数字集成电路思考题

数字集成电路思考题（精选17篇）

1.数字集成电路思考题 篇一

模拟电路处理的事连续变化的数据，是电路的基础

数字电路是把模拟电路简单化，数据离散化

模拟电路模拟电路（Analog Circuit）：处理模拟信号的电子电路 模拟信号：时间和幅度都连续的信号（连续的含义是在某以取值范围那可以取无穷多个数值）。模拟电路:

电路中的元件(器件)动作方式属于线性变化的电路。通常著重的是放大倍率, 讯杂比, 工作频率等问题。常见如:变压电路, 放大器电路, 都是属于仿真电路。亦称为类比电路。比如你听收音机、看电视、打电话的时候从喇叭里听到的语音信号）的电路。相对应的是数字电路。但模拟电路是数字电路的基础，数字电路的器件都是模拟电路组成的.数字电路:

用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路，或数字系统。由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能.数字电路学完了你会知道诸如组合逻辑(与门。非门，与非，或非，与或非，同或，异或的组合)，寄存器，计数器，编码器，译码器，顺序信号发生器等等和数字信号处理相关的电路和原理。模拟电路学了可以知道诸如：二极管电路，晶体管放大电路，场效应管放大电路，以及相关的反馈，频率响应，放大倍数，输入输出电路，共模抑制比等特性。在今后的学习或工作中，诸如芯片的外围电路设计基本上离不开模拟电路和数字电路。如给芯片供电的电源是模拟电路，用cpld对IO的分配属于数字电路，振荡电路属于模拟电路，信号的AD采样属于数字电路……

2.数字集成电路思考题 篇二

数字电路是现代电子系统的必要组成部分, 从一般的数字逻辑电路、微处理器控制电路、到复杂的信号处理系统, 无不留下数字电路的身影, 因此掌握数字电路分析、设计方法和测试方法是电子信息类专业的基本要求。

1、对数字概念的建立是该门课程的重要基础。

数字电路是真正接触数字逻辑、数字概念的第一门课, 这部分概念的掌握与否, 直接影响到后续课程的学习, 比如:微机原理、单片机原理、数字信号处理和EDA等。

(1) 逻辑量概念和逻辑运算是数字电路的基础, 逻辑量是用来表示事件是否发生的物理量, 在具体电路实现上用高低电平来表示逻辑量0和1。逻辑关系表示了事件之间的因果关系, 在具体电路方面用各种门电路来实现。

(2) 编码方法、二进制概念、算术运算是数字逻辑的具体应用。用多位有序逻辑量排列来表示不同的符号和不同的数就形成了编码, 其中二进制是表示数的一种常用方法, 这时的0和1也变成了数, 但是其运算电路实现仍然是用逻辑电路来实现的。

比如一位全加器就是一个典型的二进制运算器, 其运算规则是按照二进制运算进行的, 每个变量的值, 代表真实的二进制数0和1, 但是其实现电路有时按照逻辑电路来实现的。

假设一位全加器的输入信号两个加数分别为Ai, Bi与低位进位Ci-1, 输出信号分别为和Si与进位Ci, 则得到真值表如下。

由上述逻辑表达式就可以得到一位二进制全加法器, 如果多个这样的二进制全加器就可以实现多位二进制加法器, 实现法运算。

2、组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析和设计是数字电路教学的主要内容

组合逻辑电路的分析和设计主要包括各种门电路和一些常用组合逻辑电路, 这部分内容是逻辑运算关系的具体实现, 也是一些常用小规模集成电路原理理解和应用的具体实现, 特别是译码器74LS138和数据选择器74LS151的理解和应用。

时序逻辑电路的分析和设计主要包括触发器原理介绍、由触发器构成的时序电路和中小规模集成电路的应用, 这部分内容是数字电路教学的主要内容, 特别是用时序电路来解决具体应用问题时, 如何把具体问题转换成电路设计问题时一大难点。其中两个重要的集成电路模块是移位寄存器74LS194和异步复位十六进制计数器74LS161。

组合逻辑电路和时序逻辑电路是按照电路中有无触发器来区分的两种电路形式, 实际时序逻辑电路中往往肯定包含组合电路, 按照一定的分析和设计思路, 就可以顺利完成电路的分析和设计。

图一是用译码器和数据选择器分别实现全加器的电路图, 我们在输入端用拨动开关来表述不同的输入信号, 在输出端用发光二级管来表示输出结果, 这样非常直观, 利于同学们的理解。

3、积极改进教学内容, 注重应用技能的培养

数字电子技术的发展、电子设计手段的进步已经发生了巨大的变化, 但是我们教材的主要内容和20多年前没有大的变化, 强调数字技术的基础性, 在门电路、集成电路方面花了很多的篇章, 这也是现在同学们学习时比较难掌握的部分, 但是这一部分也是绝大部分同学今后很少用到的部分。另外一方面, 现代设计所需要的CPLD、FPGA知识和HDL语言没有介绍或介绍不够。因此, 我们在教学中, 弱化门电路和集成电路的教学, 强调集成电路的功能和接口条件, 在介绍集成电路芯片的同时, 介绍其Verilog HDL描述。这样对照硬件和软件进行学习, 相互印证, 能够得到比较好的效果。这种学习方法, 可以适应硬件设计的软件化设计趋势。

4、积极改进理论和实验教学方法, 加强动手能力的培养

在数字电路教学中多讲解各种实用电路的设计和实验, 可以提高课程教学的效果, 帮助同学们理解数字电路理论教学内容, 增强同学们感官认识和动手能力。现在数字电路实验特别是多个集成电路芯片的实验因为接线问题, 常常影响同学们的实验效果, 甚至得不到所需要的结论。另外硬件实验要花费较多的时间资源和硬件资源, 并且以后的工作需要更多的是软件仿真工作, 因此仿真工作是很多设计过程中不可或缺的一个重要环节。因此在教学过程中我们要求学生掌握Multisim仿真软件。通过老师演示, 学生自己仿真, 花时间少, 可以充分发挥自己的想象。

Mutilsim软件具有非常强大的功能, 不仅可以满足数字电路的仿真还可以满足模拟电路的仿真要求, 系统提供了大量的信号源和测试设备, 使系统的运行看起来非常逼真。系统还可以实现硬件描述语言编程的仿真, 还可以进行CPU软件编程程序的仿真, 因此建议同学们掌握Mutilsim软件的使用。 (如图2)

图2是60进制计数器的电路, 图中不仅包含由两个74LS161组成的60进制计数器, 还包含了两个数码管驱动电路和两个7段数码管。这样通过仿真软件实现具有下列优点:

(1) 可以方便地修改60进制计数器的各种设计方法, 只需简单修改就可以实现同步计数电路、异步计数电路、同步置零、异步清零等计数器控制策略;

(2) 可以方便地实现其他进制的计数器, 如果采用74LS160电路可以更简单;

(3) 进一步理解数码管驱动电路的原理和使用方法。

(4) 进一步理解数码管的模块的连接方法。

本文针对数字电路课程教学中的数字电路概念、教学内容和教学方法等问题做了比较具体的分析, 并用具体实例进行了说明。

摘要：本文讨论了数字电路教学中存在的典型问题, 包括如何建立数字电路概念的问题、教学内容选择的问题、课堂教学方法和实验教学方法改进的问题, 提出了解决这些问题的方法, 实践表明, 本文所提出的方法是可行的、有效的。

关键词：数字电路,教学,课堂教学,实验教学

参考文献

[1]谢剑斌, 李沛秦等.在“数字电子技术”教学中培养学生创新能力.电气电子教学学报, Vol.32, No.6, 2010.12.

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[4]高玲, 赵鹏.Multisim软件在数字电路教学中的应用.办公自动化杂志, 2011.8.

3.数字集成电路思考题 篇三

[摘 要]“数字电路”课程是很多工科专业的通识必修课，尤其是电子类、信息类以及通信类专业，它是这些专业学生的入门基础课，其对培养上述专业学生具有重要影响。“数字电路”也是我校物理学以及电信专业的通识必修课。从提高主讲教师的素养；把握和整合课程内容，提高课程教学质量；改革实验教学方法；改革考试评价体系等几个方面进行了阐述，为激发学生学习本课程的兴趣，提高学生综合能力给出建议。

[关键词]“数字电路”教学 教学改革 实践能力

[中图分类号] G642.3 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2015）05-0109-02

“数字电路”课程是与电子信息领域相关的一些专业的主干课程和入门性质的平台基础课，它的作用类似于数学对于理工科的重要性一样，其对培养电信类专业学生具有重要影响，学生能否掌握好该课程影响着后续专业课的学习。该课程的目的和任务是通过“数字电路”课程的学习，使学生获得“数字电路”的基本理论、基本知识和基本技能，培养学生分析问题和解决问题的能力。针对现行人才培养目标，陕西师范大学（以下简称“我校”）电子教研室的老师们在汲取国内外高校尤其是国内电类名校在该课程上的教学内容与教学方法，同时着眼于学校的实际条件和学生的未来工作需要，对该课程的教学内容和方法进行改进，主要体现在以下几个方面：提高主讲教师水平，激发学生学习兴趣；把握课程重点，更新教学内容，提高课程教学质量；加强实验教学环节，突出学生科学思维的培养；建立合理的考核体系，采用多元化成绩评定方式，注重学生实践能力的培养。通过改革，不断更新和充实教学内容，使得本课程理论紧跟新技术的发展，提升教学效果，体现我校办学特色，同时培养学生就业所需要的实践能力。

