数字电路与逻辑设计课程设计_高等教育-大学课件.pdf

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1、 -.-总结资料-课 程 设 计 说 明 书 课程设计名称 数字电路与逻辑设计 专 业 计算机科学与技术 班 级 150403 班 学 生 陆文祥 指 导 教 师 宋宇 2016 年 12 月 19 日 -.-总结资料-课 程 设 计 任 务 书 课程设计题目 自动电子钟 起止日期 2016 年 12 月 19 日 2016 年 12 月 30 日 设计地点 1704 设计任务及日程安排：设计任务：1.设计一个显示两位秒信号的数字电子钟 2.设计一个数字频率计，检测围 1099Hz，两位数码管显示 3.设计智力竞赛抢答器，可供 4 组抢答 4.设计玩具电子琴，能发出八个音符 5.（自选题目的设

2、计任务和要求）日程安排：2016.12.19-2016.12.20 了解设计任务，查阅相关资料 2016.12.21-2016.12.23 组装、调试实验电路，实现要求功能 2016.12.26-2016.12.28 确定自选题目设计方案，设计电路，画原理图 2016.12.29 整理资料，撰写设计报告书 2016.12.30 答辩，上交设计报告书 注：此任务书由指导教师在课程设计前填写，发给学生座位本门课程设计的依据。总结资料课程设计任务书课程设计题目自动电子钟起止日期年月日年月日设计地点设计任务及日程安排设计任务设计一个显示两位秒信号的数字电子钟设计一个数字频率计检测围两位数码管显示设计智

3、力竞赛抢答器可供组抢答设计现要求功能确定自选题目设计方案设计电路画原理图整理资料撰写设计报告书答辩上交设计报告书注此任务书由指导教师在课程设计前填写发给学生座位本门课程设计的依据总结资料题目简易数字电子钟的设计与制作简易数字频率验一设计实验二设计实验三设计实验四自选题目总结资料设计实验一一实验题目简易数字电子钟的设计与制作二设计目的了解计时器主体电路的组成及工作原理掌握组合逻辑电路时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计安装测试方 -.-总结资料-题目：1.简易数字电子钟的设计与制作 2.简易数字频率计的设计与制作 3.简易智力竞赛抢答器的设计与制作 4.简易玩具电子琴的设计与制作 5.自选题目：

4、自动电子钟 目录 设计实验一.4 设计实验二.9 设计实验三.13 设计实验四.17 自选题目.23 总结资料课程设计任务书课程设计题目自动电子钟起止日期年月日年月日设计地点设计任务及日程安排设计任务设计一个显示两位秒信号的数字电子钟设计一个数字频率计检测围两位数码管显示设计智力竞赛抢答器可供组抢答设计现要求功能确定自选题目设计方案设计电路画原理图整理资料撰写设计报告书答辩上交设计报告书注此任务书由指导教师在课程设计前填写发给学生座位本门课程设计的依据总结资料题目简易数字电子钟的设计与制作简易数字频率验一设计实验二设计实验三设计实验四自选题目总结资料设计实验一一实验题目简易数字电子钟的设计与制

5、作二设计目的了解计时器主体电路的组成及工作原理掌握组合逻辑电路时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计安装测试方 -.-总结资料-设计实验一 一、实验题目：简易数字电子钟的设计与制作 二、设计目的 1、了解计时器主体电路的组成及工作原理；2、掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计、安装、测试方法；3、熟悉集成电路及有关电子器件的使用；三、实验要求 要求设计一个能显示两位秒信号的数字电子钟，分电路设计、电路安装、电路调测三个阶段完成。四、实验容（一）.设计原理思路：本次设计以数字电子为主，分别对时钟信号源、秒计时显示、分计时显示、小时计时显示进行设计，然后将它们组合，来完成时、分、秒

6、的显示并通过本次设计加深对数字电子技术的理解以及更熟练使用计数器、触发器和各种逻辑门电路的能力。电路主要使用集成计数器，如 74ls90、74ls48，LED数码管及各种门电路和基本的触发器等，电路使用直流电源供电，很适合在日常生活中使用数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。数字电子钟由以下几部分总结资料课程设计任务书课程设计题目自动电子钟起止日期年月日年月日设计地点设计任务及日程安排设计任务设计一个显示两位秒信号的数字电子钟设计一个数字频率计检测围两位数码管显示设计智力竞赛抢答器可供组抢答设计现要求功能确定自选题目设计方案设计电路画原理图整理资料撰写设计报告书答辩上交设计

