歆歆妹儿
范文一：数字逻辑课程设计报告
数字逻辑与数字系统课程设计报告
一、题目二 8路移存型彩灯控制器
1、摘要
1． 彩灯控制器电路要求同时控制8路以上彩灯。
2． 要求彩灯组成两种以上的花型，每种花型连续循环两次，各种花型轮流交替。
2、设计方案论证与选择，理论依据
针对题目设计要求，经过分析与思考，设计了这样一个方案：总体电路分为三大块，第一块实现时钟信号的产生，第二块实现花型的控制，第三块实现花型的演示。
1、时钟信号产生电路
由两片74161级联构成的电路，将时钟信号变成48秒一趟循环，使两种花型各自循环两遍。
2、花型控制电路
由一些与、或、非门等逻辑门控制，与演示电路的74194的SR ，S0，S1等输入端相连。
3、花型演示电路
由两片74194实现，八个输出信号端连接八个发光二极管，用其输出信号控制发光二极管的亮灭实现花型演示，而花型之间的变化，通过花型控制电路的输入即74161级联的计数器输出控制。
两种花型：
花型一：全亮->从上到下逐个熄灭->从下到上逐个点亮
花型二：全亮->从顶上和底下同时开始逐个熄灭->从顶上和底下同时开始逐个点亮
3、实现设计方案的原理框图，系统结构图，明确功能划分
4、单元电路设计，包括元器件选择和相关电路参数设计与计算
1、时钟信号产生电路
利用两片级联的74161的输出端（Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0)中的O5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0端来实现时钟信号的分频。
2、花型控制电路
3、花型演示电路
以下算式中的^代表取非
U1.SR=Q5^+Q5Q2^
U1.S0=Q5^Q3^+Q5
U1.S1=Q5^Q3
U2.SL=Q5Q2^
U2.S0=Q5^Q3^
U2.S1=Q5^Q3+Q5
5、运行效果或仿真效果
二、题目六 定时器
1、摘要
设计一个能在0～60分钟内定时的定时器
定时开始工作红指示灯亮，结束时绿指示灯亮
可以随意以分为单位，在60分范围内设定定时时间
随着定时的开始，显示器显示时间，如定时10分，定时开始后显示器依次是0-1-2-3-4-5-6-7-8-10进行即时显示
定时结束时，手动清零
2、设计方案论证与选择，理论依据
针对题目设计要求，经过分析与思考，设计了这样一个方案：总体电路分为三大块，第一块实现秒钟的计时，第二块实现分钟的计时，第三块实现定时。
第一块：秒钟的计时由两块74160实现，秒的计时范围是00--59。
第二块：分钟的计时也是由两块74160实现，分的计时范围是00--60，分钟的进位由秒钟控制。
第三块：定时电路是由两块数据比较器74hc85实现的，分别比较分钟的两位，当分钟计时到了开始前设定的时间，计时停止。当设定的时间超过60分钟时，在60分钟停止计时。
3、实现设计方案的原理框图，系统结构图，明确功能划分
4、单元电路设计，包括元器件选择和相关电路参数设计与计算
第一块：秒钟
第二块：分钟
第三块：定时
5、运行效果或仿真效果
设定的时间是11分钟：
三、本设计的收获与体会
本次设计与之前实验做的有很大不同，综合性比较强，需要仔细研究设计，选择方案才能做出最合适的，在本次设计中收获很多，可以总结为以下几点：
1、这次课程设计主要是运用数字电路逻辑设计的一些相关知识，在整个实习过程中，都离不开对数字电路课程知识的再学习，在设计开始之前都免不了要将所需用到的知识回顾一遍，这样的回顾让我对知识的理解更加透彻，对后来的快速设计起了很好的铺垫作用。
2、更加巩固了组合逻辑电路与时序逻辑电路方面的相关知识，对于本次设计所涉及的四位双向移位寄存器74LS194与四位二进制加法计数器74161更加的了解了些。
3、提高了对数字逻辑电路设计综合运用的能力。
一、参考文献。
《数字逻辑与数字系统设计》----基于protues VSM和Verilog HDL 卢建华 邵平凡 编著
范文二：广工数字逻辑课程设计报告
2013年 6 月 23日
广东工业大学课程设计任务书
一、课程设计的内容
完成彩灯循环控制器的设计任务。
二、课程设计的要求与数据
设计要求包括:
1. 10路彩灯分别用 10个发光二极管 L 0、 L 1…..L 9模拟。
2. 要求显示四种不同的花型:1) 10路彩灯按照 L 0、 L 1…..L 9的顺序轮流点亮。
2) 10路彩灯按照先奇数次灯、 后偶数次的顺序轮流点亮。
3) 10路彩灯按照 L 0L 1亮、 L 1 L 2亮、 L 2L 3亮、 …L 8L 9的 顺序轮流点亮。
4) 10路彩灯按照 L 0L 9、 L 1L 8、 L 2L 7、 L 3L 6、 L 4L 5的顺序 依次点亮,然后按相反的顺序依次灭掉。
以上四种花型一直反复循环显示。
3. 该控制电路应有启动和复位按钮。按下复位按钮,全部灯灭。按下启动按钮,彩灯按 上述规律变化。
三、课程设计应完成的工作
1. 利用各种电子器件设计彩灯循环控制器;
2. 利用 DE2板对所设计的电路进行验证;
3. 总结电路设计结果,撰写课程设计报告。
四、课程设计进程安排
五、应收集的资料及主要参考文献
发出任务书日期:年 月 日 指导教师签名 :
计划完成日期:年 月 日 基层教学单位责任人签章:
主管院长签章:
摘要
这次的课程设计用 74192计数器, 7442译码器, 74153多路选择器和 7447译码
器来实现彩灯循环的控制。 彩灯循环电路的实质是由计数器产生一系列计数, 经
过译码器, 多路选择器后变成一系列有规律的序列, 最后由指示灯和数码管分别
显示出来。 其中有规律的序列包括自然序列, 奇数序列, 偶数序列还有另外两个
移动循环序列 。
关键词:(3-5个)
目录
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1. 设计内容和要求: ............................................................................................................. 错 误!未定义书签。
