第一篇：45秒篮球倒计时数电课程设计
摘要
本电路主要由五个模块构成：秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、控制电路和报警电路，主要采用555 作为振荡电路, 由74LS192、74LS48 和七段共阴LED 数码管构成计时显示电路, 具有直接控制计数器启动计数、暂停/连续计数、清零、译码显示电路的显示等功能。当控制电路的置数开关闭合时，在数码管上显示数字45，每当一个秒脉信号输入到计数器时，数码管上的数字就会自动减1，当计时器递减到零时，报警电路发出光电报警信号。整个电路的设计借助于Multisim11.0仿真软件和数字逻辑电路相关理论知识，并在Multisim11.0下设计和进行仿真，得到了预期的结果。
设计内容及要求：
本设计主要能完成：显示45秒倒计时功能；系统设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能；在直接清零时，数码管显示器全部显示为“0”；计时器为45秒递减计时其计时间隔为1秒；计时器递减计时到零时，数码显示器不灭灯，同时发出光电报警信号等。
方案论证及比较：
方案一：用555时基电路构成的多谐振荡器来产生频率为1Hz的脉冲，即输出周期为1秒的方波，接着将该信号送到计数器74LS192的CP减计数脉冲端,再通过译码器74LS48把输入的8421BCD码经过内部作和电路“翻译”成七段输出，这样加在LED七段数码管上显示十进制数，然后在适当的位置设置开关或控制电路即可实现计数器的直接清零，启动和暂停/连续、报警等功能。
方案二:由14位二进制串行计数器/分频器和振荡器CD4060、BCD同步加法计数器CD4518构成的秒信号发生器。电路中利用CD4060组成两部分电路。一部分是14级分频器，其最高分频数为16384；另一部分是由外接电子表用石英晶体、电阻及电容构成振荡频率为32768Hz的振荡器。震荡器输出经14级分频后在输出端Q14上得到1/2秒脉冲并送入由1/2 CD4518构成的二分频器，分频后在输出断Q1上得到秒基准脉冲。接着将该信号送到计数器74LS192的CP减计数脉冲端,再通过译码器74LS48把输入的8421BCD码经过内部作和电路“翻译”成七段输出，这样加在LED七段数码管上显示十进制数，然后在适当的位置设置开关或控制电路即可实现计数器的直接清零，启动和暂停/连续、报警等功能。
方案三：用555时基电路构成的多谐振荡器来产生频率为10Hz的脉冲，再将该脉冲信号加到由74LS161构即周期为1秒，接着将该信号送到计数器74LS192的CP减计数脉冲端,再通过译码器74LS48把输入的8421BCD码经过内部作和电路“翻译”成七段输出，这样加在LED七段数码管上显示十进制数，然后在适当的位置设置开关或控制电路即可实现计数器的直接清零，启动和暂停/连续、报警等功能。方案选择: 本课程设计中对秒脉冲信号的精度要求并不是很高，并且方案二中用CD4060和分频器构成的基准秒脉冲发生电路较于前者要复杂的多，而且CD4060和CD4518我们平常很少用，对其功能和引脚信息了解不多；虽然方案三的秒脉冲会稳定些，但因为电路加入了74LS161用于异步清零法分频而使电路变得复杂许多，为了更简洁、方便、易于实现和各个功能，我们选用了方案一。
单元设计
3.1时间脉冲产生电路的设计
产生1Hz时间脉冲的电路图
由于R1=15kΩ,R2=68kΩ, C1=10μF,C2=10nFT=(R1+2R2)C㏑2，算得T=1 s 3.2计数电路的设计
计数器是一个用以实现计数功能的时序逻辑部件，它不仅可以用来对脉冲进行计数，还常用做数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其他特定的逻辑功能。本次课程设计中选用74LS192来实现要求的减法计数功能。图2.5是74LS192的管脚图。
图1.6 74LS192管脚图
74LS192具有下述功能：
① 异步清零：MR=1，Q3Q2Q1Q0=0000。（此功能可实现计数器的清零）②异步置数：MR=0，PL=0，Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0。③保持：
MR=0，PL=1，CPU=CPD=1,Q3Q2Q1Q0保持原态
④加计数：CR=0,PL=1，CPU=CP，CPD=1，Q3Q2Q1Q0按加法规律计数 ⑤减计数：CR=0,PL=1，CPU=1，CPD= CP，Q3Q2Q1Q0按减法规律计数
按照课程设计任务书要求，需要计时45s，因此该设计中需要用到一个四进制的减法计数器和一个十进制的减法计数器。我们可以用两片74LS192来实现这两个计数器。计数模块中的两片计数器的加计数器脉冲输入端都要接高电平，且要将低位片的借位信号加到高位片的减计数脉冲输入端。高位片计数器的借位信号控制报警信号，在进行减计数时，借位信号一直为高。45秒倒计时计数电路可以按照图2.6连接。
图1.7 45秒倒计时器的计数电路
2.3.3译码显示电路
本次设计中我们用发光二极管（LED）组成字型来来显示数字。这种数码管的每个线段都是一个发光二极管，因此也称LED数码管或LED七段显示器。因为计算机输出的是BCD码，要想在数码管上显示十进制数，就必须先把BCD码转换成 7 段字型数码管所要求的代码。我们把能够将计算机输出的BCD码换成 7 段字型代码，并使数码管显示出十进制数的电路称为“七段字型译码器”因此在本次的设计中我们采用了常用的74LS48。图2.7是74LS48的外部管脚图
图1.8 74LS48管脚图
