电子技术课程设计讲义(1)(1).doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流电子技术课程设计讲义(1)(1).精品文档.电子技术课程设计讲义电工电子实验教学中心目 录第一部分：电子技术课程设计概述1一、电子技术课程设计的必要性与目的1二、电子技术课程设计的基本要求1三、电子电路设计的一般方法与步骤2四、电子技术课程设计的主要阶段2四、电子技术课程设计的主要阶段3五、电子技术课程设计的教学过程3第二部分 电子技术课程设计参考课题5课题一 多路温度巡回检测系统5课题二 函数发生器的设计与制作15课题三 多功能数字钟电路的设计与制作17课题四 交通信号灯控制系统21课题五 电子秒表25课题六 转速测量显示逻辑电路设计29课题七 数字频率计的设计与制作34第一部分：电子技术课程设计概述课程设计是本课程学习完毕后的一次综合性练习，通过具体应用例子的设计练习，达到对已学过的单元电路有一个更深入的复习和理解，对于如何应用各单元电路于整机中有一个初步的概貌，通过这一练习，学生们对本课程的知识将得到一个较大的提高，同时学习技术总结报告、科技论文的基本撰写方法。本专业所开设的电子技术课程设计二工程训练是为了加强上述的训练而设置的，在学习完全部的基础课以及大部分专业课后，较广泛地应用所学过的知识进行一次比课程设计更具综合性的练习，学习小系统电路设计的方法，初步锻炼小系统电路设计的能力，了解、学习研发应用系统的基本步骤与工作内容，同时进一步锻炼科技论文写作的能力，为毕业设计奠定良好的基础。本课程的另一个特点是突出了对实践能力的训练和培养，技能的训练与培养，安排了较大比重的实训课时，由学生们自己动手制作电路，直至调试成功，因而又称本课程为“工程训练”，认真完成这一教学环节，相信同学们在应用能力、实践能力、工程制作的技能和工艺等方面都能获得许多提高。一、电子技术课程设计的必要性与目的实验课、课程设计和毕业实习是大学阶段既相互联系又相互区别的三大实践性教学环节。实验课着眼于通过实验验证课程的基本理论，培养学生的初步实验技能。课程设计则是针对某一门课程的要求，对学生进行综合性训练，培养学生运用课程中所学到的理论与实践紧密结合，独立地解决实际问题。毕业实习虽然也是一种综合性训练，但它不是针对某一门课程，而是针对本专业的要求所进行的更为全面的综合训练。课程设计的目的：1.课程设计是教学中必不可少的重要环节，通过课程设计巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能，提高综合运用知识的能力，逐步增强实际工程训练。2.注重培养学生正确的设计思想，掌握课程设计的主要内容、步骤和方法。3.培养学生获取信息和综合处理信息的能力、文字和语言表达能力以及协作工作能力。4.提高学生运用所学的理论知识和技能解决实际问题的能力及其基本工程素质。二、电子技术课程设计的基本要求1、能够根据设计任务和指标要求，综合运用电子技术课程中所学到的理论知识与实践技能独立完成一个设计课题。2、根据课题需要选择参考书籍，查阅手册、图表等有关文献资料。要求通过独立思考、深入钻研课程设计中所遇到的问题，培养自己分析、解决问题的能力。3、进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用的原则。4、学会电子电路的安装与调试技能，掌握常用仪器设备的正确使用方法。利用“观察、判断、实验、再判断”的基本方法，解决实验中出现的问题。5、学会撰写课程设计总结报告。6、通过课程设计，逐步形成严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作作风和科学态度，培养学生树立一定的生产观点、经济观点和全局观点。