第二版物理與光電工程學院
一、 數字電子技術課程設計的目的與意義
電子技術是一門實踐性很強的課程，加強工程訓練，特別是技能的培養，對於培養工程人員的素質和能力具有十分重要的作用。在電子資訊類本科教學中，電子技術課程設計是乙個重要的實踐環節，它包括選擇課題、電子電路設計、組裝、除錯和編寫總結報告等實踐內容。通過課程設計要實現以下兩個目標：
第一，讓學生初步掌握電子線路的試驗、設計方法。即學生根據設計要求和效能引數，查閱文獻資料，收集、分析類似電路的效能，並通過組裝除錯等實踐活動，使電路達到效能指標；第二，課程設計為後續的畢業設計打好基礎。畢業設計是系統的工程設計實踐，而課程設計的著眼點是讓學生開始從理論學習的軌道上逐漸引向實際運用，從已學過的定性分析、定量計算的方法，逐步掌握工程設計的步驟和方法，了解科學實驗的程式和實施方法，同時，課程設計報告的書寫，為今後從事技術工作撰寫科技報告和技術資料打下基礎。
二、數字電子技術課程設計的方法和步驟
設計乙個電子電路系統時，首先必須明確系統的設計任務，根據任務進行方案選擇，然後對方案中的各部分進行單元的設計、引數計算和器件選擇，最後將各部分連線在一起，畫出乙個符合設計要求的完整系統電路圖。
1、 設計任務分析
對系統的設計任務進行具體分析，充分了解系統的效能、指標內容及要求，以便明確系統應完成的任務。
2、 方案論證
這一步的工作要求是把系統的任務分配給若干個單元電路，並畫出乙個能表示各單元功能的整機原理框圖。
方案選擇的重要任務是根據掌握的知識和資料，針對系統提出的任務、要求和條件，完成系統的功能設計。在這個過程中要勇於探索，勇於創新，力爭做到設計方案合理、可靠、經濟、功能齊全、技術先進，並且對方案要不斷進行可行性和優缺點的分析，最後設計出乙個完整框圖。框圖必須正確反映系統應完成的任務和各組成部分功能，清楚表示系統的基本組成和相互關係。
3、 方案實現
1）單元電路設計
單元電路是整機的一部分，只有把各單元電路設計好才能提高整體設計水平。每個單元電路設計前都需明確本單元電路的任務，詳細擬訂出單元電路的效能指標，與前後級之間的關係，分析電路的組成形式。具體設計時，可以模仿成熟的先進電路，也可以進行創新或改進，但都必須保證效能要求。
而且，不僅單元電路本身要設計合理，各單元電路間也要相互配合，注意各部分的輸入訊號、輸出訊號和控制訊號的關係。
2）引數計算
為保證單元電路達到功能指標要求，就需要用電子技術知識對引數進行計算。例如，放大
電路中各阻值、放大倍數的計算；振盪器中電阻、電容、振盪頻率等引數的計算。只有很好地理解電路的工作原理，正確利用計算公式，計算的引數才能滿足設計要求。
3）器件選擇
阻容元件的選擇：電阻和電容種類很多，正確選擇電阻和電容是很重要的。不同的
電路對電阻和電容效能要求也不同，有些電路對電容的漏電要求很嚴，還有些電路對電阻、電容的效能和容量要求很高。例如濾波電路中常用大容量鋁電解電容，為濾掉高頻通常還需併聯小容量瓷片電容。設計時要根據電路的要求選擇效能和引數合適的阻容元件，並要注意功耗、容量、頻率和耐壓範圍是否滿足要求。
分立元件的選擇：分立元件包括二極體、晶體三極體、場效電晶體、光電二（三）極
管、閘流體等。根據其用途分別進行選擇。選擇的器件種類不同，注意事項也不同。
例如選擇晶體三極體時，首先注意是選擇npn型還是pnp型管，是高頻管還是低頻管，是大功率還是小功率，並注意管子的引數是否滿足電路設計指標的要求。
積體電路的選擇：由於積體電路可以實現很多單元電路甚至整機電路的功能，所以