七段显示译码器输出高电平有效，用以驱动共阴极显示器。该集成显示译码器设有多个辅助控制端，以增强器件的功能。它有3个辅助控制端LT、RBI、BI/RBO,现简要说明如下： 灭灯输入BI/RBO BI/RBO是特殊控制端，有时作为输入，有时作为输出。当BI/RBO作输入使用且BI＝0时，无论其它输入端是什么电平，所有各段输入a～g均为0，所以字形熄灭。试灯输入LT 当LT＝0时，BI/RBO是输出端，且RBO＝1，此时无论其它输入端是什么状态，所有各段输出a～g均为1,显示字形8。该输入端常用于检查7488本身及显示器的好坏。动态灭零输入RBI 当LT＝1，RBI＝0且输入代码DCBA＝0000时，各段输出a～g均为低电平，与BCD码相应的字形0熄灭，故称“灭零”。利用LT=1与RBI=0可以实现某一位的“消隐”。此时BI/RBO是输出端，且RBO=0。动态灭零输出RBO BI/RBO作为输出使用时，受控于LT和RBI。当LT＝1且RBI＝0，输入代码DCBA=0000时，RBO=0；若LT=0或者LT＝1且RBI＝1，则RBO=1。该端主要用于显示多位数字时，多个译码器之间的连接。
对输入代码0000，译码条件是：LT和RBI同时等于1，而对其它输入代码则仅要求LT＝1，这时候，译码器各段a～g输出的电平是由输入BCD码决定的，并且满足显示字形的要求。
本次设计的译码显示电路可以按照图1.9连接电路
图1.9 译码显示电路
3.5 报警电路
设计中要求电路在计数为0时实现光电报警的功能。设计方案中发光二极管实现了这一功能。电路图如下图。当高位计数器的数值减到0时，向前借位借口~BO又高电平变为低电平，有点路可知这是LED二极管亮，达到光电报警的作用。
图1.10 光电报警电路
暂停、置位、清零控制电路
暂停/连续 可以通过在将借位信号和暂停/连续控制信号和时序脉冲信号加到一起相与之后作用到个位计数器减计数脉冲输入端，即实现计数器递减计数到零时，显示器不灭灯。连接电路如图2.10的“暂停”，当开关打到低电平时计时器暂停，当开关打到高电平时计时器正常计时。
启动置位 可通过192的 异步置数：MR=0PL=0时，Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0来使计时器置位启动。LCAD（即PL）端的置位功能连接如图图1.11。清零 可以通过192的 异步清零：MR=1时，Q3Q2Q1Q0=0000来使计时器清零。CLR（即MR）端的清零功能的电路连接如图图1.11。十位调整、个位调整控制电路图如图图1.11
图1.11 控制电路
2.4 仿真原理图
具有数字显示的篮球竞赛45S计时器的设计主要分为五个模块：时钟模块（即秒脉冲发生模块）、计数模块、译码显示模块、辅助时序控制模块（简称控制电路）和报警电路，总体仿真电路如下图。打开仿真软件Multisim11.0按要求在Multisim11.0里连接好如图所示的电路后就可以按下F5就可以进行电路仿真了，最后的仿真结果是：计时器可以从45倒计时到0停止，并且倒计时到0时二极管发光。同时也可以通过图中的开关按钮来完成时间的调整、置位、清零和暂停。
图2.12 45秒倒计时器整体电路图
2.2工作原理
由555 定时器输出秒脉冲经过U3入到计数器U2的DOWN端, 作为减计数脉冲。当计数器计数计到0 时, U2的(13)脚输出借位脉冲使十位计数器U1开始计数。当计数器计数到“00” 时LED1发光二极管亮, 即光电报警。若K2拨到左端,计数器立即复位置数, K2拨到右端计数器又开始计数。若需要暂停时, 把K1拨到左端, 使计数器保持不变, 把K1拨到右端后, 计数器继续计数。把K3拨到右端为直接清零。
注：U3为74ls11，U1、U2为74ls192.设计特点及实用价值
在许多领域中计时器均得到普遍应用，诸如在体育比赛，定时报警器、游戏中的倒时器，交通信号灯、红绿灯、行人灯、交通纤毫控制机、还可以用来做时间提醒设备等等，由此可见计时器在现代社会是何其重要的。
篮球作为一项全民健身项目，已有一定的历史。在中国，篮球很盛行，篮球比赛也日趋职业化。篮球比赛中时间要用倒计时器，该计时器要有递减计时及报警功能，因此符合比赛中的需要，所以，设计一款计时器是非常有必要也非常有前景的。
总结与心得体会
在本次的课程设计中通过自己找材料，分析、设计等，这为以后的学习做了铺垫。整个设计实现了从单一的理论学习到解决实际问题的转变。通过本次的课程设计，我最大的收获就是提高了自身的动手能力，培养了我的寻求解决问题的能力也增强了我其它方面的能力。在设计中，我充分应用我们所学的知识，例如：集成电路74LS系列、二极管、整定时器555等元件的应用。这次设计所用的的工具是Multisim11.0,由于之前学过这软件，所以画图和仿真就比较方便，使设计的质量得到了保证。
电子技术发展呈现出系统集成化，自动化，设计自动化，用户专业化和测试智能的优势，作为一个大学生。我们必须时代的发展，这使我们必须要扩展自己的知识，并利用计算机来辅助分析和设计，这对我们是有益的。
通过写课程设计的总结报告，初步训练我的书面表达能力，对我的将来就业和进一步发展帮助较大。同时也加强了对课本知识的理解，使我们做到理论和与实际的联系。并且我也深深地体会到自己所学知识的不足，激发了我的自学能力和应对挑战的能力。为今后学习打下了良好的基础，也培养了我们严谨务实的作风。
仿真结果： 置数/启动
暂停/继续
清零
第二篇：数电课程设计
数电课程设计
一、课程性质
数字电路与逻辑设计课程实训是同学们进入电子设计领域的入门课程之一，认真仔细完成本次课程的设计内容可为今后复杂电路的设计和制作打下良好的基础。
二、设计要求
1、根据附录所示的相关内容，自选其一，进行制作；
2、使用热转印法进行制作，在制作PCB时将学号印刷在bottom层；
3、设计作品不局限于附录所示内容，如果自己有设计项目，可以自行购买器件并完成设计和制作；
4、需使用仿真软件进行功能仿真后，再进行PCB的设计和制作；
