数字电子技术课程设计大纲

数字电子技术课程设计大纲课程名称：数字电子技术课程设计 学时：2周2学分 课程编码：0517243070一、本课程设计的性质、目的、任务本课程设计的目的是通过指导学生循序渐进地独立完成数字电路的设计任务，加深学生对理论知识的理解，有效地提高了学生的动手能力，独立分析问题、解决问题能力，协调能力和创造性思维能力。着重提高学生在数字电路应用方面的实践技能，树立严谨的科学作风，培养学生综合运用理论知识解决实际问题的能力。学生通过电路的设计、安装、调试、整理资料等环节，初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法。二、本课程设计的基本理论 1先修课程：电路分析、模拟电子技术基础、数字电子技术基础、电子设计自动化 2基本方法：学生先根据设计任务、技术指标利用仿真软件进行仿真设计，然后选择器件进行电路安装调试，最后撰写设计报告。三、程序和要求1程序学生可根据自己的兴趣、爱好、能力等实际情况选择一道题目进行设计，利用2周时间完成该课题，建议安排如下：（1）理论设计，确定预设计方案3天。要求画出框图，总体逻辑电路图，提出元器件清单；（2）安装调试，改进完善5天。要求在规定时间内安装调试完毕并达到技术指标，布线要求可靠并尽可能整齐。集成块数量要求尽量少；（3）撰写设计报告1天。根据设计过程、设计结果撰写设计报告，并且行文格式要符合规范要求；（4）验收电路0.5天。各组装调好的电路经老师、组长验收其完成情况，包括功能、布线工艺、集成块数量；（5）总结交流0.5天。在分组总结交流的基础上写出课程设计总结报告（1周后交），必要时可以组织一次全班性的交流。2要求学生利用已学过的数字电子技术基础知识，充分发挥主动性，自行设计电路，自拟实验方案，最后完成电路设计、实验、测试、撰写设计报告等全部工作。（1）根据设计任务、技术指标、对课题进行分析；通过查阅资料、理论计算，得到设计方案；选择元器件，搭接线路，实现方案；分析实验结果，写出设计总结报告。初步掌握典型数字电路的试验、设计方法；（2）通过对典型数字电路的设计和仿真，掌握利用EWB软件的分析和设计电路；（3）通过独立思考问题、查阅工具书、参考文献、寻找解决问题的途径；掌握常用基本电路的调试、测试的一般规律、常用测试仪器仪表的使用；对设计结果独立进行分析、评价，培养自学能力和独立分析问题、解决问题能力。四、主要内容提要1题目一：智力竞赛抢答装置的设计（1）基本功能4名选手编号为：1，2，3，4。各有一个抢答按钮，按钮的编号和选手的编号对应；给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零（抢答显示数码管灭灯）和抢答的开始；抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，同时给出音响提示，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止；抢答器具有定时（9秒）抢答的功能。当主持人按下开始按钮后，定时器开始倒计时，定时显示器显示倒计时间，若无人抢答，倒计时结束时，扬声器响，音响持续0.5秒。参赛选手在设定时间（9秒）内抢答有效，抢答成功，扬声器响，音响持续0.5秒，同时定时器停止倒计时，抢答显示器上显示选手的编号，定时显示器上显示剩余抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止；如果抢答定时已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效。系统扬声器报警（音响持续0.5秒），并封锁输入编码电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器显示0。（2）设计成果要求利用集成芯片、分立元件制作线路板，实现有关电路功能； 设计报告一份。