⑴ 10路彩灯分别用 10个发光二极管 L 0、 L 1?..L 9模拟 . ........................................................ 错误!未定义书签。 ⑵按要求显示四种不同的花型 .................................................................................................. 错误!未定义书签。 ⑶该控制电路应有启动和复位按钮 .......................................................................................... 错误!未定义书签。
2. 总体设计思路及设计方案 ......................................................................................................... 错 误!未定义书签。
3. 各模块电路设计与实现 ............................................................................................................. 错 误!未定义书签。
3.1计数电路单元 . ...................................................................................................................... 错误!未定义书签。 3.2编码单元电路 . ...................................................................................................................... 错误!未定义书签。 3.2.1自然序列显示电路 . ........................................................................................................................ 5 3.2.2奇数序列和偶数序列 . .................................................................................................................... 6 3.2.3花形 3单元电路 . ............................................................................................................................ 7 3.3指示灯显示电路 . .................................................................................................................................................... 9 3.4数码管显示电路 . .................................................................................................................................................. 10
⒋实验结果 . ...................................................................................................................................... 错 误!未定义书签。 ⒌总结 . .............................................................................................................................................. 错 误!未定义书签。 参考文献:. ...................................................................................................................................... 错 误!未定义书签。
1 设计内容及要求
设计要求包括:
3. 10路彩灯分别用 10个发光二极管 L 0、 L 1…..L 9模拟。
4. 要求显示四种不同的花型:1) 10路彩灯按照 L 0、 L 1…..L 9的顺序轮流点亮。
2) 10路彩灯按照先奇数次灯、 后偶数次的顺序轮流点亮。
3) 10路彩灯按照 L 0L 1亮、 L 1 L 2亮、 L 2L 3亮、 …L 8L 9的
顺序轮流点亮。
4) 10路彩灯按照 L 0L 9、 L 1L 8、 L 2L 7、 L 3L 6、 L 4L 5的顺序
依次点亮,然后按相反的顺序依次灭掉。
以上四种花型一直反复循环显示。
3. 该控制电路应有启动和复位按钮。按下复位按钮,全部灯灭。按下启动按钮,彩灯按 上述规律变化。
2总体设计思路及设计方案
本次设计总电路由计数电路, 编码单元电路, 指示灯电路和数码管显示电路 组成,其总电路结构框图如图 1所示:
图 1
首先输入脉冲信号和开始信号,计数电路产生 0— 9的四位二进制计数,这 四位二进制计数分别送到编码单元的各个电路, 从而产生四个不同的花形, 再由 计数电路控制四个花形按顺序输出。其总电路图如图 2所示:
(用文字和图结合的方式说明设计思路,可讨论若干方案最终确定某个方案。 )
3 各模块电路设计与实现
(描述各单元电路的设计过程,并给出相应各单元的电路图,每个图应有图名及标号) 3.1 计数单元
该电路单元用 74192计数器来实现。 74192是双时钟十进制计数器。本电路用 74192来实现 0000— 1001的十进制计数,同时用另外一个 74192的低两位来实
现四个花形的顺序输出。其电路图如图 3所示:
3.2编码单元