要求学生在设计过程中，坚持勤俭节约的原则，从现有条件出发，力争少损坏元件。7、在课程设计过程中，要做到爱护公物、遵守纪律、团结协作、注意安全。三、电子电路设计的一般方法与步骤电子电路设计的一般方法与步骤包括：u 总体方案的设计与选择u 单元电路的选择与设计u 单元电路间的连接方法u 绘制总体电路草图u 关键电路实验u 最后绘制正式的总体电路图四、电子技术课程设计的主要阶段在科研和生产实践中，电子系统设计的最终目标是做出生产样机或定型产品。整个设计过程大致可分为以下几个阶段：1、方案设计2、方案试验对所选定的方案进行组装调试。电路装配调试发现问题整改再装配再调试不断完善“预达到规定的技术指标设计”方案3、工艺设计工艺设计要求完成制做实验样机所必须的文件资料，包括整机结构和印刷线路板的设计等。4、样机制做及调试在修改完善方案设计、工艺设计基础上，完成样机外壳和机架的加工、元件的组装和焊接、整机调试和指标测试等工作，最终做出符合技术指标的样机。5、总结鉴定总结鉴定包括考核样机是否全面达到规定的技术指标，能否长期可靠地正常工作，写出设计总结报告及产品说明书。一般只有通过技术鉴定之后才可投入试生产。四、电子技术课程设计的主要阶段综上所述，一个完整的电子系统的设计与制作是比较复杂的。在课程设计中，由于受时间和设备条件的限制，不可能完成所有设计环节的训练，只能选择重要环节作为课程设计的基本内容，一般选取“方案设计”、“方案试验”和“写设计总结报告”三个环节，方案试验一般只在实验室进行。有条件时，也可以加入印刷线路板的设计、制作及元件组装和焊接。通过这些基本环节的训练，达到理论联系实际的目的，逐步掌握工程设计的步骤和方法，提高分析问题和解决问题的能力。五、电子技术课程设计的教学过程1、电子技术课程设计的实现手段在教师指导下，学生独立完成课题来达到对学生的综合性训练。给出了既有学习价值又有一定的实用性和趣味性的设计课题，学生根据自身情况自由选择其一。这些题目都可在Multisim软件平台上设计、仿真和实现。也可在面包板上设计实现，但材料的使用量和消耗量很大，成本很高。2、电子技术课程设计的三个阶段（1）设计与计算学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计，通过论证与选择，确定总体方案；然后对方案中单元电路进行选择和设计计算；最后画出总体电路图。（2）安装与调试预设计经指导教师审查通过后，学生即可向实验室领取所需元器件等材料，在面包板上组装、调试电路，使之达到设计指标要求。在Multisim软件平台上学生可直接设计、仿真和实现，直至达到设计要求。（3）撰写设计总结报告设计总结报告是学生对课程设计全过程的系统总结。3、电子技术课程设计总结报告的编写格式 （1）课题名称、时间、班级、姓名、指导人； （2）设计任务和要求；（3）方案选择与论证；（4）方案的原理框图，总体电路图、布线图以及它们的说明；单元电路设计与计算说明；元器件选择和电路参数计算的说明等；（5）电路调试。对调试中出现的问题进行分析，并说明解决的措施；测试、记录、整理与结果分析；（6）收获体会、存在问题和进一步的改进意见等。4、电子技术课程设计的成绩评定（1）设计方案的正确性与合理性；（2）实验动手能力(安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力以及创新精神等)；（3）总结报告；（4）答辩情况(课题的论述和回答问题的情况)；（5）设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神。综合评定课程设计总成绩：优、良、中、及格和不及格。