選用積體電路來設計單元電路和總體電路既方便又靈活，它不僅使系統體積縮小，而且效能可靠，便於除錯及運用，在設計電路時頗受歡迎。積體電路有模擬積體電路和數字積體電路。國內外已生出大量積體電路，其器件的型號、原理、功能、特徵可查閱有關手冊。
選擇的積體電路不僅要在功能和特性上實現設計方案，而且要滿足功耗、電壓、速度、**等多方面的要求。
4、安裝除錯：
安裝與除錯過程應按照先區域性後整機的原則，根據訊號的流向逐塊除錯，使各功能塊都要達到各自技術指標的要求，然後把它們連線起來進行統調和系統測試。除錯包括調整與測試兩部分，調整主要是調節電路中可變元器件或更換器件，使之達到效能的改善。測試是採用電子儀器測量相關點的資料與波形，以便準確判斷設計電路的效能。
裝配前必須對元器件進行效能引數測試。根據設計任務的不同，有時需進行印製電路板設計製作，並在印製電路板上進行裝配除錯。
二、 數字電子技術課程設計題目（五題任選一題）
a：多功能數字鐘的電路設計
數字鐘是採用數位電路實現「時」、「分」、「秒」數字顯示的計時裝置。鐘錶的數位化在提高報時精度的同時，也大大擴充套件了它的功能，諸如定時自動報警、按時自動打鈴、時間程式自動控制、定時廣播、定時啟閉路燈等。因此，研究數字鐘及擴大其應用，有著非常現實的意義。
1、 設計目的
1）掌握數字鐘的設計、組裝與除錯方法。
2）熟悉積體電路的使用方法。
2、 設計任務與要求
1）時鐘顯示功能，能夠以十進位制顯示「時」、「分」、「秒」。
2）具有校準時、分的功能。
3）整點自動報時，在整點時，便自動發出鳴叫聲，時長1s。
選做：1）鬧鐘功能，可按設定的時間鬧時。
2）日曆顯示功能。將時間的顯示增加「年」、「月」、「日」。
3、 數字鐘的基本原理及電路設計
乙個具有計時、校時、報時、顯示等基本功能的數字鐘主要由振盪器、分頻器、計數器、解碼器、顯示器、校時電路、報時電路等七部分組成。石英晶體振盪器產生的訊號經過分頻器得到秒脈衝，秒脈衝送入計數器計數，計數結果通過「時」、「分」、「秒」解碼器解碼，並通過顯示器顯示時間。數字鐘的整機邏輯框圖如下：
圖 1數字鐘整機邏輯圖
1）振盪器
石英晶體振盪器的特點是振盪頻率準確、電路結構簡單、頻率易調整，它是電子鐘的核心，用它產生標準頻率訊號，再由分頻器分成秒時間脈衝。用反相器與石英晶體構成的振盪電路如圖2所示。利用兩個非門g1和g2自我反饋，使它們工作**形狀態，然後利用石英晶體z1來控制振盪頻率。
振盪器振盪頻率的精度與穩定度基本上決定數字鐘的準確度,晶振頻率越高，計時準確度越高。目前常見的石英晶振頻率是4mhz時，則振盪器輸出頻率為4mhz。
圖2 石英晶體振盪電路
2）分頻器
時間標準訊號的頻率很高，要得到秒脈衝，需要分頻電路。例如，振盪器輸出4mhz訊號，可通過d觸發器（如74ls74）進行4分頻變成1mhz，也可以將10分頻計數器74ls160（或74ls90）行4分頻變成1mhz，然後送到10分頻計數器74ls160（或74ls90），經過6次10分頻而獲得1hz的方波訊號。
3） 計數器
整個計數器電路由秒計數器、分計數器、時計數器串接而成。秒計數器和分計數器各自由
乙個十進位制計數器和乙個六進製制計數器串接組成，形成兩個六十進位制計數器。時計數器可由兩個十進位制計數器串接並通過反饋接成二十四制計數器。
4） 解碼器
解碼器由六片74ls247（或74ls48）組成，74ls247驅動器是與8421bcd編碼計數器配合用的7段解碼驅動器。一片74ls247驅動乙隻數碼，72ls247是集電極開路輸出，為了限制數碼管的導通電流，在72ls247的輸出與數碼管的輸入端之間均應串有限流電阻。
