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1、21第三章 数字系统设计项目（数字逻辑课程设计课题）3. 1 多功能数字电子钟一、设计要求1具有以二十四小时制计时、显示、整点报时、时间设置和闹钟的功能。2设计精度要求为 1s。二、系统功能描述系 统 输 入 ： 系 统 状 态 及 校 时 、 定 时 转 换 的 控 制 信 号 为 k、 set； 时 钟 信 号 clk， 采 用 1024Hz；系 统 复 位 信 号 为 reset。 输 入 信 号 均 由 按 键 产 生 。系 统 输 出 ： LED显 示 输 出 ； 蜂 鸣 器 声 音 信 号 输 出 。多 功 能 数 字 钟 控 制 器 的 状 态 图 如 图 3-1所 示 ：图中：
2、S0 ：显示计时时间 T0：显示闹铃时间S1：调计时的时 T1：调闹铃的时S2：调计时的分 T2：调闹铃的分S3：调计时的秒 T3：调闹铃的秒系 统 功 能 的 具 体 描 述 如 下 ：计 时 ： 正 常 工 作 状 态 下 ， 每 日 按 24 h计 时 制 计 时 并 显 示 ， 蜂 鸣 器 无 声 ， 逢 整S0S1S2S3T0T1T2T3k=1set=1 set=1k=1k=1 k=1k=1k=1 k=1图 3-1 多功能数 字 钟 控 制 器 状 态 图22点 报 时 。校 时 ： 在 计 时 显 示 状 态 下 ， 按 下 “set键 ”， 进 入 “小 时 ”校 准 状 态 ，
3、 之 后按 下 “k键 ”则 进 入 “分 ”校 准 状 态 ， 继 续 按 下 “k键 ”则 进 入 “秒 复 零 ”状 态 ，第 三 次 按 下 “k键 ”又 恢 复 到 正 常 计 时 显 示 状 态 。1)“小 时 ”校 准 状 态 ： 在 “小 时 ”校 准 状 态 下 ， 显 示 “小 时 ”的 数 码 管 闪 烁 ，并 以 4Hz的 频 率 递 增 计 数 。2)“分 ”校 准 状 态 ： 在 “分 ”校 准 状 态 下 ， 显 示 “分 ”的 数 码 管 闪 烁 ， 并 以4Hz的 频 率 递 增 计 数 。3)“秒 ”复 零 状 态 ： 在 “秒 复 零 ”状 态 下 ， 显
4、 示 “秒 ”的 数 码 管 闪 烁 并 复 零 。整 点 报 时 ： 蜂 鸣 器 在 “59”分 钟 的 第 51”、 “53”、 “55、 “57”秒 发 频率 为 512Hz的 低 音 ， 在 “59”分 钟 的 第 “59”秒 发 频 率 为 1024Hz的 高 音 ， 结 束 时为 整 点 。显 示 ： 要 求 采 用 扫 描 显 示 方 式 驱 动 6个 LED数 码 管 显 示 小 时 、 分 、 秒 。闹钟：闹钟定时时间到，蜂 鸣 器 发 出 周 期 为 1s的 “滴 ”、 “滴 ”声 ， 持 续 时 间为 10s； 闹钟定时显示。闹钟定时设置： 在闹钟定时显示状态下，按 下
5、“set键 ”， 进 入 闹 钟 的 “时 ”设 置 状 态 ， 之 后 按 下 “k键 ”进 入 闹 钟 的 “分 ” 设 置 状 态 ， 继 续 按 下 “k键 ”则进 入 “秒 ” 设 置 状 态 ， 第 三 次 按 下 “k键 ”又 恢 复 到 闹钟定时显 示 状 态 。1)闹 钟 “小 时 ”设 置 状 态 ： 在 闹 钟 “小 时 ” 设 置 状 态 下 ， 显 示 “小 时 ”的数 码 管 闪 烁 ， 并 以 4Hz的 频 率 递 增 计 数 。2)闹 钟 “分 ”设 置 状 态 ： 在 闹 钟 “分 ” 设 置 状 态 下 ， 显 示 “分 ”的 数 码 管闪 烁 ， 并 以
