第一篇：數(shù)電課程設(shè)計

數(shù)電課程設(shè)計(序列檢測器)

課程設(shè)計題目：設(shè)計一個10010的序列檢測器。

設(shè)計思路如下：

狀態(tài)圖

INIT=0，A1=1，A2=10，A3=100，A4=1001，A5=10010.圖中，沿紅線狀態(tài)從INIT變到A5，即輸入為正確的序列10010，黑線為每次輸入錯誤時的狀態(tài)轉(zhuǎn)移。

狀態(tài)轉(zhuǎn)移表

設(shè)計程序如下

module xljcq(clk,A,unclk);input clk,A;output unclk;reg unclk;reg [4:0] Sreg,Snext;parameter INIT=1'b0，A1=1'b1;parameter [1:0] A2=2'b10;parameter [2:0] A3=3'b100;parameter [3:0] A4=4'b1001;parameter [4:0] A5=5'b10010;always @(posedge clk)

Sreg<=Snext;always @(A,Sreg)begin

case(Sreg)

INIT: if(A==0)Snext=INIT;

else

Snext=A1;

A1:

if(A==0)Snext=A2;

else

Snext=A1;

A2:

if(A==0)Snext=A3;

else

Snext=A1;

A3:

if(A==0)Snext=INIT;

else

Snext=A4;

A4:

if(A==0)Snext=A5;

else

Snext=A1;

A5:

if(A==0)Snext=A3;

else

Snext=A1;

default Snext=INIT;

endcase end always @(Sreg)

case(Sreg)

INIT,A1,A2,A3,A4: unclk=0;

A5: unclk=1;

default unclk=0;

endcase endmodule

程序功能仿真圖：

Figure1

從figure1中可以看出在連續(xù)的6個clk的posedge, 輸入A為10010，所以在第六個clk的posedge，輸出unclk由0變?yōu)?。

Figure2

Figure2是緊接figure1的功能仿真時序圖，在此時序中，六個clk 的posedge輸入A為101010，和設(shè)計的要求一樣，unclk一直都為0.

第二篇：數(shù)電課程設(shè)計

數(shù)電課程設(shè)計

一、課程性質(zhì)

數(shù)字電路與邏輯設(shè)計課程實訓(xùn)是同學(xué)們進入電子設(shè)計領(lǐng)域的入門課程之一，認(rèn)真仔細(xì)完成本次課程的設(shè)計內(nèi)容可為今后復(fù)雜電路的設(shè)計和制作打下良好的基礎(chǔ)。

二、設(shè)計要求

1、根據(jù)附錄所示的相關(guān)內(nèi)容，自選其一，進行制作；

2、使用熱轉(zhuǎn)印法進行制作，在制作PCB時將學(xué)號印刷在bottom層；

3、設(shè)計作品不局限于附錄所示內(nèi)容，如果自己有設(shè)計項目，可以自行購買器件并完成設(shè)計和制作；

4、需使用仿真軟件進行功能仿真后，再進行PCB的設(shè)計和制作；

5、課程結(jié)束后，須提交設(shè)計報告1份、電路仿真文件1份、PCB設(shè)計文件1份和最后設(shè)計成品板1份。

三、器件說明

1、核心器件為NE555芯片，學(xué)院提供1塊，如有損壞，自行購買；

2、學(xué)院可提供人均1份的熱轉(zhuǎn)印紙和單面覆銅板，超出部分，自行購買；

3、其他小型器件如電阻、電容等，自行解決。

附錄：555電路運用大全

利用555時基集成電路的基礎(chǔ)電路可以設(shè)計、開發(fā)出許多電子小實驗與科技制作。下面介紹幾種，供大家參考。

1．觸摸延時“小燈”

圖5-43是它的電路，它將觸摸開關(guān)發(fā)光二極管的實驗中加入延時電路，調(diào)整可調(diào)電阻阻值和電容量達(dá)到延時效果。要想增加延時的時間，就調(diào)換大容量的電容，如400μF、1000μF等。如果作為夜間床頭定時燈、樓道定時燈等，可拆去發(fā)光二極管和電阻，換一個6伏的小燈即可。

圖5-43

2．觸摸延時音樂門鈴

圖5-44是它的電路圖，與圖5-45比較，將觸摸延時“小燈”電路中拆去發(fā)光二極管，改為連接音樂片電路即可。它可以當(dāng)作門鈴使用，也可安置在人手觸摸處作為瞬間報警器。

圖5-44

3．手控行車紅綠燈指示器模型

圖5-45是它的電路圖，先做一個紅綠燈燈架，將紅綠發(fā)光二極管固定在燈架上，按圖連接后，只要向下按動按鍵，則紅燈變?yōu)榫G燈，手一離開便又成為紅燈。

圖5-45

4．可自動控制的行車紅綠燈指示器模型 圖5-46是它的電路圖，只將上圖的手控改為磁控，再加上延時電路，就可以將上述模型改為路燈自動控制。先制作一個街道模型和指示燈架，將干簧管設(shè)在指示燈前方的道路模型的下方。在一輛模型汽車的底部粘一塊磁鐵。當(dāng)汽車行過干簧管上方時，電路導(dǎo)通，紅燈變?yōu)榫G燈，汽車?yán)^續(xù)向前行駛，由于延時電路作用，使綠燈亮一段時間，保證汽車駛過路口。需要注意的是根據(jù)汽車模型的速度，調(diào)整干簧管的位置和電路延時的時間。