5） 顯示器
本系統用七段發光數碼管來顯示解碼器輸出的數字，發光數碼管有兩種：共陽極或共陰極。74ls247驅動器是低電平輸出，採用共陽極數碼管。
6） 校時電路
剛接通電源或走時不准時，都需要進行時間校準。實現校時電路的方法有很多，採用基本
r-s觸發器構成單脈衝發生器是其中的一種，電路如圖3。
圖3 校時電路
4、 設計要點
1）畫出整個系統的電路圖，並列出所需器件清單。
2）採購器件，並按電路圖接線，認真檢查電路是否正確，注意器件管腳的連線，「懸空端」、「清零端」、「置1端」要正確處理。
3）除錯振盪器電路，用示波器觀察振盪頻率輸出。
4）將振盪輸出頻率送入各分頻器，觀察其輸出頻率是否符合設計要求。
5）檢查各級計數器的工作情況。
6）觀察校時電路的功能是否滿足校時要求。
7）分頻器和計數器除錯正常後，觀察電子鐘是否正常準確地工作。
b：交通燈控制電路設計
由一條主幹道和一條支幹道的匯合點形成十字交叉路口，為確保車輛安全、迅速地通行，在交叉路口的每個入口處設定了紅、綠、黃三色訊號燈。紅燈亮禁止通行；綠燈亮允許通行；黃燈亮則給行駛中的車輛有時間停靠在禁行線內。實現紅、綠燈的自動指揮對城市交通管理現代化有著重要的意義。
1、設計目的
1.掌握交通燈控制電路的設計、組裝與除錯方法。
2.熟悉數字積體電路的設計和使用方法。
2、設計任務與要求
1.用紅、綠、黃三色發光二極體作訊號燈。
2.當主幹道允許通行亮綠燈時，支幹道亮紅燈，而支幹道允許亮綠燈時，主幹道亮紅燈。
3.主支幹道交替允許通行，主幹道每次放行30s、支幹道20s。設計30s和20s計時顯示電路。
4.在每次由亮綠燈變成亮紅燈的轉換過程中間，要亮5s的黃燈作為過渡，設定5s顯示電路。
要求所有的計數採用倒計時的方法。
選做：自行觀察廣州市狀況比較複雜的交通路口的車輛通**況並設計其控制電路。
3、交通燈控制電路基本原理及電路設計
實現上述任務的控制器整體結構如圖4
圖4交通燈控制器結構圖
1）主控制器
主控電路是本課題的核心，主要產生30s、20s、5s三個定時訊號，它的輸出一方面經解碼後分別控制主幹道和支幹道的三個訊號燈，另一方面控制定時電路啟動。主控電路屬於時序邏輯電路，可採用狀態機的方法進行設計。
主幹道和支幹道各自的三種燈（紅、黃、綠），正常工作時，只有4種可能，即4種狀態：
主綠燈和支紅等亮，主幹道通行，啟動30s定時器，狀態為s0；
《模擬電子技術課程設計》指導書
課程名稱 模擬電子技術課程設計 a course design on analogous electronic technology 週數 學分 1 1.0 先修課程 電路原理 模擬電子技術 適應專業 電子資訊工程 電氣工程及其自動化類專業 一 課程設計的目的 通過課程設計，使學生加強對電子技術電路...
數字電子技術課程設計報告
電子課程設計是電子技術學習中非常重要的乙個環節，是將理論知識和實踐能力相統一的乙個環節，是真正鍛鍊學生能力的乙個環節。只有真正做到融會貫通，學以致用，並努力動手實踐，才能體會到其中最深切的內涵。隨著現代電子技術的發展，人們處於乙個資訊時代。每天都要通過電視 廣播 通訊 網際網路等多種 獲取大量的資訊...
數字電子技術課程設計報告
1 設計任務及要求 通過對 數字電子技術 課程的學習，讓同學掌握 數字電子技術 課程的基本理論以及方法，加深學生對理論知識的理解，同時積極有效的提高了學生的動手能力，獨立思考和解決問題的能力，創新思維能力 協調能力，以及團結合作 互幫互助的優良傳統。為了充分體現這些精神和能力，所以讓同學獨立自主的製...