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1、数电课程设计,2012年4月,数字系统是由许多基本的逻辑功能部件有机连接起来完成某种任务的数字电子系统，其规模有大有小，复杂性有简有繁。,数字系统的基本概念,数字系统基本结构,数字系统的设计任务主要包括下列几部分： （）对设计任务进行分析:根据课题任务，把所要设计的系统合理地划分成若干子系统，使其分别完成较小的任务。 （）设计系统控制器，以控制和协调各子系统的工作。 （）对各子系统功能部件进行逻辑设计。,设计一个自动售饮料机的逻辑电路。每次只允许投入一元硬币或5元纸币，累计投入达三元自动给出一罐饮料，并找零钱。 要求设计的电路能自启动。,数字电路设计举例 1简易自动售货机,设计一个自动售饮料机
2、的逻辑电路。每次只允许投入一元硬币或5元纸币，累计投入达三元自动给出一罐饮料，并找零钱。,输入变量： A1元，A1投入， A0未投 B5元，B1投入， B0未投 输出变量： X饮料，X0不给， X1给 YZ找钱， YZ00不找钱， YZ01找两元，YZ10找三元 YZ11找四元,1）分析任务，得到状态转换表,状态变量： S0累计0元 S1累计1元 S2累计2元,状态分配：选用2个触发器Q1、 Q0 Q1Q000S0； Q1Q001S1； Q1Q010S2；,状态转换表,状态变量： S0累计0元 S1累计1元 S2累计2元,状态分配：选用2个触发器Q1、Q0 Q1Q000S0； Q1Q001S1
3、； Q1Q010S2；,状态转换表,Q1n+1,Q0n+1,状态转换表,BA,分解状态转换表：,BA,2）由状态转换表设计电路：,状态方程,Q1n+1,Q0n+1,BA,分解状态转换表：,BA,2）由状态转换表设计电路：,状态方程,驱动方程,X,BA,Y,BA,Z,BA,状态转换表,输出方程,3）连接实现电路：,自动售货机.ms11,注意时钟信号的设计,数字电路的设计举例 2Traffic Signal Control,参考教材 6,7,8 章 System Application Activity,Figure 662 Requirements for the traffic light s
4、equence. P241,Requirements ： The green light for the main street will stay on for a minimum of 25s or as long as there is no vehicle on the side street. The green light for the side street will stay on until there is no vehicle on the side street up to a maximum of 25s The yellow caution light will
5、stay on for 4s between changes form green to red on both the main street and the side street.,1）分析任务，得到状态转换图,四种状态： 00， 01， 11， 10,输入变量 Vs A vehicle is present on the side street TL The 25s timer( long timer) is on TS The 4s timer (short timer) is on,1）分析任务，得到状态转换图,Figure 663 State diagram for the tr
6、affic light control system showing the Gray code sequence.,2）顶层设计系统框图,A minimal system block diagram,2）顶层设计系统框图,3）组合逻辑部分设计,3）组合逻辑部分设计,状态译码逻辑电路,其它逻辑电路。,3）组合逻辑部分设计,Figure 6.67 Multisim circuit screen for the combinational logic showing the first state.,4）时间电路部分设计,Figure 7.62 Block diagram of the timin
7、g circuits,具体实现时需考虑长、短触发信号如何和前面组合逻辑的相关信号的衔接？。,4）时间电路部分设计,Figure 7.68 Multisim screen for the timing circuits. The switches are for test purposes only.,5）时序逻辑电路部分设计,Figure 8.58 Block diagram of the sequential logic.,6）完整的仿真电路,Figure 8.62 Simulation of the traffic signal control system with each part
8、represented by a subcircuit.,设计要求,34人一组，协同完成同一个题目； 每组上交一份设计报告（纸质+电子版）； 具体要求参见模板 文件取名(班级组长学号姓名) 报告上交时间： 第14周周二前(5月22号),题目一：汽车尾灯控制电路,用6只小灯泡模拟6只汽车尾灯，左侧3只，右侧3只。用4个开关分别模拟脚踏制动器，停车信号，左转弯控制和右转弯控制。 汽车在转弯时，该侧的3只尾灯按下列状态周期性的亮与暗。000100110111000 在无制动时，如果驾驶员不慎将两个转向开关都接通，则两侧的尾灯都作同样的周期性亮暗变化。 在制动时，若转弯开关未合上（或错误的将两个转弯开
