【文章內(nèi)容簡介】 IC803數(shù)字電位器一個；89C5D/A0832一塊。電阻電容若干。四、設計報告要求選定設計方案；擬出設計步驟，畫出設計電路，分析并計算主要元件參數(shù)值；列出測試數(shù)據(jù)表格；進行總結和分析，并寫出設計性報告。五、設計總結與思考總結信號發(fā)生器的設計和測試方法；總結設計信號發(fā)生器所用的知識點；三角波的輸出幅度是否可以超過方波？IC8038的輸出頻率與哪些參數(shù)有關？如何減小失真？課題三 多功能數(shù)字鐘電路一、實驗目的掌握數(shù)字鐘的設計、組裝與調(diào)試方法。熟悉集成電路的使用方法。二、設計要求以數(shù)字形式顯示時、分、秒。小時計時采用12進制的計時方式，分、秒采用60進制的計時方式。具有快速校準時、分的功能。計時誤差：≤10s/天三、簡述原理數(shù)字電子鐘由基準頻率源、分頻器、計數(shù)器、譯碼顯示驅動器、數(shù)字顯示器和校準電路等六部分組成。時顯示器分顯示器秒顯示器時譯碼器時計數(shù)器分譯碼器時譯碼器時計數(shù)器秒譯碼器分計數(shù)器秒計數(shù)器校時電路振蕩器分頻器 數(shù)字鐘設計方框圖基準頻率源是數(shù)字電子鐘的核心，它產(chǎn)生一個矩形波時間基準源信號，其穩(wěn)定性和頻率精確度決定了計時的準確度，振蕩頻率愈高，計時精度也就愈高。分頻器采用計數(shù)器實現(xiàn)，以得到1s（即頻率為1Hz）的標準秒脈沖。在計數(shù)器電路中，對秒、分計數(shù)器采用六十進制的計數(shù)器，對時計數(shù)器采用十二進制計數(shù)器。譯碼器采用BCD碼七段顯示譯碼驅動器。顯示器采用LED七段數(shù)碼管。校準電路可采用按鍵及門電路組成。石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器的特點是振蕩頻率準確、電路結構簡單、頻率易調(diào)整。利用兩個與非門G1和G2自我反饋，使它們工作在線性狀態(tài)，然后利用石英晶體JU來控制振蕩頻率，同時用電容C1來作為兩個非門之間的耦合，兩個非門輸入和輸出之間并接的電阻R1和R2作為負反饋元件用，由于反饋電阻很小，可以近似認為非門的輸出輸入壓降相等。電容C2是為了防止寄生振蕩。例如：電路中的石英晶振蕩頻率是4MHz時，則電路的輸出頻率為4MHz。分頻器由于石英晶體振蕩器產(chǎn)生的頻率很高，要得到秒脈沖，需要用分頻電路。例如，振蕩器輸出4MHz信號，通過D觸發(fā)器（74LS74）進行4分頻變成1MHz，然后送到10分頻計數(shù)器（74LS90，該計數(shù)器可以用8421碼制），經(jīng)過6次10分頻而獲得1Hz的方波信號作為秒脈沖信號。11G2G1R1R21KΩ1KΩJUV0C210pFC1 石英晶體振蕩電路計數(shù)器秒脈沖信號經(jīng)過6級計數(shù)器，分別得到“秒”個位、十位，“分”個位、十位，“時”個位、十位的計時。“秒”“分”計數(shù)器為60進制，小時為24進制。（1）60進制計數(shù)：“秒”計數(shù)器電路與“分”計數(shù)器電路都是60進制，它由一級10進制計數(shù)器和一級6進制計數(shù)器連接構成，采用兩片中規(guī)模集成電路74LS90串接起來構成的“秒”、“分”計數(shù)器。 74LS90 R0（1） R0（2） IC2 74LS90IC1amp。1QD1QA2QB2QC2CP2CP11秒74LS0074LS04至分(時)計數(shù)器的CP端 60進制計數(shù)器IC1是十進制計數(shù)器，QD1作為十進制的進位信號，74LS90計數(shù)器是十進制異步計數(shù)器，用反饋歸零方法實現(xiàn)十進制計數(shù)，IC2和與非門組成六進制計數(shù)。