5、课程结束后，须提交设计报告1份、电路仿真文件1份、PCB设计文件1份和最后设计成品板1份。
三、器件说明
1、核心器件为NE555芯片，学院提供1块，如有损坏，自行购买；
2、学院可提供人均1份的热转印纸和单面覆铜板，超出部分，自行购买；
3、其他小型器件如电阻、电容等，自行解决。
附录：555电路运用大全
利用555时基集成电路的基础电路可以设计、开发出许多电子小实验与科技制作。下面介绍几种，供大家参考。
1．触摸延时“小灯”
图5-43是它的电路，它将触摸开关发光二极管的实验中加入延时电路，调整可调电阻阻值和电容量达到延时效果。要想增加延时的时间，就调换大容量的电容，如400μF、1000μF等。如果作为夜间床头定时灯、楼道定时灯等，可拆去发光二极管和电阻，换一个6伏的小灯即可。
图5-43
2．触摸延时音乐门铃
图5-44是它的电路图，与图5-45比较，将触摸延时“小灯”电路中拆去发光二极管，改为连接音乐片电路即可。它可以当作门铃使用，也可安置在人手触摸处作为瞬间报警器。
图5-44
3．手控行车红绿灯指示器模型
图5-45是它的电路图，先做一个红绿灯灯架，将红绿发光二极管固定在灯架上，按图连接后，只要向下按动按键，则红灯变为绿灯，手一离开便又成为红灯。
图5-45
4．可自动控制的行车红绿灯指示器模型 图5-46是它的电路图，只将上图的手控改为磁控，再加上延时电路，就可以将上述模型改为路灯自动控制。先制作一个街道模型和指示灯架，将干簧管设在指示灯前方的道路模型的下方。在一辆模型汽车的底部粘一块磁铁。当汽车行过干簧管上方时，电路导通，红灯变为绿灯，汽车继续向前行驶，由于延时电路作用，使绿灯亮一段时间，保证汽车驶过路口。需要注意的是根据汽车模型的速度，调整干簧管的位置和电路延时的时间。
图5-46
5．灯塔模型
先用硬纸做一个灯塔模型。图5-47是它的电路图，它只取闪光电路的一部分——一个绿发光二极管作为塔灯。最后调整好闪烁时间。
图5-47
6．夜间打灯光靶
图5-48是它的电路图，它与闪光电路相比，集成电路的脚①是单独与负极连接，而电容与R5却是经过干簧管与负极连接。先按图14做一个一碰便可以翻倒的靶牌。在靶子的底部固定一块磁铁，将电路中的干簧管固定在与磁铁相对应的支架底板上。绿色发光二极管放置在靶心位置上，红色发光二极管诱因在支架的底部。游艺时，将靶牌放在暗处，干簧管在磁场作用下导通，两个发光二极管相互闪光，绿色发光二极管指示靶心。当靶子被击倒后，虽然干簧管失去了磁场的作用电路断开，但这时电路并未全部不通，红色发光二极管不会常亮，表示击中靶子。如果把靶牌放到运动的车模上，打靶更加紧张有趣。
图5-48
7．发报练习器
图5-49是它的电路图，它是在音响电路中接入按键代替电键使用，做成一个发报练习器的，音调高低可自己选定。也可以自己做一个电键。
图5-49
国际莫尔斯码字符如下：
如果将自己一方的电键的两根导线接在另一个同学电路中，同时把对方同学的电键两根导线接在自己电路中，那么这俩人之间就可以互相发报传送信息了。
8．一种平时不耗电的磁控报警器
图5-50是它的电路图，它是在音响电路中接入干簧管，再将干簧管放入两块相吸引的磁铁之间，这时，干簧管并不闭合，电路不导通。当移动一块磁铁后干簧管立即闭合，电路导通报警。制作时先把干簧管安放在门窗的木框上，同时把一块磁铁固定在干簧管的上方，把另一块磁铁安放在门窗对着干簧管处的下方，注意一定要使这两块磁铁相吸，这时干簧管不导通，喇叭不发出音响。一旦门窗打开，干簧管被上方磁铁吸引闭合，电路导通，发出音响报警。
9．断线报警器
在电路图5-51中的A、B两点是用一根细的导线连接（图中的弧线），当人或动物碰断导线时便会发声报警，发光二极管发光。
10．雨水报警器
图5-52是它的电路图，它是在音响电路中从两个电阻之间引出一个探头改为雨水报警器的。用覆铜板照图5-53做一个探头，接到音响电路中，当雨水滴在探头上，使电路导通，便会发出音响。这个报警器还可以作为各种遇水报警装置。
11．高低水位报警器
水能导电，也就有电阻存在。图5-54就是利用电阻值的不同，发出不同音调制作成高低水位报警器，它与雨水报警器中的探头不同。用导线按照图5-55做成水位探头，接到电路中去。当水位低时，A与B导通，因有可调电阻，阻值较大发出低音；当水位升高A与C也导通，这时A与C电阻阻值因为没有可调电阻远远小于A与B的电阻值，因此电流通过A与C，报警器便发出高音。
按这个思路还可以做成高低音门铃、多路报警器等。
12．手控模仿鸟鸣实验
图5-56是它的电路图，它与音响器不同的是没有电容，并将电容处断开。先将音响器调响后，拆去电容，用两个手指捏住导线的两个端头，这时喇叭发出高的音调。随着手指捏住松紧程度不同，喇叭发出时高时低、时响时断、如同鸟叫一般的声音。调整可调电阻阻值，会发出不同音调，模仿鸟鸣和其他音响。
图5-56
13．节拍器
图5-57是它的电路图，它是将闪光电路中接上喇叭，做成既有灯光又有音响的节拍器，只是声音较低。调整电阻阻值和电解电容可以得到不同的节拍。
如果去掉发光二极管，将节拍器调整到好似下雨的嘀嘀声，还可以作为催眠器，响一夜用电量很少。
图5-57
14．见光发亮的光控“灯”
这个光控“灯”是见光发亮。图5-58是它的电路图，与前面介绍的光控“灯”控制相反，因此，只要把原电路中光敏电阻和可调电阻调一下位置就可以了。在实验中不要忘记可调电阻的调整。
如果在电路中拆去发光二极管和电阻，接6伏继电器，再由继电器控制灯就可达到实用装置的目的。
图5-58
15．见光响音乐
早上阳光照进屋内，它就播放出音乐。图5-59是它的电路图，它是在见光就亮的光控“灯”中，去掉发光二极管，改接音乐片和扬声器而成。制作时可以根据自己所希望的亮度，慢慢调整可调电阻值。该装置还可以以市场销售的小型激光指示器为光源枪，将光敏电阻安放在靶心处，找一个不透光的圆筒套在光敏电阻上，遮挡外部光线对它的干扰，调整可调电阻值，做成光电打靶器。