9、关都合上），所有的6只尾灯均亮。 停车时，6只尾灯按脉冲频率闪亮。,时序逻辑电路课程设计,题目二：自动售货机控制电路,可投入硬币（一元）或纸币（一元、五元、十元）； 可以选择购买物品的种类与数量； 选择结束后给出零钱。 物品的选择控制：每选择一样物品自动给出；选择内容可更改，最终确认后才给出物品。 选择结束控制：单独的结束按钮控制；一定时间内没有输入自动认为结束。 ,题目三：家用风扇控制器,设计并制作一个家用风扇控制器。控制器面板为：按钮三个，分别为风速、风种和停止。LED指示灯6个，指示风速强、中、弱，风种为睡眠、自然和正常。 电扇处于停转状态时，所有指示灯不亮，只有按下“风速”键时，才会响
10、应，进入起始工作状态；电扇在任何状态，只要按停止键，则进入停止状态。 处于工作状态时，有： 初始状态为：风速弱，风种正常； 按“风速”键，其状态由“弱、中、强、弱、”循环； 按“风种”键，其状态由“正常、睡眠、自然、正常、”循环； 风速的强、弱、中对应电扇的转动由慢到快； 风种 正常电扇连续运转； 自然电扇模拟自然风，即转4s，停4s； 睡眠电扇慢转，产生轻柔的微风，转8s，停8s； 按照风速与风种的设置输出相应的控制信号,题目四：电子拔河游戏机,电子拔河游戏机是一种能容纳甲乙双方参赛或甲乙双方加裁判的三人游戏电路。由一排LED发光二极管表示拔河的“电子绳”。由甲乙双方通过按钮开关使发光的LE
11、D管向自己一方的终点延伸，当延伸到某方的最后一LED管时，则该方获胜，连续比赛多局以定胜负。 比赛开始，由裁判下达比赛命令后，甲乙双方才能输入信号，否则，由于电路具有自锁功能，使输入信号无效。 “电子绳”至少由16个LED管构成，裁判下达“开始比赛”的命令后，位于“电子绳”中点的LED发亮。甲乙双方通过按键输入信号，使发亮的LED管向自己一方移动，并阻止其向对方延伸。当从中点至自己一方的LED管全部发亮时，表示比赛结束。这时，电路自锁，保持当前状态不变，除非由裁判使电路复位。 记分电路用两位七段数码管分别对双方得分进行累计，在每次比赛结束时电路自动加分。,题目五：出租车自动计费器,设计制作一个
12、自动计费器，具有行车里程计费，等候时间计费及起价等三部分。三项计费总和为客户用车的总费用，通过数码自动显示。用4位数码管显示总的金额，最大值为99.99元。 行车里程单价（0.元/公里）、等候时间（0.元/10分钟）、起价（.00元）均能通过BCD码拨盘输入。 在车辆启动和停止时发出音响信号，以提请顾客注意。,题目六：射击自动报靶器,用开关信号模拟环数取样信号，设计环数编码寄存器； 设计主控电路 设计单发成绩、累计成绩、中靶数计数、译码、显示电路； 设计方波信号产生器，以用作时钟源； 画出逻辑框图、电路原理图以及必要的波形图，写出设计报告。,题目七：洗衣机的时间控制系统,普通洗衣机的主要控制电
13、路是一个定时器，它按照一定的洗涤程序控制电机作正向和反向转动。 定时启动正转20s暂停10s反转20s暂停10s定时到，停止。 如果定时时间到，则停机并发出音响信号。 可以增加排水控制 增加漂洗功能； 增加脱水功能； 增加水位选择功能 可用数字显示洗衣机的全部工作时间。,题目八：两人乒乓游戏机设计,用只发光二极管代表球台。发球方按动发球开关，送出一个单脉冲信号，靠近该方的第一个发光二极管点亮，然后按一定的速度向对方移动，要求移动速度0.1到0.5 s 接球方只有当球到达最后一只发光二极管，即靠近本方的第一只管子点亮时，才可按动击球开关，将球击回。提前击球或未接住球均判为失分，当未接住来球时，发
14、光二极管熄灭，表示乒乓球出台，对方得分。此时需要按规则重新发球，继续比赛。 一方击球后，双方可以较量多个回合，直到一方失误为止，此时，胜方记分牌自动加一分。比赛进行到一方获得16分时，一局结束，记分牌全部清零。,设计一个两人乒乓游戏机,该游戏机模拟乒乓球比赛过程,并按比赛规则自动裁判和计分。具体要求如下:,题目九：自动交通灯控制系统,设A、B通道各有红、黄、绿三种灯，交通显示情况为 1）A通道绿灯、B通道红灯，24秒，A通道绿灯数码管24计时倒秒显示、B通道红灯数码管28计时倒秒显示； 2） A通道黄灯、B通道红灯，4秒， 3）A通道红灯、B通道绿灯，24秒，B通道绿灯数码管24计时倒秒显示、
15、A通道红灯数码管28计时倒秒显示； 4） A通道黄灯、B通道红灯，4秒 产生秒脉冲信号用555构成 附加功能设计： 当红灯或绿灯的数码管倒计到最后四秒时，红灯或绿灯要求闪烁显示，黄灯闪烁显示。 紧急状态下， A通道红灯、B通道红灯,题目十：traffic light control system,完成教材交通灯控制电路的基本功能 修正原电路设计中的时间触发电路 按教材246页要求增加行人控制按钮 Putting your knowledge to work: There is a requirement for a pedestrian push button that would activate the yellow caution light for 4s and the red light for 15s on both the main street,题目十一：安全控制系统,Implement the full function of the Security system in the textbook P390,题目十二：自拟,除以上命题外的其它任何数字小系统，欢迎自拟或自找题目完成。 对现有的命题也欢迎同学们修改或增加相应功能。 请在报告中介绍清楚电路的具体工作情况和功能。,