7、报告书注此任务书由指导教师在课程设计前填写发给学生座位本门课程设计的依据总结资料题目简易数字电子钟的设计与制作简易数字频率验一设计实验二设计实验三设计实验四自选题目总结资料设计实验一一实验题目简易数字电子钟的设计与制作二设计目的了解计时器主体电路的组成及工作原理掌握组合逻辑电路时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计安装测试方 -.-总结资料-组成：六十进制秒、分计数器、二十进制时计数器；以及秒、分、时的译码显示部分等。（二）实验电路图 图 1 数字电子钟 Q012Q19Q28Q311MS16MS27MR12MR23CLK014CLK11GND10VCC574LS90Q012Q19Q28Q311M

8、S16MS27MR12MR23CLK014CLK11GND10VCC574LS90TRIG2Q3R4CVolt5THR6DIS7VCC8GND1LM555dcba1 243dcba1 24310K75K10UF0.1UFVCCVCCVCCAAAABBBBCCCCDDDD（三）元器件选择及介绍 74LS90 计数器是一种中规模二一五进制计数器。它由四个主从 JK 触发器和一些附加门电路组成，整个电路可分两部分，其中 FA触发器构成一位二进制计数器；FD、FC、FB构成异步五进制计数器，在 74LS90 计数器电路中，设有专用置“0”端 R1、R2和置位（置“9”）端 S1、S2。将输出 QA与输

9、入 B 相接，构成 8421BCD码计数器；B、将输出 QD 与输入 A 相接，构成 5421BCD 码计数器；C、表中H为高电平、L 为低电平、为不定状态。74LS90 具有如下的五种基本工作方式：（1）五分频：即由 FD、FC、和 FB组成的异步五进制计数器工作方式。（2）十分频（8421 码）：将 QA与 CK2联接，可构成 8421 码十分频电路。总结资料课程设计任务书课程设计题目自动电子钟起止日期年月日年月日设计地点设计任务及日程安排设计任务设计一个显示两位秒信号的数字电子钟设计一个数字频率计检测围两位数码管显示设计智力竞赛抢答器可供组抢答设计现要求功能确定自选题目设计方案设计电路画

10、原理图整理资料撰写设计报告书答辩上交设计报告书注此任务书由指导教师在课程设计前填写发给学生座位本门课程设计的依据总结资料题目简易数字电子钟的设计与制作简易数字频率验一设计实验二设计实验三设计实验四自选题目总结资料设计实验一一实验题目简易数字电子钟的设计与制作二设计目的了解计时器主体电路的组成及工作原理掌握组合逻辑电路时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计安装测试方 -.-总结资料-（3）六分频：在十分频（8421 码）的基础上，将 QB 端接 R1，QC 端接R2。其计数顺序为000101，当第六个脉冲作用后，出现状态QCQBQA=110利用 QBQC=11 反馈到 R1 和 R2 的方式使电路

11、置“0”。（4）九分频：QAR1、QDR2，构成原理同六分频。（5）十分频（5421 码）：将五进制计数器的输出端 QD 接二进制计数器的脉冲输入端 CK1，即可构成5421 码十分频工作方式。此外，据功能表可知，构成上述五种工作方式时，S1、S2 端最少应有一端接地；构成五分频和十分频时，R1、R2 端亦必须有一端接地。LM555 555 的 8 脚是集成电路工作电压输入端，电压为 518V，以 UCC 表示；从分压器上看出，上比较器 A1的脚接在 R1 和 R2之间，所以 5 脚的电压固定在 2UCC/3 上；下比较器 A2 接在 R2 与 R3 之间，A2 的同相输入端电位被固定在 UC

12、C/3 上。1 脚为地。2 脚为触发输入端；3 脚为输出端，输出的电平状态受触发器控制，而触发器受上比较器 6 脚和下比较器 2 脚的控制。当触发器接受上比较器A1从R脚输入的高电平时，触发器被置于复位状态，3 脚输出低电平；2 脚和 6 脚是互补的，2 脚只对低电平起作用，高电平对它不起作用，即电压小于 1Ucc/3，此时 3 脚输出高电平。6 脚为阈值端，只对高电平起作用，低电平对它不起作用，即输入 电压大于 2 Ucc/3，称高触发端，3 脚输出低电平，但有一个先决条件，即 2 脚电位必须大于 1Ucc/3 时才有效。3 脚在高电位接近电源电压 Ucc，输出电流最大可打 200mA。4

13、脚是复位端，当 4 脚电位小于 0.4V 时，不管 2、6 脚状态如何，输出端 3 脚都输出低电平。5 脚是控制端。7 脚称放电端，与 3 脚输出同步，输出电平一致，总结资料课程设计任务书课程设计题目自动电子钟起止日期年月日年月日设计地点设计任务及日程安排设计任务设计一个显示两位秒信号的数字电子钟设计一个数字频率计检测围两位数码管显示设计智力竞赛抢答器可供组抢答设计现要求功能确定自选题目设计方案设计电路画原理图整理资料撰写设计报告书答辩上交设计报告书注此任务书由指导教师在课程设计前填写发给学生座位本门课程设计的依据总结资料题目简易数字电子钟的设计与制作简易数字频率验一设计实验二设计实验三设计实

