數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書

1、數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書適用專業(yè)：計(jì)算機(jī)大類目 錄一、課程設(shè)計(jì)目的1二、課程設(shè)計(jì)要求1三、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容1四、設(shè)計(jì)報(bào)告的內(nèi)容和要求3附錄一 自選課題參考題目4一、數(shù)碼管顯示控制器4二、乒乓球游戲機(jī)4三、智力競賽搶答器4四、數(shù)字鐘4五、交通燈控制器5六、雙鈕電子鎖5七、彩燈控制器5八、速度表5九、出租車計(jì)價(jià)器6十、自動(dòng)奏樂器一6十一、自動(dòng)奏樂器二6十二、自動(dòng)打鈴器6十三、算術(shù)運(yùn)算單元ALU的設(shè)計(jì)7十四、游戲機(jī)7十五、16路數(shù)顯報(bào)警器7十六、脈沖按鍵電話按鍵顯示器7十七、病房呼叫系統(tǒng)8十八、自動(dòng)電子鐘8十九、具有數(shù)字顯示的洗衣機(jī)時(shí)控電路8二十、籃球比賽數(shù)字計(jì)分牌8二十一、電子日歷9二十二、設(shè)計(jì)模擬

2、中央人民廣播電臺(tái)報(bào)時(shí)電路9二十三、數(shù)字跑表9二十四、汽車尾燈控制器9二十五、籃球競賽30秒計(jì)時(shí)器9二十六、拔河游戲機(jī)控制器10附錄二 TTL集成電路型號(hào)命名規(guī)則11附錄三 部分TTL集成電路管腳排列圖14一、課程設(shè)計(jì)目的數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)大類學(xué)生的必修課之一，是數(shù)字邏輯課程的一個(gè)重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，它與理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論和掌握的基本技能來解決實(shí)際問題的能力。課程設(shè)計(jì)通過完成一個(gè)課題的理論設(shè)計(jì)和實(shí)際調(diào)試工作，即能加深對所學(xué)知識(shí)的理解，又能培養(yǎng)綜合的實(shí)踐技能，從而提高分析問題和解決問題的能力。訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用學(xué)過的數(shù)字邏輯的基本知識(shí)，獨(dú)立設(shè)計(jì)比較復(fù)雜的數(shù)

3、字電路的能力。通過實(shí)踐教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生在理論指導(dǎo)下有所創(chuàng)新，為專業(yè)課的學(xué)習(xí)和日后工程實(shí)踐奠定基礎(chǔ)。二、課程設(shè)計(jì)要求（一）教學(xué)要求1鞏固和加深對數(shù)字邏輯各類型電路的設(shè)計(jì)方法及電子器件所構(gòu)成電路的理解，并適當(dāng)拓寬學(xué)生在電子線路領(lǐng)域的知識(shí)面。2初步掌握數(shù)字電路的設(shè)計(jì)、計(jì)算方法。能根據(jù)系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)，論證、擬訂設(shè)計(jì)方案；選用合適的電路形式并進(jìn)行工程計(jì)算及選擇電路的元器件。3培養(yǎng)獨(dú)立組織實(shí)驗(yàn)方案、正確選擇使用實(shí)驗(yàn)儀器的能力，提高對功能電路和系統(tǒng)的安裝調(diào)整、測試技術(shù)，以及綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。（二）能力培養(yǎng)要求1通過查閱手冊和有關(guān)文獻(xiàn)資料培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和解決實(shí)際問題的能力。2通過實(shí)際電路方

4、案的比較分析、設(shè)計(jì)計(jì)算、元件選取、安裝調(diào)試等環(huán)節(jié)，掌握簡單實(shí)用電路的分析方法和工程設(shè)計(jì)方法。3掌握常用儀器設(shè)備的使用方法，學(xué)會(huì)簡單的實(shí)驗(yàn)調(diào)試，提高動(dòng)手能力。4綜合應(yīng)用課程中學(xué)到的理論知識(shí)去獨(dú)立完成一個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)。5培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。三、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容從參考題目中自選1題進(jìn)行資料查找和設(shè)計(jì)，具體課題實(shí)現(xiàn)內(nèi)容及要求見附件1。1 數(shù)碼管顯示控制器2 乒乓球游戲機(jī)3 智力競賽搶答器4 數(shù)字鐘5 交通燈控制器6 雙鈕電子鎖7 彩燈控制器8 速度表9 出租車計(jì)價(jià)器10. 自動(dòng)奏樂器一11. 自動(dòng)奏樂器二12. 自動(dòng)打鈴器13. 算術(shù)運(yùn)算單元ALU的設(shè)計(jì)14. 游戲機(jī)的設(shè)計(jì)15. 16路數(shù)

