【正文】 安裝調(diào)試的目標(biāo)是使設(shè)計(jì)電路滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的功能和性能指標(biāo)，并且具有系統(tǒng)要求的可靠性 、穩(wěn)定性、抗干擾能力。置位、復(fù)位過(guò)后，電容充電而使 RD（ SD）變?yōu)?0，電路可進(jìn)入計(jì)數(shù)狀態(tài)。 7 4 L S 7 4C PR DQ/ Q+ 5 VS1 0 K Ω4 . 7 μ F+7 4 L S 7 4C PR DQ/ Q+ 5 VS1 0 K Ω4 . 7 μ FC C 4 0 1 3C PR DQ/ Q+ 5 VS1 0 K Ω4 . 7 μ F1（ a ）（ b ） （ c ）C C 4 0 1 3C PR DQ/ Q1（ d ）+ 5 VS1 0 K Ω4 . 7 μ F7 4 L S 7 4C PR DQ/ Q（ e ）+ 5 V5 6 0 ΩS7 4 L S 7 4C PR DQ/ Q（ f ）+ 5 V5 6 0 ΩS圖 8 開(kāi)機(jī)置位、復(fù)位和置數(shù)命令產(chǎn)生電路 在圖（ a）中，當(dāng) S接通電源時(shí)，由于電容 C 兩端電壓不能突變?nèi)詾榱?，?RD為 0，產(chǎn)生 Q 置 0的信號(hào)。 5. 置位電路和脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì) 在數(shù)字電路的設(shè)計(jì)中，常常還需要產(chǎn)生置位、復(fù)位的信號(hào)，如 SD、 RD。 4. 時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路提供等候時(shí)間計(jì)費(fèi)的計(jì)時(shí)基準(zhǔn)信號(hào)，同時(shí)作為里程計(jì)費(fèi)和等候時(shí)間計(jì)費(fèi)的單價(jià)脈沖源，電路如圖 7 所示。因此，電路中用 74LS123（ 2）設(shè)置了第二級(jí)單穩(wěn)電路，該單穩(wěn)電路用第一級(jí)單穩(wěn)輸出脈沖的下跳沿啟動(dòng)，經(jīng)延時(shí)后第二級(jí)單穩(wěn)的輸出產(chǎn)生計(jì)數(shù)器的清零信號(hào)。由圖 6 的時(shí)序結(jié)合圖 5 的電路可見(jiàn)，在Q2 或 Q1 為高電平 1 期間，計(jì)數(shù)器對(duì)里程脈沖 P2 或等候時(shí)間脈沖 P1 進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù) 完 1km 脈沖（或等候 10 分鐘脈沖）則計(jì)數(shù)結(jié)束。 、鎖存、顯示電路 如圖 5 所示，其中計(jì)數(shù)器由 4 位 BCD 碼計(jì)數(shù)器 74LS160 構(gòu)成 ，對(duì)來(lái)自里程計(jì)費(fèi)電路的脈沖 P2 和來(lái)自等候時(shí)間的計(jì)費(fèi)脈沖 P1 進(jìn)行十進(jìn)制計(jì)數(shù)。15 6 0 Ω+ 5 VR D DCBAR C OE PE TC PQ AQ B Q C Q DL D7 4 H C 1 6 1 ( 3 )1C P 2S 1圖 4 等候時(shí)間計(jì)費(fèi)電路 等候時(shí)間計(jì)費(fèi)電路如圖 4 所示，由 74HC161（ 1）、（ 2）、（ 3）構(gòu)成的六百進(jìn)制計(jì)數(shù)器對(duì)秒脈沖 CP2 作計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)滿(mǎn)一個(gè)循環(huán)時(shí) 也就是等候時(shí)間滿(mǎn) 10 分鐘。在一百八十進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)期間，由于 Q1=1，則 P2=/CP1，使 P2端輸出 180 個(gè)脈沖信號(hào)，代表每公里行車(chē)的里程計(jì)費(fèi)，即每個(gè)脈 “數(shù)字電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 39 沖的計(jì)費(fèi)是 元，稱(chēng)為脈沖當(dāng)量。