6、4Hz的 频 率 递 增 计 数 。数 字 钟 系 统 电 路 结 构 框 图 如 图 3-2所 示 。三、课程设计报告要求1 系统设计方案论述，画出顶层电路结构图及功能分割图。22控制器功能模块设计说明及源程序。3设计实现过程及引脚锁定情况。4设计结果、讨论及心得体会。图 3-2 数 字 钟 系 统 总 体 结 构 框 图控 制 器报时定时控制电路 蜂鸣器ksetresetclk（1024Hz）定时电路计时电路 扫描显示电路显示控制电路1024Hz1Hz1024Hz512Hz1Hz4Hz1Hzclk（1024Hz）分频器512Hz1Hz1024Hz4Hz233. 2 篮球 30 秒定时控制电
7、路一、设计要求1具有显示 30s 计时功能，计时器为 30 s 递减计时器，计时间隔为 1s。2具有直接清零、启动和暂停连续等功能。3计时器递减计时到零时，数码管显示不能灭灯，同时发出声光电报警信号。二、系统功能描述根 据 设 计 要 求 ， 篮 球 30秒 计 时 器 包 括 秒 脉 冲 发 生 器 、 计 数 器 、 译 码 显 示 电 路 、辅 助 时 序 控 制 电 路 (简 称 控 制 电 路 )和 报 警 电 路 等 5个 部 分 组 成 。 其 中 计 数 器 和 控 制电 路 是 系 统 的 主 要 部 分 。 计 数 器 完 成 30s计 时 功 能 ， 而 控 制 电 路
8、则 控 制 计 数 器 的 启动 计 数 、 暂 停 连 续 计 数 。 为 了 保 证 系 统 的 设 计 要 求 ， 在 设 计 控 制 电 路 时 ， 应 正 确处 理 各 个 信 号 之 间 的 时 序 关 系 。 当 启 动 开 关 闭 合 (低 电 平 )时 ， 计 数 器 完 成 置 数 功能 ， 译 码 显 示 电 路 显 示 30s字 样 ； 当 启 动 开 关 断 开 (高 电 平 )、 暂停连续控制开 关也 断 开 (高 电 平 )时 ， 计 数 器 开 始 计 数 ； 暂停连续控制开 关 闭 合 （ 低 电 平 ） 时 ， 计数 器 停 止 计 数 ， 暂停连续控制开
9、关 再 断 开 (高 电 平 )时 ， 继 续 累 计 计 数 。 计 数 器 递减 到 零 时 ， 发 出 声 光 电 报 警 信 号 。 另 外 ， 外 部 操 作 开 关 应 采 取 去 抖 动 措 施 ， 以 防 止机 械 抖 动 造 成 电 路 工 作 不 稳 定 。篮 球 30秒 计 时 器 总 体 方 案 框 图 如 图 3-3 所 示 ：三、课程设计报告要求1系统设计方案论述，画出顶层电路结构图及功能分割图。2各功能模块设计说明及源程序。3设计实现过程及引脚锁定情况。4实验结果、讨论及心得体会。秒脉冲发生器控制电路计 数 器 显示译码电 路报 警 电 路clkK1K2（外部操作
10、开关）图 3-3 篮 球 30 秒 计 时 器 总 体 方 案 框 图243. 3 汽车尾灯控制电路一、设计要求假设汽车尾灯左右两侧各有 3 个指示灯（可用发光二极管模拟）：1汽车正常运行时指示灯全灭。2右转弯时，右侧 3 个指示灯按右循环点亮。3左转弯时，右侧 3 个指示灯按左循环点亮。4临时刹车时，所有指示灯随着时钟脉冲同步闪烁。二、系统功能描述根 据 设 计 要 求 ， 汽车尾灯控制电路应包括模式控制电路、三进制计数器、译码器和显示驱动等四部分电路组成。系统在运行状态模式控制下，用三进制计数器控制译码器电路顺序输出高电平，从而控制汽车尾灯按要求点亮。汽车尾灯控制电 路 的 总 体 设 计
11、 方 案 参 考 框 图 如 图 3-4所 示 ：三、课程设计报告要求1系统设计方案论述，画出顶层电路结构图及功能分割图。2各功能模块设计说明及源程序。3设计实现过程及引脚锁定情况。4实验结果、讨论及心得体会。3. 4 交通灯控制电路一、设计要求设计一个十字路口交通灯控制器，以指挥车辆顺利、安全、畅通地通过十字路口。其中，红灯亮，表示该条道路禁止通行；黄灯亮，表示停车；绿灯亮，表示该条道路允许通行。模式控制显示、驱动电路M1 M0 三进制计数器译 码 电 路（模式控制开关）图 3-4 汽 车 尾 灯 控 制 电 路 总 体 方 案 框 图25二、系统功能描述根据设计要求，交通灯控制器的系统功能
