脈沖與數(shù)字電路課程總結(jié)

《脈沖與數(shù)字電路》課程建設(shè)總結(jié)報告

一、建設(shè)總體目標

以精品課程建設(shè)的“五個一流”為建設(shè)目標，即一流的教師隊伍、一流的教學(xué)內(nèi)容、一流的教學(xué)方法、一流的教材、一流的教學(xué)管理。

課程的建設(shè)目標是建立高素質(zhì)的師資隊伍、保持和改進具有特色的教學(xué)模式、運用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，旨在提高教學(xué)效率，培養(yǎng)創(chuàng)新性人才，并且使本課程教學(xué)活動的各項指標達到學(xué)院精品課程的要求。1．提高課程組成員的學(xué)歷和職稱。

2．與時俱進地更新教學(xué)內(nèi)容。根據(jù)數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展，不斷《脈沖與數(shù)字電路》理論課和實驗課的教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生學(xué)到的專業(yè)知識與學(xué)科的發(fā)展和應(yīng)用同步。

3．對本學(xué)科的教學(xué)進行深化改革，在進一步強調(diào)少而精的基礎(chǔ)上，充分借助目前信息資源和教學(xué)手段多樣化的新形式，并結(jié)合素質(zhì)教育和人文教育，探索新的教學(xué)法。

4．堅持特色教學(xué)、完善已建立的教學(xué)模式，對教學(xué)質(zhì)量（師、生兩方面）探索建立新的可量化的評估體系。

二、建設(shè)的具體目標

以精品課程建設(shè)六方面重點工作為具體建設(shè)目標，具體總結(jié)如下：1．教學(xué)隊伍建設(shè)：

課程組引進了新的成員碩士吳江、本科畢業(yè)生梁超，去年梁超已經(jīng)在職攻讀碩士，吳江今年攻讀博士；同時課程組原有成員通過不斷的教研和科研工作，也提升了自己的職稱和學(xué)歷：夏意在職攻讀博士，高平凡在職攻讀碩士，李紅已經(jīng)獲得碩士學(xué)位，周敏取得高級實驗師資格。

2．教學(xué)內(nèi)容建設(shè)：

面向21世紀，更新教學(xué)觀念，以信息、網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)為主線，依托學(xué)科發(fā)展，結(jié)合與數(shù)字電子技術(shù)相關(guān)的邊緣學(xué)科進行課程教學(xué)內(nèi)容改革，優(yōu)化高等工科人才教育培養(yǎng)過程，培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實、知識面寬、具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的綜合型科技人才。教學(xué)內(nèi)容遵循以器件為基礎(chǔ)、以信號為主線教學(xué)思路，對最常用的基本數(shù)字電路的分析與設(shè)計方法進行研究，使學(xué)生在掌握基本電路的工作原理、主要特性以及電路互聯(lián)等基本知識之后，能通過實踐過程，設(shè)計出滿足技術(shù)要求、性能可靠的應(yīng)用電路和功能完善的數(shù)字系統(tǒng)。課程內(nèi)容包括：緒論，邏輯函數(shù)及其簡化，邏輯門電路，組合邏輯電路，集成觸發(fā)器，時序邏輯電路，脈沖單元電路。

3．用先進的教學(xué)方法和手段：①.教學(xué)方法

☆采用啟發(fā)式教學(xué)方式，強調(diào)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

☆加強實驗課程改革，注重學(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng)。

☆采用現(xiàn)代化教學(xué)手段，創(chuàng)建多種教學(xué)資源為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供廣闊空間�！畈扇￠_卷、半開卷的多種考試方式，深化教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生分析和解決問題的綜合能力。

②.教學(xué)手段

☆制作了CAI課件，提高教學(xué)質(zhì)量。

☆課堂中引入電子電路計算機輔助分析與設(shè)計的內(nèi)容。

☆建立課程網(wǎng)站，實現(xiàn)立體化教學(xué)。依托校園網(wǎng)，建設(shè)課程校內(nèi)網(wǎng)站，完成了網(wǎng)絡(luò)課程和相關(guān)資源的建設(shè)，為學(xué)生創(chuàng)建個性化、自主學(xué)習(xí)環(huán)境。

☆開發(fā)虛擬實驗系統(tǒng)，使實驗教學(xué)再上一個新臺階。4．教材建設(shè)：

根據(jù)學(xué)科的發(fā)展，補充新的教學(xué)內(nèi)容，計劃編寫教材，修訂實驗指導(dǎo)書輔助材料，此項工作正在進行中。

5．實驗建設(shè)