圖5-46

5．燈塔模型

先用硬紙做一個燈塔模型。圖5-47是它的電路圖，它只取閃光電路的一部分——一個綠發(fā)光二極管作為塔燈。最后調(diào)整好閃爍時間。

圖5-47

6．夜間打燈光靶

圖5-48是它的電路圖，它與閃光電路相比，集成電路的腳①是單獨與負(fù)極連接，而電容與R5卻是經(jīng)過干簧管與負(fù)極連接。先按圖14做一個一碰便可以翻倒的靶牌。在靶子的底部固定一塊磁鐵，將電路中的干簧管固定在與磁鐵相對應(yīng)的支架底板上。綠色發(fā)光二極管放置在靶心位置上，紅色發(fā)光二極管誘因在支架的底部。游藝時，將靶牌放在暗處，干簧管在磁場作用下導(dǎo)通，兩個發(fā)光二極管相互閃光，綠色發(fā)光二極管指示靶心。當(dāng)靶子被擊倒后，雖然干簧管失去了磁場的作用電路斷開，但這時電路并未全部不通，紅色發(fā)光二極管不會常亮，表示擊中靶子。如果把靶牌放到運動的車模上，打靶更加緊張有趣。

圖5-48

7．發(fā)報練習(xí)器

圖5-49是它的電路圖，它是在音響電路中接入按鍵代替電鍵使用，做成一個發(fā)報練習(xí)器的，音調(diào)高低可自己選定。也可以自己做一個電鍵。

圖5-49

國際莫爾斯碼字符如下：

如果將自己一方的電鍵的兩根導(dǎo)線接在另一個同學(xué)電路中，同時把對方同學(xué)的電鍵兩根導(dǎo)線接在自己電路中，那么這倆人之間就可以互相發(fā)報傳送信息了。

8．一種平時不耗電的磁控報警器

圖5-50是它的電路圖，它是在音響電路中接入干簧管，再將干簧管放入兩塊相吸引的磁鐵之間，這時，干簧管并不閉合，電路不導(dǎo)通。當(dāng)移動一塊磁鐵后干簧管立即閉合，電路導(dǎo)通報警。制作時先把干簧管安放在門窗的木框上，同時把一塊磁鐵固定在干簧管的上方，把另一塊磁鐵安放在門窗對著干簧管處的下方，注意一定要使這兩塊磁鐵相吸，這時干簧管不導(dǎo)通，喇叭不發(fā)出音響。一旦門窗打開，干簧管被上方磁鐵吸引閉合，電路導(dǎo)通，發(fā)出音響報警。

9．?dāng)嗑€報警器

在電路圖5-51中的A、B兩點是用一根細(xì)的導(dǎo)線連接（圖中的弧線），當(dāng)人或動物碰斷導(dǎo)線時便會發(fā)聲報警，發(fā)光二極管發(fā)光。

10．雨水報警器

圖5-52是它的電路圖，它是在音響電路中從兩個電阻之間引出一個探頭改為雨水報警器的。用覆銅板照圖5-53做一個探頭，接到音響電路中，當(dāng)雨水滴在探頭上，使電路導(dǎo)通，便會發(fā)出音響。這個報警器還可以作為各種遇水報警裝置。

11．高低水位報警器

水能導(dǎo)電，也就有電阻存在。圖5-54就是利用電阻值的不同，發(fā)出不同音調(diào)制作成高低水位報警器，它與雨水報警器中的探頭不同。用導(dǎo)線按照圖5-55做成水位探頭，接到電路中去。當(dāng)水位低時，A與B導(dǎo)通，因有可調(diào)電阻，阻值較大發(fā)出低音；當(dāng)水位升高A與C也導(dǎo)通，這時A與C電阻阻值因為沒有可調(diào)電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于A與B的電阻值，因此電流通過A與C，報警器便發(fā)出高音。

按這個思路還可以做成高低音門鈴、多路報警器等。

12．手控模仿鳥鳴實驗

圖5-56是它的電路圖，它與音響器不同的是沒有電容，并將電容處斷開。先將音響器調(diào)響后，拆去電容，用兩個手指捏住導(dǎo)線的兩個端頭，這時喇叭發(fā)出高的音調(diào)。隨著手指捏住松緊程度不同，喇叭發(fā)出時高時低、時響時斷、如同鳥叫一般的聲音。調(diào)整可調(diào)電阻阻值，會發(fā)出不同音調(diào)，模仿鳥鳴和其他音響。

圖5-56

13．節(jié)拍器

圖5-57是它的電路圖，它是將閃光電路中接上喇叭，做成既有燈光又有音響的節(jié)拍器，只是聲音較低。調(diào)整電阻阻值和電解電容可以得到不同的節(jié)拍。

如果去掉發(fā)光二極管，將節(jié)拍器調(diào)整到好似下雨的嘀嘀聲，還可以作為催眠器，響一夜用電量很少。

圖5-57

14．見光發(fā)亮的光控“燈”

這個光控“燈”是見光發(fā)亮。圖5-58是它的電路圖，與前面介紹的光控“燈”控制相反，因此，只要把原電路中光敏電阻和可調(diào)電阻調(diào)一下位置就可以了。在實驗中不要忘記可調(diào)電阻的調(diào)整。

如果在電路中拆去發(fā)光二極管和電阻，接6伏繼電器，再由繼電器控制燈就可達(dá)到實用裝置的目的。

圖5-58

15．見光響音樂

早上陽光照進屋內(nèi)，它就播放出音樂。圖5-59是它的電路圖，它是在見光就亮的光控“燈”中，去掉發(fā)光二極管，改接音樂片和揚聲器而成。制作時可以根據(jù)自己所希望的亮度，慢慢調(diào)整可調(diào)電阻值。該裝置還可以以市場銷售的小型激光指示器為光源槍，將光敏電阻安放在靶心處，找一個不透光的圓筒套在光敏電阻上，遮擋外部光線對它的干擾，調(diào)整可調(diào)電阻值，做成光電打靶器。