3.2.1自然序列显示电路
由于该设计的计数单元本身就是十进制计数器,可以直接输出自然序列。
但为了实现四个花形的顺序输出,该自然序列显示电路还是要经过 7442译 码器和 74153多路选择器。 7442译码器的作用在于将 4位 BCD 码的 10组代码翻 译成 10个与十进制数字符号对应的输出信号,图中输入端 ABCD 为 8421码,输 出端 O0N — O9N 分别代表十进制数字 0— 9。 74153是个双 4路选择器,其功能是 选择输出四个编码单元电路的值。 本电路中用了 5个 74153来选择输出四个花形。 74153的器件上用 1C0和 2C0来连接对应的输出端 O0N — O9N 。 当 74153器件的 A 和 B 为 00时,顺序输出自然序列的值。最后经过指示灯和数码管显示出来。如 图 4所示:
图 4
3.2.2奇数序列和偶数序列
本次设计所使用的计数单元本身就是一个十进制计数器, 因此可以用错位的 方法来实现奇数序列和偶数序列的输出,所使用的元件仍然是 7442译码器和 74153多路选择器。 7442译码器的使用方法跟自然序列所使用的方法一样, 只是 74153选择器的接法不同。
本次设计中用了五个 74153选择器来实现 10个状态的输出。其中从上到下 分别代表 10个状态输出组。 如图 5所示。 为了实现奇数序列和偶数序列的输出, 就让 7442的第一个输出量 O0N 连接到第一个 74153的 2C1, 7442的第二个输出 O1N 连接到第二个 74153的 2C1, 7442的第三个输出 O2N 连接到第三个 74153的 2C1, 7442的第四个输出 O3N 连接到第四个 74153的 2C1, 7442的第五个输出 O4N 连接到第五个 74153的 2C1, 7442的第六个输出 O5N 连接到第一个 74153的 1C1, 7442的第七个输出 O6N 连接到第二个 74153的 1C1, 7442的第八个输出 O7N 连 接到第三个 74153的 1C1, 7442的第九个输出 O8N 连接到第四个 74153的 1C1,
7442的第十个输出 O9N 连接到第五个 74153的 1C1, 这样经过 74153后输出的序 列为 1, 3, 5, 7, 9, 0, 2, 4, 6, 8。
图 5
3.2.3花形 3单元电路
本次设计所使用的计数器是十进制计数器, 为了按照顺序 01, 12, 23, 34, 45, 56, 67, 78, 89, 90的输出,可以使用相关联的方法,使某一个变量关联下一
个变量,从而达到两个变量同时输出。这里使用了 10个与门。
连接方法如图 6所示:
图 6
本次设计使用的计数器是十进制计数器,为了实现 09, 18, 27, 36, 45顺序
由表中可以看出 0000和 1000,
0001和 0111, 0010和 0110, 0011和 0101的输出是一样的, 因此可以相关联在一起, 使用与门。 如图中 O0N 与 O8N 用一个 与门连起来, O1N 和 O7N
, O2N 和 O6N , O3N 和 O5N 都分别用一个与门连起来。为 了实现一次输出后, 下次输出时上次输出的灯还同时亮, 必须用与门把本次的输 出连接到上一次的输出。如图 7所示。
图 7
3.3指示灯显示电路
这个指示灯显示电路就由 10个输出管来实现。 这 10个输出管分别对应于 5个 74153的 10个输出变量。如图 8所示:
图 8
3.4数码管显示电路
这个数码管显示电路由两个 7447元件实现。元件如图 9所示。
图 9
4 实验结果
完成总电路图后, 经编译无误后, 加载到 DE2板, 然后运行。 实验结果如下: 10路彩灯能在编号依次所要求的四种花形下点亮, 10个数码管能依次显示相应
的数字,且不断循环,每个数字显示时间相等;并且该控制电路应有启动、复位 按钮。按下复位按钮,自动清零显示数字“ 0” ;按下启动按钮,彩灯按上述规律 变化。
5 总结
该电路的设计基本上完成了实验的要求功能。 按下复位键能够复位, 然后按 下启动键才能开始运行。
在设计这个电路的时候遇到了许许多多的问题,例如:怎样能使 10路彩灯 能够自动循环点亮, 怎样使彩灯显示奇数偶数数字, 怎么切换到花型, 怎样把这 些模块电路连接起来等等问题。 这些问题都是要经过上网查找资料, 了解芯片的 功能,在草稿纸上一遍又一遍的画出电路图,经过化简后再在软件 Quartus Ⅱ上 做出相应的电路图。
在这次的课程设计中,我收获很大,具体有以下几方面:
1. 学以致用。在学习数字电路的过程中,上课我们都是些理论上的东西,并且 上学期做实验也是照着书本上给出设计好的电路连线, 却一直都没有正在运用到 自己所学的知识来设计一个电路。 而这次的课程设计真正让我们通过自己的知识 和努力, 通过自己查阅资料、 分析来解决问题。 这不但能巩固我们所学的理论知 识,又能提高我们的实践能力。
2. 学会分析解决设计上的问题。在设计电路的过程中,每一步都要自己去思考
分析, 遇到问题时, 经常都要经过多次的尝试来解决改善问题, 有时一点微小的 错误都会影响到结果的正确以否, 而这些微小的错误经常都是很难发现, 这就需 要我们学会仔细分析问题。
3. 懂得了如何去安装调试电路。设计电路,关键步骤还在于解决实际遇到的问 题,安装调试出正确的结果,这一步是至关重要也是最为困难的。很多时候,理 论分析正确, 调试却不一定正确, 这关键也在于调试过程是否正确。 我们必须遵 循一些安装调试步骤,先单个调试,然后再整体调试,先局部再整体,切不可一 次安装后调试,因为这样是很难查出错误来。
总之, 这次的课程设计的收获是很大的, 通过这几天的努力, 终于设计出 “彩 灯循环控制器” 的电路。 从开始的无从下手到熟悉各种芯片的功能, 到尝试着设 计各个单元电路, 再到每个细节问题错误的改进和矫正, 这里的每一步都是一个 大大的提高, 特别是许多的细节问题都是很棘手的。 但是结果证明, 只要不断地 努力,不断地思考,目标是一定会实现的。
参考文献
[1] 王冰 , 张仲选 . 基于载体信息值比较的信息隐藏方法 [J]. 西北大学学报 (自然 科学版 ), 2004, 34(4): 389-393. (此条目为参考的期刊文章的格式示例,替 换成你自己的内容 )
[2] 王炳锡等 . 数字水印技术 [M]. 西安:西安电子科技大学出版社 , 2003: 101-120.
