【2017年整理】数字逻辑电路课程设计要求 (1)

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1、数字逻辑电路设计课程设计资料一、设计课题（从以下课题中任选 1 个课题）：设计一 数字式竞赛抢答器（前 10 人）1、设计一个可容纳 4 组(或 6 组)参赛的数字式抢答器，每组设一个按钮，供抢答使用。2、抢答器具有第一信号鉴别和锁存功能，使除第一抢答者外的按钮不起作用。3、设置一个主持人“复位” 按钮。4、主持人复位后，开始抢答，第一信号鉴别锁存电路得到信号后，有指示灯显示抢答组别，扬声器发出23 秒的音响。5、设置一个计分电路，每组开始预置 100 分，由主持人记分，答对一次加 10 分，答错一次减 10 分。6、每次抢答时间为 30 秒，在主持人宣布抢答开始后，方可抢答。在规定的抢答时间

2、内抢答有效，否则视为抢答犯规，每犯规一次减 10 分。抢答计时器要求采用倒计时，在最后 10 秒内，由扬声器间隔 1 秒钟发出声音提醒一次。设计提示:1、 此设计问题的关键是准确判断出第一抢答者并将其锁存，实现的方法可使用触发器或锁存器，在得到第一信号后将输入封锁，使其它组的抢答信号无效。2、 形成第一抢答信号后，用编码、译码及数码显示电路显示第一抢答者的组别，用第一抢答信号推动扬声器发出音响。3、 计分电路采用十进制加减计数器、数码管显示，由于每次都是加减 10 分，所以个位始终为零，只要十位、百位进行加减运算即可。设计二 数字钟（前 11 到前 20）1、 设计一个能显示秒、分、时的数字钟

3、。2、 12、24小时可调，当采用12小时计时时，以大写字母“A”和“P”数码显示分别表示上、下午标志。3、 具有校时、校分功能。4、 具有整点报时功能，从59分50秒开始，间隔1秒钟报一次，共报6次，前5声为500Hz，最后一声为1000 Hz。设计提示:1、时钟源使用频率为1Hz的连续脉冲。2、设置两个按钮，一个供“开始”及“ 停止”用，一个供系统“ 复位”用。3、时钟显示使用数码管显示。4、“时显示”部分应注意12点后显示1点。5、注意各部分的关系，由低位到高位逐级设计、调试。设计三 交通信号灯控制器（前 21 到前 30）1、 设计一个交通信号灯控制器，由一条主干道和一条支干道汇合成十

4、字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。2、 红、绿、黄发光二极管作信号灯，用传感器或逻辑开关作检测车辆是否到来的信号。3、 主干道处于常允许通行的状态，支干道有车来时才允许通行。主干道亮绿灯时，支干道亮红灯；支干道亮绿灯时，主干道亮红灯。4、 主、支干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行45秒，支干道每次放行25秒，设立45秒、25秒计时、显示电路。5、 在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮5秒黄灯作为过渡，使行驶中的车辆有时间停到禁行线外，设立5秒计时、显示电路。设计提示:1、 主、支干道用传感器检

5、测车辆到来情况，实验电路用逻辑开关代替。2、 选择 1HZ 时钟脉冲作为系统时钟。3、 45 秒、25 秒、5 秒定时信号可用顺计时，也可用倒计时，计时起始信号由主控电路给出，每当计满所需时间，即向主控电路输出“时间到”信号，并使计数器清零，由主控电路启、闭三色信号灯或启动另一计时电路。4、 主控电路是核心，这是一个时序电路，其输入信号为：车辆检测信号（A，B， ；45 秒、25 秒、5 秒定时信号（C，D，E） ，其输出状态控制相应的三色灯。主控电路可以由两个 JK 触发器和逻辑门构成，其输出经译码后，控制主干道三色灯 R、G、Y 和支干道三色灯 r、g、y。设计四 电子密码锁（前 31 到

6、前 40）1、 设计一个密码锁的控制电路，当输入正确代码时，输出开锁信号以推动执行机构工作，用红灯亮、绿灯熄灭表示关锁，用绿灯亮、红灯熄灭表示开锁；2、 在锁的控制电路中储存一个可以修改的 4 位代码，当开锁按钮开关（可设置成 6 位至 8 位，其中实际有效为 4 位，其余为虚设）的输入代码等于储存代码时，开锁；3、 从第一个按钮触动后的 5 秒内若未将锁打开，则电路自动复位并进入自锁状态，使之无法再打开，并由扬声器发出持续 20 秒的报警信号。设计提示:1、 该题的主要任务是产生一个开锁信号，而开锁信号的形成条件是，输入代码和已设密码相同。实现这种功能的电路构思有多种，例如，用两片8位锁存器