5、顯報(bào)警器16. 脈沖按鍵電話按鍵顯示器17. 病房呼叫系統(tǒng)18. 自動(dòng)電子鐘19. 具有數(shù)字顯示的洗衣機(jī)時(shí)控電路20. 籃球比賽數(shù)字記分牌21. 電子日歷22. 設(shè)計(jì)模擬中央人民廣播電臺(tái)報(bào)時(shí)電路23. 數(shù)字跑表24. 數(shù)字溫度計(jì)25. 籃球競賽30秒計(jì)時(shí)器26. 拔河游戲機(jī)控制器（三）設(shè)計(jì)課題選擇的原則1課題內(nèi)容綜合教學(xué)要求。應(yīng)與數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)的理論教學(xué)內(nèi)容相符，在此基礎(chǔ)上，可進(jìn)行適當(dāng)?shù)纳罨c拓寬。2課題內(nèi)容的難度應(yīng)適當(dāng)。以便學(xué)生通過努力在規(guī)定時(shí)間內(nèi)得以完成設(shè)計(jì)。同時(shí)，課題內(nèi)容也應(yīng)多樣化，以便不同層次、不同水平、不同興趣的學(xué)生有選擇的余地。3課題內(nèi)容應(yīng)具有的實(shí)踐性。讓學(xué)生有較多的機(jī)會(huì)進(jìn)行調(diào)整、測

6、試，從面鍛煉動(dòng)手能力，同時(shí)，也應(yīng)有一定的實(shí)用性，以利于調(diào)動(dòng)學(xué)生對課程設(shè)計(jì)的積極性。四、設(shè)計(jì)報(bào)告的內(nèi)容和要求報(bào)告的內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：1、課程設(shè)計(jì)題目：自選題目名稱2、設(shè)計(jì)任務(wù)及主要性能指標(biāo)和要求3、電路的設(shè)計(jì) （1）根據(jù)功能要求構(gòu)建總體設(shè)計(jì)方案，比較和選定設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方案，確定整個(gè)電路的組成及各單元電路完成的功能，畫出系統(tǒng)框圖。 （2）單元電路的設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算、器件選擇及介紹。 （3）畫出完整的總體電路設(shè)計(jì)圖（器件型號(hào)、元件參數(shù)應(yīng)標(biāo)出）和必要的波形圖，并說明電路的工作原理。 4、畫出基本電路圖并經(jīng)理論驗(yàn)證無錯(cuò)誤后在實(shí)驗(yàn)室完成電路元器件的安裝、調(diào)試工作或仿真軟件（如multisim或其他）進(jìn)行模

7、擬仿真。整理測試數(shù)據(jù)，分析是否滿足設(shè)計(jì)要求。 5、在設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、調(diào)試中的方法技巧，遇到的問題、原因及解決方法。 6、元器件清單。7、總結(jié)設(shè)計(jì)電路的特點(diǎn)和方案的優(yōu)缺點(diǎn)。8、設(shè)計(jì)收獲體會(huì)9、參考文獻(xiàn)。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)部分根據(jù)實(shí)際完成的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，按照上面自選題目包括的各部分內(nèi)容進(jìn)行編寫。提交課程設(shè)計(jì)袋，內(nèi)附課程設(shè)計(jì)報(bào)告書。報(bào)告要求根據(jù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告的內(nèi)容要求認(rèn)真書寫，所有的內(nèi)容一律用課程設(shè)計(jì)報(bào)告書手寫，總頁數(shù)不得少于15頁。每位學(xué)生上交一份課程設(shè)計(jì)報(bào)告。提交時(shí)間：第17周周五（12月25日）下午3:00，由學(xué)習(xí)委員統(tǒng)一收齊后交至科技樓604室，不接收補(bǔ)交，謝謝！附錄一 自選課題參考題目一、數(shù)碼管顯示控制器要求

