实训项目数字电路课程设计.pptVIP

* * 第13章 数字电路课程设计 经过上述各章的学习，我们已经熟悉了常用数字电路的一般原理与器件的使用方法。随着微电子技术的迅速发展，数字电路设计的对象、方法与手段发生了很大变化，设计对象从基本逻辑功能电路（计数器、寄存器等）的设计到数字逻辑系统的设计再到大规模数据控制与处理系统（CPU、DSP等）的设计。 设计方法也由采用真值表求逻辑表达式、画出逻辑电路图的方式到通过确定总体方案，采取从局部到整体，用各种中大规模集成电路来组成满足要求的逻辑电路系统的方式。 本章主要介绍如何采用中、大规模集成电路设计数字电路系统。 内 容 提 要 13.1 概述 13.2 多路可编程控制器设计 13.2.1 电路设计项目 —— 霓虹灯控制器 13.3 电路制作与测试 13.2.3 实用电路 13.4 数字电路系统设计与制作的一般方法 13.1 概述 目前乃至今后一段时期，在许多场合，仍需要利用现有的数字电路器件来设计具有某种功能的数字系统。 学习本章的目的，是通过课程设计实例来深刻领会采用中、大规模数字集成电路器件进行数字电路系统 设计、制作与调试的 思路、技巧与方法。 13.2 多路可编程控制器设计与制作 在实际应用中，常常需要一种能同时控制多组开关按一定的方式闭合与断开的装置，比如显示图样不断变化的各种霓虹灯或彩灯的电源控制系统。 本节设计与制作的多路可编程控制器就具有这种功能。 通过这一课程设计，读者可以在如下方面得到锻炼。 （1）基本了解设计数字系统的一般方法。 （2）进一步熟悉常用数字器件的使用方法。 （3）基本掌握通过逻辑分析查找数字电路故障的方法。 （4）熟悉并学会使用用于读写EPROM的常用软件，掌握固化与擦除EPROM的方法。 13.2.1 电路设计项目 —— 霓虹灯控制器 1．设计要求 设计并制作出一种用于控制霓虹灯的控制器，它具有如下功能： （1）可以控制每段霓虹灯的点亮或熄灭。 （2）每段霓虹灯的点亮与熄灭可以通过编程来实现。 （3）每间隔一段时间，霓虹灯的图样变化一次。 （4）图样变化的间隔时间可以调节。 2．霓虹灯受控显示的基本原理 我们以背景霓虹灯的显示效果为例，介绍其显示原理。设有一排n段水平排列的霓虹灯，它从左到右每间隔0.2秒逐个点亮。其控制过程如下： 若以“1”代表霓虹灯点亮，以“0”代表霓虹灯熄灭，则开始时刻，n段霓虹灯 “0”，随后，控制器将一帧n个数据送至n段霓虹灯的控制端，其中，最左边的一段霓虹灯对应的控制数据为“1”，其余的数据均为零，即1000…000。当n个数据送完以后，控制器停止送数，保留这种状态0.2秒，此时，第1段霓虹灯被点亮，其余霓虹灯熄灭。随后，控制器又在极短的时间内将数据1100…000送至霓虹灯的控制端，并定时0.2秒，这段时间，前两段霓虹灯被点亮。由于送数过程很快，我们观测到的效果是第一段霓虹灯被点亮0.2秒后，第2段霓虹灯接着被点亮，即每隔0.2秒显示一帧图样。如此下去，最后控制器将数据1111…111送至n段霓虹灯的控制端，则n段霓虹灯被全部点亮。 只要改变送至每段霓虹灯的数据，即可改变霓虹灯的显示方式，显然，我们可以通过合理地组合数据（编程）来得到霓虹灯的不同显示方式。 3．系统框图 根据设计要求，确定如图13.1所示系统框图。 框图中，右边的D0-Dn为n个发光二极管，它们与n段霓虹灯相对应，二极管亮，则霓虹灯亮。下面介绍框图中各部分的功能与实现方法。 13.1 系统方框图 (1) 移位寄存器 移位寄存器用于寄存控制发光二极管亮、灭的数据，对应n个发光二极管，移位寄存器有n位输出。 移位寄存器的输入信号取自存储器输出的8位并行数据，为使电路简单，可以采用8位并入并出的移位寄存器，也可以采用并入串出的移位寄存器。 (2) 只读存储器 只读存储器内部通过编程已写入控制霓虹灯显示方式的数据，控制器每间隔一段时间（显示定时）将n位 数据送移位寄存器，所送的数据内容由存储器的地址信号确定。 存储器的容量由霓虹灯的段数、显示方式及显示方式的种类确定。n段霓虹灯，m种显示方式，要求存储器的容量为 c=k×n×m（bit） 只读存储器可以采用常用的EPROM,如2764、27128、27256、27512等。 (3) 地址计数器