(此条目为参考的专著的格式示例,替换成你自己的内容 )
附录 (给出完整的电路图,用 A4纸打印)
范文三：数字逻辑课程设计报告
数字逻辑课程设计
学 院 计算机工程 班 级 计算12 姓 名 学 号 20 成 绩 指导老师 刘丽莉
2014年7月1日
一． 实验目的
1、用555电路产生频率为1KHZ 的方波脉冲； 2、通过分频产生频率为1HZ 的时钟脉冲；
3、完成分、秒计时，通过译码器用数码管显示。
二．技术指标
1、555产生方波信号频率精确到1%；
2、能准确计时，以数字形式显示秒计时的时间。
三．设计要求
1、设计一个完整具有分、秒计时的时钟电路，而且必须具有分钟校正功能； 2、在面包板上实际制作具有秒计时的电路，实现秒计时显示功能。
四．提供主要元件如下：
74LS191 集成二进制计数器 74LS90 十进制计数器 74LS48 二进制七段译码器 74LS92 十二分频计数器 74LS00 四2输入与非门 NE555 定时器 七段译码显示 电容 0.1μF 、0.01μF 电阻 3.9 kΩ、5.1k Ω 导线 面包板
3个 1个 2个 1个 1个 1个 2个 各一个 各一个 若干 1个
五．实验原理
1. 七段译码器和数码管实现数字显示
（1）七段发光二极管数码管
七段LED 数码管有共阴极和共阳极两种，试验中使用共阴极型数码管，它的逻辑符号和内部电路如图1-1所示，要求配用相应的译码\驱动器。小型数码管的每端发光二极管的正向电压，随显示光的颜色略有区别，通常约占有2V ，点亮电流在5-10mA 。
2
（2）七段译码\驱动器
74LS48是BCD 码输入的4线7
段译码\驱动器。图1-2为其逻辑符号。其中A3-A0是BCD 码输入端；Ya-Yg 是译码输出端，有效输出为1，器件内部有上拉电阻，不必外接负载电阻至电
源，能直接驱动共阴极七段LED 数码管工作；LT ‘为测灯输入端，当LT ‘=0是，输出全为1，数码管的七段全部点亮，以测试数码管各段能否正常发光，平时应置高电平RBI ’是灭0输入端，其功能是能吧不希望显示的0熄灭；BI ’/RBO’为灭灯输入/灭零输出，当它作为输入端使用时，只要BI ’=0，无论A3-A0的状态是什么，数码管各段同时熄灭。当它作为输出端使用时，RBO ’=0表示器件处于灭零状态。使用逻辑实验箱时，有的试验箱内部配置的数码管已和相应的七段译码器内部连接好，在板面上标有DA.DB 。译码器BCD 码输入插孔标有8，4，2，1，只要将信号引入上述四个插孔，就可显示相应字符。
2．时间计数器的实现
时间计数器电路是由秒个位和秒十位计数器，分个位和分十位计数器电路构成，秒和分计数器是60进制计数器。主要用74LS90和74LS92来实现，74LS90是10进制计数器，74LS92是6进制计数器，组合起来形成60进制计数器。 （1）74LS90计数器介绍介绍
通过不同的连接方式，74LS90可以实现四种不同的逻辑功能；而且还可借助R 01、R 02对计数器清零，借助S 91、S 92将计数器置9。其具体功能详述如下： ①计数脉冲从CP 1输入，Q A 作为输出端，为二进制计数器。
②计数脉冲从CP 2输入，Q D QC QB 作为输出端，为异步五进制加法计数器。 ③若将CP 2和Q A 相连，计数脉冲由CP 1输入，Q D 、Q C 、Q B 、Q A 作为输出端，则构成异步8421码十进制加法计数器。
④若将CP 1与Q D 相连，计数脉冲由CP 2输入，Q A 、Q D 、Q C 、Q B 作为输出端，则构成异步5421码十进制加法计数器。 ⑤清零、置9功能： a) 异步清零
R 01、R 02均为“1”；S 91、S 92中有“0”时，实现异步清零， Q D Q C Q B Q A ＝0000 b) 置9功能 S 91、S 92均为“1”；R 01、R 02中有“0”时，实现置9功能，Q D Q C Q B Q A ＝1001
3
（2）74LS92计数器介绍
在本实验中74LS92主要实现的是模6的计数，如果74LS90实现模6计数必须将QC,QA 分别接R0（1），R0（2），这样由启动停止电路输出的启动停止秒表工作的信号就无法接到R0（1），R0（2）处控制，所以用74LS92实现六进制。管脚图及功能表如下：
3. NE555定时器