引入了虛擬實驗，學(xué)生可以在計算機里進行驗證性和設(shè)計性實驗。實驗條件有改觀，待搬到新校區(qū)以后全天候開放實驗室，學(xué)生可以自選實驗教材內(nèi)容和自擬實驗課題。實驗設(shè)備比較陳舊落伍，希望學(xué)校加大投入，進一步改善實驗條件。

6．機制建設(shè)建立相應(yīng)的激勵和評價機制,采取切實措施,學(xué)校應(yīng)要求和鼓勵教授們積極承擔(dān)精品課程建設(shè),鼓勵教師、教學(xué)管理人員和學(xué)生積極參加精品課程建設(shè),要有新的用人機制保證精品課程建設(shè),建立健全精品課程評價體系,建立學(xué)生評教制度,促使精品課程建設(shè)不斷發(fā)展。

三、課程特色

課程建設(shè)與與教學(xué)研究項目“仿真技術(shù)在《電子技術(shù)》教學(xué)中應(yīng)用的研究與實踐”結(jié)合，并有教學(xué)研究論文“計算機仿真在電子技術(shù)CAI課件中應(yīng)用的研究與實踐”、“FLASH在數(shù)字電子技術(shù)CAI課件中的應(yīng)用”發(fā)表。引入虛擬實驗。

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數(shù)字電路課程設(shè)計總結(jié)報告

題目：交通燈控制器

班級：08通信工程1班

學(xué)號：0810618125

姓名：廖小梅

指導(dǎo)老師：張紅燕

日期：201*年12月

目錄

1、設(shè)計背景2、設(shè)計任務(wù)書

3、設(shè)計框圖及總體描述

4、各單元設(shè)計電路設(shè)計方案與原理說明5、測試過程及結(jié)果分析

6、設(shè)計、安裝、調(diào)試中的體會7、對本次課程設(shè)計的意見及建議8、附錄

9、參考文獻

10、成績評定表格

一、設(shè)計背景

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市交通問題日益凸顯嚴重，尤其在城市街道的十字叉路口，極其容易發(fā)生交通問題，為了保證交通秩序和人們的安全，一般在每條街上都有一組紅、黃、綠交通信號燈。交通燈控制電路自動控制十字路口的紅、黃、綠交通燈。交通燈通過的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，指揮車輛行人通行，保證車輛行人的安全，實現(xiàn)十字路口交通管理自動化。

二、設(shè)計任務(wù)書

1、設(shè)計一個十字路口的交通燈控制電路，要求南北方向（即A車道）和東西方向（即B車道）兩條交叉道路上的車輛交替運行，每次通行時間都為30秒；

2、在綠燈轉(zhuǎn)紅燈時，先由綠燈轉(zhuǎn)為黃燈，黃燈亮6秒后，再由黃燈轉(zhuǎn)為紅燈，此時另一方向才由紅燈轉(zhuǎn)為綠燈，車輛才開始通行。

三、設(shè)計框圖及總體描述

1、分析系統(tǒng)的邏輯功能，畫出其框圖

交通燈控制系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。它主要由控制器、定時器、譯碼器和秒脈沖信號發(fā)生器等部分組成。秒脈沖發(fā)生器是該系統(tǒng)中定時器和控制器的標準時鐘信號源，譯碼器輸出兩組信號燈的控制信號，經(jīng)驅(qū)動電路后驅(qū)動信號燈工作，控制器是系統(tǒng)的主要部分，由它控制定時器和譯碼器的工作。

圖1交通燈控制系統(tǒng)原理框圖在圖中，

T30:表示甲車道或乙車道綠燈亮的時間間隔為30秒，即車輛正

常通行的時間間隔。定時時間到，T30=1，否則，T30=0。T6：表示黃燈亮的時間間隔為6秒。定時時間到，T6=1，否則，

T6=0。

ST：表示定時器到了規(guī)定的時間后，由控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號。

由它控制定時器開始下個工作狀態(tài)的定時。交通系統(tǒng)的車道信號燈的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換如下所述：

狀態(tài)1：A車道綠燈亮，B車道紅燈亮。表示A車道上的車輛允

許通行,B車道禁止通行。綠燈亮滿規(guī)定的時間隔T30時，控制器發(fā)出狀態(tài)信號ST，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。

狀態(tài)2：A車道黃燈亮，B車道紅燈亮。表示A車道上未過停車

線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行，B車道禁止通行。黃燈亮足規(guī)定時間間隔TY時，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號ST，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。

