1、第9章数字电路课程设计与综合实训 第章数字电路课程设计与综合实训9.1数字系统设计与制作的一般方法数字系统设计与制作的一般方法9.2三路竞赛抢答器的设计与制作三路竞赛抢答器的设计与制作9.3交通灯信号控制器的设计与制作交通灯信号控制器的设计与制作9.4数字电子钟的设计与制作数字电子钟的设计与制作第9章数字电路课程设计与综合实训 9.1 数字系统设计与制作的一般方法数字系统设计与制作的一般方法9.1.1 数字系统设计的一般方法数字系统设计的一般方法1.数字系统的组成由输入电路、信号处理电路、控制电路、时钟电路、脉冲产生电路、输出电路等数字逻辑单元电路构成，按一定顺序处理和传输数字信号的设备称为数
2、字系统。输入电路主要作用是将被控制信号加工变换成数字信号，其形式包括各种输入接口电路。在设计输入电路时，应先了解输入信号的性质，接口的条件，来设计合适的输入接口电路。第9章数字电路课程设计与综合实训 控制电路的功能是将控制信息加工运算并为系统各部分提供所需的各种控制。信号处理电路接受控制电路的控制，对输入的数据进行数字、逻辑运算等信号处理，并将处理过程中产生的状态信息反馈到控制电路。控制电路和信号处理电路是整个数字系统的核心。设计控制电路和信号处理电路是整个数字系统设计最重要的内容，应该特别注意不同信号之间的逻辑性与时序性。第9章数字电路课程设计与综合实训 在数字系统中，各种逻辑时钟电路、脉冲
3、产生电路、电源电路是数字系统正常工作的保证，整个数字系统都在它们的控制之下按一定的规律工作。时钟电路包括主时钟振荡电路及分频后形成各种时钟脉冲的电路。设计时钟电路时，应根据系统的要求首先确定主时钟的频率，并注意与其他控制信号结合产生系统所需的各种时钟信号。第9章数字电路课程设计与综合实训 脉冲产生电路应按系统设计的要求提供合适的脉冲信号。电源电路应为整个系统的正常工作提供所需的直流电平。在数字电路系统中，TTL电路对电源电压要求比较严格，电压值必须在一定范围内。CMOS电路对电源电压的要求相对比较宽松，设计电源时，必须注意电源的负载能力，电压的稳定及波纹系数等。第9章数字电路课程设计与综合实训
4、 输出电路是完成系统最后逻辑功能的重要部分。在数字电路系统中存在各种各样的输出接口电路。其功能或是发送一组经系统处理的数据；或是显示一组数字；或是将数字信号进行转换，变成模拟输出信号。所以在设计系统的输出电路时，必须注意在电平、信号极性、拖动能力等方面与负载的匹配。第9章数字电路课程设计与综合实训 2.数字系统设计的一般方法与步骤1）消化课题必须充分了解系统设计要求，明确系统的全部功能、要求及技术指标。熟悉被处理信号与被控制对象的各种参数与特点。第9章数字电路课程设计与综合实训 2）确定总体设计方案根据系统逻辑功能画出系统的原理框图，将系统分解。确定连接不同方框间各种信号的逻辑关系与时序关系。
5、方框图应能简洁、清晰地表示设计方案的原理。3）用计算机软件搭建单元电路并进行电路仿真选择合适的数字器件，用计算机软件搭建各逻辑单元电路。然后利用计算机仿真软件对电路进行仿真测试，从而确定电路是否准确无误。第9章数字电路课程设计与综合实训 4）分析电路中的数字电路仿真功能设计的电路可能不存在任何问题，但组合起来后系统可能不能正常工作，因此，充分分析各单元电路，特别是对控制信号要从逻辑关系、正负极性、时序等几个方面进行深入的考虑，确保不存在冲突。在深入分析的基础上通过对原设计电路的不断修改，从而获得最佳设计方案。第9章数字电路课程设计与综合实训 5）完成整体设计在各单元电路完成的基础上，再用计算机