555定时器引脚图如下，①脚Vss （GND ），外接电源负极，一般接地；②脚TR ，为低电平（负脉冲）触发端，当该段的电压低于1/3Vcc时内部触发器置位，555输出为1；③脚OUT ，输出端，与外部负载相连；④脚RD ，置零端，低电平有效，当该段加低电平获负脉冲时③脚输出为0；⑤脚VC ，电压控制端，不使用时接一个0.01μF 的电容到地；⑥脚TH ，高电平触发端（又称高电平复位端），当该端加以电压大于2/3Vcc的电压时可使内部触发器复位，即555输出为0；⑦脚DIS ，放电端用作定时电容的放电；⑧脚Vcc ，电源正极。用于产生频率
4. 4位二进制计数器74LS191
4
（1）74LS191管脚图：
（2）74LS191工作方式选择表
（3）74LS191脉冲时钟输出真值表
5. 74LS00 四2输入与非门
(1)74LS00管脚图如下
5
6. 经过分析及参考电路知其原理方框图如下图所示，采用计数器，译码器，七段LED 显示器，脉冲信号发生器等器件完成。
7. 实验完整电路图如下所示:
6
六．实验小结：
1、通过本次课程设计，对用555电路产生方波脉冲的原理、译码器的使用以及计数
器的使用有了进一步的了解；
2、本次实验通过555定时器振荡电路输出1KHz 方波脉冲，通过3片74LS191构成的3级十进制计数器实现1000分频，再通过74LS90构造的10进制计数器连接译码器实现秒计时器个位的显示，最后通过74LS92构造的6进制计数器连接译码器实现秒计时器十位的显示；
3、在本次课程设计中，遇到诸多次的芯片损坏导致无法实现电路逻辑功能，但是在逻辑笔的帮助下很快找出了电路连接以及器件损坏导致的故障问题。 4、误差分析：
(1)本次实验使用74LS191构成3个十进制计数器实现1000分频。计数器利用预置“0000”，预制数复位法完成用4位二进制计数器实现十进制计数。计数脉冲，通过Q3输出给下一级计数器，从而导致分频后的第一次脉冲为1000/800 Hz 。
(2)误差第二个方面来自器件本身存在的误差。由于电容、电阻等器件在生产过程中允许浮动值，而555定时器在脉冲稳定时，输出脉冲受电容、电阻值的影响，所以造成误差。
附实物图：
7
范文四：数字逻辑课程设计报告
课程设计基本要求
1. 学生可以完成以下题目之一,经指导教师检查、验收、提交设计报告、评定成绩。
2. 学生也可以自拟题目进行设计,但需经指导教师审核同意。
3. 设计方法由学生根据自己情况决定,如采用原理图设计、 HDL 语言设计等。
4、设计报告应包括设计思路或过程、原理图或 HDL 文本、实验结果(可选)、设计讨论或 心得体会。
一、简要说明
数字钟是由振荡器、 分频器、 计秒电路、 计分电路、 计时电路组成。 计时有 24h 和 12h 两种。当接通电源或数字钟走时出现误差,都需要对数字钟作手动时、分、 秒时间校正。
二、任务和要求
显示时、分、秒的十进制数字显示,采用 24小时制。
校时功能。
整点报时。
三、可选用的器件
EDA-V 实验箱
//
数字逻辑课程设计实验报告
此设计主要以数字电路的基础理论为指导,采用中、小规模的集成器件 CD4060、 74LS161、 74LS160、和 LS248设计而成。该电路采用模块设计、分模块安装、调试等方法 设计而成,所选用的器件主要是中小规模的集成芯片,本产品由于采用多片 74LS 系列的集 成芯片组成,生产成本低等原因,使这个产品设计既容易实现,又不会浪费太多成本。 产品由石英晶体振荡器产生频率可以调节的时钟脉冲信号 , 经十五分频得到秒信号脉 冲作为数字钟计数器的时钟信号,当到达整点前一秒时,电路通过一个蜂鸣器准时报时。 这个电路还可以通过手动,即过拨动开关来选择是否进行时间较准。
总电路初步设计
1.1 设计内容以及要求
显示时、分、秒的十进制数字显示,采用 24小时制。
校时功能。整点报时。
主要参考元器件:
CD4060, 74LS161, 74LS248, 74LS74, 7400与非门
1.2系统框图
图 1.1所示为二十四小时电子钟的原理框图,该电路由晶振——分频电路、 74LS161和 74LS160芯片构成的计数单元、 74LS248驱动电路、 手动校时电路等主体 模块构成。
图 1.1 电路原理框图
1.3 设计方案