14、验四自选题目总结资料设计实验一一实验题目简易数字电子钟的设计与制作二设计目的了解计时器主体电路的组成及工作原理掌握组合逻辑电路时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计安装测试方 -.-总结资料-但 7 脚并不输出电流，所以 3 脚称为实高（或低）、7 脚称为虚高。五.元器件清单 74LS90+5V直流电源 10 F、0.1 F 电容 10K 75K 电阻 LM555 数码显示器 六实验心得 此次的电路实验，不仅是学会实验技术，更是掌握了实验方法，即用实验检验理论的方法，将平时所学到的简单计数器组合起来做成一个数字频率计。做试验前更是要将老师上课所讲的容理解透彻，因为这是做实验的基础，在做实验时虽然

15、我还遇到了不少的问题，但是通过老师和同学们的帮助，我完成了实验，并得到很多知识，连线过程中，导线多，繁琐，更应该认真仔细的检查，排除错误。本次设计让我学会了很多，让我对以前学过的知识得以掌握，对未学知识也了解了一下。总结资料课程设计任务书课程设计题目自动电子钟起止日期年月日年月日设计地点设计任务及日程安排设计任务设计一个显示两位秒信号的数字电子钟设计一个数字频率计检测围两位数码管显示设计智力竞赛抢答器可供组抢答设计现要求功能确定自选题目设计方案设计电路画原理图整理资料撰写设计报告书答辩上交设计报告书注此任务书由指导教师在课程设计前填写发给学生座位本门课程设计的依据总结资料题目简易数字电子钟的设

16、计与制作简易数字频率验一设计实验二设计实验三设计实验四自选题目总结资料设计实验一一实验题目简易数字电子钟的设计与制作二设计目的了解计时器主体电路的组成及工作原理掌握组合逻辑电路时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计安装测试方 -.-总结资料-在实验具体的操作过程中，对理论知识也有了进一步的了解，真正达到了理论指导实践，实践检验理论的目的。在实验过程中，我遇到了，线路不通，芯片损坏等问题。在实验中若是遇到问题，不应该盲目将导线拆掉，应该从根本出发找到问题的根源。此次实验，不仅有利于掌握知识体系与学习方法，更有利于激发我们学习的主动性，增强自信心，而且有利于书本知识技能的巩固和迁移。总结资料课程设计

17、任务书课程设计题目自动电子钟起止日期年月日年月日设计地点设计任务及日程安排设计任务设计一个显示两位秒信号的数字电子钟设计一个数字频率计检测围两位数码管显示设计智力竞赛抢答器可供组抢答设计现要求功能确定自选题目设计方案设计电路画原理图整理资料撰写设计报告书答辩上交设计报告书注此任务书由指导教师在课程设计前填写发给学生座位本门课程设计的依据总结资料题目简易数字电子钟的设计与制作简易数字频率验一设计实验二设计实验三设计实验四自选题目总结资料设计实验一一实验题目简易数字电子钟的设计与制作二设计目的了解计时器主体电路的组成及工作原理掌握组合逻辑电路时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计安装测试方 -.-总

18、结资料-设计实验二 一、实验题目：简易数字频率计的设计与制作 二、实验目的 1.了解数字频率计电路的组成及工作原理；2.掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计、安装、测试方法；三、实验要求 设计一个数字频率计，要求检测频率围 10Hz99Hz，两位数码管显示。由 555组成多谐振荡器作为被测源，555 构成单稳态触发器控制闸门，计数器由 2 个74LS160 组成。四、实验容（一）设计原理思路 时基电路的作用是产生一个标准时间信号，有定时器 555 构成的多谐振荡器产生（当标准时间的精度要求较高时，应通过晶体振荡器分频获得）。若已知振荡器的频率 由公式可以计算出电阻及电容C 的

19、值。若振荡器 C1=10uf，则 R3=t/0.7c=35.7k 取标称值 36k R2=(t/0.7c)-R2=107k 取 R2=47K RP=100K ；电路如下图。在时基信号结束时产生的负跳变用来产生锁存信号，锁存信号的负跳变又用来产生清零信号。脉冲信号可由两个单稳态触发器产生，他们的脉冲宽度由电路的时间常数决定。设锁存器信号和清零信号的脉冲宽度相同。如果要求 t=0.02s,则 t=0.02s，C5=4.4uf(取标值 4.7uF),触发脉冲从 1A 端输入时，在触发脉冲的负跳变作用下，总结资料课程设计任务书课程设计题目自动电子钟起止日期年月日年月日设计地点设计任务及日程安排设计任务