第二部分 电子技术课程设计参考课题课题一 多路温度巡回检测系统一、课程设计的目的1、掌握温度检测电路设计2、进行信号放大、处理电路设计3、进行显示电路、稳压电路设计与调试二、课程设计的内容及基本要求1、设计内容设计一个能够巡回检测多点温度的电路，具有定点显示和巡回显示回路号和相同回路温度值功能，并且具有温度超限报警功能。2、 基本要求（1）温度检测点8个；（2）温度检测范围：-1080；（3）检测误差±0.1；（4）采用LED数码显示，显示位数3位；（5）能自动巡回检测各点，每点观察时间至少5秒，并且可调；（6）能人工控制通道转换和显示通道号及相应温度值；（7）具有超限报警功能（80，-10）和报警显示功能；三、课程设计步骤 1、根据设计任务要求，收集查阅相关技术文献； 2、设计方案的论证与比较； 3、确定总体设计方案，画出总体电路原理框图； 4、单元电路设计及相关参数计算； 5、选择元器件； 6、绘出总体设计电路原理图；7、组装调试，根据调试中出现的问题，修改或完善设计方案； 8、改进电路或更换元器件，做进一步调试； 9、根据实验结果，画出详细的总体设计电路原理图； 10、编写完整的课程设计说明书。四、主要技术关键的分析、解决、方案比较1、多点温度巡回检测系统原理如图1.1 图1.1 多点温度巡回检测系统原理图整个电路由五部分组成： （1）温度传感放大部分;（2）多路选择及控制部分；（3）超限比较报警部分；（4）稳压电源部分；（5）A/D转换和数字显示部分；2、各部分参考电路（1）温度传感放大部分；图1.2为采用单运放的温度传感放大电路图1.2 采用单运放的温度传感放大电路图1.3为采用多运放的温度传感放大电路图1.3 采用多运放的温度传感放大电路（2）多路选择及控制部分多路选择及控制部分如图1.4所示图1.4 多路选择及控制部分Y（3）超限比较报警部分:图1.5 超限比较报警部分电路(4) 稳压电源部分：图1.6 稳压电源部分电路图（5）A/D转换和数字显示部分：此部分内容请见教材数字电子技术基础（清华4版），第151157页和480452页以及本节的第4项主要器件简介部分。3、调试步骤按上述五部分设计电路，计算并选择元器件之后，按电路进行搭接，搭接完毕要进行复查。特别要注意是否有短路现象，各元器件的电源引脚和地（GND）引脚是否有错接和漏接之处，确信检查无误后方可调试。（1）单元电路调试单元电路调试要分部分调试，将各部分之间的信号连线断开。调试时应先调试各部分电路，不要进行整体综合调试。分部分调试可以将故障局限于一个小的范围内，有利于查找和排除故障。将各部分进行调试时一定按照各部分的功能及指标要求进行调试，逐步排除故障，首先调试电源，然后再调试其他部分。（2）CAD7107调试 零读数测试将Vin+与Vin-短接，读数为“000”。 “1000”读数检查将Vin+与Vref（36脚）短接，读数为“1000±1”。 “-1888”读数检查将TEST（37脚）与V+短接读数为“-1888”。 负号与溢出功能检查将Vin+与-5V短接，千位应显示“-1”，其余各位都不亮灯。（3）综合调试各单元电路调试完毕后，将各部分之间的信号线连接好，再进行综合调试。综合调试是电路的整体功能调试。给温度传感器（AD590）加温或降温（相当于改变VT）。这时七段LED显示器的显示值应发生变化。在改变设定值（VG)使报警指示发光二极管（LED）发光。这说明总体电路可以工作了。至于显示的数值是否准确，是否准确地在给定温度点上报警，还有待于在定标工作中进行最后的标定。（4）定标 将温度传感器（AD590）置于标准温度（0）温度场中，观察显示数值，待显示数值稳定不变时，如果显示不是0调整相应的电位器使显示为0。同理，将温度传感器（AD590）置于标准的一百度（100）温度场中，待显示数值稳定不变时，如果显示数值不是100调整相应的电位器使显示数值为100。