根据设计要求知, 此实验的核心是由 74LS161构成的计数器包括小时的 24, 分钟和秒的 60. 因此设计围绕着怎样使计数器正常工作,数字电子钟的精度要求很高,因此采用石英晶 体振荡器产生频率稳定的信号, 再经分频, 得到所需的秒信号作为 74LS161的 CP 脉冲信号。 第二, 电路产生的时钟秒信号也会有误差,我们需要解决如何实现手动校时,经过查询,我 们选择通过双掷开关来实现 CP 信号的送入是手动还是自动,若开关打向手动这边,则人为 送入单次脉冲到 CP ,若开关打向自动这边,则将电路产生的秒信号送入 CP ;第三,我们想 到的是如何产生单次脉冲,用 RS 锁存器来实现稳定的输出脉冲;最后,快要到达整点时, 通过对 174LS161的输出端与蜂鸣器链接,通过蜂鸣器进行整点报时。
1.4石英晶体振荡器电路
石英谐振器简称为晶振, 它是利用具有压电效应的石英晶体片制成的。 这种石英晶体薄片受 到外加交变电场的作用时会产生机械振动,当交变电场的频率与石英晶体的固有频率相同
时,振动便变得很强烈, 这就是晶体谐振特性的反应。利用这种特性, 就可以用石英谐振器 取代 LC(线圈和电容 ) 谐振回路、滤波器等。由于石英谐振器具有体积小、重量轻、可靠性 高、 频率稳定度高等优点, 被应用于家用电器和通信设备中。 石英谐振器因具有极高的频率 稳定性,故主要用在要求频率十分稳定的振荡电路中作谐振元件
图 1.2 石英晶体振荡器
1.5分频器电路
一般数字钟的晶体振荡器输出频率较高, 为了得到较低的秒信号输入, 需要对振荡 器的输出信号进行分频。
通常实现分频器的电路是计数器电路,一般采用多级 2进制计数器来实现。本实验中采用 CD4060来构成分频电路。 CD4060在数字集成电路中可实现的分频次数最高, 而且 CD4060还包含振荡电路所需的非门,使用更为方便。
图 1.3 CD4060电路原理图
CD4060计数为 14级 2进制计数器,可以将 32768Hz 的信号分频为 2Hz ,其内部 框图如图 2.2-2所示,从图中可以看出, CD4060的时钟输入端两个串接的非门,因此 可以直接实现振荡和分频的功能。在 CD4060的输出端再接一个 74LS74, 可再进行二分
频 , 从而得到 1S 的信号 .
以下为 CD4060、 电阻及晶振连接成一个晶振——分频电路, CD4060的输出端 3脚得 到的是 2Hz 的脉冲信号。
图 1.4 晶振——分频电路 1.6 时间计数单元
时间计数单元有时计数、分计数和秒计数等几个部分。
时计数单元一般为 24进制计数器计数器, 其输出为 8421BCD 码形式; 分计数和秒计数单 元为 60进制计数器,其输出也为 8421BCD 码。我们采用 16进制计数器 74LS161来实现 时间计数单元的功能。
74LS161管脚图与真值表如下所示
U1
74LS161D
Q A Q B Q C Q D
R C O
A B C D
E N P E N T
~L O A D ~C L R
C L K
图 1.5 74LS161管脚图 表 1.1 74LS161 功能表
表 1.2 74LS161真值表
表 1.3 74LS160真值表
秒个位计数单元为 10进制计数器, 需将 74LS161的 Q D 与 Q A 接入与非门 (74LS00)
的输入脚,与非门的输出脚接 74LS161的清零端 CR `。
秒十位计数单元为 6进制计数器,需要进制转换。需将 Q B 与 Q C 接入与非门
(74LS00)的输入脚,与非门(74LS00)的输出脚接 74LS161的清零端 CR `。 将秒个位的 CR`接入秒十位的 CP 脚,这样,当秒个位计数单元完成一个计数循环 时, CR`变为低电平脉冲,使秒十位计一个数
分个位和分十位计数单元电路结构分别与秒个位和秒十位计数单元完全相同,时 个位计数单元电路结构仍与秒或个位计数单元相同,但是要求,整个时计数单元应为 24进制计数器,不是 10的整数倍,因此需将个位和十位计数单元合并为一个整体才能 进行 24进制转换。
图 1.6 由 74LS161构成的六十进制计数器
图 1.7 由 74L160构成的 24进制计数器
1.7 译码驱动电路
电路分析:计数器实现了对时间的累计以 8421BCD 码形式输出,选用显示译码电路 将计数器的输出数码转换为数码显示器件所需要的输出逻辑和一定的电流,选用 74LS248作为显示译码电路,选用 LED 数码管作为显示单元电路。 (参考实验十一 扫描显示电路的 驱动 )
一个 74LS248与一个 LED 数码管连接成一个驱动电路如下 , 数码管可以从 0到计数器 计数范围内变化 . 其中 VSS 表示公共接地端
图 1.8 74LS248驱动电路
1.8 手动校时电路