此時(shí)，計(jì)費(fèi)器應(yīng)累加 1km 的計(jì)費(fèi)單價(jià)，本電路設(shè)為 元。amp。1≥ 1≥ 1/ Q 1 Q 1C P1amp。電路框圖如圖 2 所示 方案 3 采用 VHDL 編程，用 FPGA/CPLD 制作成“自動(dòng)計(jì)費(fèi)器”的專(zhuān)用集成電路芯片 ASIC，加上少數(shù)外圍電子元件，即能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。它將里程脈沖乘以單價(jià)比例系數(shù)得到代表里程費(fèi)用的脈沖信號(hào)，等候時(shí)間脈沖乘以單位時(shí)間的比例系數(shù)得到代表等候時(shí)間的時(shí)間費(fèi)用脈沖，然后將這兩部分脈沖求和。行車(chē)?yán)锍逃?jì)數(shù)電路每行車(chē) 1km 輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，啟動(dòng)行車(chē)單價(jià)計(jì)數(shù)器輸出與單價(jià)對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)，例如單價(jià)是 元 /km，則設(shè)計(jì)一個(gè)一百八十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每公里輸出 180 個(gè)脈沖到總費(fèi)計(jì)數(shù)器，即每個(gè)脈沖為 元。要求行車(chē)時(shí)，計(jì)費(fèi)值每公里刷新一次；等候時(shí)每 10 分鐘刷新一次；行車(chē)不到 1km 或等候不足 10 分鐘則忽略計(jì)費(fèi)。 “數(shù)字電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 36 設(shè)計(jì)舉例： 出租車(chē)計(jì)費(fèi)器 一、設(shè)計(jì)任務(wù) 出租車(chē)自動(dòng)計(jì)費(fèi)器是根據(jù)客戶(hù)用車(chē)的實(shí)際情況而自動(dòng)計(jì)算、顯示車(chē)費(fèi)的數(shù)字表。 課題八 倒計(jì)時(shí)計(jì)時(shí)器 倒計(jì)時(shí)計(jì)時(shí)器的用途很廣泛。 三、任務(wù)和要求 （ 1）觀(guān)察電梯的工作過(guò)程，描述出所設(shè) 計(jì)電梯控制電路的邏輯功能。多路報(bào)警器原理框圖如圖 觸 發(fā) 電 路 延 時(shí) 電 路 放 大 電 路觸 發(fā) 電 路 延 時(shí) 電 路 放 大 電 路觸 發(fā) 電 路 延 時(shí) 電 路 放 大 電 路驅(qū) 動(dòng) 電 路負(fù) 載圖 多路報(bào)警器原理框圖 參考電路如圖 所示，包括： （ 1）觸發(fā)電路：按鍵 S 代表報(bào)警輕觸開(kāi)關(guān)，當(dāng) 開(kāi)關(guān)按下時(shí)，電容 C1 經(jīng)電阻R1 充電，實(shí)現(xiàn)延時(shí)觸發(fā)電路；再經(jīng)過(guò)三極管 BG 放大，驅(qū)動(dòng)晶體管 Q，點(diǎn)亮 LAMP1指示燈，指示報(bào)警，同時(shí)信號(hào)經(jīng)過(guò)二極管 D 觸發(fā)后續(xù)報(bào)警電路。 （ 4） 具有顯示報(bào)警地點(diǎn)功能。 （ 9）面包板 2 塊。 （ 5） BCD 碼的七段碼顯示器 74LS48 3 片。 “數(shù)字電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 32 四、提供器材 （ 1）溫度傳感器 AD590 等。 三、設(shè)計(jì)要求 （ 1）查閱資料選擇溫度傳感 器。圖 是它的應(yīng)用示例圖。圖 是數(shù)字溫度計(jì)的原理圖。 （ 7）電阻、電容、導(dǎo)線(xiàn)若干。 （ 3） 74LS20 四輸入與非門(mén) 3 片。 （ 4）設(shè)置邏輯開(kāi)關(guān)。