图5-59
16．黑暗光控报警器
图5-60是它的电路图，它是在黑暗控制“灯”亮电路中接上音乐片电路，制作时根据所需的暗度下调整可调电阻值到发出音乐响声。
该装置还可以与小型激光指示器或其他光线配合，做成报警器，如在圈养的动物外围，将小型激光指示器远距离照射光敏电阻，当有动物外逃时，挡住激光束，便会报警。或者将脚③与计算器中的连加相接，用来对传送带上的物品个数进行计算，或者用于通道显示有人、动物通过等。
图5-60
17．书写光亮测试器
图5-61是它的电路图，它是在黑暗控制“灯”亮的电路中再加上一个发光二极管，就可以改装为光线亮度测试器。反复调整可调电阻值，使它在符合书写光照条件下，绿色发光二极管发光，而光照一暗时红色发光二极管发光，以提醒人们注意。
图5-61
18．干湿测量器 图5-62是它的电路图，用钢丝照图做两个探头连在电路中，使用时，将它的两个探头插入花盆或其他物体中，反复调整可调电阻值，使它在湿润时绿色发光二极管亮，干燥时红色发光二极管亮，以示区别。
图5-62
19．延时开的小“灯”
图5-63是它的电路图，它是将延时关电路中的电阻和电容交换位置，便可成为延时开的电路。按下按键，发光二极管由亮转灭，当手指离开按键后，会发现过一会儿发光二极管才亮。
图5-63
20．水沸报警器
先将热敏电阻放入一个直径为8毫米左右、长100毫米的铜管或不锈钢管内，引出导线，用树脂封好，不能进水。图5-64是它的电路图。实验时插入开水中，要慢慢调整可调电阻的阻值，使它到100℃时音响报警，低于这个温度时没有音响报警。
图5-64
像以上介绍的利用基础电路扩展的电子制作还可以举出许多例子，只要大家多动脑筋，发挥创造性，就可以充分利用这套器件中磁控、光控和温控的作用，再制作出各种适应它们的外围作品。
第三篇：数电课程设计
数字电子技术课程设计题选
（注：标注“易”的题目得分75以下，标注“中”的题目得分85以下，标注“中→难”的题目完成基本要求为“中”，完成提高要求为“难”。使用中小规模器件进行设计。）
1、电子万年历（中）
以“日”作为基准时间信号，设计可计年、月、日的电子万年历。（1）计时结果用8只LED七段数码显示器稳定显示
（2）计年的规则是从0000至9999，计月的规则是从1至12，计日的规则是从1至30，用数码显示器的小数点区别显示的时基单位（3）具有手动校年、月、日功能。
2、彩灯控制器（中→难）基本要求：
(1)设计一个十盏彩灯的控制电路，要求彩灯具有单向流水效果
（2）彩灯的流向可以变化。可以正向流水，也可以逆向流水。彩灯流动的方向为手动控制 提高要求：
（3）彩灯流动的方向也可以自动控制，自动控制往返变换时间为5s（4）彩灯可以间歇流动，10s间歇一次，间歇时间1s。
3、电子密码锁（易）
(1)用电子器件设计制作一个密码锁，使之在输入正确的代码时开锁。(2)在锁的控制电路中设一个可以修改的4位代码，当输入的代码和控制电路的代码一致是锁打开。
(3)用红灯亮、绿灯灭表示关锁，绿灯亮、红灯灭表示开锁
(4)如5s内未将锁打开，则电路自动复位进入自锁状态，并发报警信号。
4、数字式跑表（中→难）
设计一个以0.01s为基准计时信号的实用数字式跑表。
基本要求;（1）跑表计时显示范围0~99min59.99s（2）具有清零、启动计时、暂停计时及继续计时功能，操作按键（或开关）不超过2个
（3）时钟源误差不超过0.01s 提高要求
（4）显示最大值可达23h59min59.99s，有整点、半点提醒功能（5）有定时功能（6）有倒计时功能
5、四路抢答器（难）
设计一个四组参赛的智力竞赛抢答器 基本要求：
（1）当某台参赛者按下抢答开关时，由数码管显示该台编号并伴有声响。此时，抢答器不再接收其他输入信号。
（2）电路具有定时功能。要求回答问题的时间≤30秒（显示为29~00），时间显示采用倒计时方式。当达到限定时间时，发出声响提示。
（3）具有计分功能。每组参赛者起始分为100分，抢答后由主持人计分，答对1次加10分，否则减去10分
（4）在复位状态下台号数码管不作任何显示（灭灯）。提高要求：
（5）答题时间还剩5s时，每秒发出提示声音。
6、汽车尾灯控制电路（中）
（1）用6只小灯泡模拟6只汽车尾灯，左侧3只，右侧3只。用4个开关分别模拟脚踏制动器，停车信号，左转弯控制和右转弯控制。
（2）当汽车正常直行时，6个尾灯全灭，当临时刹车（脚踏制动器）时，6个尾灯闪烁。
（3）当汽车左转时，左侧的尾灯按照000-001-010-100-000的顺序循环点亮，每灯点亮0.5s，而右侧的3个灯全灭。当右转时相同。
7、脉冲按键电话按键显示器（中→难）基本要求：
（1）设计一个具有八位显示的电话按键显示器；（2）能准确反映按键数字； 提高要求：
（3）显示器显示从低位向高位前移，逐位显示，最低位为当前输入位；（4）重按键时，能首先清除显示；
（5）摘下话机后才能拨号有效，挂机后熄灭显示。
8、电子脉搏计设计（难）
(1)实现在15S内测量1min的脉搏数；(2)用数码管将测得的脉搏数用数字的形式显示；(3)测量误差小于±4次/min。
9、射击自动报靶器（中）
（1）用11个开关信号模拟环数取样信号，分别表示（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10）环，其中0表示没射中，每次射击完毕后立刻显示环数
（2）每个人可以射击5次，5次后射击次数自动清零，表示此人不能再射击（3）自动统计累计环数并显示（4）自动统计中靶次数并显示。
10、电子拔河游戏机（易）
（1）设计一个模拟拔河游戏比赛的逻辑电路。
（2）电路使用15个发光二极管，开机后只有在拔河绳子中间的发光二极管亮。（3）比赛双方各持一个按钮，快速不断地按动按钮，产生脉冲，谁按得快，发光的二极管就向谁的方向移动，每按一次，发光二极管移动一位。