一、“数字电路”课程教学现状

在传统的教学模式中，教师往往重视知识的理论性，轻视知识的实践性；学生则更加重视考试分数的高低，轻视实践能力的锻炼。在教学过程中，以教师为主导，采用“灌输式”的教学方法，教学内容局限于课本，学生处于被动接受的情境下，思维受限缺乏积极性，教学效果不好，学生在未来的工作中对所学知识的运用能力不佳。多媒体技术和计算机技术的发展为教学方法更加多样化提供了条件，很多高校已经将多媒体搬进教室。除了讲授法外，其他各种教学方法例如讨论法、演示法、任务驱动法、项目教学法等教学方法也被很多教师采用。

对于我校来说，为顺应时代的发展，学校实施以“厚基础、宽口径、高素质、强能力”为培养理念的“2+2”本科人才培养模式，即前两年将学生按一级学科为主体的大类进行培养，学生主要学习通识课程和学科基础课程，后两年按学科专业方向进行培养，学生主要学习专业课程、教师教育课程（专业技能课程），并完成实践环节和科研训练等教学内容，因此专业的培养方案中开设的课程数量增加，导致每门课的学时数被削减。同时，由于技术的发展，使得课程体系和教学内容发生了深刻的变化。“数字电路”的教学工作面临教学学时数减少和教学内容增加的巨大矛盾，给教学实施带来压力和挑战。数字电子技术的飞速发展无疑给“数字电路”课程的任课老师带来了更大的挑战。超大规模可编程逻辑器件的大范围使用、通过硬件描述语言进行电路系统的设计等，这些层出不穷的新知识、新技术逐渐使授课内容变得更加分化和复杂。当前“数字电路”在我校基本仍以传统教学方法为主，在不断缩减授课学时的前提下，如何将上述知识完整而高效地传授给学生，并且培养学生具有深厚理论基础和综合技术、良好的实践能力和创新意识是应该继续研究的问题。

二、“数字电路”课程教学改革措施

（一）提高主讲教师水平，激发学生学习兴趣。“数字电路”课程具有新知识涌现快的特点，因此要求主讲教师要有强烈的责任感和敬业精神，在吃透教材的同时不断汲取新的专业知识，掌握专业前沿的发展动向，并融入教学中，激发学生学习的热情。教师依据大纲要求精心设计教学内容，教案或者课件应直观、生动和形象，利用技术手段（比如添加链接）使教学内容条理清晰，在课堂中的例子与实际生活相关联，增加学习的趣味性。问题的引出是每堂课的开场白，起着承上启下的重要作用，要注意每节课问题的引出方法。在教学过程中教师应采取多元化的教学方法，由传统的“灌输者”向“引导者”转变。让学生在宽松活跃的课堂气氛中学习，鼓励学生在探索问题的过程中相互沟通、合作，分享不同的视角与观点，鼓励学生思考并尝试解决问题，促进学生创造性思维的培养，提高课程教学质量。

（二）把握教学重点和更新教学内容，提高课堂教学质量。教学方法是有效实施新的课程体系和教学内容，提高教学效果的重要环节，因此，需要对传统的满堂灌、填鸭式等课堂教学方法进行大力改革，渗透部分研究性教学的思路。比如由“知识点讲解型”向“以问题为导向型”转变，同时教师向“引导者”角色转变，提炼有一定挑战性的现实问题，用以问题为导向的主动式学习来激发学生学习知识的兴趣，从而使他们深入理解相关知识点。在课程内容上处理好分立电路和集成电路的关系，二者理论上发展现状是分立和集成共存，要淡化分立、内部结构内容；在实际教学中要采取分立和集成的融合方法，但淡化不等于不要，要有适当的涉及。比如在组合电路的设计章节中常见的题目就是根据要求设计出实际逻辑电路，通常就是根据输入、输出列出真值表，这一步是设计的关键，要写出表达式并化简或者形式变换，最后画出逻辑电路图。画出的逻辑图用门电路和模块均可实现，比如全加器可以用与门和异或门等逻辑门组成，也可以用模块74LS138来实现。在课程内容上同时削弱对集成门电路内部电路的分析，侧重讲解数字集成电路的逻辑功能和应用，注重学生对实用性的要求。

（三）改革实验教学方法，提高实验教学质量。数字电路实验教学是整个课程体系的重要组成部分，是理论教学的延伸，对于学生探索精神、科学思维、创新意识的培养具有重要意义。理论教学获取新的知识，使得学生有了良好的认知能力和有效的知识体系，实验教学是应用所学知识，培养实践能力，培养创新意识，重新认识认知能力，二者互为促进。很多学校已经把数字电路实验作为一门独立的课程来开，而我校还不具备这个条件，但是在教学方法上已经做了很大的改进：第一，体现为三个转变。转变实验辅导解答为实验引导启发；转变面向实验结果为面向实验过程；转变实验单一模式为多元模式。第二，实验内容分为三级，分别是基础性实验、综合设计性实验和自主探究性实验。其中综合设计性实验和自主探究性实验必须建立以学生为中心的教学模式，即在教师指导下的学生独立实验过程。第三，数字电路实验室采取开放式教学，提高实验教师责任心和耐心。实验室早上八点到下午六点开放，学生除实验课时间外，其他时间也可以自主去实验室做一些有益的实验探究，有问题可以随时向专门的指导教师请教，这使得学生的学习状态得到改观。在学生实验过程中，除了硬件连接错误、接触不良等非设计因素导致的故障需要教师帮助外，还有一些设计性的错误也需要教师在指导实验过程中进行适当的提示和引导。因此，实验过程指导对于实验教师的责任心和耐心是个很大的考验，而实验教师的责任心和耐心对于学生实验质量起着非常重要的作用。第四，学院和学校两级每年都举办“电子设计大赛”，让学生践行所学知识，提高了实践能力和创新能力，形成理论与实践的相辅相成，相互促进。

（四）建立合理的考核体系，采用多元化成绩评定方式。随着教学内容的不断整合更新，教学方法的改革，应建立学生学习过程的形成性评价与学习效果的终结性评价相结合的评价体系。改革以往单纯的期末考试定成绩的方法，促使学生对学习过程重视，提高作业、出勤、课堂讨论、实验操作等学习过程的考核力度，降低期末考试在整体成绩评价中的比重，特别是提高了实验操作的比重。以往实验部分只占总成绩的10%，现在提高到至少20%，客观上提高学生对实验的重视程度，从而无形中强化了学生的实践能力。提高过程考核中学生平时成绩作为判断学生成绩比重，并与课程期末考试相结合，完善考试考核机制，从多方面为提升学生综合能力而努力。

三、结语

数字电路技术的飞速发展，新知识、新技术的层出不穷，给任课教师和传统的教学带来严峻的挑战。笔者及笔者所在课程组正在对“数字电路”教学及实验内容和方法进行改革，希望既培养学生具有深厚的理论基础，又希望他们掌握系统的方法；教学既突出理论和概念，又强化方法和技术。然而，如何进一步提高学生的综合能力还需要继续探索和研究。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 康华光.电子技术基础（数字部分）（第5版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2] 孙丽君，张晓东，鲁可.“数字电子技术”课程教学改革探析[J].中国电力教育，2013（13）：67-68.

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[4] 王国新，张桂凤等.“数字电子技术”课程教学改革探究[J].中国电力教育，2013（12）：73-74.

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[7] 伍立.《脉冲与数字电路》教学中的“因材施教”[J].新课程研究（职业教育），2007（4）.

[8] 常建.“三步实习法”与维修专业教学效果初探[J].职业技术，2005（9）.

[9] 叶海芹，王学宁.提高马克思主义理论课教学效果的途径[J].中国成人教育，2005（11）.

[10] 付金会，宋学锋.高校教师的教学行为选择与激励机制[J].中国矿业大学学报（社会科学版），2005（4）.

4.数字集成电路思考题 篇四

2004．11 1． 以下选项中不是EDA工具（括号内为开发公司）的是

A．Star-Hspice(Avanti)

B．Star-Craft(Blizzard)C．Silicon-Ensemble(Cadence)

D．Design-Compiler(Synopsys)

2． 请写出图1所示的两种组合逻辑电路实现的功能，请问哪一种电路更好，为什么？

图1 组合逻辑电路

3． 如图2所示的动态电路中，第一级的输出直接接第二级的栅，会有什么问题，请问改进的方法（改进后实现的功能不变）？

VDDCLKCLKOUTInVDDCLKCLK图2 动态组合逻辑

4． 说明CMOS电路的Latch Up效应，请画出示意图并简要说明其产生原因。

5． 图3所示为2输入选择器。该电路由完全互补的静态CMOS构成，电源电压为VDD＝5V，图中的三个电容都为0.5pF，不考虑其他电容的影响。（1）设输入信号（S，A，B）相互独立，且它们为“1”的概率均为50％，求输出节点X，Y，Z发生0→1转换的概率（P0→1）。（2）如果输入信号的频率为50MHZ，求该电路的动态功耗。