74LS90是在CP信號的下降沿翻轉計數(shù)，QA2和QC2相與0101的下降沿，作為“分”（“時”）計數(shù)器的輸入信號。QB2和QC20110高電平1分別送到計數(shù)器的清零R0（1），R0（2），74LS90內(nèi)部的R0（1）和R0（2）與非后清零而使計數(shù)器歸零，完成六進制數(shù)。由此可見IC1和IC2串聯(lián)實現(xiàn)了六十進制計數(shù)。（2）24進制計數(shù)器：小時計數(shù)電路是由IC5和IC6組成的24進制計數(shù)電路。當“時”個位IC5計數(shù)輸入端CP5來到第10個觸發(fā)信號時，IC5計數(shù)器復零，進位端QD5向IC6“時”十位計數(shù)器輸出進位信號，當?shù)?4個“時”（來自“分”計數(shù)器輸出的進位信號）脈沖到達時，IC5計數(shù)器的狀態(tài)為“0100”， IC6計數(shù)器的狀態(tài)為“0010”，此時“時”個位計數(shù)器的QC5和“時”十位計數(shù)器的QB6輸出為“1”。把它們分別送到IC5和IC6計數(shù)器的清零端R0（1）和R0（2），通過7490內(nèi)部的R0（1）和R0（2）與非后清零，計數(shù)器復零，完成24進制計數(shù)。 74LS90 R0(1) R0(2) IC6 74LS90R0(1) R0(2) IC5QD5QB6CP1CP5時(來自分輸出的進位信號)QC5 24進制計數(shù)電路譯碼器譯碼是將給定的代碼進行翻譯。計數(shù)器采用的碼制不同，譯碼電路也不同。74LS48驅動器是與8421BCD編碼計數(shù)器配合用的七段譯碼驅動器。74LS48配有燈測試LT、動態(tài)滅燈輸入RBI、滅燈輸入/動態(tài)滅燈輸出BI/RBO，當LT=“0”時，74LS48輸出全“1”。74LS48的輸入端和計數(shù)器對應的輸出端、74LS48的輸出端和七段顯示器的對應段相連。顯示器本系統(tǒng)用七段發(fā)光二極管來顯示譯碼器輸出的數(shù)字，顯示器有兩種：共陽極或共陰極顯示器。74LS48譯碼器對應的顯示器是共陰極顯示器。校時電路校時電路實現(xiàn)對“時”、“分”、“秒”的校準。在電路中設有正常計時和校時位置?！懊搿?、“分”、“時”的校準開關分別通過RS觸發(fā)器控制。四、供參考選擇的元器件七段顯示器（共陰極） 6片74LS48 6片74LS90 12片4MHz石英晶體 1片74LS04 1片74LS74 1片74LS74LS00 10片電阻、電容、導線等五、設計、調(diào)試要點在實驗箱上組裝電子鐘，注意，器件管腳的連接一定要準確，“懸空端”、“清0端”、“置1端”要正確處理，調(diào)試步驟和方法如下：可以先將系統(tǒng)劃分為振蕩器、計數(shù)器、分頻器、譯碼顯示等部分，對它們分別進行設計與調(diào)試，最后聯(lián)機統(tǒng)調(diào)。各部件設計安裝完畢后，用示波器或頻率計觀察石英晶體振蕩器的輸出頻率，晶振輸出頻率應為4MHz。將頻率為4MHz的脈沖信號送入分頻器，用示波器或頻率計觀察分頻器的輸出頻率是否達到設計要求。將頻率為1Hz的標準秒脈沖信號分別送入“時“分”、“秒”計數(shù)器，檢查各級計數(shù)器的工作狀況。將合適的BCD碼分別送入各級譯碼顯示器的輸入端，檢查數(shù)碼顯示是否正確。各部件調(diào)試正常后，進行組裝聯(lián)調(diào)，檢查校準電路是否可以實現(xiàn)快速校時，最后對系統(tǒng)進行微調(diào)。當分頻器和計數(shù)器調(diào)試正常后，觀察電子鐘是否正常地工作。六、實驗報告要求 寫出詳細的總結報告。包括：題目，設計任務及要求，畫出詳細框圖，整機邏輯電路，調(diào)試方法，故障分析，精度分析，有關波形以及功能評價，收獲體會。