综合实验(樊冰)

电子技术综合实验综合实验要求一、综合实验安排1、1月14日~1月16日在教四地下2号机房调试、答辩。上午9：00-11：30，下午2：00-4：002、1月16日下午3:00前交设计报告综合实验要求三、实验报告要求1、每份实验报告前必须附有实验任务书，任务书自行打印。2、实验报告必须按统一格式书写和打印。3、打印一律使用A4纸张。设计时的注意事项一、绘制电路图要规范，不能乱飞线（斜线）。必须有且仅有一个系统复位开关，答辩演示时，不允许通过重新仿真来复位系统。二、电路中所有开关必须用不同的键来控制，禁止一键多控。三、电路中所有的输入引脚都不允许悬空，或者与某个输出引脚连接，或者连接电源或地。三、ppt中提供的设计思路仅供参考，只要能完成设计任务和要求的电路和方法都是可以使用的。答辩注意事项综合实验没有分组的概念，做同一课题的同学必须各自独立完成，若两名同学出现雷同电路，则此两名同学最后成绩都降一级，若三名同学及以上雷同，则成绩为不及格。每名同学只给一次答辩机会，最后的成绩主要取决于答辩成绩，其次看完成的速度。请同学准备好再来答辩！不要抄袭后抱有侥幸心理，想蒙混过关，要相信老师的能力。答辩注意事项不要以车票或机票日期为理由要求老师网开一面。答辩通过的底线要求：（1）要有完整的电路图，并实现课题的主要功能。（2）对没有设计能力的同学，至少要熟悉别人（包括网上下载的）电路中主要芯片的基本功能，并能解释电路中关键部分的实现过程。仅达到答辩底线的同学最早15号下午来答辩。设计的总体步骤和方法一、整体规划：从要求出发，将整体设计分解为多个小模块或者多个步骤。二、具体设计：根据不同小模块或不同步骤的功能查找可用器件，并辅以外围电路将功能实现。三、调试整合：将小模块进行组合或者将不同步骤按顺序依次实现。课题一：移位寄存器型彩灯控制器一、设计任务与要求1、要求采用移位寄存器设计一个彩灯控制器。2、要求三种变换花型以某种节拍按一定规律改变彩灯的输入电平值，控制彩灯的亮与灭，按预定规律显示一定的花型。花型1：8路彩灯从左至右顺次渐亮，全亮后逆序渐灭；循环两次。花型2：8路彩灯从中间到两边对称地逐次渐亮，全亮后仍由中间到两边逐次渐灭；循环两次。花型3：8路彩灯分两半，从左至右顺次渐亮，全亮后则灭，循环三次。课题一：移位寄存器型彩灯控制器花型真值表课题一：移位寄存器型彩灯控制器3、三种花型先以慢节拍显示一遍，再以快节拍显示一遍，构成一次大循环，然后重复。二、总体方案设计1、原理框图课题一：移位寄存器型彩灯控制器2、设计思路（1）节拍控制电路三种花型循环一次需要16*2+8*2+5*3=63个节拍，再加上清“0”一拍，共64拍。三种花型若先以慢节拍显示一遍，再以快节拍显示一遍，这样构成一次大循环共需128节拍。例：移位脉冲CP的表达式为：HLCPCPCPCPCP.7.7课题一：移位寄存器型彩灯控制器（2）通用移位寄存器74LS19474LS194的功能表如下要实现上述花型显示，关键是移位寄存器的功能控制端S0、S1和左移SL、右移SR的信号电平如何组织。课题一：移位寄存器型彩灯控制器（3）复位电路复位电路的功能如下：a)系统总复位，用启动开关S控制。b)花型3每5拍清零一次，。c)三种花型运行一遍即第64拍总清零一次，可用对周期为64拍的CP6微分得到的负脉冲实现。QHQECr.课题二：智力抢答器一、设计任务与要求1、设计制作一个可容纳六组参赛队的智力竞赛抢答器，每组设置一个抢答按钮供抢答者使用。设置一个“系统复位”按钮和一个“抢答开始命令”按钮供主持人使用。2、电路具有仅显示第一抢答信号的功能。在主持人将系统复位并发出“抢答开始命令”后，若参赛者按下抢答按钮，就显示最先抢答者的组号，指示抢答有效，并以绿灯显示。若系统复位但未发“抢答开始命令”，参赛者就按下抢答按钮，也显示抢答者的组号，但指示抢答无效，并以红灯显示。要求确定第一个输入的抢答信号，并保持该信号不变，同时使后输入的信号无效。