6、软件对整个电路进行仿真，进行设计验证。根据设计要求能设计出一个比较理想的数字系统须经常训练，反复实践才能熟练。第9章数字电路课程设计与综合实训 9.1.2 数字系统的安装与调试数字系统的安装与调试1 制作PCB设计、制作PCB印制电路板，或使用万能板进行电路装接连线设计。2 元器件检测元器件装接前，要进行检测，这样可以减少因元器件原因造成的电路故障，从而提高工作效率。第9章数字电路课程设计与综合实训 3 电路装接依PCB印制电路板或万能板电路装接连线设计工艺文件，进行电路装接。在安装元器件时，集成电路最好通过插座与电路板连接，这便于在器件损坏时对其进行更换。另外，在焊接过程中，焊点应可靠、美观
7、，注意不要出现挂锡或虚焊现象。第9章数字电路课程设计与综合实训 4 电路调试（1）充分理解电路的工作原理和电路结构，对电路输入输出之间的逻辑关系，正常情况下的信号的电平、波形、频率等做到心中有数。据此设计出科学的调试方法，包括仪器的选用、调试的步骤以及每一步骤中检测的部位等。（2）先进行静态测试，确定IC的电源、地及控制端的静态电平等直流工作状态是否正常后再进行动态测试。在进行静、动态测试时应尽量保证测试条件与电路的实际工作状态相吻合。第9章数字电路课程设计与综合实训（3）在寻找故障时，可由前往后或由后往前按信号的流程对电路进行逐级测量；也可以根据电路的特点在关键部位测量；或根据通电后系统的工
8、作状态直接从电路的某一部分入手检查。（4）明确每次测量的意义。对于要了解什么及希望解决什么问题做到心中有数。（5）在对电路进行检测、试验或调整的过程中，应掌握一些实用的检测方法，如对换法、对比法、对分法、信号注入法信号寻迹法等。第9章数字电路课程设计与综合实训（6）在数字电路中由于不存在大功率、大电流、高电压等工作状态，电路故障一般都是装配过程中出现的挂锡、虚焊、元件插错等原因造成的，除非IC插反了方向或电源接错了，否则有源器件损坏的情况很少。第9章数字电路课程设计与综合实训 9.2 三路竞赛抢答器的设计与制作三路竞赛抢答器的设计与制作9.2.1 仿真设计仿真设计1.设计要求（1）制作一个可容
9、纳三组参赛者的竞赛抢答器，每组设置一个抢答按钮供参加竞赛者使用。（2）电路应具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。（3）若同时有两组或两组以上抢答，则所有的抢答信号无效，显示器显示0字符。第9章数字电路课程设计与综合实训 2.三路竞赛抢答器仿真设计1）原理框图由设计要求“若同时有两组或两组以上抢答，则所有的抢答信号无效，显示器显示0字符”，涉及时序逻辑，所以抢答信号处理须使用触发器。为此，用一块四D触发器74LS175（上升沿触发）、两个三3输入与非门74LS10N，一个三3输入与门74LS11N、一块555定时器电路、一块共阴七段数码显示器和若干按钮开关、电阻器、电容器等器件设计制作一个可容纳1
10、、2、3个组别参加的三路竞赛抢答器（1）（5 V电源另配），设计原理框图如图9.2.1所示。第9章数字电路课程设计与综合实训 图9.2.1 三路竞赛抢答器设计原理框图第9章数字电路课程设计与综合实训 2）逻辑赋值、原理图将图9.2.1所示原理框图设计细化，有三路竞赛抢答器原理图，如图9.2.2所示。图中，X为主持人清零信号，低电平有效，清零后，显示器清零。抢答开始信号，高电平有效，单击开关控制键X，接入高电平，抢答开始。1、2、3分别为三个参赛组的组别符号，每组有一个抢答按钮，抢答高电平有效。抢答时，第一时间抢答成功者的组别符号被显示器显示。第9章数字电路课程设计与综合实训 图9.2.2 三路