課題四 交通信號燈控制系統(tǒng)一、課程設計目的 掌握綜合應用理論知識和中規(guī)模集成電路設計方法 掌握調(diào)試及電路主要技術指標的測試方法二、設計任務設計一個十字路口交通燈信號控制器，要求如下：（1） 十字路口設有紅、黃、綠、左拐指示燈；有數(shù)字顯示通行時間，以秒單位作減法計數(shù)。（2） 主、支干道交替通行，主干道每次綠燈亮40S，左拐指示燈15S；支干道每次綠燈亮20S，左拐指示燈亮10S。（3） 每次綠燈變左拐時，黃燈先亮5S（此時另一干道上的紅燈不變），每次左拐指示變紅燈時，黃燈先亮5S（此時另一干道上的紅燈不變）。（4） 當主、支干道任意干道出現(xiàn)特殊情況時，進入特殊運行狀態(tài)，兩干道上所有車輛都禁止通行，紅燈全亮，時鐘停止工作。（5） 要求主、支干道通行時間及黃燈亮的時間均可在0~99S內(nèi)任意設定。三、設計提示及參考電路 。狀態(tài)控制器主要用于紀錄十字路口交通燈的工作狀態(tài)，通過狀態(tài)譯碼器分別點亮相應狀態(tài)的信號燈。秒信號發(fā)生器產(chǎn)生整個定時系統(tǒng)的時基脈沖，通過減法計數(shù)器對秒脈沖減計數(shù)，達到控制每一種工作狀態(tài)的持續(xù)時間。減法計數(shù)器的回零脈沖使狀態(tài)控制器完成狀態(tài)轉換，同時狀態(tài)譯碼器根據(jù)系統(tǒng)下一個工作狀態(tài)決定計數(shù)器下一次減計數(shù)的初始值。減法計數(shù)器的狀態(tài)由BCD譯碼器譯碼、數(shù)碼管顯示。在黃燈亮期間，狀態(tài)譯碼器將秒脈沖引入紅燈控制電路，使紅燈閃爍。譯碼、顯示主干道信號燈支干道信號燈減法計數(shù)器狀態(tài)譯碼器紅燈閃爍控制置數(shù)控制狀態(tài)控制器秒脈沖發(fā)生器 交通燈控制系統(tǒng)的組成框圖 狀態(tài)控制器設計根據(jù)設計要求。信號燈四種不同的狀態(tài)分別用S0（主綠燈亮、支紅燈亮）、S1（主黃燈亮、支紅燈閃爍）、S2（主紅燈亮、支綠燈亮）、S3（主紅燈閃爍、支黃燈亮）表示。 狀態(tài)編碼及狀態(tài)轉換圖主干道綠燈亮支干道紅燈亮（30進制計數(shù)器減1）主干道黃燈亮支干道紅燈閃爍（5進制計數(shù)器減1）主干道紅燈亮支干道綠燈亮（20進制計數(shù)器減1）主干道紅燈閃爍支干道黃燈亮（5進制計數(shù)器減1） 信號燈的工作順序流程顯然，這是一個二位二進制計數(shù)器?？刹捎弥幸?guī)模集成計數(shù)器CD4029構成狀態(tài)控制器。 狀態(tài)譯碼器主、支干道上紅、黃、綠信號燈的狀態(tài)主要取決于狀態(tài)控制器的輸出狀態(tài)。對于信號燈的狀態(tài)，“1”表示燈亮，“0”表示燈滅。 信號燈信號的狀態(tài)狀態(tài)控制器輸出主干道信號燈支干道信號燈Q2Q1R（紅）Y（黃）G（綠）r（紅）y（黃）g（綠）00110101001101001000110000010011根據(jù)真值表，可求出各信號燈的邏輯函數(shù)表達式為： 現(xiàn)選擇半導體發(fā)光二極管模擬交通燈，由于門電路的帶灌電流的能力一般比帶拉電流的能力強，要求門電路輸出低電平時，點亮相應的發(fā)光二極管。根據(jù)設計要求，當黃燈亮時，紅燈應按1HZ頻率閃爍。從狀態(tài)譯碼器真值表中看出，黃燈亮時，Q1必為高電平；而紅燈點亮信號與Q1無關。現(xiàn)利用Q1信號去控制—三態(tài)門電路74LS245 （或模擬開關），當Q1為高電平時，將秒信號脈沖引到驅動紅燈的與非門的輸入端，使紅燈在黃燈亮期間閃爍；反之將其隔離，紅燈信號不受黃燈信號的影響。 定時系統(tǒng)根據(jù)設計要求，交通燈控制系統(tǒng)要有一個能自動裝入不同定時時間的定時器，以完成30s、20s、5s的定時任務。 秒信