（4）亮的发光二极管移到任一方的终点时，该方就获胜，此后双方的按钮都应无作用，状态保持，只有当栽判按动复位后，在拔河绳子中间的发光二极管重新亮。
（5）用七段数码管显示双方的获胜盘数。
11、篮球比赛电子记分牌（中）
设计一个符合篮球比赛规则的记分系统。（1）有得1分、2分和3分的情况，电路要具有加、减分及显示的功能。（2）有倒计时时钟显示，在“暂停时间到”和“比赛时间到”时，发出声光提示。
（3）有比赛规则规定的其他计时、记分要求。
12、乒乓球比赛游戏机（中→难）
设计一个甲、乙双方参赛，裁判参与的乒乓球比赛游戏模拟机。基本要求：
（1）用8个发光二极管排成一条直线，以中点为界，两边各代表参赛双方的位置，其中点亮的发光二极管代表“乒乓球”的当前位置，点亮的发光二极管依次由左向右或由右向左移动。
（2）当球运动到某方的最后一位时，参赛者应立即按下自己一方的按钮，即表示击球，若击中，则“球”向相反方向运动，若未击中，则对方得1分。（3）设置自动计分电路，双方各用二位数码管来显示计分，每局11分。到达11分时产生报警信号。提高要求：
（4）一方得分时，电路自动响铃3s，这期间发球无效，等铃声停止后方能继续比赛。
（5）设置局数显示，5局结束后有声响提示比赛结束。
13、出租车自动计费器（中）
（1）设计制作一个自动计费器，具有行车里程计费，等候时间计费及起价等三部分。三项计费总和为客户用车的总费用，通过数码自动显示。用4位数码管显示总的金额，最大值为99.99元。
（2）行车里程单价（0.××元/公里）、等候时间（0.××元/10分钟）、起价（×.00元）均能通过BCD码拨盘输入。
（3）在车辆启动和停止时发出音响信号，以提请顾客注意。
参考资料
[1]彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京：高等教育出版社 [2]孙梅生，李美莺，徐振英.电子技术基础课程设计[M].北京：高等教育出版社
[3]梁宗善.电子技术基础课程设计[M].武汉：华中理工大学出版社 [4]张玉璞，李庆常.电子技术课程设计[M].北京：北京理工大学出版社 [5]谢自美.电子线路设计·实验·测试（第二版）[M].武汉：华中科技大学出版社
课程设计说明书与图纸要求
设计说明书内容要求：
⑴．写出你考虑该问题的基本设计思路，画出一个实现电路功能的大致框图。
⑵．画出框图中的各部分电路，对各部分电路的工作原理应作出说明。
⑶．画出整个设计电路的原理电路图，并简要地说明电路的工作原理。
⑷．图用计算机绘制，设计报告文字通顺，清晰，原理要表达清楚。
⑸.用仿真软件对电路图进行仿真（仿真软件可用EWB、Multisim10.0或PROTEL Se），说明仿真过程中如何对电路进行调整，对仿真结果加以描述（仿真中没有的元件用近似元件代替）。
⑹．具体格式见本节第二部分。
⑺．评分依据：①设计思路，②单元电路正确与否，③整体电路是否完整，④电路原
理说明是否基本正确，⑤报告是否清晰，格式是否规范⑥有无仿真及对仿真过程、仿真结果的必要描述，⑦答辩过程中回答问题是否基本正确。⑻.答疑时间：周四下午3：00～4：30。地点: 主楼二楼电工实验室 ⑼．（第四周周五）下午5点前交报告。
评分标准
课程设计满分为100分，由三项构成：1.设计说明书老师给分占450%；2.答辩情况老师给分占45%；3.同学互评占10%。如有抄袭者该次设计为0分。
答辩安排：每个同学现场给老师演示仿真程序，而后老师提问。
设计说明书格式
设计说明书不少于3500字，用A4纸打印装订成册。具体格式如下：
附件：设计说明书格式
设计说明书用A4纸打印装订成册。
第四篇：数电课程设计
数字电子课程设计
班级：电气002 学号：10110081 姓名：齐西潮
原理图方式设计二进制全加器
一：设计目的
1.通过设计一个二进制全加器和十进制全加器，掌握组合逻辑电路设计的方法。2.初步了解Quartus Ⅱ采用原理图方式进行设计的流程。
3.初步掌握FPGA开发的流程以及基本的设计方法、基本的仿真分析方法。二：设计原理
在数字系统中，经常需要进行算术运算，逻辑操作及数字大小的比较等操作，实现这些运算功能的电路是加法器。加法器是一种组合逻辑电路，主要功能是实现二进制数的算数加法运算。
在设计全加器之前先要考虑半加器，半加器完成两个一位二进制相加，而考虑由低位来的进位,半加器的表达式为：Sn=AnBn+AnBn= An⊕Bn
Cn= AnBn ；
全加器是带有进位的二进制加法器，全加器的逻辑表达式：Sn=AnBnCn-1+AnBnCn-1+AnBnCn-1+AnBnCn-1
Cn=AnBnCn-1+AnBnCn-1+AnBnCn-1+AnBnCn-1 三：设计内容
应用软件QuartusⅡ设计原理图并对所设计图进行仿真。四：设计步骤
（一）二进制全加器的设计步骤 1．打开Quartus Ⅱ,选菜单File→New,在弹出的New对话框中选择Device Design Files页的原理图文件编输入项Block Diagram/Schematic File。2.在原理图编辑窗口设计一个全加器
编好图后保存文件名取为b_adder.bdf.3．将设计项目设计成可调用的元件
为了构成全加器的顶成设计，必须将以上设计的半加器b_adder.bdf设置成可调用的元件，方法是选择菜单 File→Create/Update Symbol Files for Current File项，即可将当前文件b_adder.bdf变成一个元件符号存盘，以待在高层设计中调用。
4.设计全加器顶层文件。
为了建立全加器的顶层文件，必须打开一个原理图编辑窗口，方法同前，即再次选择菜单File→New，→Block Diagram/Schematic File。在弹出的图中Project下调出b_adder文件，同时按照图连接好全加器。以q_adder命名将此全加器设计存在同一路径F:addera文件夹中。下面是以链接好的全加器电路
