数电实验讲义实验七设计性试验.doc

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1、实验七综合设计性实验1．电子拔河比赛游戏机的设计一、实验目的1．掌握用组合逻辑电路与时序逻辑电路进行综合设计的方法2．熟悉常用芯片的逻辑功能以及使用方法3．掌握用常用芯片进行数字电路设计的方法二、实验原理及实验资料1．双时钟4位二进制同步可逆计数器74LS19374LS193是双时钟4位二进制同步可逆计数器，它的特点是有两个时钟脉冲（计数脉冲）输入端CPU和CPD分别控制计数器进行加减计数。其功能见表7.1，引脚图见图7-1。它的主要功能可以描述如下：①异步清零：当RD=1时，计数器清零。②异步置数：在

2、RD=1的条件下，当LD=0时，置数。置数操作与CP无关，称异步置数。③计数：RD=1、LD=0时，CPD=1，计数脉冲从CPU入，作加计数；RD=1、LD=0时，CPU=1，计数脉冲从CPD入，作减计数；表7.174LS193的功能表清零预置时钟预置数据输入输出RDLDCPUCPDABCDQAQBQCQD1×××××××000000××ABCDABCD011××××加计数011××××减计数图7-174LS193的芯片引脚图2．六反相器74LS0474LS04为双列直插14脚塑料封装，外部引脚排列和内

3、部逻辑结构如图7-2所示。它共有六个独立的“非”门，每个门的构造和逻辑功能相同。图7-274LS04的芯片引脚图三、实验设备与器件设备：THHD-2型数字电子技术实验箱器件：可逆计数器74LS193、74LS163、3线－8线译码器74LS138、74LS00、74LS20、六反相器74LS04四、实验内容与要求1.设计说明电子拔河比赛游戏机供2~3人玩耍。由一排LED灯表示拔河的“电子绳”，初态时中间的LED亮，比赛时双方通过按扭使中间亮的LED向己方移动，当亮至某方最后一个LED时，该方获胜，并记分

4、。双方按键分别控制LED灯的左移和右移。电路原理框图见图7-3。图7-3拔河比赛游戏机电路原理框图2.设计要求（1）基本部分①比赛开始，由裁判下达比赛“开始”命令后，双方才能输入信号，否则电路自锁，输入信号无效。②“电子绳”至少由11个LED构成，裁判下达比赛“开始”命令后，位于中间的LED亮。甲乙双方通过按键输入信号，使发亮的LED向自己一方移动，并能阻止其向对方移动。当自己一方终点LED亮时，表示比赛结束。此时电路自锁，保持当前状态不变，除非由裁判使电路复位。③双方记分电路分别用一位数码管对得分进行

5、累计，在每次比赛结束时能自动加分。（2）发挥部分裁判下达“开始”命令后，位于中间的LED亮。甲乙双方通过按键使发亮的LED向自己一方“延伸”，并能阻止其向对方“延伸”。当自己一方LED全部亮时比赛结束。此时电路自锁，保持当前状态不变，除非由裁判使电路复位。五、实验报告1．实验预习（1）分析设计说明，选用合适芯片完成框图中每个模块的功能。（2）完成实验的预习报告，包括：实验目的、实验设备、布置实验内容及步骤、电路原理图及实验中可能遇到的问题。2．实验及数据处理根据实验布置内容认真完成实验中的各项任务，仔细

6、观察实验中的各种现象并加以分析。3．思考题（1）实验中所用的可逆计数器能否用其他类型的非计数器型芯片代替？举例说明。1．实验的注意事项及主要经验教训。2.交通灯设计实验一、实验目的1.熟悉集成芯片的综合使用；2.进一步掌握数字电子电路的设计、安装、调试的方法，3.设计并调试一个十字路口的交通灯控制电路。二、设计内容及要求1.设计内容（1）每个路口有红、绿、黄三种灯，允许通行时绿灯亮，禁止通行时红灯亮。（2）甲、乙车道两条交叉道路的车辆交替通行，时间各为25秒。（3）在变换通行车道前，黄灯亮以1Hz的频率

7、闪烁5秒。（4）各方向在红、绿、黄三种灯持续时间有时间显示：红（30秒）、绿（25秒）、黄（5秒）。2．设计要求（1）基本要求：完成设计内容的前三项内容。（2）扩展要求：在基本要求基础上，完成第四项内容。三、实验原理及实验资料交通灯管理示意图如图8.1，交通干线A和B的通行在十字路口由交通灯控制。交通灯的切换顺序和时间要求如图8.2所示。图8.1交通灯管理示意图图8.2交通灯的切换顺序和时间四、设计提示及参考方案1．数字逻辑电路实现可以用数字逻辑电路实现交通灯控制的模拟。计数器控制时间，用LED作为红、

8、绿、黄三种灯。用数码管显示时间。设置时钟源为0.2HZ（5s），作为系统时钟，则对应的时序图如图8.3所示。由图8.3可以看出，每来12个时钟脉冲，各信号灯的状态循环一次，因此需设计模12的计数器，计数器的输出经译码后，就可以得到各信号灯的控制逻辑。对于一个方向的时间计数显示，在三种灯交替循环的情况下应遵循：绿灯（25秒）、黄灯（5秒）、红灯（30秒），且均为减计数。1HZ的时钟可以作为计时使用，并5分频后提供0.2HZ信号。数码管的显示、