11、竟赛抢答器原理图第9章数字电路课程设计与综合实训 3）设计说明当主持人按下清零按钮后，四D触发器U1的CLR=0，U1被清零，Q1Q2Q30、Q1=Q2=Q3=1，显示器U9显示0字符，所有抢答信号无效。第一抢答信号的鉴别和锁存功能由四D触发器（74LS175）U1，三3输入与门（74LS11）U2A、U3B和一个用1块555定时器电路U7构成的多谐振荡器组合完成。第9章数字电路课程设计与综合实训 为保证参赛者在按抢答按钮的瞬间，时钟脉冲信号能适时地到达，图中，由U7 LM555CN构成的多谐振荡器的振荡周期 T0.7（R52R6）C1=0.7(4+23)1031070.7 ms，约为1.4
12、kHz，远高于参赛选手的抢答频率。第9章数字电路课程设计与综合实训 当主持人命令开始抢答后，U1的CLR=1，抢答开始，其后的抢答信号有效。设第一组参赛者在第一时间按下了抢答器按钮1，于是U1的Q1=0，三3输入与门U2A的输出为0，U3B的输出为0，即U1 74LS175的时钟脉冲信号CLK（上升沿有效）为0，被封锁，即第一抢答信号被鉴别和锁存，并使其后的抢答信号无效。第9章数字电路课程设计与综合实训 按设计要求，七段数码显示器译码/驱动电路（CD4511）U8对应的译码表，如表9.2.1所示。由表9.2.1可写出七段数码显示器译码/驱动电路 CD4511输入端D、C、B、A对应的逻辑函数表
13、达式：12312323123QQQQQQQQQQQQA123121323123QQQQQQQQQQQQBC=D=0第9章数字电路课程设计与综合实训 第9章数字电路课程设计与综合实训 3.仿真分析1）检测时钟信号（555多谐振荡器）如图9.2.3所示，检测时钟脉冲信号控制电路的振荡频率和控制功能。测得时钟脉冲信号（555多谐振荡器）的振荡周期 T0.714 286 ms，振荡频率约为1.399 999 kHz，远高于参赛选手的抢答频率，符合设计要求。测得第一抢答信号的鉴别和锁存功能正常，符合设计要求。第9章数字电路课程设计与综合实训 图9.2.3 检测时钟脉冲信号控制电路第9章数字电路课程设计与
14、综合实训 2）检测七段数码显示器译码/驱动电路及编码电路从输出端往输入端，分别检测七段数码显示器译码/驱动单元电路和编码单元电路。测得功能正常，符合设计要求。第9章数字电路课程设计与综合实训 3）系统检测按设计要求进行系统仿真实验，分析验证设计功能要求。工作时，主持人需先将抢答器的清零按钮X接低电平后，再接高电平（发出“开始抢答”的指令），则第一时间抢答成功的参赛者的组别符号被显示器显示，此时，其后的抢答信号应无效；若同时有两组或两组以上抢答，则所有的抢答信号无效，显示器显示0字符。测得功能正常，符合设计要求。第9章数字电路课程设计与综合实训 9.2.2 实物制作实物制作1.实物设计与连接（1
15、）依图9.2.2所示设计电路，设计、制作PCB印制电路板，或使用万能板进行电路装接连线设计，或使用电子综合实验台进行装接布线设计。（2）编制元器件清单，准备元器件、电路装接连线、装接材料、工具和仪器仪表，进行元器件检测。（3）依图9.2.2所示设计电路和电路装接工艺文件进行电路装接。第9章数字电路课程设计与综合实训 2.实物检测对装接制作的三路竞赛抢答器实体，使用仪器仪表，分别进行静态测试和动态测试，验证设计功能要求，并将检测结果填入技术指标检测表格中。3.设计报告在仿真设计、实物制作、技术指标检测的基础上，进行分析、总结，并形成Word形式的书面文字设计报告。第9章数字电路课程设计与综合实训