当重新接通电源或走时出现误差时都需要对时间进行校正。 通常, 校正时间的方法 是:首先截断正常的计数通路, 然后再进行人工出触发计数或将频率较高的方波信号加 到需要校正的计数单元的输入端,校正好后,再转入正常计时状态即可。
根据要求,数字钟应具有时,分,秒校正功能,因此,应截断秒个位,分个位和 时个位的直接计数通路,并采用正常计时信号与校正信号可以随时切换的电路接入其 中。
图 2.8所示即为带有基本 RS 触发器的校时电路,当开关打在图示中的位置时,其 右边的两个与非门的上一个输出为高电平, 下一个输出为低电平, 则电路的最终输出端 输出的信号为正常输入信号, 当要实现时间校准时, 应将开关打向另一面, 则其右边的 两个与非门上一个输出为高电平, 下一个输出为低电平, 则电路的最终输出端输出的信 号为手动输入信号。
图 2.9所示为分单元与时单元合起来的校时电路 .
图 1.9 带有消抖动电路的校正电路
图 1.10 校时电路
在上面的两图中 , 正常信号指的是晶振经分频后产生的秒信号及计数器产生的清零脉 冲 , 校正信号指的是通过手动按键 , 产生所需的脉冲 . 然后将该校正信号加到上两图中所示的 校正信号输入端口,即完成了一个完整的校时电路,单次脉冲产生电路如下。
图 1.11 单次脉冲产生电路
该电路产生的波形如下。
图 1.12 单次脉冲电路输出波形
1.9整点报时电路
在时间出现整点前一数秒内,数字钟会自动报时,以示提醒。若要求简单,可选为电 路在 59分 59秒时报报警,选蜂鸣器为电声器件。当秒单元与分单元的输出显示了 59分 59秒时, 通过对输出端用与非门进行译码, 再接的一个或非门的输出会为高电平, 使三极管导 通,接通的蜂鸣器即刻进行报警。该电路图如下。
图 1.13 整点报时电路
图 1.14 原始单次脉冲产生电路
总电路示意图:
1.10心得体会
1. 设计初期要考虑周到,否则后期改进很困难。应该在初期就多思考几个方案, 进行比较论证, 选择最合适的方案动手设计。 总体设计在整个设计过程中非常重 要,应该花较多的时间在上面;
2. 通过这次对数字钟的设计与制作, 让我了解了设计电路的程序, 也让我了解了 关于数字钟的原理与设计理念, 但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样, 因 为, 在实际接线中有着各种各样的条件制约着。 而且, 在仿真中无法成功的电路 接法, 在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。 所以, 在设计时应考虑两者的 差异,从中找出最适合的设计方法;
3. 方案确定后, 才开始设计。 设计时, 多使用已学的方法, 如列真值表, 卡诺图, 化简逻辑表达式等等,要有,不可看一步,做一步;
4. 我觉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强,由于课本上的知识太 多, 平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能, 而且考试内容有 限, 所以在这次课程设计过程中, 我们了解了很多元件的功能, 并且对于其在电 路中的使用有了更多的认识,对于复习有很好帮助
范文五：数字逻辑课程设计报告
SHANGHAI UNIVERSITY
课程报告
COURSE PAPER
课程名称： 数字逻辑 课 程 号： 08305071 授课教师： 何冰
小 组： 第五小组 所 属： 计算机工程与科学学院 打印时间： 2015.10.29
评 语：
1
数字逻辑课程设计报告
1. 任务分配：
廉英顺 14121932 真值表，逻辑表达式 梅玉婷 14121983 课程设计报告 马乔雨 14121976 逻辑电路图 毛万民 14121883 测试，波形图 郭青松 14121985 ppt 制作
2. 课程题目：
为以下功能的轿车尾灯设计控制电路。某轿车车尾灯有左右两组，每组有三个灯构成。当左转时，右组灯不亮，左边一组灯依次亮起，然后全熄，如此循环。当右转时，左组灯不亮，右边一组依次亮起，然后全熄，如此循环。当轿车直线行驶时，尾灯全灭。
3. 课程的目的：
1. 了解熟悉芯片的使用；
2. 了解时序逻辑电路和组合逻辑电路的分析方法； 3. 了解和掌握逻辑电路的设计方法；
4. 掌握基于数字逻辑集成电路的汽车尾灯控制器的设计方法和数字电子线路系统的运用和测试。