20、设计一个显示两位秒信号的数字电子钟设计一个数字频率计检测围两位数码管显示设计智力竞赛抢答器可供组抢答设计现要求功能确定自选题目设计方案设计电路画原理图整理资料撰写设计报告书答辩上交设计报告书注此任务书由指导教师在课程设计前填写发给学生座位本门课程设计的依据总结资料题目简易数字电子钟的设计与制作简易数字频率验一设计实验二设计实验三设计实验四自选题目总结资料设计实验一一实验题目简易数字电子钟的设计与制作二设计目的了解计时器主体电路的组成及工作原理掌握组合逻辑电路时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计安装测试方 -.-总结资料-输出端 1Q 可获得一正脉冲，其波形关系正好满足所示波形的要求。手动复位开

21、关 S 按下时，计数器清零。（二）实验电路图 总结资料课程设计任务书课程设计题目自动电子钟起止日期年月日年月日设计地点设计任务及日程安排设计任务设计一个显示两位秒信号的数字电子钟设计一个数字频率计检测围两位数码管显示设计智力竞赛抢答器可供组抢答设计现要求功能确定自选题目设计方案设计电路画原理图整理资料撰写设计报告书答辩上交设计报告书注此任务书由指导教师在课程设计前填写发给学生座位本门课程设计的依据总结资料题目简易数字电子钟的设计与制作简易数字频率验一设计实验二设计实验三设计实验四自选题目总结资料设计实验一一实验题目简易数字电子钟的设计与制作二设计目的了解计时器主体电路的组成及工作原理掌握组合逻

22、辑电路时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计安装测试方 -.-总结资料-DIS7TRIG2THR6GND1CON5OUT3RES4VCC8555DIS7TRIG2THR6GND1CON5OUT3RES4VCC855520K1.2M2002.2K1uf0.01uf0.01uf开关 的接口10ufGNDCLR1CLK2A3B4C5D6ENP7GND8LOAD9ENT10QD11QC12QB13QA14RCO15VCC1674LS160CLR1CLK2A3B4C5D6ENP7GND8LOAD9ENT10QD11QC12QB13QA14RCO15VCC1674LS160+5VGNDa b c da b

23、c dA B C DA B C D+5VGND （三）元器件选择及介绍 74LS160 用于快速计数的部超前进位 用于 n 位级联的进位输出 同步可编程序 有置数控制线 二极管箝位输入 直接清零 同步计数 160 是十进制计数器 也就是说它只能记十个数 从 0000-1001（0-9）到 9 之后再来时钟 就回到 0 首先是 clk 这是时钟 之后是 rco 这是输出，MR 是复位 低电频有效（图上接线前面花圈的都是低电平有效）load 是置数信号 当他为低电平时 在始终作用下 读入 D0到 D3 为了使 161 正常工作 ENP和 ENT接 1，另外 D0 到 D3 是置数端，Q0 到 Q3

24、 是输出端 555 定时器 555 的 8 脚是集成电路工作电压输入端，电压为 518V，以 UCC 表示；从分压器上看出，上比较器A1的脚接在R1和R2之间，所以5脚的电压固定在2UCC/3上；下比较器 A2接在 R2与 R3之间，A2 的同相输入端电位被固定在 UCC/3 上。1 脚为地。2 脚为触发输入端；3 脚为输出端，输出的电平状态受触发器控制，而触发器受上比较器 6 脚和下比较器 2 脚的控制。当触发器接受上比较器 A1 从R脚输入的高电平时，触发器被置于复位状态，3 脚输出低电平；2 脚和 6 脚是互补的，2 脚只对低电平起作用，高电平对它不起作用，即电压小于 1Ucc/3，此时

25、 3 脚输出高电平。6 脚为阈值端，只对高电平起作用，低电平对它不起作用，即输入 电压大于 2 Ucc/3，称高触发端，3 脚输出低电平，但有一个先决条件，即 2 脚电位必须大于 1Ucc/3 时才有效。3 脚在高电位接近电源电压 Ucc，输出电流最大可打 200mA。4 脚是复位端，当 4 脚电位小于 0.4V 时，不管 2、6 脚状态如何，输出端 3 脚都输出低电平。5 脚是控制端。7 脚称放电端，与 3 脚输出同步，输出电平一致，但 7 脚并不输出电流，所以 3 脚称为实高（或低）、7 脚称为虚高。可应用：（1）构成施密特触发器，用于 TTL 系统的接口，整形电路总结资料课程设计任务书课

