整理课程设计指导书数字电子技术.docx
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整理课程设计指导书数字电子技术
表二：
项目地理位置示意图和平面布置示意图；
表二：
项目地理位置示意图和平面布置示意图；
（4）预防或者减轻不良环境影响的对策和措施的合理性和有效性；
（2）是否符合国家产业政策和清洁生产标准或要求。
疾病成本法和人力资本法将环境污染引起人体健康的经济损失分为直接经济损失和间接经济损失两部分。
直接经济损失有：
预防和医疗费用、死亡丧葬费；间接经济损失有：
影响劳动工时造成的损失（包括病人和非医务人员护理、陪住费）。
这种方法一般通常用在对环境有明显毒害作用的特大型项目。
新增加的六个内容是：
风险评价；公众参与；总量控制；清洁生产和循环经济；水土保持；社会环境影响评价。
1.环境总经济价值的构成
C.环境影响报告书
发现规划环境影响报告书质量存在重大问题的，审查时应当提出对环境影响报告书进行修改并重新审查的意见。
2）应用环境质量标准时，应结合环境功能区和环境保护目标进行分级。
昆明学院
《数字电子技术》课程设计指导书
（适用于计算机科学与技术专业所有方向）
（学分：
1学时：
1周）
信息技术学院
201２年10月
一、课程设计的基本任务
培养学生对数字集成电路应用方面的综合实践技能，掌握综合运用理论知识以解决实际问题的能力。
学生通过电路设计、安装、调试、整理资料、答辩等环节形成独立思考问题的能力，以及培养课本知识以外的一些科技工作者必须具备的基本技能，并培养学生的创新能力和自主学习的能力。
如查阅资料、懂得如何根据需要选择器件等，从而逐步熟悉开展科学实践的程序和方法。
二、课程设计的基本要求
通过为期一周的课程设计，要求同学达到以下基本要求：
1、查阅资料。
分析比较、选择设计方案；
2、总体设计。
设计计算、元件选取、绘制电路原理图；
3、软件仿真、安装电路。
利用Proteus软件构建电路，进行虚拟仿真，并在面包板上插接元器件，连接好完整的电路。
4、调试。
利用Proteus软件的调试工具进行分块调试、整机联调，并检查安装的电路无误后，进行通电观察、分块调试和整机联调。
5、故障排除。
根据调试过程中出现的问题，逐一查找原因，排除故障，使电路达到设计要求；
6、写出课程设计报告。
要求写出设计思路、工作原理，画出电路结构框图，绘出电路原理图，给出设计参数及调试电路数据，分析设计中遇到的问题和解决方法及设计心得体会。
三、课程设计时间进度安排
序号
教学内容
学时
说明
1
布置任务、讲授设计
0.5天
2
查阅资料、总体设计
2天
3
软件仿真、安装电路
１天
4
调试、故障排除
0.5天
5
书写设计报告
0.5天
6
验收、考核
0.5天
合计
5天
四、课程设计提交成果
提交课程设计报告及仿真文件。
五、课程设计成绩评定
设计成绩根据设计成果，综合在课程设计过程中的表现，按“优、良、中、及格、不及格”5级分制或百分制综合评定。
平时成绩（含考勤、电路原理设计）40%；
提交成果（含电路仿真/安装、调试、验收、考核）30%；
课程设计报告30%。
如果发现设计报告雷同，一律做不及格处理。
六、课程设计报告的主要内容
写出设计思路、工作原理，画出电路结构框图，且用CAD软件绘出电路原理图，给出设计参数及调试电路数据，分析设计中遇到的问题和解决方法及设计心得体会，并列出参考文献。
七、课程设计的内容、步骤和方法
数字系统设计的一般方法与步骤
1、熟悉课题
必须充分了解设计要求，明确被设计系统的全部功能、要求及技术指标。
熟悉被处理信号与被控制对象的各种参数与特点。
2、确定总体设计方案
根据系统逻辑功能画出系统的原理框图，将系统分解。
确定连接不同方框间各种信号的逻辑关系与时序关系。
方框图应能简洁、清晰地表示设计方案的原理。
3、绘制单元电路并对单元电路仿真
选择合适的数字器件，用电子CAD软件绘出各逻辑单元的逻辑电路图。
然后利用电子CAD软件中的数字电路仿真功能对电路进行仿真测试，从而确定电路是否准确无误。
4、分析电路
设计的电路可能不存在任何问题，但组合起来后系统可能不能正常工作，因此，充分分析各单元电路，特别是对控制信号要从逻辑关系、正负极性、时序等几个方面进行深入的考虑，确保不存在冲突。
在深入分析的基础上通过对原设计电路的不断修改，从而获得最佳设计方案。
5、完成整体设计
在各单元电路完成的基础上，再用电子CAD软件对整个电路进行仿真，验证设计。
6、电路安装
仿真成功后，完成电路的安装、测试。
题目多功能数字钟的设计、仿真
一、课程设计目的
（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。