（3）主要器件74LS175、74LS20、74LS00、CC40192、CC4511、CC40106、555、数码管、蜂鸣器2题目二：多功能数字钟的设计（1）基本功能用七段LED数码管以十进制显示“时”、“分”、“秒”；计时计数器用24进制计时电路；可手动校时，能分别进行时、分的校正；整点报时。（2）设计成果要求利用集成芯片、分立元件制作线路板，实现有关电路功能； 设计报告一份。（3）主要器件CC4013、CC4060、74LS90、CC4511、CC4068、数码管3题目三：3位半直流数字电压表的设计（1）基本功能量程：一档：+1.999V01.999V 二档: +19.99V019.99V用七段LED数码管显示读数，做到显示稳定、不跳变；保持/测量开关：能保持某一时刻的读数；指示值和标准电压表示值误差最低位在5之内。（2）设计成果要求利用集成芯片、分立元件制作线路板，实现有关电路功能； 设计报告一份。（3）主要器件CC14433、MC1413、MC1403、CC4511、七段LED数码管器4题目四：数字频率计的设计（1）基本功能量程：4位十进制数第一档：最小量程档，最大读数是9.999KHz，闸门信号的采样时间为1s。第二档：最大读数为99.99KHz，闸门信号的采样时间为0.1s。第三档：最大读数为999.9KHz，闸门信号的采样时间为10ms。第四档：最大读数为9999KHz，闸门信号的采样时间为1ms。用七段LED数码管显示读数，做到显示稳定、不跳变；被测信号为方波信号。（2）设计成果要求利用集成芯片、分立元件制作线路板，实现有关电路功能； 设计报告一份。（3）主要器件CC4518、CC4013、CC40106、CC4011、CC4511、七段LED数码管5题目五：拔河游戏机的设计（1）基本功能拔河游戏机需用9个发光二极管排列成一行，开机后只有中间一个点亮，以此作为拔河的中心线，游戏双方各持一个按键，迅速地、不断地按动产生脉冲，谁按得快，亮点向谁方向移动，每按一次，亮点移动一次。移到任一方终端二极管点亮，这一方就得胜，此时双方按键均无作用，输出保持。只有经复位后才使亮点恢复到中心线，比赛才可重新开始；用七段LED数码管显示胜者的盘数。（2）设计成果要求利用集成芯片、分立元件制作线路板，实现有关电路功能； 设计报告一份。（3）主要器件CC4514、CC40193、CC4518、CC4081、CC4030、CC4011、CC4511、数码管6题目六：交通灯控制电路的设计（1）基本功能用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯；当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯，而支干道允许亮绿灯时，主干道亮红灯；主干道在支干道无车时放行；如支干道有车则主干道每次放行60s，支干道放行30s；在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间，要亮5s的黄灯作为过渡，以使行驶中的车辆有时间停到禁止线以外。（2）设计成果要求利用集成芯片、分立元件制作线路板，实现有关电路功能； 设计报告一份。（3）主要器件74LS138、74LS153、CC4011、555、74LS161、CC4020、74LS00、发光二极管7题目七：倒计时数字显示器的设计（1）基本功能采用倒计时方式定时，最大定时范围60分钟。时钟信号源要精度较高；定时时间可以对分、秒分别预置；数字式显示剩余时间的分、秒；定时时间到，能提前十秒提供类似“的、的、的、的、的、的、的、的、的、的”声响提示。（2）设计成果要求利用集成芯片、分立元件制作线路板，实现有关电路功能； 设计报告一份。（3）主要器件CC40106、CC40192、CC4060、CC4511、CC4068、CC4013、数码管8题目八：自动日历表的设计（1）基本功能由电子电路实现一个自动日历，完成大月31天，小月30天，二月28天的自动调节功能：用两片十进制计数器级联构成日计数器，再用两片十进制计数器级联构成月计数器；日计数器置数（复位）后应为1，月计数器应为12循环计数；设计一个1Hz的脉冲作CP。（2）设计成果要求利用集成芯片、分立元件制作线路板，实现有关电路功能； 设计报告一份。