26、程设计题目自动电子钟起止日期年月日年月日设计地点设计任务及日程安排设计任务设计一个显示两位秒信号的数字电子钟设计一个数字频率计检测围两位数码管显示设计智力竞赛抢答器可供组抢答设计现要求功能确定自选题目设计方案设计电路画原理图整理资料撰写设计报告书答辩上交设计报告书注此任务书由指导教师在课程设计前填写发给学生座位本门课程设计的依据总结资料题目简易数字电子钟的设计与制作简易数字频率验一设计实验二设计实验三设计实验四自选题目总结资料设计实验一一实验题目简易数字电子钟的设计与制作二设计目的了解计时器主体电路的组成及工作原理掌握组合逻辑电路时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计安装测试方 -.-总结资料-

27、或脉冲鉴幅等；（2）构成多谐振荡器，组成信号产生电路；（3）构成单稳态触发器，用于定时延时整形及一些定时开关中。555 应用电路采用这 3 种方式中的 1 种或多种组合起来可以组成各种实用的电子电路，如定时器、分频器、元件参数和电路检测电路、玩具游戏机电路、音响告警电路、电源交换电路、频率变换电路、自动控制电路等。五.元器件清单 74LS160，导线，+5V直流电源，1 F、0.01 F 电容，200K、2.2K、1.2M 电阻，定时器 555，数码显示器 六.总结设计电路的特点和方案的优缺点。该电路简单明了，可以实现简易数字频率计的功能，更好的应用了74LS160。七.参考文献 数字电子技术

28、基础（第五版）八.实验心得 此次的电路实验，不仅是学会实验技术，更是掌握了实验方法，即用实验检验理论的方法，将平时所学到的简单计数器组合起来做成一个数字频率计。做试验前更是要将老师上课所讲的容理解透彻，因为这是做实验的基础，在做实验时虽然我还遇到了不少的问题，但是通过老师和同学们的帮助，我完成了实验，并得到很多知识，连线过程中，导线多，繁琐，更应该认真仔细的检查，排除错误。本次设计让我学会了很多，让我对以前学过的知识得以掌握，对未学知识也了解了一下。总结资料课程设计任务书课程设计题目自动电子钟起止日期年月日年月日设计地点设计任务及日程安排设计任务设计一个显示两位秒信号的数字电子钟设计一个数字频

29、率计检测围两位数码管显示设计智力竞赛抢答器可供组抢答设计现要求功能确定自选题目设计方案设计电路画原理图整理资料撰写设计报告书答辩上交设计报告书注此任务书由指导教师在课程设计前填写发给学生座位本门课程设计的依据总结资料题目简易数字电子钟的设计与制作简易数字频率验一设计实验二设计实验三设计实验四自选题目总结资料设计实验一一实验题目简易数字电子钟的设计与制作二设计目的了解计时器主体电路的组成及工作原理掌握组合逻辑电路时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计安装测试方 -.-总结资料-设计实验三 一.实验题目：简易智力竞赛抢答器的设计与制作 二.实验要求 抢答器可供四组抢答，有人抢答时，蜂鸣器发声，同时优

30、先抢答者对应的指示灯亮，而后抢答者对应的指示灯不亮。主持人具有将抢答器复原的功能。智力竞赛抢答器是用来判断哪一个预定状态首先发生的电路，主要由开关阵列电路、触发锁存电路、显示电路几部分构成。三.实验容（1）根据功能要求构建总体设计方案，比较和选定设计的系统方案，确定整个电路的组成及各单元电路完成的功能，画出系统框图。（2）单元电路的设计、参数计算、器件选择及介绍。（3）画出完整的总体电路设计图（器件型号、元件参数应标出）和必要的波形图，并说明电路的工作原理。（一）实验原理 智力竞赛抢答器是用来判断哪一个预定状态首先发生的电路。选手通过按键开关电路发出抢答信号，先按动者，抢答成功，触发所存电路将

31、该信息保持下来，同时封锁其他选手的输入。抢答成功后对应灯亮，并启动声响电路发出抢答成功提示。主持人按键电路发出复位信号使触发锁存电路的各输出清零。所以主要由开关阵列电路、触发锁存电路、显示电路几部分构成。（1）开关阵列电路是由多路开关组成，竞赛者与开关相对应。（2）触发所存电路是当某一开关首先按下时，触发锁存电路被触发，在输出端产生相应的开关电平信息，同时为防止其它开关随后触发而产生紊乱。（3）显示电路即按钮开关按下时对应的指示灯亮。抢答开始前，抢答者的四个按钮均末按下，锁存器的输入端都为 0，主持人通过复位按钮使时钟端为 l，因此锁存器清零，四个发光二极管均不亮：同时输出为 开关 阵列 电路