课题二：智力抢答器3、在发出“抢答开始命令”后开始计时，经过规定的抢答时间后若没有人抢答，就发出“抢答时间到”信号，以红灯闪烁表示，并锁定输入电路使各路抢答信号无法再输入。二、总体设计思路1、本题的根本任务是准确判断出第一抢答者的信号并将其锁存。实现这一功能可用触发器或锁存器等。在得到第一抢答信号之后应立即将电路的输入封锁，使其他组的抢答信号无效。同时还必须注意，第一抢答信号应该在主持人发出“抢答开始命令”后才有效，否则无效。课题二：智力抢答器课题二：智力抢答器2、当电路形成第一抢答信号之后，用编码、译码及数码显示电路显示出抢答者的组号。用鉴别出的第一抢答信号控制指示灯，给以警示。课题三：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、乙二人通过按钮开关使发光的LED管向自己一方的终点移动，当亮点移到任何一方的终点时，则该方获胜，连续比赛多局以定胜负。课题三：电子拔河游戏机一、设计任务与要求1、由裁判下达比赛开始命令后，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。2、“电子绳”至少由17个LED管构成，裁判下达“比赛开始”命令后，位于“电子绳”中点的LED管发亮。甲、乙二人通过按钮开关使发光的LED管向自己一方的终点移动，并阻止其向对方延伸。当点亮的LED管到达某一方的终点时，该方获胜。此时通过自锁功能锁定电路，使输入不再有效，必须由裁判再次发出“比赛开始”命令时方能开始下一次比赛。3、某方赢一次，由计分电路自动给该方加分一次，通过多次比赛以定胜负。课题三：电子拔河游戏机二、总体方案设计电子拔河游戏机原理框图课题三：电子拔河游戏机1、信号输入电路与控制电路的设计要求在一个指定时间内计算甲乙的输入次数（比较输入频率），指示灯将向输入次数多的一方移动一格。重复上述过程，直到指示灯达到一侧的末端，一次较量结束并计分。2、计数电路由加减计数器构成，若当甲频率高时，就进行加计数，乙频率高时则减计数。课题三：电子拔河游戏机3、输出电路（1）译码器的输入接计数器的输出，输出接电子绳，根据加、减计数情况决定电子绳的亮灯向上移动还是向下移动。（2）计分器的设计，当最左面的灯亮的时候，给甲加一分，最右面的灯亮的时候，给乙加一分。并能对多次比赛计分，最后计算总成绩。当最左或最右的灯亮的时候，电路被锁定，使输入不再有效，当裁判清零以后方能进行下一次比赛。课题四：交通信号灯控制器一、设计任务与要求在一个具有主、支干道的十字路口，设计一个交通灯自动控制装置。红灯(R)亮表示该条道路禁止通行，黄灯(Y)亮作为过渡，以使行驶中的车辆有时间停到禁止线以外，绿灯(G)亮表示该条道路允许通行。具体要求如下：1、主干道经常通行。2、支干道有车才通行。课题四：交通信号灯控制器3、主、支干道均有车时，两者交替通行，并要求主干道每次至少放行30秒，支干道每次最多放行20秒；采用传感器分别监测主、支干道是否有车，有车时向主控制器发出信号，实验中用逻辑开关代替。4、每次绿灯变红灯时，要求黄灯先亮5秒，此时原红灯不变；5、设计5秒、20秒、30秒计时的译码显示电路，每秒改变一次显示数字，可以采用正计时，也可倒计时。6、当任意一条路上出现特殊情况，如消防车、救护车或其它需要优先放行的车辆时，各方向上均为红灯，计时停止。当特殊运行状态结束后，控制器恢复原来状态，继续正常运行。用逻辑开关模拟有无特殊情况。二、总体方案设计1、采用传感器分别监测主、支干道是否有车，有车时向主控制器发出信号，实验中用逻辑开关代替。课题四：交通信号灯控制器2、计时器在完成计时任务时，计时部分的控制电路要向主控制器发出相应的计时结束信号以使电路根据设计进入到下一个状态。3、按照主控制器所处的状态进行译码，再驱动相应的信号灯。