圖5-59

16．黑暗光控報警器

圖5-60是它的電路圖，它是在黑暗控制“燈”亮電路中接上音樂片電路，制作時根據(jù)所需的暗度下調(diào)整可調(diào)電阻值到發(fā)出音樂響聲。

該裝置還可以與小型激光指示器或其他光線配合，做成報警器，如在圈養(yǎng)的動物外圍，將小型激光指示器遠(yuǎn)距離照射光敏電阻，當(dāng)有動物外逃時，擋住激光束，便會報警?；蛘邔⒛_③與計算器中的連加相接，用來對傳送帶上的物品個數(shù)進行計算，或者用于通道顯示有人、動物通過等。

圖5-60

17．書寫光亮測試器

圖5-61是它的電路圖，它是在黑暗控制“燈”亮的電路中再加上一個發(fā)光二極管，就可以改裝為光線亮度測試器。反復(fù)調(diào)整可調(diào)電阻值，使它在符合書寫光照條件下，綠色發(fā)光二極管發(fā)光，而光照一暗時紅色發(fā)光二極管發(fā)光，以提醒人們注意。

圖5-61

18．干濕測量器 圖5-62是它的電路圖，用鋼絲照圖做兩個探頭連在電路中，使用時，將它的兩個探頭插入花盆或其他物體中，反復(fù)調(diào)整可調(diào)電阻值，使它在濕潤時綠色發(fā)光二極管亮，干燥時紅色發(fā)光二極管亮，以示區(qū)別。

圖5-62

19．延時開的小“燈”

圖5-63是它的電路圖，它是將延時關(guān)電路中的電阻和電容交換位置，便可成為延時開的電路。按下按鍵，發(fā)光二極管由亮轉(zhuǎn)滅，當(dāng)手指離開按鍵后，會發(fā)現(xiàn)過一會兒發(fā)光二極管才亮。

圖5-63

20．水沸報警器

先將熱敏電阻放入一個直徑為8毫米左右、長100毫米的銅管或不銹鋼管內(nèi)，引出導(dǎo)線，用樹脂封好，不能進水。圖5-64是它的電路圖。實驗時插入開水中，要慢慢調(diào)整可調(diào)電阻的阻值，使它到100℃時音響報警，低于這個溫度時沒有音響報警。

圖5-64

像以上介紹的利用基礎(chǔ)電路擴展的電子制作還可以舉出許多例子，只要大家多動腦筋，發(fā)揮創(chuàng)造性，就可以充分利用這套器件中磁控、光控和溫控的作用，再制作出各種適應(yīng)它們的外圍作品。

第三篇：數(shù)電課程設(shè)計

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計題選

（注：標(biāo)注“易”的題目得分75以下，標(biāo)注“中”的題目得分85以下，標(biāo)注“中→難”的題目完成基本要求為“中”，完成提高要求為“難”。使用中小規(guī)模器件進行設(shè)計。）

1、電子萬年歷（中）

以“日”作為基準(zhǔn)時間信號，設(shè)計可計年、月、日的電子萬年歷。（1）計時結(jié)果用8只LED七段數(shù)碼顯示器穩(wěn)定顯示

（2）計年的規(guī)則是從0000至9999，計月的規(guī)則是從1至12，計日的規(guī)則是從1至30，用數(shù)碼顯示器的小數(shù)點區(qū)別顯示的時基單位（3）具有手動校年、月、日功能。

2、彩燈控制器（中→難）基本要求：

(1)設(shè)計一個十盞彩燈的控制電路，要求彩燈具有單向流水效果

（2）彩燈的流向可以變化?？梢哉蛄魉?，也可以逆向流水。彩燈流動的方向為手動控制 提高要求：

（3）彩燈流動的方向也可以自動控制，自動控制往返變換時間為5s（4）彩燈可以間歇流動，10s間歇一次，間歇時間1s。

3、電子密碼鎖（易）

(1)用電子器件設(shè)計制作一個密碼鎖，使之在輸入正確的代碼時開鎖。(2)在鎖的控制電路中設(shè)一個可以修改的4位代碼，當(dāng)輸入的代碼和控制電路的代碼一致是鎖打開。