（3）主要器件CC40192、74LS20、74LS153、CC4511、CC40106、CC4020、数码管9题目九：彩灯控制器1的设计（1）基本功能设计一个彩灯控制器，控制绿黄红三个灯，按一定规律依次点亮：绿黄红三个彩灯循环闪亮，变化规律是：全灭红黄红黄绿黄绿绿红全亮全灭，如此循环；设计一个脉冲电路控制各状态转换的时间：按下面8种循环输出脉冲信号（每种循环的间隔为8个脉冲）：2秒脉冲1秒脉冲0.5秒脉冲0.25秒脉冲0.125秒脉冲0.25秒脉冲0.5秒脉冲1秒脉冲2秒脉冲（2）设计成果要求利用集成芯片、分立元件制作线路板，实现有关电路功能； 设计报告一份。（3）主要器件74LS74、74LS00、CC4020、CC40106、74LS151、74LS161、发光二极管10题目十：彩灯控制器2的设计（1）基本功能控制围成矩形的8盏彩灯；点亮方式既可以顺时针移动，也可逆时针移动，还可逆顺时针交替移动；起始状态可以预置；设计一个脉冲电路控制各状态转换的时间：按下面8种循环输出脉冲信号（每种循环的间隔为8个脉冲）：2秒脉冲1秒脉冲0.5秒脉冲0.25秒脉冲0.125秒脉冲0.25秒脉冲0.5秒脉冲1秒脉冲2秒脉冲（2）设计成果要求利用集成芯片、分立元件制作线路板，实现有关电路功能； 设计报告一份。（3）主要器件CC4020、CC40194、CC40106、74LS151、74LS161、74LS00、发光二极管11题目十一：彩灯控制器3的设计（1）基本功能8个彩灯一字排开，彩灯的亮灭图案及顺序按下列8种花样循环进行。L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8灭 灭 灭 灭 灭 灭 灭 灭灭 亮 灭 亮 灭 亮 灭 亮灭 灭 亮 亮 灭 灭 亮 亮灭 灭 灭 灭 亮 亮 亮 亮亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮亮 亮 亮 亮 灭 灭 灭 灭亮 亮 灭 灭 亮 亮 灭 灭亮 灭 亮 灭 亮 灭 亮 灭设计一个脉冲电路控制各状态转换的时间：按下面8种循环输出脉冲信号（每种循环的间隔为8个脉冲）：2秒脉冲1秒脉冲0.5秒脉冲0.25秒脉冲0.125秒脉冲0.25秒脉冲0.5秒脉冲1秒脉冲2秒脉冲（2）设计成果要求利用集成芯片、分立元件制作线路板，实现有关电路功能； 设计报告一份。（3）主要器件CC4020、CC40193、CC40106、74LS20、74LS138、74LS151、发光二极管12题目十二：汽车方向之星电路的设计（1）基本功能由电子电路设计一组灯饰，把它安装在小汽车的后窗上，用以提示小汽车的左转弯、右转弯、减速、刹车等行车情况，该组灯饰叫 “方向之星”。左右两排各多个小灯，中间一个大红灯；正常直线行驶时后排小灯由中间分别向两边依次闪亮；正常行驶左转弯时，左排灯依次向左闪亮；正常行驶右转弯时，右排灯依次向右闪亮；减速、刹车、紧急情况处理时属非正常行驶大灯闪亮；闪亮速率1次/秒；配套设计一个声光，提示系统，提示驾驶员在转弯结束后，及时关闭转向灯。（2）设计成果要求利用集成芯片、分立元件制作线路板，实现有关电路功能； 设计报告一份。（3）主要器件74LS00、CC4020、CC40106、CC40193、74LS138、蜂鸣器、发光二极管13题目十三：步进电机脉冲分配电路的设计（1）基本功能设计一个能自启动的具有正反转功能的三相六拍步进电机脉冲分配电路。电路的状态转换图如图1所示。图中M为控制变量，当M=0时，电路按顺时针转；当M=1时，电路按逆时针转。 （2）设计成果要求利用集成芯片、分立元件制作线路板，实现有关电路功能； 设计报告一份。（3）主要器件CC4020、CC40106、74LS74、CC4085、发光二极管14题目十四：洗衣机定时正反转控制电路的设计（1）基本功能用中规模集成电路实现洗衣机总洗涤时间、定时正反转的模拟控制。