接線(xiàn)圖由同學(xué)自己擬定。另一個(gè)開(kāi)關(guān)模擬停車(chē)，停車(chē)時(shí)，全部尾燈亮度為正常的一半。 要說(shuō)明一點(diǎn)，交通燈控制器實(shí)現(xiàn)方法很多，這里就不一一舉例了。當(dāng)黃燈（ Y）或紅燈（ R）亮?xí)r，則這端為高（ H）電 平，在 CP 移位脈沖作用下，而向前移位，高電平“ H”從 QH 一直移到 QA（圖中74LS1641）由于綠燈在紅燈和黃燈位高電平時(shí)，它為低電平，所以 74LS1641QA的信號(hào)就不能送到 74LS1642 移位寄存器的 RI 端。由于東西方向紅燈滅信號(hào)（ EWR： 0）使與門(mén)關(guān)斷，減法計(jì)數(shù)器工作結(jié)束，而南北方向紅燈亮使另一方向 —— 東西方向減法計(jì)數(shù)器開(kāi)始工作。 74LS74/1DC1189。74LS248a?gD C B AQ3Q2Q1Q0/LD74LS168CPPTU//DD C B A174LS248a?gD C B AQ3Q2Q1Q0/LD74LS168CPPTU//DD C B A1/CO1amp。amp。amp。 六、參考電路簡(jiǎn)要說(shuō)明 1. 單次手動(dòng)及脈沖電路 單次脈沖是由兩個(gè)與非門(mén)組成的 RS 觸發(fā)器產(chǎn)生的，當(dāng)按下 K1 時(shí)，有一個(gè)脈沖輸出使 74LS164 移位計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制。 4. 汽車(chē)模擬運(yùn)行控制 用移位寄存器組成汽車(chē)模擬控制系統(tǒng)，即當(dāng)某一方向綠燈亮?xí)r，則綠燈亮“ G” 信號(hào)使該路方向的移位通路打開(kāi)，而當(dāng)黃、紅燈亮?xí)r，則使該方向的移位停止。譯碼顯示可用 74LS248 BCD 碼七段譯碼器，顯示器用 LC501111 共陰極LED 顯示器，計(jì)數(shù)器材用可預(yù)置加、減法計(jì)數(shù)器，如 74LS16 74LS193 等。扭環(huán)形計(jì)數(shù)器的狀態(tài)表如表 “數(shù)字電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 23 所示。這一電路就很容易實(shí)現(xiàn)，邏輯電路參考前面有關(guān)課題。 （ 2）用 LED 發(fā)光二極管模擬汽車(chē)行駛電路。 例如：當(dāng)南北方向從紅燈轉(zhuǎn)換成綠燈時(shí)，置南北方向數(shù)字顯示為 18，并使數(shù)顯計(jì)數(shù)器開(kāi)始減“ 1”計(jì)數(shù)，當(dāng)減到綠燈滅而黃燈亮（閃耀）時(shí)，數(shù)顯得值應(yīng)為 3，當(dāng)減到“ 0”時(shí)，此時(shí)黃燈滅，而南北方向的紅燈亮；同時(shí)，使得東西方向的綠燈亮，并置東西方向的數(shù)顯為 18。 圖 中，假設(shè)每個(gè)單位時(shí)間為 3 秒，則南北、東西方向綠、黃、紅燈亮?xí)r間分別為 15 秒、 3 秒、 18 秒，一次循環(huán)為 36 秒。 圖中設(shè)南北方向的紅、黃、綠燈分別為 NSR、 NSY、 NSG，東西方向的紅、 黃、綠燈分別為 EWR、 EWY、 EWG。 “數(shù)字電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 18 f 1f 2圖 音頻時(shí)序波形圖 “數(shù)字電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 19 課題三 交通燈控制邏輯電路設(shè)計(jì) 一、 簡(jiǎn)述 為了確保十字路口的車(chē)輛順利、暢通地通過(guò)，往往都采用自動(dòng)控制的交通信號(hào)燈來(lái)進(jìn)行指揮。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，即減法計(jì)數(shù)器為“ 00”時(shí)， Bo 為“ 1”，定時(shí)結(jié)束，這時(shí)去控制音響電路嗚叫，并滅掉指示燈（ JK 觸發(fā)器的 /Q=1， Q=0）。 