数字逻辑电路设计课程报告--比赛计时器.doc

《数字逻辑电路设计》课程设计 总 结 报 告 题目： 比赛计时器 ???????????  目?????录 一．设计任务书……………………………1二．设计框图及整机概述…………………1三．各单元电路的设计方案及原理说明…2 1、秒计数、译码及显示部分的设计 2、分计数、译码及显示部分的设计 ……………… 4 3、控制电路及报警电路部分的设计 ……………… 6 四．调试过程及结果分析…………………7五．设计、安装及调试中的体会…………8六．对本次课程设计的意见及建议………9七．附录（包括：整机逻辑电路图和元器件 清单………………………………… 10 八．关于FPGA ………………………… 11设计任务书 基本设计要求： 电脑仿真， 电路板布线 计时器应具有以下功能: （1）显示时间：分钟，秒钟（时间为学号后两位，小于20的加上 20） （2）设置操作开关，计时器具有清零，启动、暂停和继续的功能。 （3）场次至少有两次（可多次），半场结束时，有报警信号；比赛 结束时，计时器停止工作，有报警信号。（可用发光二极管显示） 3、给定条件 只能采用实验室提供的中小规模电路进行设计；实验室提供基本元件，做完后交回。 设计框图及整机概述 整体设计原理框图： 整机概述： 本实验利用数码管、计数器、译码器、逻辑门等器件实现计时器功能。时钟脉冲通过CLK接入计数器，计数器开始计数，再由QAQBQCQD接入译码器，实现译码功能，然后由译码器输出端接入数码管，显示出计时数字。而具体的进制及控制功能通过逻辑门的与门、或门、非门等来实现。这就是整个实验的基本构思。在这次实验中，我所做的比赛计时器的终场时间是28分钟，因此，通过逻辑门控制秒信号的两块芯片进制为60，分信号的两块芯片分别到2、8停止计数即可。 各单元电路的设计方案及原理说明 秒信号由实验箱提供，无需另行设计 秒计数、译码及显示部分的设计 单独接的秒计数器原理图： 分计数、译码及显示部分的设计 分计数器与秒计数器在进制上不同，本次实验中分别计数器的进制为28，采用两片中规模集成电路双十进制计数器74LS160来实现，它的个位为十进制，十位为二进制。两片分计数器同样采用并行接法，当秒计数器十位计数至0110时清零，达到0000时产生上升沿脉冲送入分计数器的个位开始计数。而分计数器个位的RCO与十位的ENT相接，当个位计数至1010时清零产生上升脉冲送给十位，十位计数至0010而个位计数至1000时通过与非门与两片芯片的ENP相连从而让两片芯片停止计数。 注：实验中为实现其他功能，分计数器个位的RCO直接与十位的ENP、ENT相连，个位的ENP、ENT直接接高电平。分计数器十位产生的0010信号和个位产生的1000信号通过一系列逻辑门控制秒信号两片芯片的计数状态，从而实现分计数器的28进制功能。 实验截图及单独接的分计数器原理图如下： 实验截图： 单独接的分计数器原理图： 控制电路及报警电路部分的设计 本次实验中控制电路要实现的功能有：整体清零、中场暂停及继续、随时暂停及继续；报警电路要实现的功能有：中场及全场结束时通过发光二极管显示提示。 如下整机电路逻辑图所示，控制电路部分：用单刀双掷开关SW1实现整体清零功能，具体接法为：单刀双掷开关两端分别接高电平和接地，中间那端与各片芯片的清零端相接（秒计数器十位的那片芯片为实现六进制与与门相接，故开关应与与门的一个输入端相接，在实现自身六进制功能的同时也能实现整体清零功能）；用单刀双掷开关SW2实现的是中场暂停后继续的功能，具体接法为：SW2的两端分别接高电平和接地，中间那端接与非门U10：B的一端。计数时，SW2打向接高电平的那端，到中场时，由于U10：B输出低电平，秒计数器停止计数，整个计时器停止计数，这时若要继续，则将SW2拨至接地的那端，此时U10：B输出高电平，秒计数器继续计数，计时器继续计数。这样，即实现中场暂停后继续的功能。用单刀双掷开关SW3实现随时暂停和和继续功能，具体接法为：单刀双掷开关两端一端接地，另一端接U10：B的输出端，中间那端接秒计数器两片芯片的ENP端，这样即可实现整个计时器计数与否。 报警电路部分：接入一个发光二极管，用发光二极管发光与否作为中场和全场的信号。 调试过程及结果分析 这次实验一开始设计时我用的是EWB软件，第一次设计时四块计数器芯片间用串行接法，结果发现串行接法并不可行，因为它计数时要不就是计数时计到9就回1，要不就是计到9的同时就进位了。后来改用并行接法解决了这个问题。而由于EWB软件的局限性，有信号冲突是它一样可以运行，而实际却不可以，因此在报警电路部分不成功。最后改用Proteus软件电路设计好之