至此，定标可以认为定标结束。因为传感器和放大器乃至A/D转换器件，若忽略它们的非线误差，均可视为线性元件。线性测量系统定标时只标定测量范围内两点即可。这样当实际温度从0至100变化时，显示数值也一定一一对应地显示0至100（七段译码管上显示为000.0至100.0）。定标结束后，我们可以在0至100温度范围内再找一、二个温度点进行验证。 （5）验证在0至100温度范围（测量范围）内找一个温度点，比如用一杯50的热水（但是要保持50不变），用传感器（AD590）测量水温，则应显示50（七段LED数码管上显示为050.0）。还可以让传感器悬空，这时显示应为室温。若用手捏住传感器，这时显示应为人的体温。再进一步要验证温度超限报警功能是否正确。至此，全部调试过程结束。 注：指导书中所给的电路图是典型电路图，比较简单，容易理解。但并不是唯一的，更不是最好的和最简的。同学们可以在保证完成任务书所要求的功能和性能指标前提下，自己设计出更好的和更简的电路。 电路中的元件参数需要计算，元器件的性能、工作原理和管脚等均需学生自己去查产品手册。 学生查元器件的管脚后，需要根据所设计的原理图和器件的管脚图画出对应的接线图，以便进行安装和调试。 指导书中所给的调试步骤是比较详细的，但是更详细更具体的调试细节请同学们自己揣摩体会为好，实在处理不了时再请指导老师协助解决。色环电阻值的确定： 棕 红 橙 黄 绿 兰 紫 灰 白 黑1 2 3 4 5 6 7 8 9 0四环，前两环有效数字，第三环数值例：红黄红 2400=2.4k电容：0.01uf（103） 0.047uf （473）+ CAN 0.1uf （104） 0.22uf （224） 100uf （101）4、主要器件简介（1）AD590两端集成温度传感器 线性电流输出：1uA/k； 温度测量范围：-55+150； 工作电压范围：4V30V； （a）BottomVIEW （b） Sign（2）LM324集成四运放 图1.7 TO52封装主要性能参数 ： 能与所有形式的逻辑电路兼容； 低功耗（800uA），适于电池供电场合；电源工作电压范围宽：单电源：330V；双电源：±1.5V±15V；很高的增益，AV0=100dB；内设补偿及温度补偿电路；4OUT 4IN- 4IN+ GND 3IN+ 3IN- 3OUT14 13 12 11 10 9 8LM3241 2 3 4 5 6 71OUT 1IN- 1IN+ V+ 2IN+ 2IN- 2OUT图1.8 LM324管脚图（3）MC14433 3位双积分式ADCVDD，VSS，VEE 正电路，电源公共端，负电源（+5V， 0V，-5V）；VR参考电源；VAO模拟地；Vi模拟电压输入端；R1，R1/C1，C1积分电阻和积分电容的接线端；CO1，CO2失调电压补偿电容接 线端；DU实时输出控制端；EOCA/D转换结束信号输出端；CPI，CPO时钟信号输入，输出端；OR溢出信号；DS1，DS2，DS3，DS4-千，百，十，个位选通脉冲；Q3，Q2，Q1，Q0A/D转换输出（BCD码）图1.9 LM324管脚图（4）正三端固定输出集成稳压器符号 正视 侧视图1.10 图1.11共阴：38接地 共阳：38接VCC（5）负三端固定输出集成稳压器 符号 正视 侧视图1.12 图1.13（6）MC14511 七端译码驱动器 VDD正电源和地（+5V和GND）； D，C，B，ABCD码输入端； a,b,c,d,e,f,g七段码输出端； 试灯信号； 消隐信号； 锁存使能信号（LOCK Enabke）；（7）MC1413 七反相驱动器VCC最大可达50V Oi是达林顿OC门输出，最大吸收电流500MAMC 14131 