16、 9.2.3 设计扩展训练设计扩展训练1.电路扩展训练（1）试将图9.2.2所示设计电路中，由两个三3输入与非门74LS10N电路构成的编码电路，改用一个3线8线译码器74LS138和一个三3输入与非门74LS10N构成。依3线8线译码器74LS138输出逻辑函数表达式、七段数码显示器译码/驱动电路 CD4511的逻辑功能表和表9.2.1。第9章数字电路课程设计与综合实训 有七段数码显示器译码/驱动电路 CD4511输入端D、C、B、A对应的逻辑表达式414112312323123YYmmQQQQQQQQQQQQA4242123121323123YYmmQQQQQQQQQQQQBC=D=0则有
17、三路竞赛抢答器原理图（2），如图9.2.4所示。第9章数字电路课程设计与综合实训 图9.2.4 三路竞赛抢答器原理图（2）第9章数字电路课程设计与综合实训 2.电路扩展训练（2）试设计一个在9.2.1节设计要求的基础上增加具有限时（和报警）功能的三路竞赛抢答器。即增加倒计时显示、控制（和报警）功能：（1）在主持人X清零、发出抢答指令后，开始9 s的倒计时显示，且在有效抢答信号产生时显示抢答的第一时间（并报警）。（2）在主持人X清零、发出抢答指令后，开始9 s的倒计时显示，倒计时结束则所有的抢答信号无效，所有显示器显示0字符（并报警）。第9章数字电路课程设计与综合实训 9.3 交通灯信号控制器的
18、设计与制作交通灯信号控制器的设计与制作9.3.1 仿真设计仿真设计1.设计任务和要求(1)设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求东西方向车道和南北方向车道两条交叉道路上的车辆交替行驶，每次通行时间均设定为45 s，且设定时间可修改。第9章数字电路课程设计与综合实训(2)要求黄灯闪亮5 s后，绿灯转为红灯，才能变换行驶车道。(3)黄灯闪亮的频率为1 Hz。(4)东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿指示灯外，每一种灯的亮灯时间都有显示器倒计时显示。(5)+5 V电源为给定电源。(6)用PCB印制板、万能板或数字电路综合实验台进行实物装接制作。第9章数字电路课程设计与综合实训 图9.3.1 交通灯
19、控制系统原理框图第9章数字电路课程设计与综合实训 2.设计方案依据设计要求，交通灯控制系统主要由秒脉冲信号发生器、倒计时定时电路、信号灯转换控制器和译码驱动器等单元电路组成，其原理框图如图9.3.1所示。秒脉冲信号发生器是倒计时定时电路和黄灯闪烁控制电路的标准时钟信号源。倒计时定时器输出两组驱动信号，分别为黄灯闪烁和红绿灯转换的控制信号，这两组信号经信号灯转换控制器控制信号灯工作。倒计时定时电路用以控制信号灯转换控制器的工作。译码驱动器用以驱动东西、南北两向信号灯。第9章数字电路课程设计与综合实训 3.单元电路设计1)信号灯转换控制器依据设计要求，交通指示灯有S0、S1、S2、S3四种状态。选
20、定逻辑变量进行逻辑赋值，用A表示东西向，用B表示南北向，用G、Y、R分别表示绿、黄、红色指示灯，逻辑1表示灯亮，逻辑0表示灯灭，则有信号灯转换控制器控制状态，如表9.3.1所示。第9章数字电路课程设计与综合实训 第9章数字电路课程设计与综合实训 由于信号灯转换控制器控制状态数M=4，由式M2n可知选用的触发器个数n=2。设状态编码分别为S0=00、S1=01、S2=11、S3=10，现选用工程上常用的双JK触发器74LS73N作为逻辑器件，其中的2个JK触发器1和0的输出分别为Q1和Q0，则其与信号灯状态关系如表9.3.2所示。第9章数字电路课程设计与综合实训 第9章数字电路课程设计与综合实训