(3)用紅燈亮、綠燈滅表示關(guān)鎖，綠燈亮、紅燈滅表示開鎖

(4)如5s內(nèi)未將鎖打開，則電路自動復(fù)位進入自鎖狀態(tài)，并發(fā)報警信號。

4、數(shù)字式跑表（中→難）

設(shè)計一個以0.01s為基準(zhǔn)計時信號的實用數(shù)字式跑表。

基本要求;（1）跑表計時顯示范圍0~99min59.99s（2）具有清零、啟動計時、暫停計時及繼續(xù)計時功能，操作按鍵（或開關(guān)）不超過2個

（3）時鐘源誤差不超過0.01s 提高要求

（4）顯示最大值可達(dá)23h59min59.99s，有整點、半點提醒功能（5）有定時功能（6）有倒計時功能

5、四路搶答器（難）

設(shè)計一個四組參賽的智力競賽搶答器 基本要求：

（1）當(dāng)某臺參賽者按下?lián)尨痖_關(guān)時，由數(shù)碼管顯示該臺編號并伴有聲響。此時，搶答器不再接收其他輸入信號。

（2）電路具有定時功能。要求回答問題的時間≤30秒（顯示為29~00），時間顯示采用倒計時方式。當(dāng)達(dá)到限定時間時，發(fā)出聲響提示。

（3）具有計分功能。每組參賽者起始分為100分，搶答后由主持人計分，答對1次加10分，否則減去10分

（4）在復(fù)位狀態(tài)下臺號數(shù)碼管不作任何顯示（滅燈）。提高要求：

（5）答題時間還剩5s時，每秒發(fā)出提示聲音。

6、汽車尾燈控制電路（中）

（1）用6只小燈泡模擬6只汽車尾燈，左側(cè)3只，右側(cè)3只。用4個開關(guān)分別模擬腳踏制動器，停車信號，左轉(zhuǎn)彎控制和右轉(zhuǎn)彎控制。

（2）當(dāng)汽車正常直行時，6個尾燈全滅，當(dāng)臨時剎車（腳踏制動器）時，6個尾燈閃爍。

（3）當(dāng)汽車左轉(zhuǎn)時，左側(cè)的尾燈按照000-001-010-100-000的順序循環(huán)點亮，每燈點亮0.5s，而右側(cè)的3個燈全滅。當(dāng)右轉(zhuǎn)時相同。

7、脈沖按鍵電話按鍵顯示器（中→難）基本要求：

（1）設(shè)計一個具有八位顯示的電話按鍵顯示器；（2）能準(zhǔn)確反映按鍵數(shù)字； 提高要求：

（3）顯示器顯示從低位向高位前移，逐位顯示，最低位為當(dāng)前輸入位；（4）重按鍵時，能首先清除顯示；

（5）摘下話機后才能撥號有效，掛機后熄滅顯示。

8、電子脈搏計設(shè)計（難）

(1)實現(xiàn)在15S內(nèi)測量1min的脈搏數(shù)；(2)用數(shù)碼管將測得的脈搏數(shù)用數(shù)字的形式顯示；(3)測量誤差小于±4次/min。

9、射擊自動報靶器（中）

（1）用11個開關(guān)信號模擬環(huán)數(shù)取樣信號，分別表示（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10）環(huán)，其中0表示沒射中，每次射擊完畢后立刻顯示環(huán)數(shù)

（2）每個人可以射擊5次，5次后射擊次數(shù)自動清零，表示此人不能再射擊（3）自動統(tǒng)計累計環(huán)數(shù)并顯示（4）自動統(tǒng)計中靶次數(shù)并顯示。

10、電子拔河游戲機（易）

（1）設(shè)計一個模擬拔河游戲比賽的邏輯電路。

（2）電路使用15個發(fā)光二極管，開機后只有在拔河繩子中間的發(fā)光二極管亮。（3）比賽雙方各持一個按鈕，快速不斷地按動按鈕，產(chǎn)生脈沖，誰按得快，發(fā)光的二極管就向誰的方向移動，每按一次，發(fā)光二極管移動一位。

（4）亮的發(fā)光二極管移到任一方的終點時，該方就獲勝，此后雙方的按鈕都應(yīng)無作用，狀態(tài)保持，只有當(dāng)栽判按動復(fù)位后，在拔河繩子中間的發(fā)光二極管重新亮。

（5）用七段數(shù)碼管顯示雙方的獲勝盤數(shù)。

11、籃球比賽電子記分牌（中）

設(shè)計一個符合籃球比賽規(guī)則的記分系統(tǒng)。（1）有得1分、2分和3分的情況，電路要具有加、減分及顯示的功能。（2）有倒計時時鐘顯示，在“暫停時間到”和“比賽時間到”時，發(fā)出聲光提示。

（3）有比賽規(guī)則規(guī)定的其他計時、記分要求。

12、乒乓球比賽游戲機（中→難）

設(shè)計一個甲、乙雙方參賽，裁判參與的乒乓球比賽游戲模擬機?；疽螅?/p>

（1）用8個發(fā)光二極管排成一條直線，以中點為界，兩邊各代表參賽雙方的位置，其中點亮的發(fā)光二極管代表“乒乓球”的當(dāng)前位置，點亮的發(fā)光二極管依次由左向右或由右向左移動。

（2）當(dāng)球運動到某方的最后一位時，參賽者應(yīng)立即按下自己一方的按鈕，即表示擊球，若擊中，則“球”向相反方向運動，若未擊中，則對方得1分。（3）設(shè)置自動計分電路，雙方各用二位數(shù)碼管來顯示計分，每局11分。到達(dá)11分時產(chǎn)生報警信號。提高要求：

（4）一方得分時，電路自動響鈴3s，這期間發(fā)球無效，等鈴聲停止后方能繼續(xù)比賽。

（5）設(shè)置局?jǐn)?shù)顯示，5局結(jié)束后有聲響提示比賽結(jié)束。

13、出租車自動計費器（中）

（1）設(shè)計制作一個自動計費器，具有行車?yán)锍逃嬞M，等候時間計費及起價等三部分。三項計費總和為客戶用車的總費用，通過數(shù)碼自動顯示。用4位數(shù)碼管顯示總的金額，最大值為99.99元。

（2）行車?yán)锍虇蝺r（0.××元/公里）、等候時間（0.××元/10分鐘）、起價（×.00元）均能通過BCD碼撥盤輸入。

（3）在車輛啟動和停止時發(fā)出音響信號，以提請顧客注意。

參考資料

[1]彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)[M].北京：高等教育出版社 [2]孫梅生，李美鶯，徐振英.電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計[M].北京：高等教育出版社