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 9I1GNDVCCI2I3I4I5I6I7O1O2O3O4O5O6O7内部单元电路：图1.14 图1.15（8）MC1403 精密稳压电源1 Vi NC 82 VO NC 73 GND NC 64 NC NC 5Vi-输入电压，额定电压为5V； 允许在+6.7V+15V内变；VO输出精密稳定电压 （+6.1100V）图1.16 NC空脚；CAD 710740 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 14 24 34 44 54 64 74 84 94 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20VDDD1C1A1F1G1D2C2B2F2E2D3F3E3AB4POLGNDCP1CP2VREFHHVREFLHINHINLAZINTVSSG2C3A3G3B1E1A2B3TESTCR+CR-BUFCOMCP3（9）3位（十进制）模/数转换器CAD7107 图1.17简要说明CMOS工艺，积分型ADC，内含全部必需的有源器件，可直接驱动（LED）发光二极管显示，使用+5V电源。引脚端符号说明 A1G1 个位显示端 CR- 基准电容负端A2G2 十位显示端 GND 地A3G3 百位显示端 INH 模拟输入高位端AZ 自动调零端 INL 模拟输入低位端BUF 缓冲控制端 INT 积分器输出端COM 公共端 POL 极性显示端CPi(13) 时钟脉冲输入端 TEST 检测端VDD 正电源 VREFH 基准电压高位端VHEL 基准电压低位端 VSS 负电源AZ 自动调零端极限值表1.1名称符号额定值单位电源电压VS+6 -9V模拟输入电压VIAVSV基准电压VREFVSV最大允许功能PD(max)800mW工作环境温度TA070贮存温度-65+150图1.18 功能框图主要电参数: 静态参数（VDD=9V,TA=25）表1.2参数符号最小典型最大单位零输入读数(Vi=0V Vrbx=200mv）ZR-000.0±000.0+000.0rdg比例读数（Vi=Vref=100mv）RR999999/10001000rdg正负极性误差（Vi+=Vi-=200mv）Krol-1±0.2+1count线性误差（Vrbx=200mv/Vrbx2v）-1±0.2+1count共模抑制比Vcm=±1v Vrbx=200mv ）Kcmr50uV/V噪声峰峰电压（Vi=0v Vref=200mv ）Vnpp15uV/V输入端漏电流（Vi=0v）Ilc110uV正电源电流（Vi=0v ）Idd0.8108mA负电源电流Iss0.5108mA段驱动（吸入）电流（Vdd=5v断电压3v）Iossc58mA典型应用 200.0mV满量程 图1.192.000V满量程 图1.20五、课程设计报告的格式1、课程设计任务书2、说明书目录3、说明书正文（1）前言；（2）任务分析与方案设计；（3）单元电路设计、参数计算、元器件选择；（4）电路工作原理说明；（5）调试步骤及故障处理说明；（6）使用（或操作）说明；（7）课程设计的收获、体会；、参考资料清单、附图、元器件清单（序号、名称、型号、规格、数值、数量）课题二 函数发生器一、设计目的1、掌握信号发生器的设计方法和测试技术。2、了解单片函数发生器IC8038的工作原理和应用。3、学会安装和调试分立元件与集成电路组成的多级电子电路小系统。二、设计技术指标与要求1、设计要求基本要求：A、电路能输出正弦波、方波和三角波等三种波形；B、输出信号的频率要求可调；C、拟定测试方案和设计步骤；D、根据性能指标，计算元件参数，选好元件，设计电路并画出电路图；E、在面包板上或万能板上安装电路；F、测量输出信号的幅度和频率；H、写出设计性性报告。