把信號(hào)的同步關(guān)系測(cè)量并畫出來(lái)其它可使用TTL器件74LS00 四2與非門 74LS02 四2或非門 74LS06 六反相器(OC) 74LS08 四2與門74LS10 三3與非門 74LS11 三3與門74LS20 雙4與非門 74LS21 雙4與非 74LS32 四2或門 74LS48 BCD

7段顯示譯碼器74LS74 雙DFF 74LS86 四2異或門74LS112 雙JKFF 74LS138 3-8譯碼器74LS151 8-1MUX 74LS153 雙4-1多路選擇器74LS157 四2-1MUX 74LS161 4bit同步計(jì)數(shù)器 74LS163 4bit同步計(jì)數(shù)器 74LS164 8bit串入/并出移存器74LS194 通用4位移存器 74LS373 8DFF 74LS90 2-5-10異步計(jì)數(shù)器 其它CMOS器件CD4008 4位全加器 CD4011 四2與非門CD4012 四2與非門 CD4013 雙DFFCD4014 8bit串入/并出移存器 CD4022 八進(jìn)計(jì)數(shù)器/分配器CD4023 三3與非門 CD4027 雙JKFFCD4028 4-10譯碼器 CD4060 14位二進(jìn)計(jì)數(shù)器CD4066 四雙向計(jì)數(shù)器 CD4069 六反相器CD4070 四2異或門 CD4071 四2或門CD4072 雙4入或門 CD4073 三3與門CD4081 四2與門 CD4082 雙4入與門CD40147 4-10優(yōu)先編碼器 CD40192 雙十進(jìn)計(jì)數(shù)器CD4512 8-1數(shù)據(jù)選擇器 CD4585 4位比較器預(yù)習(xí)報(bào)告課程設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)報(bào)告應(yīng)包括:用A4紙，封面必須是學(xué)院的封面！系統(tǒng)描述：系統(tǒng)要完成的功能描述設(shè)計(jì)過(guò)程：總系統(tǒng)的組成框圖，每個(gè)子系統(tǒng)的功能描述設(shè)計(jì)結(jié)果：子系統(tǒng)邏輯圖，標(biāo)有引腳號(hào)的系統(tǒng)邏輯總圖可以用學(xué)過(guò)的軟件仿真，以幫助調(diào)試過(guò)程所需器件清單、設(shè)備課程設(shè)計(jì)報(bào)告：可在預(yù)習(xí)報(bào)告上加實(shí)驗(yàn)結(jié)果和小結(jié)Ok!邏輯圖報(bào)告課程設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)報(bào)告應(yīng)包括:系統(tǒng)描述：系統(tǒng)要完成的功能描述設(shè)計(jì)過(guò)程：總系統(tǒng)的組成框圖，每個(gè)子系統(tǒng)的功能描述設(shè)計(jì)結(jié)果：子系統(tǒng)邏輯圖，標(biāo)有引腳號(hào)的總系統(tǒng)邏輯圖實(shí)驗(yàn)結(jié)果：控制器同步時(shí)序圖；實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題及解決辦法心得體會(huì)所需器件清單、設(shè)備時(shí)間安排

1月11日—1月17日，共1周設(shè)計(jì)時(shí)間(1.8-1.11)：做出預(yù)習(xí)報(bào)告，準(zhǔn)備進(jìn)實(shí)驗(yàn)室1.11下午2:00-4:00答疑，在4-304時(shí)間安排1月12日上午8：30全體同學(xué)將預(yù)習(xí)報(bào)告交到4-239然后，所有同學(xué)先到4-240聽(tīng)田老師講課再然后，到各自的實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始安裝、調(diào)試無(wú)預(yù)習(xí)報(bào)告者或報(bào)告不合格者，不得進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室時(shí)間安排1.12-1.15（周二-周五）:每天上午8:30-11:30，下午2:00-5:00在指定位置進(jìn)行安裝調(diào)試在此期間不得無(wú)故缺席、遲到、早退,有事請(qǐng)假若缺元器件可到4-239領(lǐng)取。1.15（周五）下午3：00前出實(shí)驗(yàn)室。3：