8、：1能自動(dòng)一次顯示出數(shù)字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9（自然數(shù)列），1、3、5、7、9（奇數(shù)列），0、2、4、6、8（偶數(shù)列），1、2、3、4、5、6、7、1（音樂符號(hào)序列）；然后再從頭循環(huán)；2打開電源自動(dòng)復(fù)位，從自然數(shù)列開始顯示。二、乒乓球游戲機(jī)要求：1用8個(gè)發(fā)光二極管表示球；用兩個(gè)按鈕分別表示甲乙兩個(gè)球員的球拍；2一方發(fā)球后，球以固定速度向另一方運(yùn)動(dòng)（發(fā)光二極管依次點(diǎn)亮），當(dāng)球達(dá)到最后一個(gè)發(fā)光二極管時(shí)，對方擊球（按下按鈕）球?qū)⑾蛳喾捶较蜻\(yùn)動(dòng)，在其他時(shí)候擊球視為犯規(guī)，給對方加1分；雙方都犯規(guī)時(shí)，各自加1分；3甲、乙各有一數(shù)碼管計(jì)分；4、裁判有一個(gè)按鈕，是系統(tǒng)初始化，每次得分后，按下一

9、次。三、智力競賽搶答器要求：1五人參賽每人一個(gè)按鈕，主持人一個(gè)按鈕，按下就開始；2每人一個(gè)發(fā)光二極管，搶中者燈亮；3有人搶答時(shí)，喇叭響兩秒鐘；4答題時(shí)限為10秒鐘，從有人搶答開始，用數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)間，0、9、81、0；倒計(jì)時(shí)至0的時(shí)候，喇叭發(fā)出兩秒聲響。四、數(shù)字鐘要求：1輸入10Hz的時(shí)鐘；（提示：對已經(jīng)有的kHz頻率時(shí)鐘進(jìn)行分頻）2能顯示時(shí)、分、秒，24小時(shí)制；3時(shí)和分有校正功能；4整點(diǎn)報(bào)時(shí)，喇叭響兩秒；5可設(shè)定夜間某個(gè)時(shí)段不報(bào)時(shí)；注意：硬件資源的節(jié)約。五、交通燈控制器要求：1東西方向?yàn)橹鞲傻溃媳狈较驗(yàn)楦备傻溃?主干道通行40秒后，若副干道無車，仍主干道通行，否則轉(zhuǎn)換；3換向時(shí)要有4秒的黃燈

10、期；4南北通行時(shí)間為20秒，到時(shí)間則轉(zhuǎn)換，若未到時(shí)，但是南北方向已經(jīng)無車，也要轉(zhuǎn)換。5附加：用數(shù)碼管顯示計(jì)時(shí)。六、雙鈕電子鎖要求：1有兩個(gè)按鈕A和B，開鎖密碼可自設(shè)，如（3、5、7、9等）；2若按B鈕，則門鈴響：（滴、嗒）；3開鎖過程：按3下A，按一下B，則3579中的“3”即被輸入；接著按5下A，按一下B，則輸入“5”；依此類推，直到輸入完“9”，按B，則鎖被打開用發(fā)光管KS表示；4報(bào)警：在輸入3、5、7、9過程后，如果輸入與密碼不同，則報(bào)警；用發(fā)光管BJ表示，同時(shí)發(fā)出“嘟、嘟”的報(bào)警聲音；5用一個(gè)開關(guān)表示關(guān)門（即閉鎖）。七、彩燈控制器要求：1有十只LED，L0L92顯示方式（1）先奇數(shù)燈依

11、次滅（2）再偶數(shù)燈依次滅（3）再由L0到L9依次滅3顯示間隔0.5S，1S可調(diào)八、速度表要求：1顯示汽車Km/h數(shù)；2車輪每轉(zhuǎn)一圈，有一傳感脈沖，每個(gè)脈沖代表1m的距離；3采樣周期設(shè)為10S；4要求顯示到小數(shù)點(diǎn)后邊兩位；5用數(shù)碼管顯示；6最高時(shí)速小于300Km/h。九、出租車計(jì)價(jià)器要求：15Km開始計(jì)價(jià)，起始價(jià)為5元，每公里1.2元；2傳感器輸出脈沖為0.5m/個(gè)；3每0.5km改變一次顯示，且提前顯示（只顯示錢數(shù)）十、自動(dòng)奏樂器一要求：1開機(jī)能自動(dòng)奏一個(gè)樂曲，可以反復(fù)演奏；2速度可變。1 1 5 5 6 6 5 -4 4 3 3 2 2 1 -5 5 4 4 3 3 2 -5 5 4 4 3