扩展要求：输出信号的幅度和频率要求连续可调，幅度范围为0-5V，频率范围100Hz-10KHz。2、技术指标频率范围：100Hz-1KHz，1Kz-10KHz；输出电压：方波VP-P24V，三角波VP-P=6V，正弦波VP-P=1V；方波tr小于1uS。三、设计提示方案提示：1、设计方案可先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可先产生三角波-方波，再将三角波变成正弦波。如下框图所示。2、用单片集成芯片IC8038实现，但这种方案要求幅度和频率都可调，可采用数字电位器加程控放大器实现。3、用单片机和A/D转换器实现，编写相应的程序即可实现。设计用仪器：示波器1台，晶体管毫伏表，万用表1块，低频信号发生器，实验面包板或万能板。设计用主要器件：双运放uA747（或7412一只）、差分管3DG100四个；IC8038、数字电位器一个；89C51、D/A0832一块。电阻电容若干。四、设计报告要求1、选定设计方案；2、拟出设计步骤，画出设计电路，分析并计算主要元件参数值；3、列出测试数据表格；4、进行总结和分析，并写出设计性报告。五、设计总结与思考1、总结信号发生器的设计和测试方法；2、总结设计信号发生器所用的知识点；3、三角波的输出幅度是否可以超过方波？4、IC8038的输出频率与哪些参数有关？如何减小失真？课题三 多功能数字钟电路一、实验目的1、掌握数字钟的设计、组装与调试方法。2、熟悉集成电路的使用方法。二、设计要求以数字形式显示时、分、秒。小时计时采用12进制的计时方式，分、秒采用60进制的计时方式。具有快速校准时、分的功能。计时误差：10s/天三、简述原理数字电子钟由基准频率源、分频器、计数器、译码显示驱动器、数字显示器和校准电路等六部分组成。设计方框图如图3.1。时显示器分显示器秒显示器时译码器时计数器分译码器时译码器时计数器秒译码器分计数器秒计数器校时电路振荡器分频器图3.1 数字钟设计方框图基准频率源是数字电子钟的核心，它产生一个矩形波时间基准源信号，其稳定性和频率精确度决定了计时的准确度，振荡频率愈高，计时精度也就愈高。分频器采用计数器实现，以得到1s（即频率为1Hz）的标准秒脉冲。在计数器电路中，对秒、分计数器采用六十进制的计数器，对时计数器采用十二进制计数器。译码器采用BCD码-七段显示译码驱动器。显示器采用LED七段数码管。校准电路可采用按键及门电路组成。1、石英晶体振荡器石英晶体振荡器的特点是振荡频率准确、电路结构简单、频率易调整。用反相器与石英晶体构成的振荡电路如图3.2所示。利用两个与非门G1和G2自我反馈，使它们工作在线性状态，然后利用石英晶体JU来控制振荡频率，同时用电容C1来作为两个非门之间的耦合，两个非门输入和输出之间并接的电阻R1和R2作为负反馈元件用，由于反馈电阻很小，可以近似认为非门的输出输入压降相等。电容C2是为了防止寄生振荡。例如：电路中的石英晶振荡频率是4MHz时，则电路的输出频率为4MHz。2、分频器由于石英晶体振荡器产生的频率很高，要得到秒脉冲，需要用分频电路。例如，振荡器输出4MHz信号，通过D触发器（74LS74）进行4分频变成1MHz，然后送到10分频计数器（74LS90，该计数器可以用8421码制），经过6次10分频而获得1Hz的方波信号作为秒脉冲信号。11G2G1R1R21K1KJUV0C210pFC10.01F图3.2 石英晶体振荡电路3、计数器秒脉冲信号经过6级计数器，分别得到“秒”个位、十位，“分”个位、十位，“时”个位、十位的计时。“秒”“分”计数器为60进制，小时为24进制。