图3 选择器

6．请画出图4所示版图对应的电路图 a． 试问NMOS与PMOS的尺寸，λ＝0.6μm。

b． 画出电压转移曲线，标出VOH,VOL,VM,VIH,VIL的位置并计算其值。

5.数字电路实验报告 篇五

一、实验目的1、掌握用门电路设计组合逻辑电路的方法。

2、掌握组合逻辑电路的调试方法。

二、实验器材

数字电路实验箱一台、74LS00若干

三、实验内容

1、用与非门实现散人多数表决器电路

（1）真值表

（2）表达式化简及变形

（3）逻辑图

2、用与非门实现YAB

（1）真值表

（2）表达式化简及变形

（3）逻辑图

译码器应用电路的设计与测试

一、实验目的1、熟悉集成译码器的性能和使用方法

2、学会使用二进制译码器实现组合逻辑电路的方法

二、实验器材

数字电路实验箱一台、74LS138一片、74LS20一片

三、实验内容

1、用74LS138及74LS20实现三人多数表决器电路

（1）真值表

（2）表达式转换

（3）逻辑图

2、用74LS138及74LS20实现YAB

（1）表达式转换

（2）逻辑图

数据选择器的设计与调试

一、实验目的1、熟悉数据选择器的性能及使用方法

2、学会使用数据选择器进行逻辑设计的方法

二、实验器材

数字电路实验箱一台、74LS151一片

三、实验内容

1、用74LS151实现三人多数表决器

（1）真值表

（2）比较卡诺图求出Ai及Di

（3）逻辑图

2、用74LS151实现YABBCAC

（1）比较卡诺图求出Ai及Di

（2）逻辑图

N进制计数器的设计与测试

一、实验目的1、掌握集成技术器的测试方法

2、学会利用集成技术器构成N进制计数器

二、实验器材

数字电路实验箱一台、74LS161一片、74LS20一片

三、实验内容

1、用74LS161设计七进制计数器。

方法一：清零（0-6）

（1）逻辑图

（2）状态转换图

方法二：置数（1-7）

（1）逻辑图

（2）状态转换图

方法三：置数（9-15）（CO做反馈）

（1）逻辑图

6.数字电路实验课程小结 篇六

这学期通过九周的数字电路的实验，既对门电路、译码器、触发器、计数器等理论知识有了更深的理解，又锻炼了自己实际的操作能力。在已有的课本知识基础上进行实验设计，使同学们在传统实验基础上的创新意识得到体现,同时又巩固了对数字电路的掌握，激发了我们的学习数字电路的兴趣。

首先在做实验之前要要有充分的准备，弄懂实验原理，实验总是与课本知识相关的，就必须回顾课本的知识，掌握相关的知识点。在实验过程中，我们应该尽量减少操作的盲目性提高实验效率的保证，在弄懂了实验原理的基础上，才能保证自己的正确性。

在写预习报告时，会通过仿真，提出问题并试着通过网络找资料自学有关知识以及与他人交流来解决问题。培养了自己发现问题和解决问题的能力，留给学生充分的学习思维时间，增强了学习的主动性，为在课堂上的进一步理解应用打下基础。

同时将两个人组成一小组，再将几小组组成一个大组的形式很好，增强了大家的互动性。无论是在课后还是课上，大家都可以不断交流，互相发现问题，解决问题，在遇到不懂的地方共同努力，齐心协力，共同进步。

数字电子技术实验的开放体现了学生的主体意识，同学们在实验中表现出了积极的主动性。在实验中应思考如何去掌握和运用物理方法,如给定了实验原理和一些条件要求（如相关的芯片）,设计实验方案、实验步骤,画出实验电路图,然后进行操作,得出结果。

7.数字集成电路思考题 篇七

随着城市化的逐步发展, 城市交通也发生了巨大的变化, 虽然新修建数条高速公路及普通道路, 但随着汽车的日益增长, 市区交通仍然变得十分拥挤, 而这些因素对人们的安全出行也带来很大隐患。各交通路口的信号灯作为交管部门管理交通的重要工具之一, 其合理使用可以为人们的安全出行提供保障。

交通信号灯主要由城市交通控制系统控制。现代城市交通监控指挥系统中的城市交通控制系统一个综合化的计算机道路交通管理系统, 其主要功能包括城市交通数据监测、交通信号灯控制以及交通疏导。在以计算机为主体的信息化交通管理系统中, 如何运用科学的控制方法对已建的城市道路结构进行优化调度, 缓解道路的交通拥堵状况, 越来越成为交通运输管理和城市规划系统亟待研究的课题。

数字电路具有逻辑性强和灵活性强的特点, 数字电路芯片只要在一定范围内输入, 都能得到稳定的输出, 调试起来比较容易, 电路工作也比较稳定, 所以被广泛用于各种领域。本文着重介绍运用数字集成电路进行控制的交通灯的设计思路。

1 交通灯的设计要求及总体方案

1.1 设计要求

主干道和支干道十字路口设置交通灯, 控制两条交叉道路上的车辆通行。

(1) 每条道路设1组由黄、红、绿灯组成的信号灯, 绿灯表示允许通行, 红灯表示禁止通行, 黄灯表示该车道上已过停车线的车辆继续通行, 而未过停车线的车辆停止。

(2) 当主干道绿灯亮时, 支干道红灯亮, 且主干道绿灯亮的时间不少于60s。

(3) 当主干道红灯亮时, 支干道绿灯亮, 且支干道绿灯亮的时间不超过30s。

(4) 每次变换通行车道前, 要求黄灯先亮5s。

1.2 总体方案

根据设计要求, 交通灯控制系统的组成框图如图1所示:十字路口交通灯工作状态数据由状态控制器进行监测记录, 通过状态译码器分别点亮相应状态的信号灯, 秒脉冲发生器产生整个定时系统时基脉冲, 通过减数计数器对脉冲减计数, 达到控制每一种工作状态的持续时间, 减数计数器的回零脉冲使状态控制器完成状态转换, 同时译码器根据系统的下一个工作状态决定计数器下一次减计数的初始值, 减计数器的状态由BCD译码器、数码管显示。

2 设计的主体内容

2.1 状态控制器的设计

(1) S0状态表示主干道绿灯亮, 支干道红灯亮, 60s定时开始计时, 且通车时间未超过60s。

(2) S1状态表示主干道通车时间已达到30s, 此时主干道黄灯亮, 支干道红灯亮, 5s定时器开始计时。

(3) S2状态表示主干道黄灯时间已超过5s, 此时, 主干道红灯亮, 支干道绿灯亮, 30s定时器开始计时。

(4) S3状态表示支干道通车时间已超过30s, 此时, 主干道红灯亮, 支干道黄灯亮, 5s定时器开始计时, 以后当支干道黄灯计时超过5s时, 接S0状态。

这四个状态可以用二进制编码表示, S0用00表示, S1用01表示, S2用10表示, S3用11表示, 其状态转换图2所示。

这是一个二位二进制计数器, 可采用中规模集成计数器CD4029构成状态控制器。CD4029是一种CMOS电路二进制/十进制可异步置数的可逆计数器, 若要实现多级级联, 只需将前级计数器的进/借位信号CO连到下级计数器控制端C1即可, CD4029可实现二进制/十进制的可进位, 可预置的加/减数。

状态器的脉冲可以用来自减法计数器的借位输出, 根据译码显示器的借位变化来改变状态器的输入, 控制状态器的输出。

由CD4029所组成的状态控制器如图3所示。

2.2 译码电路的设计

主干道上红、绿、黄信号灯的状态主要取决于状态控制器的输出状态, 它们之间的关系见真值表, 如表1。对于信号灯状态, “1”表示灯亮, “0”表示灯灭, 两个方向的信号灯有4种输出状态。由真值表分析可以求出各信号灯的逻辑关系。

选用半导体发光二极管来模拟交通灯, 由于门电路的带灌电流的能力比一般带拉电流的能力强, 要求门电路输出低电平时, 点亮相应的发光二极管, 所以在状态输出端设置了与非门和非门, 以满足低电平的要求。状态译码电路如图4所示。

2.3 定时电路的设计

定时要求主干道绿灯显示60s, 支干道绿灯显示30s, 黄灯显示5s, 故需要一个能实现自动调节不同时间的定时器74LS245, 通过使能端和控制端可以控制不同数字的输出。预置到减数计数器的时间可以通过3片74LS245来实现, 3片74LS245的输入数据分别接入60、30、5这3个不同的数字, 74LS245的输出数据和减法计数器相连, 实现设计要求的计时时间。三片74LS245的输出与否由状态控制器来实现, 当状态控制器在S0 (Q2Q1=01) 状态S4 (Q2Q1=11) 状态时要求黄灯亮, 要求减法计数器从初始值5开始计时, 可以看出黄灯亮时Q1必须为1, 所以可以用Q1来控制接数字5的74LS245。当主干道绿灯亮时, 60s计数器开始计时, 由于74LS245的EN端接入低电平有效, 而信号灯也是接人低电平有效, 所以可以把74LS245的EN端与主干道的绿灯连接, 同理, 输入数据20的74LS245可以与支干道的绿灯信号相连, 74LS245的管脚图如图5所示。

它主要实现的是三态门的功能, 输出端除了有高电平和低电平两种状态外, 还有第三种状态高阻状态。其逻辑功能是:当使能控制信号EN=0时, 若DIR=1, 则数据传输通路为A到B, 若DIR=0, 则数据传输通路为B到A;而EN=1时, 无论DIR为何值, A、B之间均呈高阻状态。

定时器的减数器主要是由异步可逆二/十进制计数器来实现, 译码和显示电路主要是由74LS47和数码管来产生, 74LS47管脚图如图6所示。

2.4脉冲产生电路的设计

脉冲的产生电路主要是由555定时器产生的。555定时器是一种中规模集成电路, 只要在外部配上适当的几个元件, 就可以构成施密特触发器, 单稳态触发器及多谐振荡器等脉冲与变换电路, 该器件的电源电压为4.5~16V, 驱动电流可达到200m A左右, 并且可以与TTL、CMOS逻辑电平相兼容。

多谐振荡器是一种无稳态电路。对该电路通电后, 电路状态可以自动变换并且产生矩形波的输出。555定时器组成的的脉冲发生器如图7所示。

将以上各模块进行逻辑连接, 得到系统的电路原理图, 如图8所示。

将各单元部分按照电路图连接后, 进行各单元电路调试及整体调试, 并通过软件仿真验证, 完全达到设计要求。

数字集成电路具有体积小、重量轻、寿命长、可靠性高、性能好等优点, 同时成本低, 便于大规模生产, 由数字集成电路控制的交通信号灯也会越来越广泛地使用。

参考文献

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[3]杨兆生.新一代智能化交通控制系统关键技术及其应用[M].北京:中国铁道出版社, 2008.