二、技术要求
（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、主要仪器及元器件
仪器：
计算机、示波器、数字万用表、频率计、数字电路实验箱、直流稳压电源。
软件：
电路仿真软件Proteus
元器件：
七段数码显示管6只，数字集成电路若干，电阻、电容若干，面包板，短导线若干。
四、内容要求
本次课程设计要求完成一个多功能数字钟的电路设计、系统仿真与制作。
多功能数字钟系统的总体框图可参考图1。
其中基本电路完成“秒”、“分”、“时”计时、显示和“分”、“时”校时功能，扩展电路完成整点报时
1、数字钟基本电路的设计与仿真
（1）秒信号发生器。
（a）根据所学数字电路知识，通过广泛查阅相关资料，自行设计一个1kHz信号发生器电路。
（b）在仿真软件Proteus中将所设计的1kHz信号发生器电路绘制出来。
（c）用Proteus软件中的示波器（OSCILLOSCOPE）观察并记录所设计的1kHz信号发生器的输出信号波形。
（2）分、秒计数器。
分、秒计数器为模60的计数器。
（3）时计数器。
时计数器是一个24小时制的计数器，当数字钟运行到23h59min59s时，秒的个位计数器再输入一个秒脉冲，数字钟应自动显示出00h00min00s。
（4）校时电路。
首次使用数字钟，或当数字钟计时出现误差时，必须对时间进行校正，通常称为“校时”。
校时是数字钟的基本功能，一般要求能对时和分分别进行校对。
对校时电路的要求是在小时校正时不影响分、秒的正常计数，在分校正时不影响秒和小时的正常计数。
以上模块可实现数字钟的基本功能。
根据所学数字电路知识，通过广泛查阅相关资料，自行设计基本电路。
在仿真软件Proteus中将所设计的基本电路绘制出来,并检验功能是否完备。
2、整点报时电路的设计与仿真
（1）根据所学数字电路知识，通过广泛查阅相关资料，自行设计一个整点报时电路。
可采用模仿电台的报时方式，每当到59min51s、53s、55s、57s时发出一低音（约500Hz），而到59min59s时发出一高音（约1kHz），声音持续时间均为1s。
（2）在仿真软件Proteus中将所设计的整点报时电路绘制出来，并将其加入到基本电路。
（3）用Proteus软件中的示波器观察并记录整点报时时蜂鸣器的信号波形。
（4）检验所设计的整点报时功能是否完备。
3、闹钟电路的设计与仿真
闹钟功能，即按设定时、分值发出定时声响，也是数字钟的重要功能。
要实现闹钟功能，需要设置一套能够设定计数值的时、分计数器，该套闹钟时、分计数器的输出与计时时、分计数器的输出比较，二者相等时发出声响启动信号。
（1）根据所学数字电路知识，通过广泛查阅相关资料，自行设计一个闹钟电路。
（2）用Proteus软件中的示波器观察并记录闹钟发出定时声响时蜂鸣器的信号波形。
（3）检验所设计的闹钟功能是否完备。
4、电路的安装
在面包板上插接元器件，连接好完整的电路，检查安装的电路无误后，进行通电观察、分块调试和整机联调。
五、思考题与习题
（1）制约数字钟计时精度的因素是什么？
如何提高精度？
（2）给数字钟增加整点数报时功能，即以高音声响的次数表达整点时数，如5点钟响5次，8点钟响8次。
（3）数字钟还存在哪些不足？
如何改进？
参考题目
1、交通灯控制电路设计
由一条主干道和一条支干道的汇合点形成十字交叉路口，为确保车辆安全、迅速地通行，在交叉路口的每个入口处设置了红、绿、黄三色信号灯。
红灯亮禁止通行；绿灯亮允许通行；黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停靠在禁行线内。
实现红、绿灯的自动指挥对城市交通管理现代化有着重要的意义。
设计任务与要求：
（1）用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。
（2）当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯，而支干道允许亮绿灯时，主干道亮红灯。
（3）主支干道交替允许通行，主干道每次放行30s、支干道20s。
设计30s和20s计时显示电路。
（4）在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间，要亮5s的黄灯作为过渡，设置5s计时显示电路。
2、四人智力竞赛抢答器的设计：
设计任务：
设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。
用数字显示抢答倒计时间，由“9”倒计到“0”时，无人抢答，蜂鸣器连续响1秒。
选手抢答时，数码显示选手组号，同时蜂鸣器响1秒，倒计时停止。
设计要求：