狀態(tài)3：A車道紅燈亮，B車道黃燈亮。表示AA車道禁止通行，

B車道上的車輛允許通行綠燈亮滿規(guī)定的時間間隔T30時，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號ST，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。狀態(tài)4：A車道紅燈亮，B車道黃燈亮。表示A車道禁止通行，

B車道上未過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行。黃燈亮滿規(guī)定的時間間隔TY時，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號ST，系統(tǒng)返回到狀態(tài)1，又從狀態(tài)1開始工作下去，完成狀態(tài)4后便又返回到狀態(tài)1，如此循環(huán)下去。

交通燈以上4種工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換是由控制器器進行控制的。設(shè)控制器的四種狀態(tài)編碼為00、01、11、10，并分別用S0、S1、S3、S2表示，則控制器的工作狀態(tài)及功能如表1所示，控制器應(yīng)送出甲、乙車道紅、黃、綠燈的控制信號。為簡便起見，把燈的代號和燈的驅(qū)動信號合二為一，并作如下規(guī)定：

表1控制器工作狀態(tài)及功能控制狀態(tài)S0（00）S1（01）S3（11）S2（10）AG=1BG=1AY=1BY=1AR=1BY=1信號燈狀態(tài)車道運行狀態(tài)A綠A黃A紅、B綠A紅，B黃A車道綠燈亮B車道綠燈亮A車道黃燈亮B車道黃燈亮A車道紅燈亮B車道紅燈亮B紅A車道通行，B車道禁止通行B紅A車道緩行，B車道禁止通行A車道禁止通行，A車道通行A車道禁止通行，A車道緩行2、邏輯總圖如圖2所示

圖2邏輯總圖四、各單元設(shè)計電路方案與原理說明

1、秒脈沖發(fā)生器

秒脈沖發(fā)生器由EN555芯片及外圍電路組成，其

中R1、R2和C1的值由公式f=1T=1[R1+2R2]Cln2決定脈沖寬度，由于理論和實際總存在些誤差，所以在秒脈沖電路中的R2采用變位器，以便能更好的調(diào)節(jié)秒脈沖。產(chǎn)生秒脈沖的電路如圖3所示

圖

3脈沖電路圖如圖3所示，R1采用62k歐的電阻、R2則采用最大阻值為10k歐的103電位器，C1為22uF的電容，C2為104pF的電容。R2和C1組成一個串聯(lián)RC充放電電路，在NE555的7腳上輸出一個方波信號，C2上得到一個三角波。此三角波送到NE555的2腳輸入端。由NE555內(nèi)部的比較器和門電路共同作用，維持7腳上的方波信號和3腳上的輸出方波。2、控制器部分

控制器是交通燈管路的核心，它應(yīng)該能夠按照交通管路規(guī)則控制信號燈工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。

控制器則選用74L138芯片，控制電路部分如圖4所示。74LS138芯片為3-8線譯碼器，其管腳如圖5所示，在74LS138芯片中利用G1、/(G2A)和/(G2B)可級聯(lián)擴展成24線譯碼器；若外接一個反相器還可級聯(lián)擴展成32線譯碼器。帶控制輸入端的譯碼器又是一個完整的數(shù)據(jù)分配器。

圖4控制電路在74LS138相應(yīng)的輸出端加了整流二極管D1、D2、D3、D4，起到限流保護發(fā)光二極管的作用。

圖574LS138管腳圖

3、定時器部分

定時器由與系統(tǒng)秒脈沖（由時鐘脈沖產(chǎn)生器提供，這里采用NE555芯片作為時鐘脈沖產(chǎn)生器）同步的計數(shù)器構(gòu)成，要求計數(shù)器在狀態(tài)信號ST作用下，首次清零，然后在時鐘脈沖上升沿作用下，計數(shù)器從零開始進行增2計數(shù)，向控制器提供定時信號T6和T30。

計數(shù)器采用74LS160芯片，定時電路如圖6所示，74LS160是一個具有異步清零、同步置數(shù)、可以保持狀態(tài)不變的十進制上升沿計數(shù)器，

圖6定時電路4、譯碼器部分

譯碼器的主要任務(wù)是將控制器的輸出Ｑ１Ｑ２的四種工作狀態(tài)，翻譯成Ａ、Ｂ車道上６個信號燈的工作狀態(tài)�？刂破鞯臓顟B(tài)編碼與信號燈控制信號之間的關(guān)系。