4. 对课题的认识：
汽车尾灯显示控制电路具有一定的实用性，汽车尾灯是汽车的重要部件之一，它在交通安全中扮演着重要的角色。本次设计的是简易汽车尾灯，实现较简单的逻辑功能。重点是通过本次设计过程，了解和掌握逻辑电路的设计、分析。
5. 课程设计分析：
实验要求实现直行、左转、右转这三种状态下汽车尾灯的显示情况。我们可以用六个LED 显示灯来模拟汽车的尾灯，左边三个，右边三个。当汽车直时，两侧的LED 灯全部熄灭；转向时汽车对应一侧的灯依次点亮，如此循环。完成这些要求，我们可以设计2个开关来模拟转向开关。其中，a 控制汽车尾灯的左转，b 控制右转。当所有开关为低电平时，表示汽车直行；当有一个转向灯开关为高电平时，汽车相对应一侧的灯依次点亮循环。这里，我们需要三大部件：第一，尾灯电路，控制汽车的全灭、左侧依次点亮和右侧依次点亮这三种不同的状态；第二，计数器电路，实现灯亮的几种状态的来源；第三，开关控制电路，把a,b 通过组合逻辑电路来实现对尾灯电路的整体控制。
6. 设计方案简介：
本次设计方案主要有三个模块：开关控制电路、四进制计数器电路和尾灯译码驱动电路。通过把这三个模块组合连接来实现汽车尾灯控制。首先，利用4位2进制计数器74193芯片构成四进制计数器，来产生00,01,10,11这四种循环的序列，此信号提供转向灯时车灯循环点亮的初始信号来源。其次，利用逻辑电路将其输出；最后，通过两个开关a,b 来设计一个组合逻辑电路，控制汽车尾灯电路，完成开关控制电路的设计。这几步得到的信号可以输出到发光二极管上，实现所需功能。由于实际情况，我们只能通过quarters 软件生成波形图来验证。
第一部分：开关控制电路：
2
开关控制真值表：
开关逻辑表达式：
C r 2=a b +ab +a b =a b C r 1=a b +ab +a b =a b LD 2=a b LD 1=a b
第二部分：两个计数器
第一个计数器真值表：
计数器是模4；当输出0100，即C 为1时，将Q C1连至LD 1，将Q c2连至LD 2上，实现强制转出，重新输入赋值。
第三部分：输出
3
X 1=b (Q B 2Q A 2) X 2=b (Q B 2Q A 2+Q B 2Q A 2) X 3=b (Q B 2Q A 2+Q B 2Q A 2+Q B 2Q A 2) X 4=a (Q B 1Q A 1+Q B 1Q A 1+Q B 1Q A 1) X 5=a (Q B 1Q A 1+Q B 1Q A 1) X 6=a (Q B 1Q A 1)
整体电路图设计
:
7. 测试：
波形图：
4
8. 问题与改进方向：
在0100强制转换至0000时，我们会出现时间间隔是灯全灭的的情况，这个脉冲间隔其实不必存在，所以我们经过思考改进，可以将Q C 连至Cr 上清零，避免这种情况的产生。 9. 体会：
梅玉婷：通过我们小组对本课题的讨论，让我们将在课本上学习到的知识很好的应用到实际中来，增强独立设计思考能力及自主动手能力。在设计，测试，更正等过程中，更深的理解相关原理，掌握了解逻辑电路的设计能力。
毛万民：通过汽车尾灯控制电路的设计，使我了解到数字电路及其芯片的应用
面广，功能强大，使用方便，并且已经广泛地应用在各种机械设备和生产过程的各个方面。这为自己今后进一步学习，积累了一定的宝贵经验。把知识转化为能力的实际训练，培养了我运用所学知识解决实际问题的能力。
廉英顺：通过这段时间的课程设计，让我对从课堂上学来的知识有了进一步的认识和消化，基本掌握了如何利用学过的逻辑电路的知识来按照要求设计一些简单电路的能力。同时这也是一种实践，让我明白书本知识和现实情况的联系和差别。在设计过程中，免不了会出现错误，这就迫使我们想办法解决问题，提升了自己解决实际问题的能力，总而言之，在课程设计的这段时间里，让我收获颇丰。
马乔雨：在我做了这次研讨课题后我深刻的感受到了自己的不足，到目前为止在遇到问题时还是只能想到真值表这种最原始的方案，译码器之类的芯片还是不能熟练使用，问题虽然解决了但是还是耗费太多时间，步骤也有些繁琐，还是存在着各种细小的问题等待纠正和改进。
郭青松：在这次的研讨之中，我发现了我很多的不足，例如知识量不够，对知
识的了解不够深入，导致这次的研讨只能用真值表这种方式，这是我需要注意的，我以后会·加以注意和改正。
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