（1）4名选手编号为：
1，2，3，4。
各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应，也分别为1，2，3，4。
（2）给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零（抢答显示数码管灭灯）和抢答的开始。
（3）抢答器具有数据锁存和显示的功能。
抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，同时扬声器给出音响提示，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。
抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。
（4）抢答器具有定时（9秒）抢答的功能。
当主持人按下开始按钮后，定时器开始倒计时，定时显示器显示倒计时间，若无人抢答，倒计时结束时，扬声器响，音响持续1秒。
参赛选手在设定时间（9秒）内抢答有效，抢答成功，扬声器响，音响持续1秒，同时定时器停止倒计时，抢答显示器上显示选手的编号，定时显示器上显示剩余抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。
（5）如果抢答定时已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效。
系统扬声器报警（音响持续1秒），并封锁输入编码电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器显示0。
（6）可用石英晶体振荡器或者555定时器产生频率为1Hz的脉冲信号，作为定时计数器的CP信号。
3、简易数字频率计电路设计
数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器，被测信号可以是正弦波、方波或其它周期性变化的信号。
如配以适当的传感器，可以对多种物理量进行测试，比如机械振动的频率、转速、声音的频率以及产品的计件等等。
因此，数字频率计是一种应用很广泛的仪器。
设计任务与要求
要求设计一个简易的数字频率计，测量给定信号的频率，并用十进制数字显示，具体指标为：
（1）测量范围：
1Hz—9.999KHz，闸门时间1s；
10Hz—99.99KHz，闸门时间0.1s；
100Hz—999.9KHz，闸门时间10ms；
1KHz—9999KHz，闸门时间1ms；
（2）显示方式：
四位十进制数；
（3）当被测信号的频率超出测量范围时,报警。
4、.数字密码锁
设计任务与要求：
（1）设计一个电子密码锁，在锁开的状态下输入密码，设置的密码共4位，用数据开关Ｋ0～Ｋ9分别代表数字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9；
（2）输入的密码用七段数码管显示，最后输入的密码显示在最右（左）边的数码管上，即每输入一位数，密码在数码管上的显示左（右）移一位；
（3）用一位输出电平的状态代表锁的开闭状态（用灯光显示或报警表示）。
八、主要参考文献
1.宁帆.数字电路与逻辑设计.人民邮电出版社.2003年
2.杨洋.电子电路设计与制作.科学出版社.2005年
3.丁文霞.电子技术基础实验与课程设计.电子工业出版社.2005年
4.谢自美.电子线路分析、设计、测试.高等教育出版社
附录
Protues使用教程
ProteusISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。
它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析（SPICE）各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：
①实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。
具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。
②支持主流单片机系统的仿真。
目前支持的单片机类型有：
68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。
③提供软件调试功能。
在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如KeilC51uVision2等软件。
④具有强大的原理图绘制功能。
总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。