系统原理框图课题四：交通信号灯控制器状态转换图课题四：交通信号灯控制器状态转换表注意：用二进制定义不同状态时，相邻状态之间的改变尽量避免两位二进制同时变化（如10变为01），因为这样可能带来竞争冒险，使电路出现不可预知的错误。课题四：交通信号灯控制器计时显示电路示例课题五：电子秒表一、设计任务与要求1、利用555定时器制作一个时钟发生装置，输出计数脉冲，使电子秒表能够在0.1秒到9.9秒之间计时并显示出来。2、制作电子秒表的三个控制开关：（1）开始、计时开关：第一次按下此开关（单刀双掷开关可以是一下一上），秒表开始计时；第二次按下此开关，记录第一次计时数据，但秒表不停；第三次按下此开关，秒表停，显示第二次计时数据。（2）计时数据切换开关：在秒表停止后，通过此开关可切换显示第一次计时值和第二次计时值。（3）清零开关：秒表计时过程中，此开关动作无效，仅当计数停止后，清零开关才可以有效。课题五：电子秒表2、模块设计（1）555时钟发生模块利用555定时器实现的多谐振荡电路能够完成时钟信号发生器的功能。（2）控制模块设计（方法仅供参考）利用寄存器（可选用74LS194）对两次计时数据进行存储；通过门电路控制194的输出，完成切换显示功能；用触发器和门电路完成清零开关的控制：只有当开始、计时开关按下三次后，清零开关才可以有效，否则无效。（3）输出及显示模块两个290分别连接成十进制计数器，一个输出十分之一秒，一个输出整秒。课题六：电子密码锁一、设计任务和要求本题要求用电子器件设计制作一个密码锁，使之在输入正确的代码时，输出开锁信号以推动执行机构动作，并用绿灯亮表示开锁。1、在锁的控制电路中储存一个可修改的4位二进制代码作为密码，当输入代码和锁的密码相等时，进入开锁状态使锁打开。2、每组密码输入后要通过确认开关发出确认信号才进入解锁控制器，第一组密码的确认信号之后的10秒内若未将锁打开，则电路进入自锁状态，使之无法再打开，并通过红灯发出报警信号。课题六：电子密码锁二、总体方案设计1、电子密码锁的原理框图课题六：电子密码锁2、设计思路（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置的密码相同。实现这种功能的电路构思有多种。比如：用2片8位数据锁存器或2片4位寄存器，一片存入开锁的代码，另一片存入密码，通过比较的方法判断，若二者相等，则形成开锁信号。（2）在产生开锁信号后，要求输出光信号。光信号可以用开锁信号点亮LED指示灯。（3）用第一组密码的确认信号触发一个10s的定时器，若在10s内未将锁打开，则电路进入自锁状态，使之无法再打开，并红灯发出报警信号。课题六：电子密码锁3、部分电路示例（密码预置和修改电路，此电路是使用其它仿真软件设计）课题七：数字电子钟一、设计任务与要求1、设计一个能直接显示时、分可以进行校“时”、校“分”的数字电子钟。小时采用二十四进制。2、（1）设计24小时整点报时控制电路，要求每整点的55分开始报时（用红灯亮代替），报时5分钟。（2）要求只在6--22点之间每整点报时一次，23--5点之间整点不报时。3、设计任意几点几分均可响铃的闹钟控制电路。响铃5分钟，可提前终止。4、根据规定的作息时间表，设计自动响铃控制电路。（选做）课题七：数字电子钟二、总体方案设计数字式电子钟的基本功能是能够实现时、分、秒的正确计时，计时单位为1秒。因此，一个简单的数字式电子钟，首先必须有计时显示电路和秒脉冲产生电路。（为了避免重复电路，秒计时在本课题中省略，所以计时单位为1分钟，秒脉冲变为分脉冲，仿真中可用软件中已有的时钟信号发生器来实现。）其次，当刚接通电源或时钟走时出现误差时，需要进行时间校准，否则就不能正确表示当前时间。因此，数字式电子钟应有校时控制电路。另外，若要求数字钟能够自动整点报时或按要求时间闹铃，还应有整点报时和闹铃控制电路。若还需要其它功能，相应的还要有一些控制电路。综上所述，数字式电子钟应由计时显示电路和控制电路组成。电路上电（仿真开始）时，各显示电路处于随机显示状态，需要系统复位键进行复位。