8.《数字逻辑电路》教材改革浅析 篇八

一、压缩了传统内容,增加了新知识

劳动版《数字逻辑电路》第三版(以后简称三版教材)有8章,153页,包含18个实验。第1章删除了学生难以理解的RC瞬态过程,这个内容包括电容的充电和放电,时间常数与瞬态过程快慢的关系,积分电路、微分电路、引导电路等一度作为重点来介绍,虽然很重要,但也是难点,学生不易掌握,造成了课程刚开始学生就产生畏难心理,不利于后续章节的教学,删去这部分内容后,减小了教学难度,知识结构衔接更加合理,可以说为学生扫除了一个学习的障碍。在介绍逻辑门电路时,侧重集成TTL、集成MOS门电路,把分立MOS门电路略去,增加了门电路的应用,既压缩了篇幅,又拓宽了知识面。在讲解组合逻辑电路时,突出了组合逻辑电路的分析和设计,增加了新知识——只读存储器(ROM),这是数字电路的存储单元,是数字系统的重要组成部分,把组合逻辑电路的竞争冒险单独作为一节来讲,解决了学生在设计组合逻辑电路时,因为化简逻辑函数而导致的逻辑错误问题,而用数据选择器实现逻辑函数以及用译码器构成数据分配器,对开阔学生视野很有帮助。在介绍触发器时,沿着触发方式这个主线,不在按TTL和MOS来分别叙述,把主从RS和主从JK放在一节,删除了六门触发器,而强调了触发器的分类和转换,这部分内容改进较多,把知识点重新整合,既增加了内容,又减少了篇幅,为学生学习触发器的应用提供了方便,又便于老师教学,可以说是三版教材的一大亮点。对于时序逻辑电路的改进主要体现在设计方面,过去不讲时序逻辑电路的设计,增添这个部分,虽然起到了拓宽知识面的作用,但是对技校学生来说,设计起来还是比较困难,笔者在教学中,把它作为选学内容处理,只有个别学生对时序逻辑电路设计感兴趣,提出相应的问题。数模和模数转换是沟通模拟电路和数字电路的桥梁,通常称为接口电路,在数字系统中应用日益广泛,三版教材对这个新内容单独在第7章进行了详细的分析,解决了模拟信号的数字化和数字信号模拟化问题,为数字电路处理模拟信号提供了依据。最后又专门新增加第8章来介绍数字集成电路的应用,分析了数字系统的组成,探讨了交通信号灯控制电路和数字式测速仪的设计、组装、与调试两个实例,为提高学生的动手能力和想象空间打下了坚实的基础。

二、突出了实训

三版教材一个突出的特点就是大量增加了实验内容,从二版的7个实验增加到18个,通过实验,学生可以很好地巩固所学的理论知识,开阔视野,发现问题,探索解决的办法,真正做到理论和实践相结合。在带领学生实验实训的过程中,笔者主要是启发学生扩大知识面,要求学生自己动手,从理论出发,结合具体电路,引导学生更全面地理解数字电路的内涵,独立完成数字电路的设计、安装与调试,并能够分析可能出现的各种问题。从数字实验仪器的使用,到各种门电路的特性测试,用不同的门电路实现逻辑功能,设计与调试数字电路,各种组合逻辑电路的结构和应用,时序逻辑电路的应用与调试,再到A/D和D/A转换实验、数字电路的综合应用等,学生们产生了强烈的求知欲望和探究心理,上实验课的积极性空前高涨。有时是单个实验,有时是一个知识模块作为一个课题,突出了技工教育强调实际工作能力的特点,理论紧密联系实际,符合学生的认知规律,通过实例,让学生学会实验仪器的使用,用数字电路器件构成简单的数字系统,最后设计制作出一个复杂的实用型数字系统,使学生全面掌握该课程的学习规律,并着重培养学生的自学能力,为今后继续学习打下良好的基础。

三版教材配套的《数字逻辑电路第三版习题册》精选了大量的习题,题型丰富,难易适度,为学生学习和教师授课提供了方便,但也有个别习题逻辑不够严密,如第1章第2节第三大题第六小题,把下列码转换为十进制数第一题,(111 0100)8421BCD =( )10,笔者认为,少了一个0,应为(0111 0100)8421BCD =()10。希望电子类教材改革的步伐不断加快,推动职业技术教育全面快速发展。

9.数字电路创新教学探究(一) 篇九

关键词：数字电路；实验

数字电子技术是目前发展最快的科学技术之一，数字电路是电子、通信、电气和计算机等专业学生的必修课，它要求学生系统地掌握数字逻辑电路的分析、设计和应用，具有很强的实践性。数字电路实验在数字电路教学中占有非常重要的地位，因此加强实验教学的意义就非同一般了。

1加强实验教学的目的

数字电路是理工科很多专业的一门技术基础课，也是学生以后从事科学技术研究和开发工作的一门重要课程，其目的既要培养学生良好的基本实验素养和基本实验技能，也要为学生在理论与应用之间架起一座桥梁，使它成为培养应用复合型人才的一个重要教学环节。2数字电路教学现状

(1)数字电路目前在很多学校仍然采用传统的教学方法，教学的重点仍然是传统的基本教学内容。而随着信息时代的到来，教育的重心由以往的注重传授知识向注重培养学生综合素质发生转变。该课程作为一门重要的专业基础课，其教学内容应该适应科学技术的发展以及对人才培养的要求。如今教学改革应该遵循“理论够用，实践为重”的原则，将培养能力的思想作为核心。力求为社会培养基础扎实、具有创新意识和创新能力，理论联系实际、综合素质高的新一代建设人才。

(2)传统的数字电路实验是按课程的开设顺序逐一设置基本实验项目和课程设计实验，也就是主要围绕相关的理论课程来设计的一种实验模式。实验以中小规模电路为主，大规模数字电路实验较少，也很少考虑各实验课内容相互之间的衔接与综合，以至学生往往缺少大型数字电路实验的训练机会，难以培养出综合电路设计的能力。这样的实验结构已落后于当代学生科学素质、实验技能和创新能力培养的要求。现在新型的实验结构不仅是实验内容的深化、强化，而且还需要体现实验的系统性综合性和创新性。

(3)目前开设的数字电路实验内容，大多是对理论教学的简单验证和基础实验的技能训练，内容老化，手段单一。传统的验证性实验虽然可以加深学生对理论知识的理解，但仍届于获取间接知识的渠道。当学生进行传统的验证性实验时知识结论已先入为主地占据了学生的头脑，当实验数据与理论不相符合时，学生往往不去追求事实的真相，而是违背认识以理论为本，去修正实验数据，重蹈理论第一的覆辙的规律。而高校人才的培养则应使学生通过实验亲身体验直接知识的获取，并从中接受和理解间接知识，真正懂得实践才是获取真知的主要渠道。所以应引导学生从实验中去发现、认识事物运用已学到的知识去进行解释、检验和总结，有的客观规律效地调动学生的学习兴趣和热情。只有进行这样的实验教学才可以培养学生自我获取知识和探索未知新知识的能力，为真正成为有用的人才打下良好的基础。3数字电路教改的思路

(1)为了突出数字电路实验课的地位和作用，在教学内容的改革中，对学生在有关电子仪器的测试方法及测试技术的训练方面不但不能削弱，还应该通过改进实验手段，提高课时利用率，深化教学要求等途径，使这些基本训练得到加强。

(2)为了使这门课程体现基础课的性质，在保留和加强一些必要的基础实验技术训练的基础上，新增加一些有关高新技术中常用电子器件的参数及性能的测试应用和综合性、设计性实验。

(3)在实验方法和测试手段上，提高实验测试仪器的档次，并把计算机技术恰当地引入到有关实验中去，使实验手段的改进和教学内容的深化能充分体现实验内容的先进性。

(4)在对学生创新意识和创新能力的培养上，加大综合性、设计性实验的比重，开设开放实验室和创新实验室，进行实验技术的创新。

(5)改革现有的数字电路实验课程的考核评价制度。4教学创新改革具体方案 4、1实验教学理念的转变

10.数字电路基础问答题总结 篇十

1.什么是同步逻辑和异步逻辑？同步电路和异步电路的区别是什么？

同步逻辑是时钟之间有固定的因果关系。

异步逻辑是各时钟之间没有固定的因果关系。

电路设计可分类为同步电路和异步电路设计。同步电路利用时钟脉冲使其子系统同步运作，而异步电路不使用时钟脉冲做同步，其子系统是使用特殊的“开始”和“完成”信号使之同步。

同步电路是由时序电路(寄存器和各种触发器)和组合逻辑电路构成的电路，其所有操作都是在严格的时钟控制下完成的。这些时序电路共享同一个时钟CLK，而所有的状态变化都是在时钟的上升沿(或下降沿)完成的。比如D触发器，当上升延到来时，寄存器把D端的电平传到Q输出端。

异步电路主要是组合逻辑电路，用于产生地址译码器、FIFO或RAM的读写控制信号脉冲，但它同时也用在时序电路中，此时它没有统一的时钟，状态变化的时刻是不稳定的，通常输入信号只在电路处于稳定状态时才发生变化。也就是说一个时刻允许一个输入发生变化，以避免输入信号之间造成的竞争冒险。

在同步电路设计中一般采用D触发器，异步电路设计中一般采用Latch。

2.什么是“线与”逻辑，要实现它，在硬件特性上有什么具体要求？

线与逻辑是两个输出信号相连可以实现与的功能。在硬件上，要用OC门来实现（漏极或者集电极开路），由于不用OC门可能使灌电流过大，而烧坏逻辑门，同时在输出端口应加一个上拉电阻。（线或则是下拉电阻）