12、如下：1控制器在南北方向各有红、黄、绿三盏灯，其工作方式有些是并行进行的：南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮；南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮；南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮；南北方向红灯亮，东西方向黄灯亮；。2两个方向的工作时序为：。东西方向亮红灯时间应等于南北方向亮黄、绿灯时间之和；南北方向亮红灯时间应等于东西方向亮黄、绿灯时间之和。3十字路口应有数字显示作为时间提示，便于人们更直观地把握时间。系统要求：绿、黄、红灯点亮时间分别为 20 秒、4 秒、24 秒；数字显示作减“1”计数显示。4可以进行手动自动控制，即开关在手动位置时，可使交通灯处于某一位置上；开关在自动位置时，则交通灯按自动循环工作
13、方式运行。夜间为黄灯闪烁。5与控制器配合使用的汽车模拟运行控制电路，如图 3-5 所示：三、课程设计报告要求1系统设计方案论述，画出顶层电路结构图及功能分割图。2各功能模块设计说明及源程序。3设计实现过程及引脚锁定情况。4实验结果、讨论及心得体会。3. 5 数字密码锁电路一、设计要求设计一个简易的数字密码锁电路，该锁应在收到 3 位与规定码相符的十进制数码时打开，使相应指示灯点亮；若收到代码与规定不符或者开锁程序有误，表示错误的指示灯点亮。Y CLKQAQBQCQDQEQFQGQHRI CP移位寄存器（1）QAQBQCQDQEQFQGQHRI CP移位寄存器（2）RG图 3-5 汽 车 模 拟
14、 运 行 控 制 电 路26二、系统功能描述1系 统 接 通 电 源 后 ， 首 先 按 动 SETUP键 后 方 投 入 运 行 。 运 行 时 标 志 开 门 的 指示 灯 和 警 报 灯 、 铃 皆 不 工 作 ， 系 统 处 于 安 锁 状 态 。2 开 锁 代 码 是 3位 十 进 制 数 ， 可 按 照 用 户 的 意 愿 调 定 。 代 码 不 足 3位 或 超 出3位 时 均 不 能 开 锁 。3 开 锁 程 序 由 没 计 者 确 定 ， 用 户 必 须 严 格 执 行 所 规 定 的 程 序 ， 方 可 开 锁 。4 开 锁 代 码 和 程 序 正 确 ， 表 示 数 字
15、锁 打 开 的 指 示 灯 点 亮 。5 允 许 用 户 在 开 锁 过 程 中 有 1次 错 误 (输 入 代 码 错 误 或 开 锁 程 序 错 误 )， 只 要出 错 ， 表 示 错 误 的 指 示 灯 必 定 点 亮 。 如 果 有 两 次 错 误 ， 则 报 警 器 喇 叭 鸣 叫 ，以 示 情 况 异 常 。6 开 锁 程 序 为 ：(1)按 启 动 键 (START)启 动 开 锁 程 序 ， 此 时 系 统 内 部 分 应 处 于 初 始 状 态 。(2)依 次 键 入 3个 十 进 制 码 。(3)按 开 门 键 (OPEN)准 备 开 门 。若 按 上 述 程 序 执 行
16、且 拔 号 正 确 ， 则 开 门 继 电 器 工 作 ， 绿 灯 亮 ； 若 密 码 输 入 错 误或 未 按 上 述 程 序 执 行 ， 则 按 动 开 门 键 (OPEN)后 警 报 装 置 鸣 叫 (单 频 )， 红 灯 亮 。(4)开 锁 事 务 处 理 完 毕 后 ， 应 将 门 关 上 ， 按 SETUP键 ， 使 系 统 重 新 进 入 安 锁 状态 。 (若 在 报 警 ， 按 SETUP或 START均 不 起 作 用 ， 应 另 用 一 内 部 的 I-SETUP键 才能 使 系 统 进 入 安 锁 状 态 )。(5)若 按 错 号 码 ， 可 在 按 OPEN键 之 前 按 START键 重 新 启 动 开 锁 程 序 。6 号 码 0 9、 START、 OPEN均 用 按 键 产 生 ， 并 均 有 消 抖 和 同 步 化 电 路 。数 字 密 码 锁 框 图 如 图 3-6所 示