[3]梁宗善.電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計[M].武漢：華中理工大學(xué)出版社 [4]張玉璞，李慶常.電子技術(shù)課程設(shè)計[M].北京：北京理工大學(xué)出版社 [5]謝自美.電子線路設(shè)計·實驗·測試（第二版）[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社

課程設(shè)計說明書與圖紙要求

設(shè)計說明書內(nèi)容要求：

⑴．寫出你考慮該問題的基本設(shè)計思路，畫出一個實現(xiàn)電路功能的大致框圖。

⑵．畫出框圖中的各部分電路，對各部分電路的工作原理應(yīng)作出說明。

⑶．畫出整個設(shè)計電路的原理電路圖，并簡要地說明電路的工作原理。

⑷．圖用計算機繪制，設(shè)計報告文字通順，清晰，原理要表達(dá)清楚。

⑸.用仿真軟件對電路圖進行仿真（仿真軟件可用EWB、Multisim10.0或PROTEL Se），說明仿真過程中如何對電路進行調(diào)整，對仿真結(jié)果加以描述（仿真中沒有的元件用近似元件代替）。

⑹．具體格式見本節(jié)第二部分。

⑺．評分依據(jù)：①設(shè)計思路，②單元電路正確與否，③整體電路是否完整，④電路原

理說明是否基本正確，⑤報告是否清晰，格式是否規(guī)范⑥有無仿真及對仿真過程、仿真結(jié)果的必要描述，⑦答辯過程中回答問題是否基本正確。⑻.答疑時間：周四下午3：00～4：30。地點: 主樓二樓電工實驗室 ⑼．（第四周周五）下午5點前交報告。

評分標(biāo)準(zhǔn)

課程設(shè)計滿分為100分，由三項構(gòu)成：1.設(shè)計說明書老師給分占450%；2.答辯情況老師給分占45%；3.同學(xué)互評占10%。如有抄襲者該次設(shè)計為0分。

答辯安排：每個同學(xué)現(xiàn)場給老師演示仿真程序，而后老師提問。

設(shè)計說明書格式

設(shè)計說明書不少于3500字，用A4紙打印裝訂成冊。具體格式如下：

附件：設(shè)計說明書格式

設(shè)計說明書用A4紙打印裝訂成冊。

第四篇：數(shù)電課程設(shè)計

數(shù)字電子課程設(shè)計

班級：電氣002 學(xué)號：10110081 姓名：齊西潮

原理圖方式設(shè)計二進制全加器

一：設(shè)計目的

1.通過設(shè)計一個二進制全加器和十進制全加器，掌握組合邏輯電路設(shè)計的方法。2.初步了解Quartus Ⅱ采用原理圖方式進行設(shè)計的流程。

3.初步掌握FPGA開發(fā)的流程以及基本的設(shè)計方法、基本的仿真分析方法。二：設(shè)計原理

在數(shù)字系統(tǒng)中，經(jīng)常需要進行算術(shù)運算，邏輯操作及數(shù)字大小的比較等操作，實現(xiàn)這些運算功能的電路是加法器。加法器是一種組合邏輯電路，主要功能是實現(xiàn)二進制數(shù)的算數(shù)加法運算。

在設(shè)計全加器之前先要考慮半加器，半加器完成兩個一位二進制相加，而考慮由低位來的進位,半加器的表達(dá)式為：Sn=AnBn+AnBn= An⊕Bn

Cn= AnBn ；

全加器是帶有進位的二進制加法器，全加器的邏輯表達(dá)式：Sn=AnBnCn-1+AnBnCn-1+AnBnCn-1+AnBnCn-1

Cn=AnBnCn-1+AnBnCn-1+AnBnCn-1+AnBnCn-1 三：設(shè)計內(nèi)容

應(yīng)用軟件QuartusⅡ設(shè)計原理圖并對所設(shè)計圖進行仿真。四：設(shè)計步驟

（一）二進制全加器的設(shè)計步驟 1．打開Quartus Ⅱ,選菜單File→New,在彈出的New對話框中選擇Device Design Files頁的原理圖文件編輸入項Block Diagram/Schematic File。2.在原理圖編輯窗口設(shè)計一個全加器

編好圖后保存文件名取為b_adder.bdf.3．將設(shè)計項目設(shè)計成可調(diào)用的元件

為了構(gòu)成全加器的頂成設(shè)計，必須將以上設(shè)計的半加器b_adder.bdf設(shè)置成可調(diào)用的元件，方法是選擇菜單 File→Create/Update Symbol Files for Current File項，即可將當(dāng)前文件b_adder.bdf變成一個元件符號存盤，以待在高層設(shè)計中調(diào)用。

4.設(shè)計全加器頂層文件。

為了建立全加器的頂層文件，必須打開一個原理圖編輯窗口，方法同前，即再次選擇菜單File→New，→Block Diagram/Schematic File。在彈出的圖中Project下調(diào)出b_adder文件，同時按照圖連接好全加器。以q_adder命名將此全加器設(shè)計存在同一路徑F:addera文件夾中。下面是以鏈接好的全加器電路