保存文件。5.创建工程
选择File下拉菜单中的New Project Wizard，新建一个工程。点击图中的next进入工作目录。
6.对设计文件进行编译。在Processing菜单下，点击Start Compilation命令，开始编译。编译结束后点击 确定 按钮。
7.仿真
在File下拉菜单中选择New，选取对话框中的Other File下的Veetor Waveform File，点击OK，打开一个空的波形编辑器窗口。加入输入输出端口，在波形编辑器窗口的左边端口名列表区双击，在弹出的菜单中选择Node Finder,出现Node finder 窗口后，在Filer列表中选择Pins:all,点击List,在Node Finder 窗口中出现的所有的信号名称中点》按钮，再点击OK。制定输入端口的 逻辑电平变化，最后保存该仿真波形文件，文件名与工程名相同。再点击Edit→End Time ,在弹出的窗口中的 time 值改为100.0 单位是us,点击OK，完成设置。点击右上角的蓝色箭头开始仿真。波形如下
原理图方式设计频率计
一．设计原理
数字频率计的主要功能是测量周期信号的频率。频率是单位时间（1S）内信号发生周期变化的次数。如果我们能在给定的 1S 时间内对信号波形计数，并将计数结果显示出来，就能读取被测信号的频率。数字频率计首先必须获得相对稳定与准确的时间，同时将被测信号转换成幅度与波形均能被数字电路识别的脉冲信号，然后通过计数器计算这一段时间间隔内的脉冲个数，将其换算后显示出来。这就是数字频率计的基本原理。含有时钟使能的2位十进制计数器电路设计原理如图2-1所示，频率计的核心元件之一是含有时钟使能及进位扩展输出的十进制计数器。所以在这里拟使用一个双十进制计数74390和其它一些辅助元件来完成。图中74390连接成两个独立的十进制计数器，待测频率信号clk通过一个与门进入74390的第1个计数器的时钟输入端1CLKA，与门的另一端由计数使能信号enb控制：当enb=‘1’时允许计数；enb=‘0’是禁止计数。计数器1到4位输出q[3]、q[2]、q[1]和q[0]并成总线表达方式即q[3..]，由图左下角的OUTPUT输出端向外输出计数值，同时由一个4输入与门和两个反相器构成进位信号进入第2个计数器的时钟输入端2CLKA。第2个计数器的4位计数输出是q[7]、q[6]、q[5]和q[4]，总线输出信号是q[7..4]。这两个计数器的总的进位信号，即可用于扩展输出的进位信号由一个6输入与门和两个反相器产生，由cout输出。clr是计数器的清零信号。
二：设计一个2位十进制的计数器 1.绘制原理图。2.进行全程编译，方法如二进制加法器的方法。3.仿真
步骤和二进制加法器流程相同外还要注意，在输出总线设置上先选中q[3]、q[2]、q[1]、q[0],右键弹出选择Grouping→Group,name改为q3..0,按此方法设置好q[7]、q[6]、q[5]、q[4],在Grouping→Group,name中改名为q7..4。输入clk时钟信号，clr，enb,信号，然后点击仿真按钮开始仿真，其结果如下
十进制计数器的设计完成。三：时序控制电路设计
仿真波形图：
四 : 频率计顶层电路设计
仿真波形：
五.实验心得
频率计是在已经能比较熟练使用Quartus II软件的基础上进行设计，仿真的。操作熟练程度确实较以前有了较大提高。掌握了在出错时如何通过error提示进行错误的修改以及使用一些快捷键快速的打开、建立新文件。本次设计中，收获颇多，它培养了我们独立思考、独立解决问题的能力，同时，对于同组之间的合作，也是十分重要的，只有共同努力，才能收获到最美的果实。在设计中遇到过问题，也解决过问题，有过成功，也有过失败。我们应该记住成功，但我们更加不能忘记失败，只有一次次地总结经验和教训，我们才能不断进步。
总结
过这次数电课程设计实验学习了如何使用Quartus II软件，了解了其主要功能并且知道如何进行一些简单的仿真，使以往抽象的知识形象化，增强了对所学知识的理解和巩固，会对我以后的学习起到极大的帮助作用。
第五篇：模电课程设计
河南理工大学万方科技学院
模拟电子课程设计
对讲机放大电路的设计
专业班级 ：电气13-3 姓
名 ：何水源
学
号 ：1316301140
一 设计方案
1．确定前置级电路方案：
①根据总的电压放大倍数，确定放大电路的级数，实际电路中，为使放大电路的性能稳定，都引入了一定深度的负反馈，所以，放大倍数应留有一定余量。②．根据输入，输出阻抗及频率响应等方面的要求，确定晶体管的组态（共射，共基，共基）及静态偏置电路。
③．根据三种耦合方式（阻容耦合，变压器耦合，直接耦合）的不同特点，选用合适的耦合方式。本电路级间耦合采用阻容耦合方式。
本电路电压增益为100倍，考虑到电路的输入电阻不很高（ri>15K）,输出阻抗也不太低，负载取得电流也不太大（RL=2K）,因此前置级电路采用共射极电路。由于单级放大器的电压增益为35db左右，两级放大器的增益为65db左右，考虑到要引入一定深度的负反馈（一般为1+AF=10左右），而电路的增益要求为100倍，所以前置级用两级共射极电路组成。静态偏置采用典型的工作点稳定电路。
2.确定功率放大器电路方案：
功率放大器的电路形式很多，有双电源的OTL互补对称功放电路、单电源供电的OTL功放电路、BTL桥式推勉功放电路和变压器耦合功放电路等。这些电路各有特点，可根据要求和具备的实验条件综合考虑，做出选择。
本方案的输出功率较小，可采用单电源供电的OCL功放电路，OTL功率放大器由推动级、输出级组成。推动级采用普通的共射极放大电路，输出级由互补推动输出，工作在甲乙类状态下，得到较大的输出功率。