21、 由表9.3.2可知信号灯状态的逻辑表达式：当JK时，JK触发器的输出状态与J输入端的状态相同，同时分析表9.3.2，可知触发器0的现态与触发器1的次态相同、触发器1的现态与触发器0的次态相反。第9章数字电路课程设计与综合实训 第9章数字电路课程设计与综合实训 因此，可将触发器0的输出端Q0、Q0（现态）分别接触发器1的1J、1K输入端（次态），触发器1的输出端Q1，Q1（现态）分别接触发器0的0K、0J端（次态）。取触发器0为U1A、触发器1为U1B，触发器的时钟信号用秒脉冲信号代替，有信号灯转换控制器电路，如图9.3.2所示。第9章数字电路课程设计与综合实训 图9.3.2 由JK触发器构成
22、的信号灯转换控制器第9章数字电路课程设计与综合实训 2）倒计时定时器依据设计要求，交通指示灯亮要有倒计时数字显示提示。具体工作方式为：当某方向绿灯亮时，置倒计时数字显示器为某值，然后每秒减1，直至减为“5”和“0”，交通绿、黄、红指示灯作相应变换，一次工作循环结束，进而进入下一方向的工作循环。在倒计时定时过程中，计数定时器应向信号灯转换控制器分别提供模5和模0的定时信号T5和T0，以控制黄灯的闪烁和绿灯、黄灯、红灯的变换。第9章数字电路课程设计与综合实训 倒计时定时显示采用七段数码管作为显示器件。为简化电路，拟采用8421BCD码输入的七段数码管，并由计数定时器驱动、显示计数定时器的输出值。计
23、数定时器选用同步可逆十进制计数器74LS190N作为逻辑器件，它具有同步可逆十进制计数和异步并行置数的功能。74LS190没有专用的清零输入端，但可以借助DDDCDBDA=0000的数据间接实现清零功能。74LS190的功能如表9.3.3所示。第9章数字电路课程设计与综合实训 依据设计要求，要实现45秒的倒计时定时，需选用两个74LS190芯片级联成一个从99倒计到00的减法计数器，其中作为个位数74LS190芯片的CLK接秒脉冲信号发生器（频率为1 Hz），而把个位数74LS190芯片的输出端QA、QD通过一个与门接到十位数74LS190芯片的CLK端。当个位数减到0再减1时，即为9，十进制
24、数0和9对应的二进制数0000和1001中对应的数位QA、QD会同时由0变为1。第9章数字电路课程设计与综合实训 因为QA、QD是通过一个与门与十位数74LS190芯片的CLK端连接，即相当于产生了一个时钟脉冲的上升沿。因此会给十位数74LS190芯片一个借位信号，即相当于十位数数字减1。计数定时器的预置数可用个开关分别与十位数74LS190芯片和个位数74LS190芯片的预置数输入端D、C、B、A相连。预置数的范围为199。第9章数字电路课程设计与综合实训 根据设计要求，红、绿灯通行时间为45 s，可按图9.3.3所示连接方法，十位数74LS190芯片的预置数输入端D、C、B、A置为0100
25、（相当于十进制数4）、个位数74LS190芯片的预置数输入端D、C、B、A置为0101（相当于十进制数5）。（接电源相当于接1，悬空相当于接。）第9章数字电路课程设计与综合实训 图9.3.3 74LS190芯片预置数输入端的连接方法第9章数字电路课程设计与综合实训 倒计时计数电路如图9.3.4所示。按照74LS190的功能表，计数定时控制端CTEN接低电平，加/减计数定时控制端 U/O接高电平，以实现减计数。预置端LOAD接低电平，以实现预置数（接高电平时为计数状态）。因此，工作开始时，LOAD为0，计数定时器预置数，置完数后，LOAD变为1，计数定时器开始倒计时计数，当倒计时计数减到数00时