保存文件。5.創(chuàng)建工程

選擇File下拉菜單中的New Project Wizard，新建一個工程。點擊圖中的next進入工作目錄。

6.對設(shè)計文件進行編譯。在Processing菜單下，點擊Start Compilation命令，開始編譯。編譯結(jié)束后點擊 確定 按鈕。

7.仿真

在File下拉菜單中選擇New，選取對話框中的Other File下的Veetor Waveform File，點擊OK，打開一個空的波形編輯器窗口。加入輸入輸出端口，在波形編輯器窗口的左邊端口名列表區(qū)雙擊，在彈出的菜單中選擇Node Finder,出現(xiàn)Node finder 窗口后，在Filer列表中選擇Pins:all,點擊List,在Node Finder 窗口中出現(xiàn)的所有的信號名稱中點》按鈕，再點擊OK。制定輸入端口的 邏輯電平變化，最后保存該仿真波形文件，文件名與工程名相同。再點擊Edit→End Time ,在彈出的窗口中的 time 值改為100.0 單位是us,點擊OK，完成設(shè)置。點擊右上角的藍(lán)色箭頭開始仿真。波形如下

原理圖方式設(shè)計頻率計

一．設(shè)計原理

數(shù)字頻率計的主要功能是測量周期信號的頻率。頻率是單位時間（1S）內(nèi)信號發(fā)生周期變化的次數(shù)。如果我們能在給定的 1S 時間內(nèi)對信號波形計數(shù)，并將計數(shù)結(jié)果顯示出來，就能讀取被測信號的頻率。數(shù)字頻率計首先必須獲得相對穩(wěn)定與準(zhǔn)確的時間，同時將被測信號轉(zhuǎn)換成幅度與波形均能被數(shù)字電路識別的脈沖信號，然后通過計數(shù)器計算這一段時間間隔內(nèi)的脈沖個數(shù)，將其換算后顯示出來。這就是數(shù)字頻率計的基本原理。含有時鐘使能的2位十進制計數(shù)器電路設(shè)計原理如圖2-1所示，頻率計的核心元件之一是含有時鐘使能及進位擴展輸出的十進制計數(shù)器。所以在這里擬使用一個雙十進制計數(shù)74390和其它一些輔助元件來完成。圖中74390連接成兩個獨立的十進制計數(shù)器，待測頻率信號clk通過一個與門進入74390的第1個計數(shù)器的時鐘輸入端1CLKA，與門的另一端由計數(shù)使能信號enb控制：當(dāng)enb=‘1’時允許計數(shù)；enb=‘0’是禁止計數(shù)。計數(shù)器1到4位輸出q[3]、q[2]、q[1]和q[0]并成總線表達(dá)方式即q[3..]，由圖左下角的OUTPUT輸出端向外輸出計數(shù)值，同時由一個4輸入與門和兩個反相器構(gòu)成進位信號進入第2個計數(shù)器的時鐘輸入端2CLKA。第2個計數(shù)器的4位計數(shù)輸出是q[7]、q[6]、q[5]和q[4]，總線輸出信號是q[7..4]。這兩個計數(shù)器的總的進位信號，即可用于擴展輸出的進位信號由一個6輸入與門和兩個反相器產(chǎn)生，由cout輸出。clr是計數(shù)器的清零信號。

二：設(shè)計一個2位十進制的計數(shù)器 1.繪制原理圖。2.進行全程編譯，方法如二進制加法器的方法。3.仿真

步驟和二進制加法器流程相同外還要注意，在輸出總線設(shè)置上先選中q[3]、q[2]、q[1]、q[0],右鍵彈出選擇Grouping→Group,name改為q3..0,按此方法設(shè)置好q[7]、q[6]、q[5]、q[4],在Grouping→Group,name中改名為q7..4。輸入clk時鐘信號，clr，enb,信號，然后點擊仿真按鈕開始仿真，其結(jié)果如下

十進制計數(shù)器的設(shè)計完成。三：時序控制電路設(shè)計

仿真波形圖：

四 : 頻率計頂層電路設(shè)計

仿真波形：

五.實驗心得

頻率計是在已經(jīng)能比較熟練使用Quartus II軟件的基礎(chǔ)上進行設(shè)計，仿真的。操作熟練程度確實較以前有了較大提高。掌握了在出錯時如何通過error提示進行錯誤的修改以及使用一些快捷鍵快速的打開、建立新文件。本次設(shè)計中，收獲頗多，它培養(yǎng)了我們獨立思考、獨立解決問題的能力，同時，對于同組之間的合作，也是十分重要的，只有共同努力，才能收獲到最美的果實。在設(shè)計中遇到過問題，也解決過問題，有過成功，也有過失敗。我們應(yīng)該記住成功，但我們更加不能忘記失敗，只有一次次地總結(jié)經(jīng)驗和教訓(xùn)，我們才能不斷進步。

總結(jié)

過這次數(shù)電課程設(shè)計實驗學(xué)習(xí)了如何使用Quartus II軟件，了解了其主要功能并且知道如何進行一些簡單的仿真，使以往抽象的知識形象化，增強了對所學(xué)知識的理解和鞏固，會對我以后的學(xué)習(xí)起到極大的幫助作用。

第五篇：數(shù)電課程設(shè)計

題目：光控計數(shù)器

學(xué)院：核工程技術(shù)學(xué)院

專業(yè)：核技術(shù)

學(xué)號：09026103

姓名:史鎮(zhèn)瑋

作者（簽名）：

完成日期：2011年6月日 【課題名稱】 光控計數(shù)器 【內(nèi)容摘要】

利用光線的通斷來統(tǒng)計數(shù)目的光控計數(shù)器。其主要系統(tǒng)組成為：光電轉(zhuǎn)換模塊、整形模塊、時序控制模塊、計數(shù)譯碼模塊和顯示模塊，通過對光電的轉(zhuǎn)換，由時序邏輯電路控制，達(dá)到自動計數(shù)的功能?！驹O(shè)計內(nèi)容及要求】