3.什么是竞争与冒险现象？怎样判断？如何消除？

在组合逻辑中，由于门的输入信号通路中经过了不同的延时，导致到达该门的时间不一致叫竞争。产生毛刺叫冒险。

如果布尔式中有相反的信号则可能产生竞争和冒险现象。

解决方法：一是添加布尔式的消去项，二是在芯片外部加电容。

4.你知道哪些常用逻辑电平？TTL与COMS电平可以直接互连吗？

常用逻辑电平：12V，5V，3.3V； TTL和CMOS不可以直接互连，由于TTL是在0.3-3.6V之间，而CMOS则是有在12V的有在5V的。CMOS输出接到TTL是可以直接互连。TTL接到CMOS需要在输出端口加一上拉电阻接到5V或者12V。

5.如何解决亚稳态

亚稳态：是指触发器无法在某个规定时间段内达到一个可确认的状态。当一个触发器进入亚稳态时，既无法预测该单元的输出电平，也无法预测何时输出才能稳定在某个正确的电平上。在这个稳定期间，触发器输出一些中间级电平，或者可能处于振荡状态，并且这种无用的输出电平可以沿信号通道上的各个触发器级联式传播下去。

解决方法：

1)降低系统时钟

2)用反应更快的FF

3)引入同步机制，防止亚稳态传播

4)改善时钟质量，用边沿变化快速的时钟信号

关键是器件使用比较好的工艺和时钟周期的裕量要大。

6.IC设计中同步复位与异步复位的区别

同步复位在时钟沿采复位信号，完成复位动作。异步复位不管时钟，只要复位信号满足条件，就完成复位动作。异步复位对复位信号要求比较高，不能有毛刺，如果其与时钟关系不确定，也可能出现亚稳态。

7.MOORE 与 MEELEY状态机的特征

Moore 状态机的输出仅与当前状态值有关, 且只在时钟边沿到来时才会有状态变化。Mealy 状态机的输出不仅与当前状态值有关, 而且与当前输入值有关。

8.什么是集电极开路与非门(OC门)? OC门和普通的TTL与非门所不同的是，它用一个外接电阻RL来代替由VT3、VT4组成的有源负载，实现与非门逻辑功能，OC门逻辑功能灵活，应用广泛。

9.什么是TTL集成电路? TTL集成电路是一种单片集成电路。在这种集成电路中，一个逻辑电路的所有元器件和连线都制作在同一块半导体基片上。由于这种数字集成电路的输人端和输出端的电路结构形式采用了晶体管，所以一般称为晶体管一晶体管(Transistor-tranSiS-tor Logic)逻辑电路，简称TTL电路。

10.MOS电路的特点：

优点: 1)工艺简单，集成度高。

2)是电压控制元件，静态功耗小。3)允许电源电压范围宽（318V）。4)扇出系数大，抗噪声容限大。缺点：工作速度比TTL低。

11.什么是三态与非门(TSL)? 三态与非门有三种状态： 1)门导通，输出低电平。2)门截止，输出高电平。

3)禁止状态或称高阻状态、悬浮状态，此为第三态。

三态门的一个重要用途，就是可向同一条导线(或称总线Y)上轮流传送几组不同的数据或控制信号。

12.请画出用D触发器实现2倍分频的逻辑电路

把D触发器的输出端加非门接到D端。

13.用D触发器做4进制的计数器

14.MOS门电路在使用时应注意哪些问题？

1)输入端不能悬空。因MOS电路是一种高输入阻抗的器件，若输入端悬空，由于静电感应形成的电荷积聚而产生的高压将栅极击穿；另外由静电感应而产生的电压易使电路受到干扰，造成逻辑混乱。

2)集成MOS逻辑电路在保存时一般应将各管脚短接以防止静电感应；在焊接时，电烙铁应真正接地线。

15.电子计数器测量频率的基本原理是什么？

11.基于DSP的数字开关电路设计 篇十一

关键词DSP;微处理器;数字电路

中图分类号TN86文献标识码A文章编号1673-9671-(2009)112-0018-01

1DSP的介绍

DSP(digital signal processor)是一种独特的微处理器,是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号,转换为0或1的数字信号,再对数字信号进行修改、删除、强化,并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性,而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序,远远超过通用微处理器,是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度,是最值得称道的两大特色。

DSP芯片,也称数字信号处理器,是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器,其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。根据数字信号处理的要求,DSP芯片一般具有如下主要特点:

1)在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法。

2)程序和数据空间分开,可以同时访问指令和数据。

3)片内具有快速RAM,通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问。

4)具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持。

5)快速的中断处理和硬件I/O支持。

6)具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器。

7)可以并行执行多个操作。

8)支持流水线操作,使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。

当然,与通用微处理器相比,DSP芯片的其他通用功能相对较弱些。

2DSP开关电路的设计

2.1DSP芯片电路组成

DSP芯片TMS320LF2407A外部硬件电路主要由输入调节电路、A/D转换电路、开关量输入/输出电路、DSP调试接口电路等部分组成。

TMS320LF2407A是由美国德州仪器公司(TI)推出的高速、高性价比、低功耗的16位定点DSP,它具有处理性能好、外设集成度更高、程序存储器更大等优点,在控制领域使用范围较广。

TMS320LF2407A其片内有高达32K字的Flash存储器,为多种用途的产品提供了经济的可编程方案,同时多达40个通用、双向的数字I/O口(GPIO)也是选用TMS320LF2407A作为CPU的一个重要原因,通过配置这些数字I/O端口输入或输出来直接与外部进行信息交换,可以大大省去扩展I/O口的元器件。以本设计系统为例,开入开出量在经过光电隔离后可直接接到DSP芯片的I/O端口,这种设计既兼顾了经济性又提高了装置的可靠性。TMS320LF2407A外部硬件电路主要由输入调节电路、A/D转换电路、开关量输入/输出电路、DSP调试接口电路等部分组成。其硬件结构框图如图1所示。JTAG是Joint Test Action Group的简称,又称JTAG接口,可通过它将程序写入TMS320LF2407A的片内Flash,可方便对系统的调试和升级。JTAG接口需要在开发板上引出双排的14脚插针。这里需要注意的是,DSP的EMU0和EMU1脚需要用电阻上拉,其值为10kΩ。

2.2开关量输入电路

开入量输入回路包括断路器和隔离开关的辅助触点或跳合闸位置继电器接点投入,外部装置闭锁重合闸触点投入,距离保护接点投入,零序总投入等回路。本设计中设有18路开入量,下面以一组开入量X1为例,开入量由端子排接入本装置开入回路中,经由保护电路和光耦,最终把数据传至数据缓冲器,经由数据缓冲器与DSP相连,DSP进行相应的计算和判断。

在正常工作情况下,压敏电阻呈现高阻状态,仅有微安数量级的漏电流,相当于开路;当回路中出现过电压时,压敏电阻阻值迅速降低,电流急剧上升,相当于过电压部分被短路。利用压敏电阻的上述特性来吸收各种干扰过电压,保证整个装置的安全。设计中的光电耦合器采用北京数字英才科技有限公司的OPTOIS01,开入量经OPTOIS01光电隔离后就可直接接入保护DSP相应的通用I/O口,这样一来,带有电磁干扰的外部接线回路与微机电路部分之间没有直接电的联系,因此夹杂在输入开关量中的各种干扰脉冲不能进入微机电路部分,从而达到抑制共模干扰的目的。同时采用OPTOIS01进行光电隔离还有一个作用就是,OPTOIS01的输入与输出回路之间有很高的耐压值,对装置能起到很好的安全保障作用。

2.3开关输出电路

开关输出电路主要由保护的跳闸出口插件、信号插件、逻辑插件、告警插件等组成。本系统共设有18路开出量,其中1路预留,用户可根据自己的需要使用。开出量由DSP计算和判断后再经74LS273数据/地址锁存器开出至控制门74HC11,经由逻辑判断之后,数据输入达林顿管ULN2003,ULN2003是一个电流驱动器件,能够提高继电器的励磁电流,从而有利于提高系统的驱动带载能力。

3小结

12.数字集成电路思考题 篇十二

目前,高校已有的集成电路教学还停留在理论教学为主的阶段,对于实际的设计流程介绍甚少。因此,众多应届毕业生走出校园后普遍不具备直接参与集成电路设计的能力。得益于计算机和EDA技术的发展,目前已有的集成电路设计环节主要集中于在计算机上进行集成电路的版图设计。因此,这为高校进行集成电路设计的培训提供了便利,高校只需拥有高性能计算机和EDA工具即可进行相应的集成电路设计培训,使得学生不出校门也可掌握集成电路设计经验。

为使学生尽快掌握数字集成电路设计经验,该文立足于实际数字集成电路流程,以提高学生动手实践能力为目的,探索一种内容合适,难度适中的数字集成电路设计实验教学方法。

1 数字集成电路设计介绍

集成电路发展早期,工程师在逻辑设计中首先根据电路功能求出电路的逻辑表达式或者特征方程,然后在电路设计中手工将其转换成门级网表,最后在物理设计中手工转换成版图。但由于手工方式转换效率低,优化难度高,随着数字集成电路设计规模的扩大,这种依赖工程师手工设计的方法越来越难以适应数字集成电路设计的发展。

为提高电路设计效率,工程师在设计过程中广泛采用EDA工具以辅助设计,设计的主要环节都在计算机上进行。对于数字集成电路,工程师在逻辑设计中利用硬件描述语言例如VHDL或者Verilog HDL编写代码描述电路。然后在电路设计中,工程师利用逻辑综合工具将代码直接综合为门级网表。最后,在物理设计中,工程师利用自动布局布线工具和代工厂提供的单元库实现版图。