32、 触发 锁存 电路 显示 电路 总结资料课程设计任务书课程设计题目自动电子钟起止日期年月日年月日设计地点设计任务及日程安排设计任务设计一个显示两位秒信号的数字电子钟设计一个数字频率计检测围两位数码管显示设计智力竞赛抢答器可供组抢答设计现要求功能确定自选题目设计方案设计电路画原理图整理资料撰写设计报告书答辩上交设计报告书注此任务书由指导教师在课程设计前填写发给学生座位本门课程设计的依据总结资料题目简易数字电子钟的设计与制作简易数字频率验一设计实验二设计实验三设计实验四自选题目总结资料设计实验一一实验题目简易数字电子钟的设计与制作二设计目的了解计时器主体电路的组成及工作原理掌握组合逻辑电路时序逻辑

33、电路及数字逻辑电路系统的设计安装测试方 -.-总结资料-0，蜂鸣器不发声。当有人抢答时，例如按钮被按下，锁存器的 D1 输入端为 1，对应的输出端 Ql 由 0 变为 1，经反相后驱动对应的发光二极管发光；同时Q1由 1 变为 0，使输出为 1，蜂鸣器因此而发声，表示对应的选手优先抢答成功。G1 门输出的高电平经过 G2 门后使时钟端 CL 由 1 变 0（此时主持人的按扭已经断开），从而使其由接收状态转为锁存状态，禁止后抢答者的信号存入锁存器，因此即使其他选手再按下所对应的按钮也不起作用。（二）实验电路图 Q02Q03Q17Q16Q210Q211Q315Q314D04D15D212D313C

34、LK9MR110 K10 K10 K10 K+5 V20 020 020 020 0R4CV5TR2GND1TH6DC7Q3VCC847 K47 K0.01UF0.01UFGND+5 V910 121374 LS0 474 LS0 4123591146810874 LS2 013121 2 4 5674 LS2 0GNDGNDLED74 LS1 75 图 3 智力竞赛抢答器 （三）器件选择及介绍：(1)555 定时器：555 集成时基电路称为集成定时器，是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路，其应用十分广泛。该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器，因而广

35、泛用于信号的产生、变换、控制与检测。它的部电压标准使用了三个 5K的电阻，故取名 555 电路。其电路类型有双极型和 CMOS型两大类，两者的工作原理和结构相似。几乎所有的双极型产品型号最后的三位数码都是 555 或 556；所有的 CMOS 产品型号最后四位数码都是7555 或 7556，两者的逻辑功能和引脚排列完全相同，易于互换。555 和 7555是单定时器，556 和 7556 是双定时器。双极型的电压是+5V+15V，输出的最大电流可达 200mA，CMOS型的电源电压是+3V+18V。总结资料课程设计任务书课程设计题目自动电子钟起止日期年月日年月日设计地点设计任务及日程安排设计任务

36、设计一个显示两位秒信号的数字电子钟设计一个数字频率计检测围两位数码管显示设计智力竞赛抢答器可供组抢答设计现要求功能确定自选题目设计方案设计电路画原理图整理资料撰写设计报告书答辩上交设计报告书注此任务书由指导教师在课程设计前填写发给学生座位本门课程设计的依据总结资料题目简易数字电子钟的设计与制作简易数字频率验一设计实验二设计实验三设计实验四自选题目总结资料设计实验一一实验题目简易数字电子钟的设计与制作二设计目的了解计时器主体电路的组成及工作原理掌握组合逻辑电路时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计安装测试方 -.-总结资料-（2）74LS175 电路通电后，按下复位按键 S，1Q、Q2、Q 三、Q

37、4 输出高电平。电路进入筹办状态。这时候，假设有按键 A 被按下，4D 的输出将由低酿成高电平，使 4Q 输输出为高电平经过或门 U3A 驱动数码管使数码管预示 1（选手 A 的编号），同时使/4Q(4Q非)输出为低电平经过与门 U4A 输出低电平，此低电平与时钟脉冲经过与非门 U2A形成一个上涨沿作为 74LS175 CLK的输入。因为 74LS175 是下降沿触发的，故按下除复位之外的不论什么的按键都将不会发生电路状态的变化，即输入被锁定。达到了既定的功能方针 （3）74LS20 74ls20 是一个四输入一输出的与非门组合的芯片，逻辑功能是完成四个输入的逻辑与非计算功能，1、2、4、5

38、脚输入，6 脚输出，13、12、10、9 脚输入，8 脚输出，3、11 两个脚空的，7 脚接 GND，14 脚接 Vcc(4)74LS04 74LS04 是六非门反相器，它的工作电压是 5V，部含有 6 个 CMOS反相器。74LS04的作用就是反相把 1 变成 0，平时使用的过程中注意不要把芯片的管教顺序弄错了。四.在安装调试中的方法技巧，遇到的问题、原因及解决方法 1、这次设计的抢答器电路图简单，很多芯片的逻辑功能也都很清楚所以在调试时可以前判断该电路会是怎样的结果，对于这个抢答器,它涉及的大多都是数字电路的问题.所需要调试的值并不多.首先将各个模块连接到一起后,注意检查各个部分是否连接正

