04-数字逻辑与数字系统课程设计.doc

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1、汽车尾灯控制器设计实验报告实验地点 硬件实验室(121)专 业 计算机软件工程 年 级 04级 姓 名 林圣春 指导教师 连晋平 实验时间 2006-6-10 数字逻辑与数字系统课程设计课程设计作为实践教学的一个重要环节，对提高创新精神和实践能力、发展个性具在重要作用。除了必要的验证性实践以训练实验能力和实验结果整理的能力外，安排综合性课程设计对于提高学生全面应用本课程知识进行分析问题和解决问题的能力具有重要意义。本章给出了一些经典的数字逻辑与数字系统课程设计题目，部分题目给出了功能框图及简要分析。3.1课程设计教学大纲课程设计作为数字逻辑与数字系统课程的重要组成部分，目的是使学生进一步理解课

2、程内容，基本掌握数字系统设计和调试的方法，增加集成电路应用知识，培养学生实际动手能力以分析、解决问题的能力。3.1.1课程设计目的和意义按照本学科教学培养计划要求，在学完专业基础课数字逻辑与数字系统课程后，应进行课程设计，其目的是使学生更好地巩固和加深对基础知识的理解，学会设计中小型数字系统的方法，独立完成调试过程，增强学生理论联系实际的能力，提高学生电路分析和设计能力。通过实践教学引导学生在指导下有所创新，为专业课的学习和日后工程实践奠定基础。3.1.2课程设计基本要求1.教学基本要求要求学生独立完成选题设计，掌握数字系统设计方法；完成系统的仿真、装配及调试，掌握数字系统的仿真与调试技术；在

3、课程设计中要注重培养工程质量意识，并写出课程设计报告。教师应事先准备好课程任务书、指导学生查阅有关资料，安排适当的时间进行答疑，帮助学生解决课程设计过程中的问题。2.能力培养要求1）通过查阅手册和有关文献资料，培养学生独立分析和解决实际问题的能力。2）通过实际电路方案的分析比较、设计计算、元件选取、仿真、安装调试等环节，掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。3）掌握常用仪器设备的使用方法，学会简单的实验调试，提高动手能力。4）综合应用课程中学到的理论知识去独立完成一个设计任务。5）培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。3课程设计报告要求课程设计报告要给出结构框图，对总体设计思想进行阐述，

4、并给出每个单元逻辑电路且论述其工作原理，文字说明部分要求内容完整，言简意赅，书写工整。电路图规范、逻辑关系正确，表达完整清楚。其基本内容与要求如下：1） 总体设计思想。根据功能要求确定整个电路的组成以及各单元电路完成的功能。2） 绘制系统逻辑框图，给出各单元电路之间的关系。3） 单元电路的设计。4） EDA仿真。5） 硬件电路安装、调试。6） 设计总结、设计报告撰写。实验报告专业 计算机系 班级 04软件工程 学号2姓名 林圣春课程名称 数值逻辑与数字系统 学年20052006 学期2课程类别专业必修 实验时间 2006年6月10日实验名称汽车尾灯控制系统设计实验目的和要求1）汽车尾部左右两侧

5、各有3只尾灯，用作汽车行驶状态的方向指示标志。2) 当汽车正常向前行驶时,6只尾灯全部熄灭3) 当汽车要向左或向右转弯时,相应侧的3只尾灯依次由左至右闪亮,每个灯亮1s,每个周期为3s,另一侧的3只灯不亮.4) 紧急刹车时,6只尾灯全部闪亮,闪动频率为1Hz实验软硬件要求硬件：PC机一台 , TDN-CM+教学实验系统一套,若干导线软件：EWB5.0 Mulitism 2001实验内容、方法和步骤（可附页） 详见报告页实验结果（可附页） 详见报告页小结 能够完成该控制系统的设计。 （ 详见报告页）评定成绩：批阅教师： 年月日内容摘要：该汽车尾灯控制系统用数字管显示尾灯闪灭时间的控制，由“1”到

6、“3”，循环计数。左转、右转和刹车时，尾灯的闪烁时间的间隔都是1秒。该电路采用石英晶体振荡器产生频率为1Hz的脉冲信号，起振快，定时精度高，使用方便。一、设计内容及要求：1. 设计内容：本课题要求设计一台汽车尾灯控制系统。2. 设计要求：1）汽车尾部左右两侧各有3只尾灯，用作汽车行驶状态的方向指示标志。2) 当汽车正常向前行驶时,6只尾灯全部熄灭。3) 当汽车要向左或向右转弯时,相应侧的3只尾灯依次由左至右闪亮,每个灯亮1s,每个周期为3s,另一侧的3只灯不亮。4) 紧急刹车时,6只尾灯全部闪亮,闪动频率为1Hz。 5）石英晶体振荡器产生频率为1Hz的脉冲信号，作为计数器的CP信号。二、电路工