（1）60进制计数：“秒”计数器电路与“分”计数器电路都是60进制，它由一级10进制计数器和一级6进制计数器连接构成，如图3.3所示，采用两片中规模集成电路74LS90串接起来构成的“秒”、“分”计数器。 74LS90 R0（1） R0（2） IC2 74LS90IC1&1QD1QA2QB2QC2CP2CP11秒74LS0074LS04至分(时)计数器的CP端图3.3 60进制计数器IC1是十进制计数器，QD1作为十进制的进位信号，74LS90计数器是十进制异步计数器，用反馈归零方法实现十进制计数，IC2和与非门组成六进制计数。74LS90是在CP信号的下降沿翻转计数，QA2和QC2相与0101的下降沿，作为“分”（“时”）计数器的输入信号。QB2和QC20110高电平1分别送到计数器的清零R0（1），R0（2），74LS90内部的R0（1）和R0（2）与非后清零而使计数器归零，完成六进制数。由此可见IC1和IC2串联实现了六十进制计数。（2）24进制计数器：小时计数电路是由IC5和IC6组成的24进制计数电路，如图2.4所示。当“时”个位IC5计数输入端CP5来到第10个触发信号时，IC5计数器复零，进位端QD5向IC6“时”十位计数器输出进位信号，当第24个“时”（来自“分”计数器输出的进位信号）脉冲到达时，IC5计数器的状态为“0100”， IC6计数器的状态为“0010”，此时“时”个位计数器的QC5和“时”十位计数器的QB6输出为“1”。把它们分别送到IC5和IC6计数器的清零端R0（1）和R0（2），通过7490内部的R0（1）和R0（2）与非后清零，计数器复零，完成24进制计数。 74LS90 R0(1) R0(2) IC6 74LS90R0(1) R0(2) IC5QD5QB6CP1CP5时(来自分输出的进位信号)QC5图3.4 24进制计数电路4、译码器译码是将给定的代码进行翻译。计数器采用的码制不同，译码电路也不同。74LS48驱动器是与8421BCD编码计数器配合用的七段译码驱动器。74LS48配有灯测试LT、动态灭灯输入RBI、灭灯输入/动态灭灯输出BI/RBO，当LT=“0”时，74LS48输出全“1”。74LS48的输入端和计数器对应的输出端、74LS48的输出端和七段显示器的对应段相连。5、显示器本系统用七段发光二极管来显示译码器输出的数字，显示器有两种：共阳极或共阴极显示器。74LS48译码器对应的显示器是共阴极显示器。6、校时电路校时电路实现对“时”、“分”、“秒”的校准。在电路中设有正常计时和校时位置。“秒”、“分”、“时”的校准开关分别通过RS触发器控制。四、供参考选择的元器件1、七段显示器（共阴极） 6片2、74LS48 6片3、74LS90 12片4、4MHz石英晶体 1片5、74LS04 1片6、74LS74 1片7、74LS10、74LS00 10片8、电阻、电容、导线等五、设计、调试要点在实验箱上组装电子钟，注意，器件管脚的连接一定要准确，“悬空端”、“清0端”、“置1端”要正确处理，调试步骤和方法如下：1、可以先将系统划分为振荡器、计数器、分频器、译码显示等部分，对它们分别进行设计与调试，最后联机统调。2、各部件设计安装完毕后，用示波器或频率计观察石英晶体振荡器的输出频率，晶振输出频率应为4MHz。3、将频率为4MHz的脉冲信号送入分频器，用示波器或频率计观察分频器的输出频率是否达到设计要求。4、将频率为1Hz的标准秒脉冲信号分别送入“时“分”、“秒”计数器，检查各级计数器的工作状况。5、将合适的BCD码分别送入各级译码显示器的输入端，检查数码显示是否正确。各部件调试正常后，进行组装联调，检查校准电路是否可以实现快速校时，最后对系统进行微调。6、当分频器和计数器调试正常后，观察电子钟是否正常地工作。六、实验报告要求 写出详细的总结报告。