2. 判組電路 這部分電路由 RS 觸發(fā)器完成， CD4043 為三態(tài) RS 鎖存觸 發(fā)器，當(dāng) S1 按下時(shí)， Q1 為 1，這時(shí)或非門(mén) 74LS25 為低電平，封鎖了其它組的輸入。 1. 計(jì)分部分 每組均由 8421 碼撥碼開(kāi)關(guān) KS1，完成分?jǐn)?shù)的增和減，每 組為三位，個(gè)、十、百位，每位可以單獨(dú)進(jìn)行加減。1A多音0.01μF10KΩRw74LS04amp。B單音+3－+0－8421碼撥碼開(kāi)關(guān)KS1/LDBoBoamp。 五、參考電路 根據(jù)智力競(jìng)賽搶答器的設(shè)計(jì)任務(wù)和要求，其邏輯參考電路如下圖所示。也可用加 /減計(jì)數(shù)器（如 74LS193）來(lái)組成。 2. 判別選組實(shí)現(xiàn)的方法可以用觸發(fā)器和組合電路完成，也可用一些特殊器件組成?；卮饐?wèn)題的時(shí)間應(yīng)可調(diào)整，分別為 10s、 20s、 50s、 60s 或稍長(zhǎng)些。 “數(shù)字電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 14 必答時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)燈亮，以示開(kāi)始，當(dāng)時(shí)間到要發(fā)出單音調(diào)“嘟”聲，并熄滅指示燈。能迅速、準(zhǔn)確地判處搶答者，同時(shí)能排除其它組的干擾信號(hào)，閉鎖其它各路輸入使其它組再按開(kāi)關(guān)時(shí)失去作用，并能對(duì)搶中者有光、聲顯示和嗚叫指示。 因此，要完成以上智力競(jìng)賽搶答器邏輯功能的數(shù)字邏輯控制系統(tǒng)，至少應(yīng)包括以下幾個(gè)部分。 “數(shù)字電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 13 課題二 智力競(jìng)賽搶答器邏輯 電路設(shè)計(jì) 一、 簡(jiǎn)述 智力競(jìng)賽是一種生動(dòng)活潑的教育形式和方法，通過(guò)搶答和必答兩種方式能引起參賽者和觀(guān)眾的極大興趣，并且能在極短的時(shí)間內(nèi)，使人們?cè)黾右恍┛茖W(xué)知識(shí)和生活知識(shí)。 6. 嗚叫電路 嗚叫電路由高、低兩種頻率通過(guò)或門(mén)去驅(qū)動(dòng)一個(gè)三極管，帶動(dòng)喇叭嗚叫。 4．譯碼、顯示 譯碼、顯示很簡(jiǎn)單，采用共陰極 LED 數(shù)碼管 LC501111 和譯碼器 74LS248，當(dāng)然也可用共陽(yáng)數(shù)碼管和譯碼器。圖中利用“異步清零”反饋到 /CR 端，而實(shí)現(xiàn)個(gè)位十進(jìn)制，十位六進(jìn)制的功能。單次、連續(xù)脈沖均由門(mén)電路構(gòu)成。 2. 單次脈沖、連續(xù)脈沖 這主要是供手動(dòng)校時(shí)用。74LS04CD406074LS08amp。74LS20秒校手動(dòng)自動(dòng)1Hz喇叭5V(8050)T≥11KΩ74LS321amp。74LS0074LS20amp。74LS00amp。 五、參考電路 數(shù)字電子鐘邏輯電路參考圖如圖 所示。 Q4 Q3 Q2 Q1 顯示 1 0 0 0 日 0 0 0 1 1 0 0 1 0 2 0 0 1 1 3 0 1 0 0 4 0 1 0 1 5 0 1 1 0 6 表 狀態(tài)表 3. 校時(shí)電路 在剛剛開(kāi)機(jī)接通電源時(shí) ，由于日、時(shí)、分、秒為任意值，所以，需要進(jìn)行調(diào)整。時(shí)為二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器，顯示為00～ 23，個(gè)位仍為十進(jìn)制，而十位為三進(jìn)制，但當(dāng)十進(jìn)位計(jì)到 2，而個(gè)位計(jì)到 4 時(shí)清零，就為二十四進(jìn)制了。 三、可選用器材 1. 通用實(shí)驗(yàn)底板 2. 直流穩(wěn)壓電源