在该流程中,主要涉及的EDA软件如下所示。

1)编码:任何文本输入软件均可以用于编码,例如Ultra Edit,Gvim等。

2)动态仿真:动态仿真时常用的软件很多。主要有Cadence的NC-Verilog,Mento的Modelsim,Synopsys的VCS等。在仿真中,设计者并经常采用Novas的Debussy查找并修改电路错误。

3)逻辑综合:逻辑综合主要用Synopsys的Design Compiler。

4)形式验证:设计者一般使用Synopsys的Formality。

5)布局布线:布局布线一般使用Synopsys的Astro以及Synopsys新推出的IC Compiler。

6)布局布线后仿真:布局布线后,通常使用Synopsys的Prime Time进行静态时序分析。

7)版图验证:主要有:Candence公司的Dracula和Diva、Synopsys公司的Herclues及Star-RCXT和Menter公司的Calibre/Xcalibre。

从上文可知,EDA软件主要有如下特点:

1)软件众多,针对性强。数字集成电路数目多,工艺复杂,设计的每个环节均有专用的EDA软件,因此数字集成设计所涉及的软件数目众多。

2)实践性强。EDA软件面对的都是实际的电路设计问题,因此实践性非常强,设计者若只有理论经验而没有实际的工程经验,很难驾驭EDA软件完成电路设计。

因此,若高校在教学中只进行书面介绍或者图片演示,学生一来难以理解,兴趣不大,二来也无法从中获得实际的EDA软件使用经验。所以,在计算机上设计一个难度合适,贴近实际流程的集成电路设计实验势在必行。

2 数字集成电路设计实验介绍

综合学生的实际能力和教学时间的考虑,实验内容最后选定为LCD控制器模块的设计。

2.1 LCD控制器介绍

LCD控制器是将系统需要显示的数据经过处理后输出到LCD显示驱动器的液晶显示控制模块。在用户初始化配置后,LCD控制器将自动进行读取数据、缓存数据、处理数据以及输出符合时序要求的控制和数据信号等操作。

如图1所示,LCD控制器可分为如下几个模块,分别为系统接口模块,图像颜色处理模块,显示输出模块和时序产生模块。为了节省教学时间,在教学中可以给出LCD控制器的代码,让学生将时间和精力集中于EDA工具的学习。

2.2 动态仿真

该流程用于对硬件描述语言所描述的电路进行仿真,检验功能的正确性。由于代码由我们给出,因此学生只需知道如何利用动态仿真进行仿真和验证即可。

2.3 逻辑综合

逻辑综合的一般流程和常用命令如图2所示。分别有指定相关库,读入设计,环境约束,设计约束,综合策略,优化设计,分析结果和保存设计这几个步骤。为了保证实验的顺利,实验将提供脚本给学生,并设置合适的问题,引导学生进行实验。

1)指定相关库

在指定设计库时,需要定义如下四个变量,分别是search_path,target_library,link_library和symbol_library。search_path为库文件所在的路径,target_library为综合时采用的工艺库,link_library为RTL设计中以实例化方式引用的设计,symbol_library为器件的图形化信息,用于生成图形化原理图。

2)读入设计

读入用HDL描述的设计,其输入的设计文件既可以是RTL级的设计,也可以为门级网表。

3)环境约束

环境约束主要用于设置芯片的工作环境条件,线负载模型,设置驱动强度,电容负载和扇出负载,设计规则约束等等。其中,设计规则约束通常在工艺库中设置并有工艺参数决定,因此没有特殊情况,设计者无需再额外设置。

4)设计约束

设计约束描述了设计目标。DC根据设计者输入的设计目标,进行综合优化。这类设计约束包括时钟设计约束,输入/输出端口的延时,设置最大面积,特别路径约束等。

5)优化设计

通过使用Compile命令调用DC,对设计进行优化。该命令有很多选项可以选择,其中,可以通过设置map_effort设置为low、midium、high控制工具优化的程度。通常情况下,将map_effort设置为中即可。

6)分析结果

当综合编译完成后,设计者需要分析综合结果以确认编译结果是否满足设计的需要。最常用的命令是report_timing。当设计者进行的设计时,综合会耗费大量的时间,同时设计者利用DC分析时序也需要等待很长的时间。所以,设计者在compile结束后,会立即进行静态时序分析并将结果输出,以便让设计者无需在服务器边等待,只需在处理完其它事情后回来查看结果即可。

7)保存设计

当分析结果无误后,设计者可以将已综合好的网表保存。

2.4 布局布线

该文以Synopsys公司的Astro为例,介绍芯片的布局布线设计。其基本流程如图3所示。

1)Design setup主要是读入网表,和代工厂提供的标准单元库和Pad库以及宏模块库进行映射。

2)Floorplan的主要工作是整体布局,规定了芯片的大致面积和管脚位置以及宏单元位置等粗略的信息。

3)Timing setup工作是读入时序约束文件,设置好timing setup菜单,为后面进行时序驱动的布局布线做准备。

4)Placement的主要工作是详细布局,力求使后面布线能顺利满足布线布通率100%的要求和时序的要求。

5)CTS即时钟树综合,为了降低clock skew而生成由许多buffer单元组成的时钟树。

6)Route首先对时钟信号布线,然后对信号线布线,目标是最大程度地满足时序。

7)DFM为满足设计规则从而使得代工厂能成功制造出该芯片而做的修补工作,如填充一些dummy,修正天线违规等等。

流程的每一步都很复杂,例如设计的第一步Design setup又分为九个步骤,分别是Create library,Attach ref libs,Read netlist,Expand netlist,Open lib&Create Cell,Bind netlist to cell,Preserve the hierachy,Mark hierarchy和Save。

为了保证实验的连贯性,和逻辑综合的实验一样,实验将提供脚本给学生,将脚本的每一个命令作用进行注释,并设置合适的问题,引导学生进行实验。

最终在实验的最后一步,学生在脚本和教师的引导下,实现LCD控制器的版图,如图4所示。

3 总结

本实验覆盖了数字集成电路的整个设计流程,使初学者在本实验的帮助下消除对数字集成电路设计的陌生感和畏惧感,踏出进入集成电路设计领域的第一步,激发他们的学习热情,进而很快把握集成电路设计的关键所在。本实验面向的对象为大学微电子专业高年级学生及研究生,在脚本的帮助下,实验大约需要节课的时间。

参考文献

[1]国家中长期科学和技术发展国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)[EB/OL].http://www.gov.cn/jrzg/2006-02/09/con tent_183787.htm.

[2]段智勇,弓巧侠,罗荣辉,等.集成电路设计人才培养课程体系改革[J].电气电子教学学报,2010,32(5):25-26.

[3]武玉华.《专用集成电路设计》教学方法初探[J].电脑知识与技术,2010,6(4):920-921.

13.数字电路实训心得体会 篇十三

通过数字电子技术实验,我们不仅仅是做了几个实验,不仅要学会实验技术,更应当掌握实验方法，即用实验检验理论的方法,寻求物理量之间相互关系的方法,寻求最佳方案的方法等等，掌握这些方法比做了几个实验更为重要。

在数字电子技术实验中，我们可以根据所给的实验仪器、实验原理和一些条件要求,设计实验方案、实验步骤,画出实验电路图,然后进行测量,得出结果。

在数字电子技术实验的过程中，我们也遇到了各种各样的问题，针对出现的问题我们会采取相应的措施去解决，比如：

1、线路不通——运用逻辑笔去检查导线是否可用;

2、芯片损坏——运用芯片检测仪器检测芯片是否正常可用以及它的类型;

3、在一些实验中会使用到示波器，这就要求我们能够正确、熟悉地使用示波器，通过学习我们学会了如何调节仪器使波形便于观察，如何在示波器上读出相关参数，如在最后的考试实验《555时基电路及其应用》中，我们能够读出多谐振荡器的Tpl、Tph和单稳态触发器的暂态时间Tw，还有有时是因为接入线的问题，此时可以通过换用原装线来解决。

同时，我们也得到了不少经验教训：

1、当实验过程中若遇到问题，不要盲目的把导线全部拆掉，然后又重新连接一遍，这样不但浪费时间，而且也无法达到锻炼我们动手动脑能力的目的。此时，我们应该静下心来，冷静地分析问题的所在，有可能存在哪一环节，比如实验原理不正确，或是实验电路需要修正等等，只有这样我们的.能力才能有所提高。

2、在实验过程中，要学会分工协作，不能一味的自己动手或是自己一点也不参与其中。

3、在实验过程中，要互相学习，学习优秀同学的方法和长处，同时也要学会虚心向指导老师请教，当然这要建立在自己独立思考过的基础上。

14.数字集成电路思考题 篇十四

（计算机系）

课程编号：2131102 课程名称：数字电路实验 实验学时：14

一、本实验课的性质、任务与目的

数字逻辑是计算机科学与技术专业的主干核心课之一，是本专业学生必备的专业基础知识。是实践性都很强的一门学科，通过实践可以大大提高学生的理论水平和实际动手能力。通过实践教学的实施，使学生能够巩固已学专业基础课的理论知识，锻炼学生的实践动手能力，培养学生对电子电路的设计能力，加强学生在分析问题、解决问题能力上的训练和培养，为启发学生的创新意识和培养创新能力起到重要的作用，为后续教学打下良好的基础。

二、本实验课所依据的课程基本理论

以计算机系统的硬件、软件基本结构和组成技术，本课程实验涉及核心知识点: 1）集成门电路与触发器。

2）组合逻辑电路的分析和设计，组合逻辑电路中的险象。3）同步时序逻辑电路的分析和设计。4）异步时序逻辑电路的分析和设计。5）中等规模通用集成电路及其应用。6）可编程逻辑器件。