包括：题目，设计任务及要求，画出详细框图，整机逻辑电路，调试方法，故障分析，精度分析，有关波形以及功能评价，收获体会。课题四 交通信号灯控制系统一、课程设计目的 1、掌握综合应用理论知识和中规模集成电路设计方法 2、掌握调试及电路主要技术指标的测试方法二、设计任务设计一个十字路口交通灯信号控制器，要求如下：（1） 十字路口设有红、黄、绿、左拐指示灯；有数字显示通行时间，以秒单位作减法计数。（2） 主、支干道交替通行，主干道每次绿灯亮40S，左拐指示灯15S；支干道每次绿灯亮20S，左拐指示灯亮10S。（3） 每次绿灯变左拐时，黄灯先亮5S（此时另一干道上的红灯不变），每次左拐指示变红灯时，黄灯先亮5S（此时另一干道上的红灯不变）。（4） 当主、支干道任意干道出现特殊情况时，进入特殊运行状态，两干道上所有车辆都禁止通行，红灯全亮，时钟停止工作。（5） 要求主、支干道通行时间及黄灯亮的时间均可在099S内任意设定。三、设计提示及参考电路 某交通灯控制系统的组成框图如图4.1所示。状态控制器主要用于纪录十字路口交通灯的工作状态，通过状态译码器分别点亮相应状态的信号灯。秒信号发生器产生整个定时系统的时基脉冲，通过减法计数器对秒脉冲减计数，达到控制每一种工作状态的持续时间。减法计数器的回零脉冲使状态控制器完成状态转换，同时状态译码器根据系统下一个工作状态决定计数器下一次减计数的初始值。减法计数器的状态由BCD译码器译码、数码管显示。在黄灯亮期间，状态译码器将秒脉冲引入红灯控制电路，使红灯闪烁。译码、显示主干道信号灯支干道信号灯减法计数器状态译码器红灯闪烁控制置数控制状态控制器秒脉冲发生器图4.1 交通灯控制系统的组成框图1、 状态控制器设计根据设计要求，各信号灯的工作顺序流程如图4.2所示。信号灯四种不同的状态分别用S0（主绿灯亮、支红灯亮）、S1（主黄灯亮、支红灯闪烁）、S2（主红灯亮、支绿灯亮）、S3（主红灯闪烁、支黄灯亮）表示，其状态编码及状态转换图如图4.3所示。图4.3图4.3 状态编码及状态转换图主干道绿灯亮支干道红灯亮（30进制计数器减1）主干道黄灯亮支干道红灯闪烁（5进制计数器减1）主干道红灯亮支干道绿灯亮（20进制计数器减1）主干道红灯闪烁支干道黄灯亮（5进制计数器减1）图6.6.2 信号灯的工作顺序流程显然，这是一个二位二进制计数器。可采用中规模集成计数器CD4029构成状态控制器，电路如图4.4。2、 状态译码器主、支干道上红、黄、绿信号灯的状态主要取决于状态控制器的输出状态。它们之间的关系见真值表4.1。对于信号灯的状态，“1”表示灯亮，“0”表示灯灭。表4.1 信号灯信号的状态状态控制器输出主干道信号灯支干道信号灯Q2Q1R（红）Y（黄）G（绿）r（红）y（黄）g（绿）00110101001101001000110000010011根据真值表，可求出各信号灯的逻辑函数表达式为：图4.4用中规模集成计数器CD4029构成状态控制器现选择半导体发光二极管模拟交通灯，由于门电路的带灌电流的能力一般比带拉电流的能力强，要求门电路输出低电平时，点亮相应的发光二极管。故状态译码器的电路组成见图4.5所示。根据设计要求，当黄灯亮时，红灯应按1HZ频率闪烁。从状态译码器真值表中看出，黄灯亮时，Q1必为高电平；而红灯点亮信号与Q1无关。现利用Q1信号去控制三态门电路74LS245 （或模拟开关），当Q1为高电平时，将秒信号脉冲引到驱动红灯的与非门的输入端，使红灯在黄灯亮期间闪烁；反之将其隔离，红灯信号不受黄灯信号的影响。3、 定时系统根据设计要求，交通灯控制系统要有一个能自动装入不同定时时间的定时器，以完成30s、20s、5s的定时任务。4、 秒信号产生器产生秒信号的电路有多种形式，图4.6时利用555定时器组成的秒信号发生器。因为该电路输出脉冲的周期为：。若T=1S，令C=