本設(shè)計主要是利用光線的通斷來統(tǒng)計計數(shù)。要求設(shè)計兩路光控電路，根據(jù)光控電路產(chǎn)生觸發(fā)脈沖的先后順序，來判斷計數(shù)器進行加或減計數(shù)，要求計數(shù)器的最大計數(shù)容量為99，用數(shù)碼管顯示數(shù)字，并設(shè)置手動復(fù)位?！驹O(shè)計原理】 1工作原理

首先由光控電路將接收的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)由555定時器組成的施密特觸發(fā)器整形和555定時器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器觸發(fā)脈沖，輸出計數(shù)脈沖信號。再通過計數(shù)器和譯碼器，在數(shù)碼顯示管上顯示數(shù)目的增加或減少，實現(xiàn)自動計數(shù)的功能。2.整個系統(tǒng)組成

整個系統(tǒng)由五個部分組成：光控電路、觸發(fā)脈沖、加減計數(shù)、顯示譯碼和數(shù)碼顯示，其工作原理框圖如下：

3.電路圖（見附錄）【單元電路設(shè)計及原理】 1.光電轉(zhuǎn)換電路

光電轉(zhuǎn)換電路用于將光信號轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)所需的電信號。由于需要進行數(shù)目的加和減的運算，此部分需要兩個相同的光控電路。每個電路的組成為：一個施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。

當(dāng)光敏電阻處于光照時，電阻阻值較低，單穩(wěn)態(tài)輸出低電平。當(dāng)遮住第一光敏電阻光時，電阻升高，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出高，進入暫穩(wěn)態(tài)，維持1.1s 施密特觸發(fā)器：

一個555定時器芯片、R1、RG（光敏電阻），當(dāng)RG有光照時，電阻下降。隨之，TH端電壓下降，輸出端3口輸出高電平。反之，RG弱光時，電阻升高，TH端電壓升高，3輸出低電平。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：

用555芯片構(gòu)成單穩(wěn)觸發(fā)器，每次觸發(fā)產(chǎn)生一個1s左右的方波脈沖。當(dāng)從施密特觸發(fā)器3輸出，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2（TR）輸入高電平，3端立刻輸出低電平。隨之，當(dāng)2輸入低電平，3隨即輸出高電平。然而，當(dāng)2馬上輸入高電平時，3輸出將維持一段時間，進入暫穩(wěn)態(tài)。

維持時間：Tw=RC ln3 = 1.1s

2、時序控制電路

時序控制電路在本課題中主要用于判斷計數(shù)的增加或是減少，在此選用了一個雙D觸發(fā)器74LS74、74LS00芯片來實現(xiàn)。74LS74雙D觸發(fā)器，用于和其它芯片一起構(gòu)成時序邏輯電路。由于74LS74是上升邊沿觸發(fā)的邊沿D觸發(fā)器，電路結(jié)構(gòu)是維特—阻塞型的，所以又稱維特—阻塞觸發(fā)器。它要求控制端D的信號應(yīng)超前CP脈沖上升邊沿2Tpd1時間建立，并要求在CP脈沖觸發(fā)邊沿到來后繼續(xù)維持1Tpd1時間（此處的Tpd1是TTL門的平均傳輸延遲時間）

當(dāng)上端3輸出由低到高的電平，高電平維持1.1s，在其維持的時間段中，給下端3輸入一由低到高的電平，給D觸發(fā)器CP一上升沿。這是，D觸發(fā)器工作 Q′=D′=0，同時兩與非門的輸出由低到高變化，給了下一模塊一上升沿。

3、計數(shù)和譯碼和顯示部分

計數(shù)部分由兩片74LS191異步級聯(lián)而成。譯碼部分是由兩片74LS47來完成，顯示部分是由兩個共陰極LED數(shù)碼顯示管。用于接收計數(shù)脈沖信號并將其轉(zhuǎn)化成單獨的信號輸出并顯示。74LS191 74LS191是集成4位同步二進制加減計數(shù)器，可執(zhí)行十六進制加減法計數(shù)及異步置數(shù)功能。可通過外電路連接構(gòu)成其他進制的計數(shù)器，本課題連接成十進制計數(shù)器。

當(dāng)14(CP)來上升沿時，191(1)開始計數(shù)，分為兩種情況，U′/D輸入為0，則進行加法計數(shù)，U′/D輸入為1時，進行減法計數(shù)。

同時，2和7接與非門，輸出端接置數(shù)端LD′和191(2)CP，191(1)的2和7輸出1時，(2)CP為0，下一狀態(tài)為1，上升沿到，進位計數(shù)。74LS47和數(shù)碼管 兩個譯碼器和兩個數(shù)碼管來完成，用于接收計數(shù)脈沖信號并將其轉(zhuǎn)化成單獨的信號輸出并顯示。當(dāng)47譯碼器3端接地，數(shù)碼管全部顯示?！緟?shù)計數(shù)及器件選擇】

1.測量光敏電阻在無光和有光時電阻。第一個，有光，Rg=5.34KΩ，無光時，Rg=29.8KΩ。第二個，有光，Rg=6.1KΩ，無光時，Rg=34.5KΩ。根據(jù)1/3Rg(無光)≤R1≤2/3Rg(有光)，選擇R1=R3=10KΩ

2.對數(shù)碼管檢測。將數(shù)碼顯示管的的3端接地，用高電平依次接到除8以外的其他端，發(fā)現(xiàn)無任何顯示。說明使用的是共陽極數(shù)碼顯示管，應(yīng)在3腳或8腳加電源（中間接限流電阻）。經(jīng)再次測試，數(shù)碼管顯示正常。【組裝與調(diào)試】