12、 3 2 -3附加：顯示樂譜。十一、自動(dòng)奏樂器二要求：1開機(jī)能自動(dòng)奏一個(gè)樂曲，可以反復(fù)演奏；2速度可變。1 3 1 3 5 6 5 - 6 6 6 5 - - -6 6 6 5 5 3 1 2 2 3 2 1 - - -3附加：顯示樂譜十二、自動(dòng)打鈴器要求：1有數(shù)字鐘功能：（不包括校時(shí)等功能）2要設(shè)置六個(gè)時(shí)間，定時(shí)打鈴；3響鈴5秒鐘。十三、算術(shù)運(yùn)算單元ALU的設(shè)計(jì)要求：1進(jìn)行兩個(gè)四位二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算；2算術(shù)運(yùn)算：AB，AB，A1，A13邏輯運(yùn)算：A and B，A or B，A not ，A xor B注意：從整體考慮設(shè)計(jì)方案，優(yōu)化資源的利用十四、游戲機(jī)有三位數(shù)碼管顯示0-7之間的數(shù)碼，按下按鈕

13、，三個(gè)數(shù)碼管循環(huán)顯示，抬起按鈕，顯示停止，當(dāng)顯示內(nèi)容相同時(shí)為贏。要求：1三個(gè)數(shù)碼管循環(huán)顯示的速度不同2停止時(shí)的延遲時(shí)間也要不同3如果贏了游戲時(shí)，要有數(shù)碼管或LED的花樣顯示或聲音提示。十五、16路數(shù)顯報(bào)警器要求：1設(shè)計(jì)16路數(shù)顯報(bào)警器，16路中某一路斷開時(shí)（可用高低電平表示斷開和接通），用十進(jìn)制數(shù)顯示該編號(hào)，并發(fā)出聲音信號(hào)；2報(bào)警時(shí)間持續(xù)10秒鐘；3當(dāng)多路報(bào)警時(shí)，要有優(yōu)先級(jí)，并將低優(yōu)先級(jí)的報(bào)警存儲(chǔ)，處理完高優(yōu)先級(jí)報(bào)警后，再處理之（附加）。十六、脈沖按鍵電話按鍵顯示器要求：1設(shè)計(jì)一個(gè)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；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；

14、4重按鍵時(shí)，能首先消除顯示；5摘下電話后才能撥號(hào)有效，掛機(jī)后熄滅顯示。十七、病房呼叫系統(tǒng)要求：1用1-5個(gè)開關(guān)模擬5個(gè)病房的呼叫輸入信號(hào)，1號(hào)優(yōu)先級(jí)最高，15優(yōu)先級(jí)依次降低；2用一個(gè)數(shù)碼管顯示呼叫信號(hào)的號(hào)碼，沒信號(hào)呼叫時(shí)顯示0，有多個(gè)信號(hào)呼叫時(shí)，顯示優(yōu)先級(jí)最高的呼叫號(hào)（其它呼叫號(hào)用指示燈顯示）；3凡有呼叫，發(fā)出5秒的呼叫聲；4對低優(yōu)先級(jí)的呼叫進(jìn)行存儲(chǔ)，處理完高優(yōu)先級(jí)的呼叫，再進(jìn)行低優(yōu)先級(jí)呼叫的處理（附加）。十八、自動(dòng)電子鐘要求：1用24小時(shí)制進(jìn)行時(shí)間顯示；2能夠顯示小時(shí)、分鐘；3每秒鐘要有閃爍指示；4上電后從“00：00”開始顯示。十九、具有數(shù)字顯示的洗衣機(jī)時(shí)控電路要求：1洗衣機(jī)工作時(shí)間可在1

15、15分鐘內(nèi)任意設(shè)定（整分鐘數(shù)）；2規(guī)定電動(dòng)機(jī)運(yùn)行規(guī)律為正轉(zhuǎn)20s，停10s，反轉(zhuǎn)20s，停10s再正轉(zhuǎn)20s，以后重復(fù)運(yùn)行；3要求能顯示洗衣機(jī)剩余工作時(shí)間，每當(dāng)電機(jī)運(yùn)行一分鐘，顯示計(jì)數(shù)器自動(dòng)減1，直到顯示器為“0”時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)；4電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)要有指示燈指示。二十、籃球比賽數(shù)字計(jì)分牌要求：1分別記錄兩隊(duì)得分情況；2進(jìn)球得分加2分，罰球進(jìn)球得分加1分；3糾正錯(cuò)判得分減2分或1分；4分別用三個(gè)數(shù)碼管顯示器記錄兩隊(duì)的得分情況。二十一、電子日歷要求：1能顯示年、月、日，星期；2例如：“01.11.08”，星期日顯示“8”；3年月日，星期可調(diào)；4不考慮閏年。二十二、設(shè)計(jì)模擬中央人民廣播電臺(tái)報(bào)時(shí)電路要