本章介绍ProteusISIS软件的工作环境和一些基本操作。
一、进入ProteusISIS
双击桌面上的ISIS6Professional图标或者单击屏幕左下方的“开始”→“程序”→“Proteus6Professional”→“ISIS6Professional”，出现如图1所示屏幕，表明进入ProteusISIS集成环境。
图1启动时的屏幕
二、工作界面
ProteusISIS的工作界面是一种标准的Windows界面，如图2所示。
包括：
标题栏、主菜单、标准工具栏、绘图工具栏、状态栏、对象选择按钮、预览对象方位控制按钮、仿真进程控制按钮、预览窗口、对象选择器窗口、图形编辑窗口。
图2ProteusISIS的工作界面
三、基本操作
图形编辑窗口
在图形编辑窗口内完成电路原理图的编辑和绘制。
为了方便作图
坐标系统（CO-ORDINATESYSTEM）
ISIS中坐标系统的基本单位是10nm，主要是为了和ProteusARES保持一致。
但坐标系统的识别（read-out）单位被限制在1th。
坐标原点默认在图形编辑区的中间，图形的坐标值能够显示在屏幕的右下角的状态栏中。
点状栅格（TheDotGrid）与捕捉到栅格（SnappingtoaGrid）
编辑窗口内有点状的栅格，可以通过View菜单的Grid命令在打开和关闭间切换。
点与点之间的间距由当前捕捉的设置决定。
捕捉的尺度可以由View菜单的Snap命令设置，或者直接使用快捷键F4、F3、F2和CTRL+F1。
若键入F3或者通过View菜单的选中Snap100th，
你会注意到鼠标在图形编辑窗口内移动时，坐标值是以固定的步长100th变化，这称为捕捉，
如果你想要确切地看到捕捉位置，可以使用View菜单的X-Cursor命令，选中后将会在捕捉点显示一个小的或大的交叉十字。
实时捕捉（RealTimeSnap）
当鼠标指针指向管脚末端或者导线时，鼠标指针将会被捕捉到这些物体，这种功能被称为实时捕捉，该功能可以使你方便的实现导线和管脚的连接。
可以通过Tools菜单的RealTimeSnap命令或者是CTRL+S切换该功能。
可以通过View菜单的Redraw命令来刷新显示内容，同时预览窗口中的内容也将被刷新。
当执行其它命令导致显示错乱时可以使用该特性恢复显示。
视图的缩放与移动
可以通过如下几种方式：
用鼠标左键点击预览窗口中想要显示的位置，这将使编辑窗口显示以鼠标点击处为中心的内容。
在编辑窗口内移动鼠标，按下SHIFT键，用鼠标“撞击”边框，这会使显示平移。
我们把这称为Shift-Pan。
用鼠标指向编辑窗口并按缩放键或者操作鼠标的滚动键，会以鼠标指针位置为中心重新显示。
预览窗口（TheOverviewWindow）
该窗口通常显示整个电路图的缩略图。
在预览窗口上点击鼠标左键，将会有一个矩形蓝绿框标示出在编辑窗口的中显示的区域。
其他情况下，预览窗口显示将要放置的对象的预览。
这种PlacePreview特性在下列情况下被激活：
当一个对象在选择器中被选中
当使用旋转或镜像按钮时
当为一个可以设定朝向的对象选择类型图标时（例如：
Componenticon,DevicePinicon等等）
当放置对象或者执行其他非以上操作时，placepreview会自动消除
对象选择器（ObjectSelector）根据由图标决定的当前状态显示不同的内容。
显示对象的类型包括：
设备，终端，管脚，图形符号，标注和图形。
在某些状态下，对象选择器有一个Pick切换按钮，点击该按钮可以弹出库元件选取窗体。
通过该窗体可以选择元件并置入对象选择器，在今后绘图时使用。
对象选择器窗口
通过对象选择按钮，从元件库中选择对象，并置入对象选择器窗口，供今后绘图时使用。
显示对象的类型包括：
设备，终端，管脚，图形符号，标注和图形。
图形编辑的基本操作
对象放置（ObjectPlacement）
放置对象的步骤如下（Toplaceanobject:
）
1.根据对象的类别在工具箱选择相应模式的图标（modeicon）。
2、根据对象的具体类型选择子模式图标（sub-modeicon）。
3、如果对象类型是元件、端点、管脚、图形、符号或标记，从选择器里（selector）选择你想要的对象的名字。
对于元件、端点、管脚和符号，可能首先需要从库中调出。
4、如果对象是有方向的，将会在预览窗口显示出来，你可以通过预览对象方位按钮对对象进行调整。
5、最后，指向编辑窗口并点击鼠标左键放置对象。
选中对象（TagginganObject）
用鼠标指向对象并点击右键可以选中该对象。
该操作选中对象并使其高亮显示，然后可以进行编辑。
选中对象时该对象上的所有连线同时被选中。