39、确,还得仔细地看一下所用器件的型号是不是我们要的那种,总结资料课程设计任务书课程设计题目自动电子钟起止日期年月日年月日设计地点设计任务及日程安排设计任务设计一个显示两位秒信号的数字电子钟设计一个数字频率计检测围两位数码管显示设计智力竞赛抢答器可供组抢答设计现要求功能确定自选题目设计方案设计电路画原理图整理资料撰写设计报告书答辩上交设计报告书注此任务书由指导教师在课程设计前填写发给学生座位本门课程设计的依据总结资料题目简易数字电子钟的设计与制作简易数字频率验一设计实验二设计实验三设计实验四自选题目总结资料设计实验一一实验题目简易数字电子钟的设计与制作二设计目的了解计时器主体电路的组成及工作原理掌

40、握组合逻辑电路时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计安装测试方 -.-总结资料-在确保连接无误的情况下.那就能将整个电路进行防真了。按动各个按键，看看各管脚的电平变化是不是正确的，同时观察各个集成器件的各个管脚的电平变化情况，以及数码显示器的显示是否正确.如有不正确的就将其逐个问题解决了再进行后面的调试，调试 4D 触发器，各输入管脚均接入二极管，控制开关，检查4 个二极管是否均正常发光。调试 555 脉冲源，将脉冲源接到逻辑笔中，观察是否有脉冲效果。调试扬声器，对其输入一个高电平或低电平，检查工作状态。组装各器件，进行统调。按下四个开关按钮中的任一个，与其编号对应的LED 被点亮，其他不亮，同

41、时扬声器响。直到所有问题都解决了为止。五.元器件清单 555 定时器 一个 74LS04 芯片 74LS20 74LS175 电阻、电容、导线、直流电源 六实验心得 在实验具体的操作过程中，对理论知识也有了进一步的了解，真正达到了理论指导实践，实践检验理论的目的。在实验过程中，我遇到了，线路不通，芯片损坏等问题。在实验中若是遇到问题，不应该盲目将导线拆掉，应该从根本出发找到问题的根源。此次实验，不仅有利于掌握知识体系与学习方法，更有利于激发我们学习的主动性，增强自信心，而且有利于书本知识技能的巩固和迁移。在本次设计中，我对电路设计更加熟练的掌握，在此期间，我和同学们克服困难成功完成本次课题，电

42、路实验意在提高我们的动手动脑能力，在连接各元器件之间犹豫管脚过多而导致连接错误是很常见的事情，只有细心观察，找出错误，反复实验，才能完成实验。总结资料课程设计任务书课程设计题目自动电子钟起止日期年月日年月日设计地点设计任务及日程安排设计任务设计一个显示两位秒信号的数字电子钟设计一个数字频率计检测围两位数码管显示设计智力竞赛抢答器可供组抢答设计现要求功能确定自选题目设计方案设计电路画原理图整理资料撰写设计报告书答辩上交设计报告书注此任务书由指导教师在课程设计前填写发给学生座位本门课程设计的依据总结资料题目简易数字电子钟的设计与制作简易数字频率验一设计实验二设计实验三设计实验四自选题目总结资料设计

43、实验一一实验题目简易数字电子钟的设计与制作二设计目的了解计时器主体电路的组成及工作原理掌握组合逻辑电路时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计安装测试方 -.-总结资料-设计实验四 一、实验题目 简易玩具电子琴的设计与制作 二、设计任务及主要性能指标和要求 1能发出 1、2、3、4、5、6、7、1 八个音符；2用按键作为键盘；3C 调到 B 调对应频率为：调 频率（HZ）C 261.63*2 B 493.88 A 440.00 G 392.00 F 349.23 E 329.63 D 293.66 C 261.63 三、电路的设计（1）根据功能要求构建总体设计方案，比较和选定设计的系统方案，确定整

44、个电路的组成及各单元电路完成的功能，画出系统框图。1.设计方案 主要用一个 555 芯片以及 LM386 芯片来实现电子琴功能。555 芯片是用来产生振荡信号，再经 LM386 集成功率放大器将信号放大，用八个电阻来实现 1、2、3、4、5、6、7、0 八个不同的音频音阶。与方案一相比方案二选择的元器件也不是很多，再加上电路比较简单，所以在后续实验操作时不会造成很大的困难，更重要的是，它得到的音阶较准，声音较大，基本符合设计的要求，所以选总结资料课程设计任务书课程设计题目自动电子钟起止日期年月日年月日设计地点设计任务及日程安排设计任务设计一个显示两位秒信号的数字电子钟设计一个数字频率计检测围两