图1-4是一个OTL功放电路，T4是前置放大级，只要适当调节Rp，就可以使IRH、UB5和UB6达到所需数值，给T5、T6 提供一个合适的偏置，从而使A点电位UA=UC6=VCC/2。
当Ui=Uimsinwt时，在信号的负半周，经T4放大反相后加到T5、T6基极，使T6截止、T5导通，这时有电流通过RL，同时电容C5被充电，形成输出电压Uo的正半周波形，在信号的正半周，经T4放大反相后加到T5、T6基极，使T5导通、T6截止，则已充电的电容C5起着电源的作用，并通过RL，和T5放电，形成输出电压Uo的负半周波形。当Ui周而复始变化时，T5、T6交替工作，负载RL上就可以得到完整的正弦波。
为使输出电压达到最大峰值UCC/2，采用自举电路的OTL功放电路。
当Ui=0时，UA=VCC/2，UB=VCC-iR11R2，电容C3两端电压UC3=UB-UA=VCC/2-iR11R2。当R11C4乘积足够大时，则可以认为UC4基本为常数，不随Ui而变化。这样，当Ui为负半周时，T5导通，UA向更正的方向变化。由于B点电位UB=UC4+UA，B点电位也将自动随着A点电位升高。因而，即使输出电压Uo幅度升的很高也有足够的电流通过T5基极，使T5充分导电。这种工作方式叫“自举“，意思是电路本身把UB提高了。
四、计算原件参数
依据基本设计方案计算元件参数
电路方案确定以后，要根据给定的技术要求进行元件参数的选择。在确定元件参数时，可以先从后级开始，根据负载条件确定后级的偏置电路，然后再计算前级的偏置电路，进一步由放大电路的频率特性确定耦合电容和旁路电容的电量，最后由电压放大倍数确定负反馈网络的参数。1).确定电源电压 Vcc应满足要求：
Vcc 〉2Vom+VE+VCES Vom= 1.4V VE为三极管发射极电压，一般取1~3V，VCES为晶体管饱和压降，一般取1V。
2．前置放大级参数确定 a）确定T2级的参数
集电极电阻R8，发射极电阻R9，T3型号，基极偏置电阻R6、R7。
Vcc-VCEQ2=ICQ2 R8+VE2 VCEQ2= ICQ2 VCEQ2 > Vom+VCES R9=VE2/ICQ2 指标中，RL=2KΩ，取VE2=3V，VCES=1V； 确定R8=3.5KΩ，R9=1.5KΩ，取标称值，R8=3.3KΩ，R9=1.5KΩ，则静态值ICQ=2mA，VCEQ2=2.4V。确定T2级三极管参数：
晶体管的选取主要依据晶体管的三个极限参数： BVCEO > 三极管c-e间最大电压VCEmax ICM>三极管工作时的最大电流ICmax PCM > 三极管工作时的最大功耗PCmax VCE最大值为: VCE2max=Vcc IC2的最大值为: IC2max =2ICQ2 T2的最大功耗为：PCmax= VCEQ2 · ICQ 因此T2的参数应满足： BVCEO > 12V ICM>2ICQ2 = 4mA PCM > VCEQ2 · ICQ2 = 4.8mW 选用3DG系列小功率三极管，β2=80。确定T2级基极电阻参数： 选取原则：
1.基极电压VB2越稳定，则电路的稳定性越好，需满足IR ＞ ＞ IB 2.IR不能过大，否则R6、R7的值太小。会增加电源的消耗；使第二级的输入电阻降低，从而使第一级的放大倍数降低。
为了使VB2稳定同时第二级的输入电阻又不致太小，按下式选取IR的值： IR=（5 ~ 10）IBQ 硅管 IR=（10 ~ 15）IBQ 锗管
本电路选用硅管，取 IR= 5 IBQ，则：
T1级发射极、集电极电阻及静态工作点：
因为T1级是放大器的输入级，其输入信号比较小，放大后的输出电压也不大，所以对于第一级失真度和输出幅度的要求比较容易实现，主要考虑如何减小噪声，三极管的噪声大小与工作点的选取有很大关系，减小静态电流对降低噪声是有利的，但对提高放大倍数不利，所以静态电流不能太小。在工程计算中，一般对小信号的输入级都不详细计算，而是凭经验直接选取： I CQ1 = 0.1~1 mA 硅管
I CQ1 = 0.1~2 mA 锗管 本电路选用硅管，取IR=5IBQ
取标称值R1=12K，R4=56，R5=5.6K。T1级三极管参数：
BVCEO > 12V，ICM > 0.5 mA，PCM > 1.5 mW 选用3DG—三极管可以满足要求。确定T1级基极电阻参数： 取IR= 10 IBQ1，VE1 = 3V
耦 合 电 容 ： 2 ～ 10 μF 发射极旁路电容： 150 ～ 200 μF
d）反馈网络的计算 Rf = 100R4-R4=5.5K 取Rf = 5.6K，Cf=10μF
根据上述的计算结果，得到电路图1-6，可将电路仿真，如不能达到设计要求，修改电路使其达到设计要求。然后将仿真后的电路实际安装调试。
五、对讲机的安装
(1)熟悉电路元件，发对讲机装配零件，检查和熟悉各种零件 周二，老师首先让我们熟悉对讲机的电路图和熟悉电路元件，这一天的工作是相对轻松的，仅仅是熟悉电路图和学习使用常用电子仪器仪表，和识别检测常用的电子元件。