16、求：1當(dāng)計(jì)時(shí)器運(yùn)行到59分49秒開始報(bào)時(shí)，每鳴叫1s就停叫1s，共鳴叫6響；前5響為低音，頻率為750Hz，最后1響為高音，頻率為1KHz；2至少要有分秒顯示。二十三、數(shù)字跑表要求：1具有暫停/啟動(dòng)功能；2具有重新開始功能；3用6個(gè)數(shù)碼管分別顯示百分秒、秒和分鐘。二十四、汽車尾燈控制器要求：1汽車尾部左右兩側(cè)各有3個(gè)指示燈（用發(fā)光二極管模擬），當(dāng)在汽車正常運(yùn)行時(shí)指示燈全滅；2在右轉(zhuǎn)彎時(shí)，右側(cè)3個(gè)指示燈按右循環(huán)順序點(diǎn)亮；3在左轉(zhuǎn)彎時(shí)，左側(cè)3個(gè)指示燈按左循環(huán)順序點(diǎn)亮；4在臨時(shí)剎車時(shí)，所有指示燈同時(shí)點(diǎn)亮。二十五、籃球競賽30秒計(jì)時(shí)器要求：130秒計(jì)時(shí)器具有顯示30秒的計(jì)時(shí)功能；2系統(tǒng)設(shè)置外部操作開關(guān)

17、，控制計(jì)時(shí)器的直接清零、啟動(dòng)和暫停/連續(xù)功能；3計(jì)時(shí)器為30秒遞減計(jì)時(shí)，其計(jì)時(shí)間隔為1秒；4當(dāng)計(jì)時(shí)器遞減計(jì)時(shí)到零時(shí)，數(shù)碼顯示不能滅燈，應(yīng)發(fā)出光電報(bào)警信號(hào)。二十六、拔河游戲機(jī)控制器設(shè)計(jì)一個(gè)能進(jìn)行拔河游戲的控制電路。電路使用9個(gè)發(fā)光二極管表示拔河的“電子繩”，開機(jī)后只有中間一個(gè)發(fā)亮，此即拔河的中心店。游戲甲乙雙方各持一個(gè)按鈕迅速地、不斷地按動(dòng)產(chǎn)生脈沖，誰按得快，亮點(diǎn)就向誰方向移動(dòng)，每按一次，亮點(diǎn)移動(dòng)一次。亮點(diǎn)移到任一方終端發(fā)光二極管，這一方就獲勝，此時(shí)雙方按鈕均無作用，輸出保持，只有復(fù)位后才使亮點(diǎn)恢復(fù)至中心點(diǎn)，由裁判下達(dá)比賽命令后，甲乙雙方才能輸入信號(hào)，否則輸入信號(hào)無效。附錄二 TTL集成電路型號(hào)

18、命名規(guī)則11997年以后，我國生產(chǎn)的TTL集成電路型號(hào)與國際5474系列TTL電路系列完全一致，并采用了統(tǒng)一型號(hào)，即CT0000系列。說明：中國TTL集成電路表示系列品種代號(hào)，其中：1. 標(biāo)準(zhǔn)系列，同國際5474系列。2. 高速系列，同國際5474系列。3. 肖特基系列，同國際54S74S系列。4. 低功耗肖特基系列，同國際54LS/74LS系列。表示品種代號(hào)，同國際一致表示工作溫度范圍C：0+70，同國際74系列電路的工作溫度范圍。M：55+125，同國際54系列電路的工作溫度范圍表示封裝形式B：塑料扁平 D：陶瓷雙列直插 F：全密封扁平 J：黑陶瓷雙列直插 P：塑料雙列直插 W：陶瓷扁平2部分國際公司TTL集成電路型號(hào)命名規(guī)則(1)(美國)德克薩斯公司(TEXAS)說明：表示德克薩斯公司標(biāo)準(zhǔn)電路表示工作溫度范圍54系列；55125，74系列：070表示系列ALS：先進(jìn)的低功耗肖特基系列AS：先進(jìn)的肖特基系列空白：標(biāo)準(zhǔn)系列 H：高速系列 L：低功耗系列 LS：低功耗肖特基系列S：