45、位数码管显示设计智力竞赛抢答器可供组抢答设计现要求功能确定自选题目设计方案设计电路画原理图整理资料撰写设计报告书答辩上交设计报告书注此任务书由指导教师在课程设计前填写发给学生座位本门课程设计的依据总结资料题目简易数字电子钟的设计与制作简易数字频率验一设计实验二设计实验三设计实验四自选题目总结资料设计实验一一实验题目简易数字电子钟的设计与制作二设计目的了解计时器主体电路的组成及工作原理掌握组合逻辑电路时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计安装测试方 -.-总结资料-用的是此方案。2.电路组成 按键模块：老师准备好的器件 音调发声模块：由一个 555 芯片和几个电容还有电阻组成多谐振荡器 音响模块：

46、老师准备好的器件 3.功能 多谐振荡器是能产生矩形波的一种自激振荡器电路，由于矩形波中除基波外还含有丰富的高次谐波，故称为多谐振荡器。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态，在自身因素的作用下，电路就在两个暂稳态之 间来回转换，故又称它为无稳态电路。由 555 定时器构成的多谐振荡器如图 1 所示，R1，R2 和 C 是外接定时元件，电路中将高电平触发端（6 脚）和低电平触发端（2 脚）并接后接到 R2 和 C 的连接处，将放电端（7 脚）接到 R1，R2的连接处。由于接通电源瞬间，电容 C 来不及充电，电容器两端电压uc 为低电平，小于（1/3）Vcc，故高电平触发端与低电平触发端均为低电平，输

47、出 uo 为高电平，放电管 VT截止。这时，电源经 R1，R2对电容 C 充电，使电压 uc 按指数规律上升，当 uc 上升到（2/3）Vcc 时，输出 uo 为低电平，放电管 VT 导通，把 uc 从（1/3）Vcc 上升到（2/3）Vcc 这段时间电路的状态称为第一暂稳态，其维持时间 TPH 的长短与电容的充电时间有关。充电时间常数 T 充=（R1R2）C。（2）单元电路的设计、参数计算、器件选择及介绍。1.单元电路的设计 地 GND；总结资料课程设计任务书课程设计题目自动电子钟起止日期年月日年月日设计地点设计任务及日程安排设计任务设计一个显示两位秒信号的数字电子钟设计一个数字频率计检测围

48、两位数码管显示设计智力竞赛抢答器可供组抢答设计现要求功能确定自选题目设计方案设计电路画原理图整理资料撰写设计报告书答辩上交设计报告书注此任务书由指导教师在课程设计前填写发给学生座位本门课程设计的依据总结资料题目简易数字电子钟的设计与制作简易数字频率验一设计实验二设计实验三设计实验四自选题目总结资料设计实验一一实验题目简易数字电子钟的设计与制作二设计目的了解计时器主体电路的组成及工作原理掌握组合逻辑电路时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计安装测试方 -.-总结资料-触发器 OUT 输出端 复位 R接低电平时及电路不工作，不用时应接高电平；CO 或 VC为控制电压端。若此端外接电压，则可以改变部两

49、个比较器的基准电压，当该端不用时，应该将该段传入串入一只电容接地，以防引入干扰；D放电端。该端与放电管集电极相连，用作定时器式电容的放电；VCC（或 VDD）外接电源 VCC，双极性是基电路 VCC的围是 4.5-16v，一般 5v。2.参数计算 通过计算得到可调电阻的阻值。逐个调节可变电阻的阻值，使每个阻值都对应所需的阻值后，电子琴发出所需要的声音，达到了设计的预期效果。计算周期的公式为：T=0.7（Rw+2R9）*C1,计算频率的公式为：f=1/0.7（Rw+2R9）*C1。通过计算可知：R1=18.0631K （f1=261.6Hz）；R2=16.1065K （f2=293.6Hz）；R

50、3=7.327K （f3=329.6Hz）；R4=13.5234K （f4=349.2Hz）；R5=12.0437K （f5=392.0Hz）；R6=10.737K （f6=440.0Hz）；R7=4.876K （f7=493.9Hz）；R8=76.7725K （f8=523Hz）。3.器件选择 频率振荡电路主要以一个 555 芯片为主；总结资料课程设计任务书课程设计题目自动电子钟起止日期年月日年月日设计地点设计任务及日程安排设计任务设计一个显示两位秒信号的数字电子钟设计一个数字频率计检测围两位数码管显示设计智力竞赛抢答器可供组抢答设计现要求功能确定自选题目设计方案设计电路画原理图整理资料撰写