三、实验类型与要求

实验一：熟悉THD-4型数字电路实验箱及基本门电路

实验目的与要求： 熟悉THD系列各单位布置及特点，了解该实验板各种组成结构； 学会验证TTL与非门、与门、或门、或非门、异或门、与或非门的逻辑功能。实验学时数：2学时 实验类型：验证型

项目类别：必做

实验二：编码器和译码器

实验目的与要求： 掌握编码器和译码器的工作原理和特点； 2 熟悉常用编码器和译码器的逻辑功能。实验学时数：2学时

实验类型：验证型

项目类别：必做

实验三：组合半加器和全加器

实验目的与要求：

掌握半加器和全加器的工作原理。实验学时数：2学时 实验类型：验证型

项目类别：必做

实验四：R-S触发器

实验目的与要求： 熟悉数字逻辑R-S触发器，演示其操作并验证它的输出逻辑状态； 2 熟悉钟控R-S触发器，演示其操作并验证它的输出逻辑状态。实验学时数：2学时 实验类型：验证型

项目类别：必做

实验五：T、D触发器

实验目的与要求： 熟悉数字逻辑T触发器，并验证其逻辑功能； 2 熟悉数字逻辑D触发器，并验证其逻辑功能。实验学时数：2学时 实验类型：验证型

项目类别：必做

实验六：计时、译码与显示

实验目的与要求： 掌握中规模集成电路计数器的应用； 2 掌握译码驱动器的工作原理及应用方法。实验学时数：4学时

实验类型：设计型

项目类别：必做

四、每组人数与实验学时数

每组一人；实验总学时：14学时

五、考核方式与评分办法

考核方式：与课程考核相结合

评分办法：完成实验预习报告： 20% 参加实验： 20% 完成实验并通过验收： 30% 完成实验报告： 30%

六、本实验课配套实验指导书

1、谭敏编.《数字电路实验指导书》.自编.合肥学院教材科

2、崔葛瑾《数字电路实验基础》同济大学出版社

七、实验报告要求

1.用规定的实验报告纸写； 2.写出实验步骤；

3.写出实验过程中出现的问题； 4.实验结果(数据)分析；

(1)结果分析(2)出现的问题讨论(3)总结与心得体会

八、其他

本实验由双实中心的老师与计算机系老师共同教学。

15.数字集成电路思考题 篇十五

关键词：电路虚拟技术,数字电路,教学实验

虚拟实验技术是综合运用多媒体、计算机网络和虚拟现实等技术而产生和发展的一种实验模式[1],引入虚拟实验技术,通过软件模拟硬件电路的行为,为学生提供逼真的实验环境[2]。虚拟实验不受时间、空间的限制,学生动手设计电路、编写程序、调试、运行程序、模拟分析仿真结果,有利于保护实验仪器,提高实验仪器的利用率,也可弥补实验器材不足而无法进行相应的实验的弊端,达到获得近似真实的实验效果目的。

1 《数字电路》实验中存在的问题

(1)传统的实验课教学大多采用“课前预习-实验操作-实验报告”的形式。督促学生在课前做好预习工作的目的是熟悉相应实验流程,避免实验过程中不知所措。在课前指导学生预习时,学生对仪器相关知识的了解只能面对书本和多媒体中一些静态的图片和文字性的描述,缺乏面对仪器时的真实性和具体操作的过程。

(2)实验室设备、师资力量等配套设施难以满足个性化教学的要求。由于时间限制,教师无法单独指导参与实验的学生,学生也不可能在学习过程中随时到实验室实验操作,在实验中学生因无法熟练使用实验设备而无法取得良好的实验效果。

(3)因实验学时限制,一些难度较大的实验难以在有限的时间内完成。

(4)实验设备限制了创新性实验的开展。

(5)真实实验具有一定的危险性和不可逆性。实验的不可逆性会影响实验的继续进行,也会带来实验设备的损耗。

2 虚拟实验的特点

(1)虚拟实验可以解决仪器短缺的问题。虚拟实验只需很少的资金就可以买到相应的软件,甚至可用到免费的软件,这样就可解决仪器短缺的问题。

(2)在课前指导与预习环节时可对着虚拟实验认识和操作相应的仪器,熟悉仪器的操作流程,可避免实际操作时错误的发生,避免实验过程中的盲目,有利于仪器的维护。

(3)虚拟实验没有时间和空间的限制。

(4)虚拟实验技术可以进行创新性实验。

(5)虚拟实验可以反复修改、尝试,避免了器件的损耗,节约实验开支。

(6)实验结果可以保存分析。虚拟实验中,可以把稍纵即逝的实验结果保存下来,便于仔细观察和分析。

3 虚拟实验在教学中的实践情况

(1)在教学实践中,采用先用虚拟电路实验,后用实验箱验证完成的模式,如图1所示。

(2)对于现有实验箱提供的实验项目,引入虚拟实验系统来补充,如图2所示。

(3)设计类实验的虚拟实现。在掌握了数字电路基础理论前提下,让学生做一些小型的设计类实验,可帮助学生将所学的知识结合起来,是融会贯通的一种方法。

4 结束语

虚拟实验是现代教学发展的一个趋势。但是,虚拟实验也有弊端,主要是虚拟实验不利于学生发现问题和解决问题能力的培养,不利于学生实际动手能力的培养。因此,在实际操作过程中,既不要降低传统实验的地位,也不要无视虚拟实验的作用,要二者有机结合,互为补充,才能提高实验的效果,充分培养学生各方面的能力。

参考文献

[1]江晓安.数字电子技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2001.

[2]单美贤,李艺.虚拟实验原理与教学应用[M].北京:教育科学出版社,2005.

[3]张春芳,马志彬.数字电路虚拟实验的建模与仿真[J].电脑开发与应用,2006,19(9):36-37.

[4]谢自美.电子线路设计、实验、测试[M].武汉:华中科技大学出版社,2008.

[5]侯伯亨.数字系统设计基础[M].西安:西安电子科技大学出版社,2000.

[6]王春海.虚拟机技术与应用[M].北京:清华大学出版社,2006.

[7]马明山,张明.虚拟现实技术在现代教育中的应用探讨[J].安阳师范学院学报,2008(2):142-144.

[8]王莹莹.浅谈虚拟现实技术在高校教育中的应用[J].重庆石油高等专科学校学报,2004,6(4):89-90.

16.数字电路项目化教学全过程 篇十六

【摘 要】本文以数字电路课程当中的实训项目《八路抢答器》为载体，详细阐述了项目化教学的全过程。

【关键词】数字电路；项目化教学

1、引言

我国高职教育的人才培养目标多年来一直处在变化不定之中，从开始提出的“技术型人才”、“应用型人才”到后来的“实用型人才”，再到现在提出的“高技能人才”。但是我想不管是哪一种，都离不开“动手”二字，所以培养学生的动手能力是高职院校的教师教学很关键的一个环节。而如何让学生更愿意动手并且有条理、有目的地动手呢？本文引入“项目化教学”[1]，项目化教学，是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。项目化教学把学生由被动接受知识的客体转变为参与教育过程的主体，教师只是起咨询和引导的作用，项目的内容和任务由学生和教师共同讨论确定，因而能够受到大部分学生的喜爱，激发学生的学习兴趣。

2、《数字电路》项目化教学的实施步骤

本文就通过《数字电路》这门课程的项目化教学来具体阐述。本文以《八路抢答器》这个项目为载体，具體设计教学方案。教学方案包含以下五个步骤：提出项目任务、知识梳理、资料查阅、项目实施、检查评估。在具体教学实施过程中，由教师先布置工作任务要求，介绍项目的应用环境，讲解预备知识，学生自己通过图书馆、电子阅览室、互联网查找相关的资料知识，形成设计思路，制定出方案，之后学生自己设计实施，用multisim仿真软件验证方案。学生在具体实施过程中要随时填写过程检查记录单，教师最后进行检查和评估。检查的形式可以有多种，比如可以让每个小组向其他组讲解设计思路，可以起到引导学生取长补短、互帮互学、进一步提高分析和解决问题的能力，然后教师给出评价结果，并指出设计中的亮点和不足，提出进一步改进的方案，使项目的评价总结过程成为学生一个学习、提高的过程。

《八路抢答器》[2]教学设计案例

教学领域——数字电路（如表）

3、《数字电路》项目化教学的教学效果和反思

和传统的教学模式相比，项目化教学不仅能够帮助学生从总体上把教材的知识点连接起来，使之构成一个应用整体，从而让学生更好的掌握并运用相关的理论知识，而且大大提高了学生学习《数字电路》课程的兴趣，具体体现在课余时间提问和主动学习《数字电路》的学生人数增多了，期末考试总评成绩也提高了。但是项目教学法作为一种新型的教学方式，对学生和教师都有一定的挑战性，有待于在不断的探索和实践中逐渐完善。本文将项目化教学引入到数字电路的教学过程中，取得了良好的效果，但是也发现了一些问题值得进一步的探索和研究。

作者简介：

余丽萍（1985-），女，汉族，江西进贤人，南昌航空大学自动化学院06级信号与信息处理硕士研究生，研究方向：图像处理与模式识别。

文辉（1979-），男，汉族，江西萍乡人，江西信息应用职业技术学院计算机技术系网络教研室教师，研究方向：计算机应用。

参考文献：

[1] 程有娥.浅谈项目教学法在高职课程教学中的应用[J].吉林工程技术师范学院学报，2006（08）：52-53.

[2] 白静. 数字电路逻辑设计课程的教学实残研究[J]. 电气电子教学学报，2007.