7、，一片存入密码，另一片输入开锁的代码，通过比较的方式，若两者相等，则形成开锁信号。2、 在产生开锁信号后，要求输出声、光信号，声音的产生由开锁信号触动扬声器工作，光信号由开锁信号点亮 LED 指示灯；3、 用按钮开关的第一个动作信号触发一个 5 秒定时器，若 5 秒内无开锁信号产生，让扬声器发出特殊音响，以示警告，并输出一个信号推动 LED 不断闪烁。设计五 出租车自动计费器（其余同学）1、 设计一个出租车自动计费器，具有行车里程计费、等候时间计费、及起价三部分，用四位数码管显示总金额，最大值为 99.99 元；2、 行车里程单价 1 元/公里，等候时间单价 0.5 元/10 分钟，起价 3

8、元（3 公里起价）均能通过人工输入。3、 行车里程的计费电路将汽车行驶的里程数转换成与之成正比的脉冲数，然后由计数译码电路转换成收费金额，实验中以一个脉冲模拟汽车前进十米，则每 100 个脉冲表示 1 公里，然后用 BCD 码比例乘法器将里程脉冲乘以每公里单价的比例系数，比例系数可由开关预置。例如单价是 1.0 元/公里，则脉冲当量为 0.01 元/脉冲。4、 用 LED 显示行驶公里数，两个数码管显示收费金额。设计提示:1、 等候时间计费需将等候时间转换成脉冲个数，用每个脉冲表示的金额与脉冲数相乘即得计费数，例如100 个脉冲表示 10 分钟，而 10 分钟收费 0.5 元，则脉冲当量为 0

9、.05 元/脉冲，如果将脉冲当量设置成与行车里程计费相同（0。01 元/脉冲） ，则 10 分钟内的脉冲数应为 500 个。2、 用 LED 显示等候时间，两个数码管表示等候时间收费金额。3、 用加法器将几项收费相加，P=P1+P2+P3，4、 P1 为起价，P2 为行车里程计费，P3 为等候时间计费，用两个数码管表示结果。设计六 洗衣机控制器（前10）1、 设计一个电子定时器，控制洗衣机作如下运转：定时启动正转 20 秒暂停 10 秒反转 20 秒暂停 10 秒定时未到回到“正转 20 秒暂停 10 秒” ，定时到则停止；2、 若定时到，则停机发出音响信号；3、 用两个数码管显示洗涤的预置时

10、间（分钟数） ，按倒计时方式对洗涤过程作计时显示，直到时间到停机；洗涤过程由“开始” 信号开始；4、三只 LED 灯表示“ 正转” 、 “反转”、 “暂停” 三个状态。 设计提示:1、 设计 20 秒、10 秒定时电路。2、 电路输出为“正转” 、 “反转 ”、 “暂停”三个状态。3、 按照设计要求，用定时器的“时间到”信号启动相应的下一个定时器工作，直到整个过程结束。设计七 数字频率计（前11到前20）1、 设计一个能测量方波信号的频率的频率计。2、 测量的频率范围是 0999999Hz。3、 结果用十进制数显示。设计提示:1、 脉冲信号的频率就是在单位时间内所产生的脉冲个数，其表达式为，f

11、 为被测信号的频率，N 为计数器所累计的脉冲个数，T 为产生 N 个脉冲所需的时间。所以，在 1 秒时间内计数器所记录的结果，就是被测信号的频率。2、 被测频率信号取自实验箱晶体振荡器输出信号，加到主控门的输入端。3、 再取晶体振荡器的另一标准频率信号，经分频后产生各种时基脉冲：1ms，10ms ，0.1s，1s 等，时基信号的选择可以控制，即量程可以改变。4、 时基信号经控制电路产生闸门信号至主控门，只有在闸门信号采样期间内(时基信号的一个周期) ，输入信号才通过主控门。5、 f=N/T，改变时基信号的周期 T，即可得到不同的测频范围。6、 当主控门关闭时，计数器停止计数，显示器显示记录结果