采用倒计时方式定时洗涤，最大定时范围99秒钟，时钟信号源要精度较高；总的洗涤时间可以预置，数字式显示剩余时间；完成洗涤电机实现“正转（7秒）停（3秒）反转（7秒）停（3秒）正转（7秒）”的工作循环；用三个LED表示正转、停、反转状态，并可显示各种状态运行的剩余时间。（2）设计成果要求利用集成芯片、分立元件制作线路板，实现有关电路功能； 设计报告一份。（3）主要器件CC40192、CC4013、CC4060、CC4511、CC4081、74LS157、数码管15题目十五：数列显示电路的设计（1）基本功能用一个LED数码管依次循环显示：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9 （自然数列）1、3、5、7、9 （奇数列 ）0、2、4、6、8 （偶数列 ）1、2、3、4、5、6、7 、1（音乐字符列） 每个数字显示时间基本相同，且从0.5S2S 连续可调。（2）设计成果要求利用集成芯片、分立元件制作线路板，实现有关电路功能； 设计报告一份。（3）主要器件CC40106、CC4020、CC4511、CC40193、74LS244、74LS20、74LS00、6264、数码管16题目十六：交通灯时间显示控制电路的设计（1）基本功能用中规模集成电路实现交通灯时间显示控制电路的模拟控制。采用倒计时方式计时，并可显示各种状态运行的剩余时间，时钟信号要精度较高；模拟实现通道四种状态的循环控制：直走绿灯亮25秒，左转绿灯亮25秒，注意停车黄灯亮5秒，停车红灯亮35秒；用四个LED表示直走、左转、注意、停车四种状态。（2）设计成果要求利用集成芯片、分立元件制作线路板，实现有关电路功能； 设计报告一份。（3）主要器件CC40192、CC4013、CC4060、CC4511、74LS138、74LS153、CC40106、数码管五、考核方式和评分标准根据题目的任务，完成所要达到的技术性能、精度指标、设计说明书的内容以及方案的论证、工作原理的说明，以及最终电路的实现设定评分办法和评分标准，等级分为优、良、中、及格和不及格5级记分制。优秀：电路原理正确，能独立分析、设计和解决实际问题，部分电路有新意，课程设计期间无违纪行为，圆满完成所规定的任务；良好：能较好地完成课程设计任务，能正确回答问题，课程设计态度端正，实习期间无违纪行为；中等：能完成基本功能，考核时能正确回答主要问题，课程设计期间无违纪行为；及格：能完成基本功能，内容基本正确，但电路不够完整、系统。课程设计期间无违纪行为；不及格：不能实现基本功能的一半以上，或不参加课程设计所规定时间的1/4以下者，或实习期间有严重的违纪行为。各部分工作所占比例：（1）设计成果（电路板）质量，占总成绩40。主要考察学生电路设计的难易程度；电路的设计是否规范合理、美观；电路的连接、调试方法是否正确；电路的性能是否能够达到设计的要求。（2）设计总结报告，占总成绩30。主要考察学生对实验涉及的理论知识掌握、叙述的程度，对实验得到的结论和现象是否能够正确理解和分析，并能够合理的解释实验中出现的问题，正确判断实验的成功、失败，书写、排版是否规范。（3）答辩占总成绩20。（4）课程设计期间的纪律表现，占总成绩10。六、主要参考书1彭介华.电子技术课程设计指导.北京:高等教育出版社,2005.2李庆常.电子技术课程设计.北京:理工大学出版社,1994.3曾峰,巩海洪,曾波.印刷电路板(PCB)设计和制作(第二版).北京:电子工业出版社,2005.4余孟尝.数字电子技术基础简明教程(第三版).北京:高等教育出版社,2006.5阎石.数字电子技术基础(第五版).北京:高等教育出版社,2006.6邱寄帆,唐程山.数字电子技术学习指导.北京:人民邮电出版社,2005. 7王卫兵.Prote 99 SE基础教程.北京:北京邮电大学出版社,2008.8胡继胜.电子CAD入门Protel 99SE.北京:中国电力出版社,2008.9孙惠芹.电路设计PROTEL.天津:天津大学出版社,2008.10张睿.Altium Designer6.0原理图和PCB设计.北京:电子工业出版社,2007.11张大平.数字电子技术基础实验指导书(自编). 2010. 大纲编写人：大纲审核人：大纲批准人：9 / 99 / 9