17.数电课程设计 数字钟电路设计 篇十七

目录

一、设计目的........................................................................................2

二、设计要求和设计指标....................................................................2（1）基本功能..................................................................................2（2）扩展功能..................................................................................2

三、设计内容........................................................................................2 3.1数字钟电路工作原理...................................................................2 3.2总体设计.......................................................................................3 3.2.1原理框图：.........................................................................3 3.2.2主要仪器及元器件.............................................................4 3.2.3系统模块设计.....................................................................4 3.3仿真结果.......................................................................................7 3.3.1电路连接.............................................................................7 3.3.2仿真截图.............................................................................8

四、本设计改进及建议........................................................................9

五、总结....................................................................................................9

六、参考文献..........................................................................................10 1

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一、设计目的

（1）掌握多功能数字钟的工作原理。

（2）掌握基本逻辑门电路、译码器、数据分配器、数据选择器、数值比较器、触发器、计数器、锁存器、555定时器等常用数字电路的综合设计方法。（3）熟悉用Proteus软件进行数字电路仿真设计的方法。（4）了解用Altium Designer软件进行PCB设计的方法。

（5）熟悉复杂数字电路的安装、测试方法，提高实验技能，增强工程实践能力。

二、设计要求和设计指标

（1）基本功能

具有“秒”“分”“时”计时和显示功能。小时按24小时计时制计时。校时功能，能够对“分”和“时”进行调整。（2）扩展功能

具有整点报时功能，在59min51s后隔秒发出500Hz的低音报时信号，在59min59s时发出1kHz的高音报时信号，声响时间持续1s。闹钟功能，闹时信号持续1min。

三、设计内容

3.1数字钟电路工作原理

电子数字钟的，通过计时精度很高的石英晶振，采用相应进制的计数器，转化为二进制数，经过译码和显示电路准确地将时间“时”“分”“秒”用数字的方式显示出来。

1.晶体振荡器电路

晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Ｈz的方波信号，可保证数

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字钟的走时准确及稳定。2.分频器电路

分频器电路将32768Ｈz的高频方波信号经32768（）次分频后得到1Hz的方波信号供秒计数器进行计数。分频器实际上也就是计数器。3.时间计数器电路

时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成，其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为60进制计数器，而根据设计要求，时个位和时十位计数器为24进制计数器。4.译码驱动电路

译码驱动电路将计数器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态，译码电路及驱动电路由74LS248电路完成。5.数码管

数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管，本设计提供的为ＬＥＤ数码管。

3.2总体设计

3.2.1原理框图：如图1

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图1：数字钟设计原理

3.2.2主要仪器及元器件

用到的元件有：7SEG-BCD、74HC30、74LS08、74LS90、555、BUTTON、CAP、CELL、LED-RED、RES等。3.2.3系统模块设计

（1）秒信号发生电路

根据计时的精度确定石英晶振的频率，采用32768HZ的石英晶体振荡器通过15次的分频来获得秒脉冲的信号，作为计时的基本单位。选CD4060作为秒脉冲发生电路的主要器件，它是14级的二进制计数器/分频器/振荡器。如图2，C1，C2，晶振，R4，CD4060等器件构成32768HZ振荡器。3脚输出14分频信号，图中的R4是反馈电阻，可使内部的非门电阻工作在线性放大区，C2是微调电容，可改变振荡频率，以保证精确度。从3脚输出的为32768的第14级二分频，即为2HZ，经74LS74（D触发器）再作二分频，从而得到秒脉冲（1HZ信号）为止。

（2）“时”“分”“秒”计数器电路“秒”、“分”、“时”计数器电路采用双BCD同步加法计数器CD4518，由图2得到的秒脉冲送图3a秒计数器，由此完成60秒计数功能。由74LS08的3脚输出信号即为60秒的进位时脉冲。

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图中，QA1、QB1、QC1、QD1为秒个位上十进制显示的二进制BCD码，QA1、QB2、QC2、QD2为秒十位上6进制BCD码，当十位要显示十进制6时即0110，QB2、QC2位均为1，利用此条件，经74LS08（四二输入与门）内部与门输出为1即高电平，给15脚，高电平使CD4518一组十位上的计数输出全部为0并向前输出一高电平，其他时候为低电平，此脉冲即为分脉冲的输入信号。CD4518 15脚和2脚分别为清零端，当它为高电平时，QD～QA=0为低电平，执行计数功能，其脉冲输入有2个方式，从2脚10脚输入时，为下降沿计数，此时9脚1脚接低电平才有效，否则不能计数，计数脉冲信号从9脚1脚输入时，从脉冲的上升沿开始计数，此时，2脚10脚应高电平才有效，否则不能计数。

分计数器与秒计数器完全相同。不同之处在于输出的脉冲不同，前者是1HZ，这里是1/60 HZ。图略。

时计数器为24进制计数，基本电路与分秒计数器相同。不同的是找出24进制的复位脉冲即显示24时个位及十位共8个输出端全部清零。十位为0010（显示2）时，个位为0100（显示4）时全部清零即00点。选十位的QB=1和个位的QC=1，通过与门74LS08给CD4518的15脚与7脚为高电平，使输出QA～QD全为0从而实现24进制，此进位

脉冲即为一天的计数脉冲，此设计中未使用。时计数器电路如图4：

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(3)译码显示电路设计 由计数器得到的4位二进制码的必须通过译码后转为人民习惯的数字显示。如12：54：30的二进制码为00010010：01010100：00110000。译码之后再驱动7段数码管显示时、分、秒。译码电路及驱动电路由74LS248电路完成。

见图5：

74LS248既作译码又是LED的驱动电路。13.12.11.10.9.15.14 输出分别推动数码管的a.b.c d.e.f.g.字段。74LS248的7、1、2、6 脚分别输出4 位二进制BCD码。根据计数器的输出状态由74LS248译码后再驱动LED直观显示出来。LED是共阴的。在LED 的第3或8脚串接一个电阻。可以改变LED 的亮度。

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(4)校时电路的设计

当出现时间误差时，可利用秒脉冲来进行校对，具体方法是通过校时开关将秒脉冲直接输入到分计数器和时计数器。利用微动开关进行校对。如图6所示：

校对工作过程，校对时，将开关拨到校对位置。此时秒计数器无脉冲输入停止计数。接下微动开关S1时。脉冲输入到74LS32的10脚。内部为二输入或门电路。⑨脚输入的是分脉冲，因秒计数器停止，分计数器也停止（不停也可以），分脉冲用秒脉冲替代。分计数器由1分计数脉冲变为1秒计数脉冲，加快了调整速度。同理，按下S2开关后，小时输入脉冲就以1秒脉冲代替，快速改变小时的显示，达到校时目的。当时间调到与标准时间相同时将开关拨到正常位置，计时又开始。

3.3仿真结果

3.3.1电路连接如图7所示

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D1LED-RED+5v8U574HC30+5v1234U10141CKACKBQ0Q1Q2Q31298116U4:B5474LS083174LS08U4:A22367R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)74LS90U3U9141CKACKBQ0Q1Q2Q3129811U7141CKACKBQ0Q1Q2Q***2Q0Q1Q2Q3129811CKACKB2367R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)74LS902367R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)74LS902367R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)74LS9021U8:A74LS08U2U63141CKACKBQ0Q1Q2Q3129811141CKACKBQ0Q1Q2Q3129811U4:C108911U4:D131274LS082367R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)74LS902367R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)74LS9074LS088U1QDC37R2500k23%RVCC4RV11kC150.01u2CVR1GNDTRTH6250k1555C21.428577u

图7 仿真电路

3.3.2仿真截图

（1）仿真后的截图如下：

图8 仿真后截图

（2）仿真后的波形图如下：

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图9 仿真波形图

四、本设计改进及建议

1.用示波器检测集成电路多谐振荡器的输出信号波形和频率，振荡器输出频率应为32768HZ。

2.将频率为32768Hz的信号送入分频器，并用示波器检查各级分频器的输出频率是否符合设计要求。

3.将1秒信号分别送入“时”、“分”、“秒”计数器，用显示器检查计数器的工作情况，看计数器是否按设计的进制计数。4.观察校时电路的功能是否满足校时要求。

5.当分频器和计数器正常工作后，将各级的电路相连，观察数字钟能否准确正常工作。

五、总结 在此次的数字钟设计过程中,更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法.在连接六进制,十进制,六十进制的进位及十二进制的接法中,要求熟悉逻辑电路及其芯片各引脚的功能,那么在电路出错时便能准确地找出错误所在并及时纠正了.在设计电路中,往往是先仿真后连接实物图,但有时候仿真和电路连接并不是完全一致的。在设计电路的连接图中出错的主要原因都是接线和芯片的接触不良以及接线的错 9

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误所引起的.接线的时候一定要细心,不要接错

对自己的设计图要仔细考虑，是否可行，尤其是进位输出，着重看看进位的CP脉冲是否正确。

在连接校正电路的过程中,出现时和分都能正常校正时,但秒却受到影响,特别时一较分钟的时候秒乱跳,而不校时的时候,秒从40跳到59,然后又跳回40,分和秒之间无进位,电路在时,分,秒进位过程中能正常显示,故可排除芯片和连线的接触不良的问题.经检查,校正电路的连线没有错误,后用万用表的直流电压档带电检测秒十位的QA,QB,QC和QD脚,发现QA脚时有电压时而无电压,再检测秒到分和分到时的进位端,发现是由于秒到分的进位未拔掉所至.在ＥＷＢ软件中得到绘制出原理图。每一部分电路完成后就对其进行功能检测，以便及时发现问题进行改正。扩展电路是在主体电路的基础上加上一部分功能实现电路，以实现定时、整点报时等功能。并附带原理阐述。

通过这次课程设计学习，让我对各种电路都有了大概的了解，也学会了常用绘图软件及仿真软件的应用。

所以说，坐而言不如立而行，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解，才会有收获。

六、参考文献