12、，此时控制电路输出一个置零信号，将计数器和所有触发器复位，为新的一次采样做好准备。7、 改变量程时，小数点能自动移位。设计八 拔河游戏机（限前21到前26）1、 设计一个能进行拔河游戏的电路。2、 电路使用 15 个(或 9 个)发光二极管，开机后只有中间一个发亮，此即拔河的中心点。3、 游戏双方各持一个按钮，迅速地、不断地按动，产生脉冲，谁按得快，亮点就向谁的方向移动，每按一次，亮点移动一次。4、 亮点移到任一方终端二极管时，这一方就获胜，此时双方按钮均无作用，输出保持，只有复位后才使亮点恢复到中心。5、 用数码管显示获胜者的盘数。设计提示:1、 按钮信号即输入的脉冲信号，每按一次按钮都应能

13、进行有效的计数。2、 用可逆计数器的加、减计数输入端分别接受两路脉冲信号，可逆计数器原始输出状态为 0000，经译码器输出，使中间一只二极管发亮。3、 当计数器进行加法计数时，亮点向右移；进行减法计数时，亮点向左移。4、 由一个控制电路指示谁胜谁负，当亮点移到任一方终端时，由控制电路产生一个信号，使计数器停止计数。5、 将双方终端二极管点亮 信号分别接两个计数器的使能端，当一方取胜时，相应的计数器进行一次计数，这样得到双方取胜次数的显示。6、 设置一个复位 按钮，使亮点回到中心，取胜计数器也要设置一个复位按钮，使之能清零。设计九 乒乓球比赛游戏机（前27到前33）1、 设计一个由甲、乙双方参赛

14、，有裁判的 3 人乒乓球游戏机。2、 用 8 个(或更多个)LED 排成一条直线，以中点为界，两边各代表参赛双方的位置，其中一只点亮的LED 指示球的当前位置，点亮的 LED 依此从左到右，或从右到左，其移动的速度应能调节。3、 当球(点亮的那只 LED)运动到某方的最后一位时，参赛者应能果断地按下位于自己一方的按钮开关，即表示启动球拍击球。若击中，则球向相反方向移动；若未击中，则对方得 1 分。4、 一方得分时，电路自动响铃 3 秒，这期间发球无效，等铃声停止后方能继续比赛。5、 设置自动记分电路，甲、乙双方各用 2 位数码管进行记分显示，每计满 21 分为 1 局。6、 甲、乙双方各设一个

15、发光二极管，表示拥有发球权，每隔 5 次自动交换发球权，拥有发球权的一方发球才有效。设计提示:1、 用双向移位寄存器的输出端控制 LED 显示来模拟乒乓球运动的轨迹，先点亮位于某一方的第 1 个LED，由击球者通过按钮输入开关信号，实现移位方向的控制。2、 也可用计数译码方式实现乒乓球运动轨迹的模拟，如利用加/减计数器的 2 个时钟信号实现甲、乙双方的击球，由表示球拍的按钮产生计数时钟，计数器的输出状态经译码驱动 LED 发亮。3、 任何时刻都保持一个 LED 发亮，若发亮的 LED 运动到对方的终点，但对方未能及时输入信号使其向相反方向移动，即失去 1 分。4、 控制电路决定整个系统的协调动

16、作，必须严格掌握各信号之间的关系。设计十 彩灯控制器（前34到前40）1、 设计一个彩灯控制器，使彩灯（LED 管）能连续发出四种以上不同的显示形式；2、 随着彩灯显示图案的变化，发出不同的音响声。设计提示:1、 彩灯显示的不同形式可由不同进制计数器驱动 LED 显示完成；2、 音响由选择不同频率 CP 脉冲驱动扬声器形成。设计十一：汽车尾灯控制电路（前41到前46）1、 设计一个汽车尾灯控制电路，要求能根据汽车运行情况来控制汽车尾部左右两侧各有 3 个指示灯(用发光二极管模拟)；2、 汽车正常运行时指示灯全灭；3、 汽车右转弯时，右侧 3 个指示灯按右循环顺序点亮；4、 汽车左转弯时，左侧 3 个指示灯按左循环顺序点亮；5、 在临时刹车时，所有指示灯同时点亮。设计提示:1、 可用环形计数器来控制指示灯点亮状态；2、 用状态机来实现汽车的各种运行状态。设计十二：盲人报时钟（其余同学）1、具有时、分、秒计时功能（小时 12/24 可调，采用 12 小时计时时要求能够区分上午或下午） ，要求用数码管显示。2、