2013-2014學年第2學期學生作業(yè)/報告□學生作業(yè)□實驗報告■課程設計報告□學習心得報告課程名稱：數(shù)字電路分析與設計教學班號：05811101份數(shù)：1授課教師：丁志杰本科實驗報告實驗名稱：數(shù)字電路分析與設計課程設計課程名稱：數(shù)字電路分析與設計實驗時間：3月5日—3月8日任課教師：丁志杰實驗地點：實驗教師：實驗類型：□原理驗證■綜合設計□自主創(chuàng)新學生姓名：謝愚1120111463/05811101組號：學院：信息與電子學院同組搭檔：專業(yè)：信息工程成績：交通燈控制器交通燈控制器種類繁多，不同的路口有不同的交通燈控制器。所設計交通燈控制器應為主路和支路交叉路口信號燈控制器，如下圖所示。一、系統(tǒng)描述T=1代表定時時間到。二、設計過程包括狀態(tài)圖以及相應的狀態(tài)表、化簡過程和各分部電路原理圖。交通燈控制器的狀態(tài)設置及輸出方程設R、G、Y代表主路的紅、綠、黃燈；r、g、y代表支路的紅、綠、黃燈。Q1Q0SRGYrgy00SG01010001SY00110010Sg10001011Sy100001設主路綠燈的持續(xù)時間為TG；支路綠燈的持續(xù)時間為Tg；主路、支路的黃燈持續(xù)時間分別為TY、Ty。交通燈控制器的狀態(tài)圖及驅動方程（無自動/手動控制）各狀態(tài)持續(xù)時間的控制T數(shù)值二進制數(shù)補數(shù)TG16s100000000Tg13s11010011TYTy4s01001100以74LS161/163用“置補法”實現(xiàn)定時。交通燈控制器的倒計時顯示電路IB=QBQC+QD滅燈輸入端IB，低電平有效。優(yōu)先級最高。滅零輸出端YBR，低電平有效。與IB共用一個端子。IB/YBR端只在不被輸入低電平時，它才作為輸出端。各部分原理圖1、振蕩器（秒脈沖發(fā)生器電路） 秒脈沖信號電路采用555定時器來實現(xiàn)。555定時器是一種多用途集成電路，應用相當廣泛，通常只需外接幾個阻容元件就可以很方便的構成施密特觸發(fā)器和多諧振蕩器。利用555定時器構成多諧振蕩器的方法是把它的閥值輸入端TH和觸發(fā)輸入端相連并對地接電容C，對電源接電阻和，然后再將和接DIS端就可以了。由555構成的秒脈沖產(chǎn)生電路如圖2-1所示。 多諧振蕩器的振蕩周期為：2、狀態(tài)機及定時器電路狀態(tài)機使用74LS74雙D觸發(fā)器，按照狀態(tài)方程連接即可。定時器使用74LS163，按照要求進行預置。采用數(shù)據(jù)選擇器74LS153來控制狀態(tài)變化。3、狀態(tài)譯碼器及LED紅綠燈顯示電路主、支干道上紅、黃、綠信號燈的狀態(tài)主要取決于狀態(tài)控制器的輸出狀態(tài)。現(xiàn)選擇半導體發(fā)光二極管模擬交通燈，由于門電路的帶灌電流的能力一般比帶拉電流的能力強，在實驗時盡量要求門電路輸出電平低時點亮相應的發(fā)光二極管。4、倒計時顯示電路使用74LS248作為譯碼驅動。在老師要求的基礎之上，自行設計了兩位倒計時，增加了一定的難度。三、設計結果標有IC芯片引腳號的系統(tǒng)邏輯電路總圖(含Multisim仿真圖與手繪圖)四、所需器件清單元器件型號(功能)數(shù)量總計74LS248214CD400874LS00(四2輸入“與非”門)274LS04(六反相器)274LS08(四2輸入“與”門)174LS32(四2輸入“或”門)174LS74(雙D觸發(fā)器)174LS153(雙4選1數(shù)據(jù)選擇器)174LS163(4位同步清零、置數(shù)計數(shù)器)1LED(紅綠黃)各26電阻、電容(47K*2,10uF*1,0.1uF*1，300*6)若干七段BCD數(shù)碼顯示管2五、實驗過程所遇問題及所做改進、補充和實驗結果首先我想談談關于實驗中所遇到的問題。按照之前在電腦上仿真的電路，我為了在實際實驗時便于使用，又重新手繪。結果由于不夠細心，未能注意到某些芯片的引腳問題（比如74LS04的非門引腳），導致在實際中犯下許多錯誤。這也導致起初電路完成后只保持在一個狀態(tài)，無法正常工作。因此，我花費了大量時間來排查錯誤，發(fā)現(xiàn)居然有的芯片接地和接電源引腳居然接到了旁邊的空腳上。最終，經(jīng)過仔細檢查，才讓交通燈正常運轉起來。這也讓我深刻體會到實際操作的重要性。盡管在電腦上仿真時，由于原理正確很順利的就仿真出結果，然而實際當中卻有更多要注意的問題。這也讓我吸取了教訓，以后一定要在實驗中認真仔細。此外，在老師要求的一位倒計時（0-9）的基礎之上，我設計了兩位倒計時。雖然在實際中可能不太實用，但是我認為至少這對于我的能力是一種鍛煉。實驗結果波形圖：1、狀態(tài)Q1、Q0波形圖：圖我們可以看到，Q1、Q000,0,11,10四個狀態(tài)進行循環(huán)，符合實驗要求。故可見實驗結果正確。2、倒計時電路對于74LS163的四個輸出端QA,QB,QC,QD,其波形圖為：可以看到四個狀態(tài)的時間分別為16秒，4秒，13秒，4秒。符合實驗結果。此外，由于采用預置法來計數(shù)，因此通過反相器即可實現(xiàn)倒計時功能。六、總結通過這次課程設計，加強了我動手、思考和解決問題的能力。在整個設計過程中，我通過這個方案包括設計了一套電路原理和電路連接圖，和芯片上的選擇。在設計過程中，經(jīng)常會遇到這樣那樣的情況，就是心里老想著這樣的接法可以行得通，但實際接上電路，總是實現(xiàn)不了，因此耗費在這上面的時間用去很多。我趁著做課程設計的同時也對課本知識有了鞏固和加強，由于課本上的知識太多，平時課間的學習并不能很好的理解和運用各個元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設計過程中，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識。先設計、再實際進行實驗，過程曲折可謂一語難盡。在此期間我也失落過，也曾一度熱情高漲。從開始時的滿富激情到后來汗水背后的復雜心情，點點滴滴無不令我回味無長。通過這次課程設計，我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做，難免會遇到