安徽师范大学

           学院实验报告

专业名称   软件工程

实 验 室  

实验课程   数字逻辑

实验名称  组合逻辑电路设计与实现

姓    名  

学    号  

同组人员 

实验日期  2013/4/9

 

第二篇：数字逻辑电路设计题目

课题一 交通灯控制逻辑电路设计

一、概况

为了确保十字路口的车辆顺利、畅通地通过，往往都采用自动控制的交通信号灯来进行指挥。其中红灯（R）亮表示该条道路禁止通行；黄灯（Y）亮表示停车；绿灯（G）亮表示允许通行。

                             1.1 交通灯控制器系统框图

二、设计任务和要求

设计一个十字路口交通信号灯控制器，其要求如下：

1.       满足如图1.2顺序工作流程。

图中设南北方向的红、黄、绿灯分别为NSR、NSY、NSG，东西方向的红、

黄、绿灯分别为EWR、EWY、EWG。

它们的工作方式，有些必须是并行进行的，即南北方向绿灯亮，东西方向红

灯亮；南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮；南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮；南北方向红灯亮，东西方向黄灯亮。

图1.2 交通灯顺序工作流程图

   2. 应满足两个方向的工作时序：即东西方向亮红灯时间应等于南北方向亮黄、绿灯时间之和，南北方向亮红灯时间应等于东西方向亮黄、绿灯时间之和。时序工作流程图见图3.3所示。

图3.3中，假设每个单位时间为3秒，则南北、东西方向绿、黄、红灯亮时间分别为15秒、3秒、18秒，一次循环为36秒。其中红灯亮的时间为绿灯、黄灯亮的时间之和，黄灯是间歇闪耀。

 图1.3 交通灯时序工作流程图

3. 十字路口要有数字显示，作为时间提示，以便人们更直观地把握时间。具体为：当某方向绿灯亮时，置显示器为某值，然后以每秒减1计数方式工作，直至减到数为“0”，十字路口红、绿等交换，一次工作循环结束，而进入下一步某方向的工作循环。

例如：当南北方向从红灯转换成绿灯时，置南北方向数字显示为18，并使数显计数器开始减“1”计数，当减到绿灯灭而黄灯亮（闪耀）时，数显得值应为3，当减到“0”时，此时黄灯灭，而南北方向的红灯亮；同时，使得东西方向的绿灯亮，并置东西方向的数显为18。

4. 可以手动调整和自动控制，夜间为黄灯闪耀。

5. 在完成上述任务后，可以对电路进行以下几方面的电路改进或扩展。

    （1）在某一方向（如南北）为十字路口主干道，另一方向（如东西）为次干道；主干道由于车辆、行人多，而次干道的车辆、行人少，所以主干道绿灯亮的时间可以选定为次干道绿灯亮时间的2倍或3倍。

（2）用LED发光二极管模拟汽车行驶电路。当某一方向绿灯亮时，这一方向的发光二极管接通，并一个一个向前移动，表示汽车在行驶；当遇到黄灯亮时，移位发光二极管就停止，而过了十字路口的移位发光二极管继续向前移动；红灯亮时，则另一方向转为绿灯亮，那么，这一方向的LED发光二极管就开始移位（表示这一方向的车辆行驶）。

课题二、数字温度计

一、设计任务

设计一个测试温度范围为0～100℃的数字温度计。

二、提示

数字温度计一般由温度传感器、放大电路、模数转换、译码显示等几个部分组成。图2.1是数字温度计的原理图。

图2.1数字温度计的原理图

（1）温度传感器

温度是最普通最基本的物理量，用电测法测量温度时，首先要通过温度传感器将温度转换成电量，温度传感器有热膨胀式（双金属元件和水银柱开关），温差电势效应电压式（热电偶），电阻效应式电阻温度计（有铂、镍及镍铁合金和热敏电阻）。半导体感受式（测温电阻、二极管和集成电路器件如AD590）。

AD590是一种单片集成的两端式温度敏感电流源，它有金属壳，小型的扁平封装芯片和不锈钢等几种封装方式，它是一个电流源，所流过电流的数值（μA级）等于绝对温度（Kelvin）的变数，其激励电压可以从+4V～+30V，适用的温度范围从-55℃～+110℃。图2.2是它的应用示例图。

图2.2  AD590应用示例

（2）温度的测量

在测量温度时，AD590往往要接到需要电压输入的系统中，图5.2是用两个AD590和一个运算放大器进行温度测量的基本电路，其输出电压V_O=（T1-T2）50mv/℃，若T2=0℃，则为待测温度，当T1=T2时，由于AD590之间的失配或者有小的温度差，用电阻R1和R2能够调掉偏置。

（3）温度的数字显示

运算放大器输出电压需经A/D变换、译码器送至数码管显示。应注意显示的温度数值与电压之间的换算关系。

三、设计要求

（1）查阅资料选择温度传感器。

（2）设计温度测量电路（确定温度与电压之间的转换关系）。

（3）设计温度显示电路（显示的数字应反映被测量的温度）。

（4）画出数字温度计电路图，读数范围0～100℃，读数稳定。

四、提供器材

（1）温度传感器AD590等。

（2）运算放大器μA741 1片。

（3）模数转换器ADC0809 1片。

（4）译码器：（自选）需将二进制数转换成BCD码。

（5）BCD码的七段码显示器74LS48 3片。

（6）数码管（共阴性）3只。

（7）电阻、电容若干。

（8）555定时器1片。

（9）面包板2块。

课题三、多路防盗报警电路的设计

一、       设计任务

设计一个多路防盗报警电路，要求：

（1）       输入电压：DC12V。

（2）       输出信号：同时驱动LED和继电器。

（3）       具有延时触发功能。

（4）       具有显示报警地点功能。

（5）       可以根据需要随时扩展报警路数。

二、       提示

多路报警器采用多路输入、同一报警输出方式实现。输入端带延时触发功能，一麻痹盗贼。多路报警器原理框图如图3.1

图3.1 多路报警器原理框图

参考电路如图3.2所示，包括：

（1）触发电路：按键S代表报警轻触开关，当开关按下时，电容C1经电阻R1充电，实现延时触发电路；再经过三极管BG放大，驱动晶体管Q，点亮LAMP-1指示灯，指示报警，同时信号经过二极管D触发后续报警电路。

（2）报警电路：报警电路由NE555和驱动电路构成。

图3.2 多路报警器参考电路

课题四、电梯控制电路设计

一、设计任务

设计一个简易4层电梯控制电路。

二、提示

电梯控制器是控制电梯按顾客的要求自动上下的装置。

三、任务和要求

（1）观察电梯的工作过程，描述出所设计电梯控制电路的逻辑功能。

（2）电梯升降一层所需时间可自行设计。

（3）能记忆电梯内、外的所有请求信号，并按照电梯运行规则按顺序响应，每个信号保留至执行后消失。

四、可以选用的元器件

EPM7128S、555定时器、共阴极七段数码管、74LS48、发光二极管、按键开关、电阻、电容。

课题五、倒计时计时器

倒计时计时器的用途很广泛。它可以用做定时，控制被定时的电器的工作状态，实现定时开或者定时关，最长定时时间为999分钟。它还可以用做倒计时记数，最长记时时间为999秒，有三位数码管显示记数状态。

    设计思路: 用三个可预置数的减计数器组成三位二-十进制减计数器，用三个译码器和三个LED数码管显示器，CMOS电路组成秒/分选择器，另外有控制电路，控制器随着计数器计数的状态发生改变，计时期间，用电气开关断开，当计时完毕时，用电气开关闭合。