26、，LOAD又变为0，计数定时器又预置数，之后又倒计时计数，如此循环下去。第9章数字电路课程设计与综合实训 图9.3.4 倒计时计数器电路第9章数字电路课程设计与综合实训 3）倒计时定时器与信号灯转换控制器的连接倒计时定时器与信号灯转换控制器连接组成的交通灯信号控制器电路如图9.3.5所示。倒计时定时器向信号灯转换控制器提供定时控制信号T5和T0，以实现信号灯的转换。T0表示倒计时减到数“00”时（即绿灯的预置时间，因为到00时，计数定时器重新置数），此时给信号灯转换控制器一个脉冲，使信号灯发生转换，一个方向的绿灯亮，另一个方向的红灯亮。第9章数字电路课程设计与综合实训 接法为：把个位、十位计数
27、器的输出端QA、QB、QC、QD分别用一个四输入或非门连起来，再把这两个四输入或非门的输出用一个与门连起来。T5表示倒计时减到数“05”时，给信号灯转换器一个脉冲，使信号灯发生转换，绿灯的变为黄灯，红灯的不变。第9章数字电路课程设计与综合实训 接法为：当减到数为“05”（0000 0101）时，把十位计数器的输出端QA、QB、QC、QD用一个四输入或非门连起来，个位计数器的输出端QB、QD用一个两输入或非门连起来，再把这两个或非门与个位计数器的输出端QA、QC用一个四输入与门连接起来。最后将T5和T0两个定时信号用或门连接接入信号灯转换控制器的时钟端。第9章数字电路课程设计与综合实训 4）黄灯
28、闪烁控制依据设计要求黄灯每秒闪一次，即黄灯亮0.5 s，灭0.5 s，故用一个频率为1 Hz的脉冲与控制黄灯的输出信号用一个与门连接至黄灯。具体电路如图9.3.5所示。第9章数字电路课程设计与综合实训 图9.3.5 交通灯信号控制器电路图第9章数字电路课程设计与综合实训 5）秒脉冲信号产生电路秒脉冲信号产生电路的功能是产生标准秒脉冲信号，主要由振荡器和分频器组成。振荡器是计时器的核心，可用高精准度的石英晶体振荡电路或由555定时器组成的多谐振荡器构成，振荡器的稳定度和频率的精准度决定了计时器的准确度。一般来说，振荡器的频率越高，分频的次数越多，计时的精度越高，但耗电量越大，故在设计时，应根据实
29、际需要选择合适的电路。本设计时间精度要求不高，故可采用由555构成的多谐振荡器作为秒脉冲信号产生电路。第9章数字电路课程设计与综合实训 振荡器产生的时间信号通常频率很高，要使它变成“秒”信号，需要用分频器来完成。其功能主要是产生标准的秒脉冲信号，即每秒产生一个时钟上升沿，频率为1 Hz。分频器的级数和每级的分频次数要根据振荡频率及时基频率来决定。若选用的时基频率为1 kHz，可采用三级每级十分频的74LS160做为分频器。74LS160是一个十进制加法计数器，其逻辑功能如表9.3.4所示。第9章数字电路课程设计与综合实训 由555多谐振荡器和三级74LS160分频器构成的秒脉冲信号产生电路，如
30、图9.3.6所示。第9章数字电路课程设计与综合实训 图9.3.6 秒脉冲信号产生电路第9章数字电路课程设计与综合实训 由U1（LM555CN）构成的多谐振荡器的振荡周期T0.7（R12R2）C10.7(1+21)103470109=0.987 ms，f=1/T1.0132 kHz，取多谐振荡器的振荡频率为1 kHz。输出的约1 kHz矩形脉冲信号，即为第一级计数器的时钟信号。74LS160十进制计数器工作在计数状态，四个使能端ENP、ENT、LOAD、CLR均接高电平。因每计数满10产生一个进位信号（逢十进一），所以从进位端RCO输出的进位信号即为十分频信号。故经第一级74LS160分频器分频