7、作原理：电路由脉冲信号输入电路，计数器电路，逻辑门电路和显示电路组成。该控制系统采用计数器来控制尾灯闪烁的时间和闪烁尾灯的选择。当计数器显示1时，L1、R 1输入高电平。显示2时，L2、R2输入高电平，显示3时，L3、R3输入高电平。当控制电路选择左转、右转和刹车时，都有高电平输出。由2个高电平同时输入时，尾灯才亮。 选择刹车，则由一个脉冲直接输入高低电平。三、选定系统设计方案，画出系统框图设计方案：汽车尾灯控制系统按照如下图所示的流程工作：汽车尾灯控制系统框图如下所示：尾灯显示计数器显示逻辑门电路计 数 器脉冲信号输入 显示 电 路 逻 辑 控 制 电 路 四、 单元电路设计参数计算及元器件

8、选择1.脉冲信号输入电路：该电路是由一个频率为1Hz的脉冲信号，使其产生的脉冲信号作为逻辑门电路的输入和计数器的CP脉冲。电路如下图所示： 波形如下图所示： 2.计数器显示电路：该电路使用了十进制同步计数器74LS162，采用了预置数法，预置为“1”，到“3”时预置。启动电路时，计数器置数为“1”，并在脉冲作用下开始计数并在显示器上显示，到“3”时循环。电路图如下所示： 如上图所示，当计数时输出QA和QB输出1的时候（也就是计数到4时），由一个与非门输出为“0”，使预置端口LOAD工作，从而使计数器为“1”。3.逻辑门电路：它是由多个逻辑门来构成。电路图如下： 部件1： 由2非门和3与门来实现

9、计数器输出的高低电平。 部件2：由6个与门来实现左转和右转时的电平输出。 4.控制电路。由3个开关来控制尾灯为左转、右转和刹车。电路图如下： L为左转控制，R为右转控制，Space为刹车控制。5尾灯显示电路. 由6个显示灯组成。左到右分别是：L1, L2, L3, R1, R2, R3。由6个或门控制显示灯，或门二端分别连接逻辑门电路的部件2和部件3。由此来区别左转、右转、刹车三者之间的逻辑关系。五、画出完整的电路图 本系统操作： 系统启动后，把开关L拨下，则为左转，此时显示灯L1、L2、L3分别由右到左闪，然后把开关L复位。把开关R拨下，则为右转，此时显示灯R1、R2、R3分别右左到右闪，再

10、把开关R复位。把开关Space拨下，则为刹车，此时显示灯L1,L2,L3,R1,R2,R3全部闪动，频率是1HZ。最后把开关Space复位。停止电路。六、 列出参考文献1. 张兴忠等主编，数字逻辑与数字系统，科学出版社2. 张兴忠主编，数字逻辑与数字系统实践技术，科学出版社七、 系统需要的元器件清单：Quantity Description =1 74LS162 1 74LS00 1 74LS04 3 74LS08 2 74LS32 =（74LS162计数器 1个，与门 9个，或门 6个，与非门 1个，非门 2个，开关 3个，脉冲信号源 1个，导线若干）八、硬件电路安装、调试同组的芮歆和我的基

11、本设计思想一样，只是芮歆的电路比较复杂。他采用了2移位器和若干逻辑门来实现控制电路。相对我的设计就比较简单，只用了1个计数器和一些逻辑门，因此在电路安装时，采用我的电路图，省了一些芯片和导线。硬件电路安装电路图如下：设计心得体会 此次数字逻辑与数字系统课程设计，留给我印象最深的是要设计一个成功的电路，必须要有耐心，要有坚持的毅力。在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中，特别有趣，培养了我的设计思维，增加了实际操作能力。在让我体会到了设计电路的艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。在最初的设计过程中，我一共整理出两个方案。经过连晋平老师的指导，我采取了精简芯片和电路的思想，采用了用1个计数器完成所有的控制。但在实践的过程中发现，在Multisim中模拟的情况和实际实践中还是有些差异的，尤其表现在开关和脉冲之间的可控制。Multisim中的Bug也给我们带来了很多不便，希望该软件在后续版本中能够得到改进。最后我采用了EWB来仿真。仿真后的结果和我意料一样。这次课程设计，虽然短暂。但却是我第一次的自主合作的设计电路。以前书本上的内容第一次完完全全的在实际中实现。在设计过程中，遇到了书本中不曾学到的情况。同时，由于是二合作制作，是我们学到在将来大规模电路设计中，团体协作（Teamwork）是多么的重要。最后，感谢老师为我们提供这次的机会和悉心的指导。9 / 9