整個電路分為三個模塊進行組裝調(diào)試，分析。

1、施密特觸發(fā)器與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的調(diào)試

按圖接好電路，R1選擇10KΩ，接通電源，將3端接到發(fā)光二極管。這時，二極管正常發(fā)光。當(dāng)對光敏電阻進行遮光處理，二極管為暗。第二個觸發(fā)器的調(diào)試，同上述操作，R3為10KΩ。

當(dāng)施密特觸發(fā)器正常工作時，在檢測單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。此時二極管接到3端，二極管為暗。當(dāng)對光敏電阻進行遮光處理，二極管正常發(fā)光，照光后，持續(xù)1.1s。表示單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器調(diào)試良好。第二塊單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，同上述操作。

2、雙D觸發(fā)器與與非門測試

D觸發(fā)器的1、4端輸入高電平信號，檢測Q`=D`。與非門按有“0必出1，11為零”的原則檢測。檢測完成后，將其接入電路。

3、計數(shù)和譯碼和顯示部分

按圖連好電路，將第一片191芯片14端輸入單脈沖，觀察數(shù)碼管顯示結(jié)果，當(dāng)5端輸入高電平時為減法，5端輸入低電平時為加法，數(shù)碼管正常計數(shù)，說明電路正常。調(diào)試完成后，按圖將其接入總電路。【報錯分析】

1、計數(shù)部分調(diào)試時，發(fā)現(xiàn)只有第一個數(shù)碼管計數(shù)，而第二個數(shù)碼管停止不計。經(jīng)檢測，第二個74LS191芯片沒有脈沖輸入。由此判斷，與非門74LS00芯片，出現(xiàn)問題。更換后，計數(shù)正常。

2.電路連接完成后，只能做減法而不做加法。經(jīng)調(diào)試，發(fā)現(xiàn)74LS74芯片出現(xiàn)問題。更換后，計數(shù)正常。

3.更換74LS74后，發(fā)現(xiàn)計數(shù)紊亂。與電路圖對照后，發(fā)現(xiàn)，沒有將74LS74的1、4端接到高電平。【實驗結(jié)果】

整個模塊進行調(diào)試，對第一模塊RG遮光，馬上對第二個RG遮光處理，數(shù)碼顯示管按預(yù)期的進行1次加法運算。但對第二塊RG遮光，馬上對第一塊RG遮光，則進行2次減法運算。【應(yīng)用及評估】

現(xiàn)今人們在生活、學(xué)習(xí)和工作中，經(jīng)常需要對某種物品進行數(shù)量統(tǒng)計。如進出房間的人數(shù)統(tǒng)計。常規(guī)的機械計數(shù)和人工計數(shù)不僅麻煩，而且極為浪費時間和資源。在學(xué)習(xí)了脈沖數(shù)字電路的基礎(chǔ)上，本課題所設(shè)計的一種利用光線的通斷來統(tǒng)計數(shù)目的光控計數(shù)器，用一種較為簡單的設(shè)計解決了這一現(xiàn)實問題。而且此產(chǎn)品簡單方便，非常易于用于實際生活中,有教高的實用價值?！舅柙骷?/p>

試驗箱（含面包板）

1塊 555定時器4片 74LS74

1片 74LS00

1片 74LS1912片 74LS47 2片 數(shù)碼管

2個 電阻：10K歐姆4個 1K歐姆 2個 電容：100μF 2個 0.01μF 4個 【心得體會】

經(jīng)過兩天的實驗，使得在課堂上學(xué)習(xí)的知識得到鞏固，同時增加了對電路的分析，連接，調(diào)試，錯誤分析等能力，思維得到了進一步的升華。1）做課程設(shè)計同時也是對課本知識的鞏固和加強，由于課本上的知識太多，平時課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運用各個元件的功能，在這次課程設(shè)計過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識。

2）通過動手實踐讓我們對各個元件映象深刻。認(rèn)識來源于實踐，實踐是認(rèn)識的動力和最終目的，實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。

3）調(diào)試過程是痛苦的，調(diào)試電路是需要非常強的理論作為基礎(chǔ)的，但也是最能提升能力的部分，只有通過親自調(diào)試電路，發(fā)現(xiàn)電路存在的問題，思考產(chǎn)生的原因，并想辦法解決問題，才能加深對自己設(shè)計電路的認(rèn)識。4）此次課程設(shè)計，學(xué)到了很多課內(nèi)學(xué)不到的東西，比如獨立思考解決問題，出現(xiàn)差錯的隨機應(yīng)變，能靜下心來，不煩躁去解決問題等都受益非淺。在整個課程設(shè)計當(dāng)中，深刻體會到設(shè)計一個電路的難度。雖然已經(jīng)有設(shè)計總電路圖，但實驗過程中并不是一帆風(fēng)順的，期間遇到過好多問題。但最終通過自己的能力得以解決。當(dāng)看到自己的成果時，發(fā)現(xiàn)其實課程設(shè)計是很有意思的。我們需要認(rèn)真的去體會實驗給我們帶來的樂趣?？傊?，此次課程設(shè)計實驗，使我受益匪淺。【參考文獻(xiàn)】

1.閻石.《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》.高等教育出版社.2.管小明.《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗與課程設(shè)計》.電子與機械工程學(xué)院機電基礎(chǔ)教學(xué)部

附錄

附：光控計數(shù)器電路總圖