这一天最重要的就是常用电子元件的识别和检测。我们常见的电子元件就是电阻、电容、二极管和三极管。电阻上的色带是就是电阻的色环标记法，通过色环来表示电阻的大小，有效数字、倍率和允许误差。现在见到的电阻的色环有四道和五道的，四道环的有效数字是前两道环所代表，而五道环是由前三道所代表。接着识别电容器，电容用于交流耦合、滤波、隔断直流、交流旁路和组成振荡电路等，电容的标注分为直接标注和色标法。通过学习，我明白了直接标注的电容是用数字直接表示电容量，不标单位。标注1～4位整数时，其单位是pF，标注为小数时，其单位是µF。也有用三位数字表示容量大小，默认单位是pF，前两位是有效数字，第三位是有效倍率（10m），当第三位是9时，则对有效数字乘以0.1。而色标法则同电阻器的标注。检测电容的方法是利用电容的充放电特性，一般用万用表电阻档测试电容的充放电现象，两只表笔触及被测电容的两条引线时，电容将被充电，表针偏转后返回，再将两表笔调换一次测量，表针将再次偏转并返回。用相同的量程测不同的电容器时，表针偏转幅度越大说明容量越大。测试过程中，万用表指针偏转表示充放电正常，指针能回到∞，说明电容没短路，可视为电容完好。现在说明在模拟电路中常见的二极管，通常二极管有整流、检波、稳压、发光、发电、变容、和开关二极管等。检测二极管我们利用的是二极管的正向导电性，正向导通反向截止，可以判断管子的好坏。最后说明三极管的识别和检测，很明显，一般的三极管就是三个管脚，很容易识别，所以识别三极管重要的是识别三极管是NPN或PNP型，以及各管脚所代表的极性。而这些的判断都需要使用万用表。判断极性：对圆柱型三极管，若管脚处接头有突出物，则将管脚冲上，顺时针依次为EBC极若没有突出物，则管脚根处间隙较大的两跟管脚对向自己，顺时针依次为EBC极。对半圆型三极管，将管脚向上，半圆向自己，顺时针为EBC极。判断三极管的类型：在基于以上极性判断的前提下，NPN管，基极接黑表笔，测得电阻较小。PNP管正好相反。以上就是我对常用电子元件的识别和检测方法。
(2)焊接各种零件并交对讲机
周二下午，我们就真正进入到电子技术实习的操作中去了，以前虽然接触过电烙铁，但毕竟很少有实际操作过，总是怀有几分敬畏之心。而电子电路主要是基于电路板的，元器件的连接都需要焊接在电路板上，所以焊接质量的好坏直接关系到以后制作对讲机的成败。因此对电烙铁这一关我们是不敢掉以轻心的。
最终我们在这一天的实习中，焊接了十几个元件，起初没经验，将电阻立得老高，这样既不美观也不牢靠容易形成虚焊，之后有了经验就采取卧式法，既美观又牢靠，只是拆卸时稍微麻烦，需要别人帮忙。焊接时虽然胆战心惊，但还是总结出了心得，就是焊锡要用一点点下去，电烙铁要在锡水熔化后产生光亮就拿开，这样就能焊出光亮圆滑的焊点了。将他们插好后就依次拆卸下来，先焊接电阻，再焊接电容，焊接电容时一定要特别注意电容的正负极。然后是三极管，焊接时注意三极管的极性，管脚要放入相应位置。另外，由于这次课程设计使用的电路板并不是印刷好的电路板，所已焊接时电路板上元件的连接要用导线来连接，这就要求我们在焊接之前就要先把原件布局好。焊接完电路板的电子元件后，就要处理电源同电路板的连接，这需要我们引出导线以方便接下来的调试和数据测量。
六、调试方法
1．仿真调试步骤：通过仿真测试，如不能达到设计要求，则应修改电路，使其满足要求。
⑴使用仿真软件画出电路原理图，标出节点。
⑵对电路进行直流分析，判断放大电路及功放级的电路状态。⑶对电路进行交流分析，通过对不同节点的分析观察其幅频特性和相频特性是否满足设计要求。
⑷对电路进行瞬态分析（示波器），观察放大级输出的波形，波形不失真，输出电压、失真度、带宽等指标达到要求。
2．实际电路调试
在仿真的基础上，焊好电路并检查无误后，即可进行调试。如果设计正确，前置放大级一般不必调整就可以正常工作。3．OTL输出级的简单调整方法： ①调解Rp使A点电位为Vcc/2。②调解R13使ICQ4、5 =（5 ~ 10）m A 其中 1）、2）两步要反复调解，直到达到要求为止。经上述调试后，放大器就能正常工作。按图1-1 接好线路，K拨在图中位置，对着Y2讲话时，Y1处应能听到Y1放出的清晰、宏亮的声音。当K拨到另一位置时，对着Y1讲话时，Y2处应能听到Y1放出的清晰、宏亮的声音。
最后需要说明的是，如按图1-1 接好线路后，扬声器中有广播电台的声音，则应放在放大器的输入端与地之间接一电容，其容量为0.01μF，也可由试验确定。
七、实际电路测量数据： 信号源电压：Us=10mV 输入电压：Ui=9.66mV
输入电阻：Ri=[Ui/（Us-Ui）]R=34.7K 前置级输出电压：Uo1=0.975V 放大倍数：Av=Vo1/Ui=97.5 频宽：29Hz~~2.03MHz 输出电压：Uo=2.43V 三极管各极电压：
T1：VEQ=2.8V;VBQ=3.4V;VCQ=6V T2：VEQ=2.7V;VBQ=3.3V;VCQ=5.6V T3：VEQ=5V;VBQ=5.7V;VCQ=12V T4：VEQ=2.1V;VBQ=2.8V;VCQ=5.8V T5：VEQ=6.2V;VBQ=6.8V;VCQ=12V T6：VEQ=6.4V;VBQ=5.8V;VCQ=0V
八、所用仪器设备 1.计算机及电路仿真软件。2.信号发生器。3.示波器。4.稳压电源。5.稳压电源。6.晶体管毫伏表。7.万用表。
九、心得体会
一周的课程设计在充忙的生活中很快过去了，经过一周的课程设计的学习，我已经自己能制作一个对讲机，这其中的兴奋是无法用言语表达的。学习模电这段时间也是我们一学期最忙的日子，不仅面临着期末考试，而且中间还有一些其他科目的实验，本周必须完成模电的课程设计。任务对我们来说，显得很重。为了较好的完成模电的课程设计，我经常放学好在实验室加班。相关知识缺乏给学习它带来很大困难，为了尽快掌握它的用法，我照着原理图学习视频一步一步做，终于知道了如何操作。通过这次设计，我懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践相结合的重要意义，学会了坚持、耐心和努力，这将为自己今后的学习和工作铺展了道路。另外，课堂上也有部分知识不太清楚，于是我又不得不边学边用，时刻巩固所学知识，这也是我作本次课程设计的一大收获。
十、参考资料： 电子技术基础（模拟部分）康华光 高等教育出版社 模拟电子技术基础 童诗白 华成英 高等教育出版社 模拟电子技术课程设计 电气工程系 中原工学院电子电工教研室
电子线路课程设计 华永平华南大学出版社 电子技术基础实验与课程设计 高吉祥 电子工业出版社 电工电子技术实习与课程设计 华荣茂 电子工业出版社
点击咨询 