31、后得到的矩形脉冲信号为100 Hz。第9章数字电路课程设计与综合实训 将这个信号接入下一级分频器的时钟信号端CLK，则可实现继续分频。经两级74LS160逐级分频后可得10 Hz和1 Hz的矩形脉冲信号。第三级74LS160分频器输出的进位信号即为1 Hz的秒脉冲信号。将此信号作为倒计时定时器的时钟信号，接入电路，取代图9.4.5所示电路中的1 Hz时钟脉冲信号，即可构成一个完整的交通灯信号控制器。用四通道示波器测试图9.3.6所示秒脉冲信号产生电路各级脉冲信号的波形，如图9.3.7所示。第9章数字电路课程设计与综合实训 图9.3.7 千分频秒脉冲信号仿真波形第9章数字电路课程设计与综合实训
32、9.3.2 功能仿真测试功能仿真测试1.功能检测点击仿真启动按钮，便可以进行交通信号灯控制系统的仿真，电路默认把通行时间设为45 s，打开开关，东西方向车道的绿灯亮，南北方向车道的红灯亮。时间显示器从预置的45 s，以每秒减1，减到5时，东西方向车道的绿灯转换为黄灯，而且黄灯每秒闪一次，南北方向车道的红灯都不变。第9章数字电路课程设计与综合实训 减到数0时，1 s后显示器又转换成预置的45 s，东西方向车道的黄灯转换为红灯，南北方向车道的红灯转换为绿灯。减到5时，南北方向车道的绿灯转换为黄灯，而且黄灯每秒闪一次，东西方向车道的红灯不变。如此循环下去。第9章数字电路课程设计与综合实训 2.功能调
33、试检测通过拨动预置时间的开关可以把通车时间修改为其他的值再进行仿真（时间范围为199 s），效果应同上。打开仿真启动开关，东西方向绿灯亮，时间倒计数定时，交通信号灯进行一次转换，到0 s时又进行转换，而且时间重置为预置的数值，如此循环。第9章数字电路课程设计与综合实训 9.3.3 实物制作与扩展训练实物制作与扩展训练1.实物制作2.设计扩展训练 （1）功能扩展。可以考虑增加人行道的指示灯。人行道的红绿灯应该与车道的红绿灯是同步的，因此人行道信号灯的控制信号同样可以来自倒计时定时电路。（2）电路进一步扩展可以考虑使两条车道不一样，分为主干道和匝道，两条车道允许通行时间不一样，这就需两个倒计时电路
34、来完成，同时需再增加两个数码管来显示通行时间。第9章数字电路课程设计与综合实训 9.4 数字电子钟的设计与制作数字电子钟的设计与制作1.设计要求 （1）设计一个具有时、分、秒的十进制数字显示的计时器；（2）具有手动校时、校分的功能；（3）通过开关能实现小时的十二进制和二十四进制转换；（4）具有整点报时的功能，应该是每个整点完成相应点数的报时，例如3点钟响3声。第9章数字电路课程设计与综合实训 2.总体方案设计数字时钟由振荡器、分频器、计数器、译码显示、报时等电路组成。其中，振荡器和分频器组成标准秒信号发生器，直接决定计时系统的精度。由不同进制的计数器、译码器和显示器组成计时系统。将标准秒信号送
35、入采用六十进制的“秒计数器”，每累计60秒就发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。第9章数字电路课程设计与综合实训“分计数器”也采用六十进制计数器，每累计60分钟，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。“时计数器”采用二十四或十二进制计时器，可实现对一天24小时或12小时的累计。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态通过六位七段译码显示器显示出来。可进行整点报时。计时出现误差时，可以用校时电路校时、校分。数字电子钟原理框图如图9.4.1所示。第9章数字电路课程设计与综合实训 图9.4.1 数字电子钟原理框图第9章数字电路课程设计与综合实训 3.单元电路设计、调试和实物制作可参照9.2节和9.3节中用规模集成电路设计、调试并制作数字电子钟。