要选中一组对象，可以通过依次在每个对象右击选中每个对象的方式。
也可以通过右键拖出一个选择框的方式，但只有完全位于选择框内的对象才可以被选中。
在空白处点击鼠标右键可以取消所有对象的选择。
删除对象（DeletinganObject）
用鼠标指向选中的对象并点击右键可以删除该对象，同时删除该对象的所有连线。
拖动对象（DragginganObject）
用鼠标指向选中的对象并用左键拖曳可以拖动该对象。
该方式不仅对整个对象有效，而且对对象中单独的labels也有效。
如果WireAutoRouter功能被使能的话，被拖动对象上所有的连线将会重新排布或者'fixedup'。
这将花费一定的时间（10秒左右），尤其在对象有很多连线的情况下，这时鼠标指针将显示为一个沙漏。
如果你误拖动一个对象，所有的连线都变成了一团糟，你可以使用Undo命令撤消操作恢复原来的状态。
拖动对象标签（DragginganObjectLabel）
许多类型的对象有一个或多个属性标签附着。
例如，每个元件有一个“reference”标签和一个“value”标签。
可以很容易地移动这些标签使你的电路图看起来更美观。
移动标签的步骤如下（Tomovealabel）
1、选中对象
2、用鼠标指向标签，按下鼠标左键。
3、拖动标签到你需要的位置。
如果想要定位的更精确的话，可以在拖动是改变捕捉的精度（使用F4、F3、F2、CTRL+F1键）。
4、释放鼠标
调整对象大小（ResizinganObject）
子电路（Sub-circuits）、图表、线、框和圆可以调整大小。
当你选中这些对象时，对象周围会出现黑色小方块叫做“手柄”，可以通过拖动这些“手柄”来调整对象的大小。
调整对象大小的步骤如下（Toresizeanobject）
1、选中对象
2、如果对象可以调整大小，对象周围会出现黑色小方块，叫做“手柄”。
3、用鼠标左键拖动这些“手柄”到新的位置，可以改变对象的大小。
在拖动的过程中手柄会消失以便不和对象的显示混叠。
调整对象的朝向（ReorientinganObject）
许多类型的对象可以调整朝向为0,90,270，360或通过x轴y轴镜象。
当该类型对象被选中后，“RotationandMirror”图标会从兰色变为红色，然后就可以来改变对象的朝向。
调整对象朝向的步骤如下（Toreorientanobject）
1、选中对象
2、用鼠标左键点击Rotation图标可以使对象逆时针旋转，用鼠标右键点击Rotation图标可以使对象顺时针旋转。
3、用鼠标左键点击Mirror图标可以使对象按x轴镜象，用鼠标右键点击Mirror图标可以使对象按y轴镜象。
毫无疑问当RotationandMirror图标是红色时，操作他们将回改变某个对象，即便你当前没有看到它，实际上，这中颜色的指示在你想对将要放置的新对象操作时是格外有用的。
当图标是红色时，首先取消对象的选择，此时图标会变成兰色，说明现在可以“安全“调整新对象了。
编辑对象（EditinganObject）
许多对象具有图形或文本属性，这些属性可以通过一个对话框进行编辑，这是一中很常见的操作，有多种实现方式。
编辑单个对象的步骤是（Toeditasingleobjectusingthemouse）：
1、选中对象
2、用鼠标左键点击对象。
连续编辑多个对象的步骤是（Toeditasuccessionofobjectsusingthemouse）
1、选择MainMode图标，再选择InstantEdit图标。
2、依次用鼠标左键点击各个对象
以特定的编辑模式编辑对象的步骤是（Toeditanobjectandaccessspecialeditmodes:
）
1、指向对象
2、使用键盘CTRL+'E'
对于文本脚本来说，这将启动外部的文本编辑器。
如果鼠标没有指向任何对象的话，该命令将对当前的图进行编辑。
通过元件的名称编辑元件的步骤如下（Toeditacomponentbyname:
）
1、键入'E'
2、在弹出的对话框中输入元件的名称（partID）。
确定后将会弹出该项目中任何元件的编辑对话框，并非只限于当前sheet的元件。
编辑完后，画面将会以该元件为中心重新显示。
你可以通过该方式来定位一个元件，即便你并不想对其进行编辑。
在OBJECTSPECIFICS这一节中将详细说明对应于每种对象类型的具体编辑操作方式。
编辑对象标签（EditingAnObjectLabel）
元件、端点、线和总线标签都可以象元件一样编辑。
编辑单个对象标签的步骤是（Toeditasingleobjectlabelusingthemouse:
）
1、选中对象标签。
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