譯碼部分包括74LS192的計數(shù)、74LS48的譯碼以及共陰數(shù)碼管的顯示。74LS192是可預(yù)置BCD雙時鐘可逆計數(shù)器，74LS48為線7段譯碼器驅(qū)動器，常用在數(shù)字電路和單片機系統(tǒng)的顯示系統(tǒng)中，它們的管腳分別如圖7、8所示。譯碼部分的電路圖如圖9所示。與74LS48相連的是共陰數(shù)碼管，74LS48將74LS192的計數(shù)譯為二進制進而通過數(shù)碼管顯示出數(shù)字。

圖774LS192管腳圖

圖

874LS48管腳圖

圖

9譯碼電路

4、電源

電源電路圖如圖10所示，在圖中，四個ln4148整流二極管組成一個整流橋，以及7805這個5V穩(wěn)壓管，可以使電路及即使輸入的是12V的交流點，整個電路都能正常工作。C3、C4起到濾波的作用，分別采用1000uF、100uF的有極電容，為了顯示電路中是否有電壓輸入，在7805的輸出端連接一個L13的發(fā)光二級管，以及一個保護發(fā)光二極管的電阻R3。

圖10電源電路

五、測試過程及結(jié)果分析

雖然經(jīng)過了仿真，可當電路板做出來時，并沒有如設(shè)計的

要求實現(xiàn)它的功能，發(fā)光二極管并沒有亮，經(jīng)檢測是芯片的16管腳并沒有電壓到達，經(jīng)過檢查VCC的線路，發(fā)現(xiàn)所有需要輸入電壓的管腳的VCC線路并沒有形成一個閉合回路，發(fā)現(xiàn)問題后重新做出來的電路板基本上能調(diào)試出來，但秒脈沖相對較快，經(jīng)過調(diào)節(jié)電位器R2，秒脈沖便恢復(fù)正常。

六、設(shè)計、安裝、調(diào)試中的體會

到硬件的調(diào)試成功花了不少時間，卻在從課程設(shè)計的選定，

其中收獲了不少東西。通過這次課程設(shè)計，理解能力和動手能力都得到了提高，也加深了對課本知識的理解。

這次課程設(shè)計這次的實習(xí)是對去年學(xué)過的數(shù)字電子技術(shù)基本知識的應(yīng)用，本來對數(shù)字電子技術(shù)中的有些東西就不太熟悉，通過這次實習(xí)，更深刻的了解了各種芯片的引腳、時序圖、邏輯圖以及功能表，能夠用各種芯片以及觸發(fā)器等組建邏輯電路。這次的設(shè)計雖然短暫.但卻是我第一次自己動手設(shè)計的電路.以前書本上的內(nèi)容第一次完完全全的在實際中實現(xiàn).在設(shè)計過程中,遇到了書本中不曾學(xué)到的情況.最后,感謝張紅燕老師為我們提供這次的動手機會。交通燈是現(xiàn)實生活中常用的交通工具，經(jīng)過這次獨自設(shè)計并成功完成它，我深刻的了解了它的工作原理，雖然它與現(xiàn)實生活中的交通燈有一定的差距，但是它是現(xiàn)實交通燈的基礎(chǔ)�，F(xiàn)在我體會到數(shù)字電子技術(shù)對當代社會發(fā)展的重要性。

七、對本次課程設(shè)計的意見及建議

這次的課程設(shè)計一共有六個選題，每一個都注重課本知識

的應(yīng)用以及對課外知識的擴充，也都能提高我們的動手能力。但是本次的交通燈的設(shè)計沒有要求右拐燈的顯示，也現(xiàn)實生活中的交通燈有一定的差距。

八、附錄

交通燈控制器的仿真圖如圖11所示，Protel99es圖如圖12所示，PCB如圖13所示，所用元件如表2所示。

圖

11交通燈控制器仿真圖

圖12交通燈控制器Protel99es圖

圖13交通燈控制器PCB圖表2元件清單

編號U1、U2U3U4U5U6、U7U8U9DS1、DS274LS19274LS16074LS138NE55574LS4874LS007805共陰數(shù)碼管名稱數(shù)量（個）211121128112422446備注可預(yù)置BCD雙時鐘可逆計數(shù)器可預(yù)置BCD異步清除計數(shù)器3-8線譯碼器定時器4線7段譯碼器2輸入端四與非門5V整流管顯示數(shù)字整流二極管，限流及整流62k歐10k歐10k歐、1k歐，保護發(fā)光二極管220歐，保護發(fā)光二極管22uF、104pF，充放電路1000uF、100uF，濾波、整流發(fā)綠光，指示通行發(fā)黃光，指示綠燈準備要轉(zhuǎn)換成紅燈發(fā)紅光，指示禁止通行、指示有電壓輸入D1D2D3D4D5D6D7D8ln4148R1R2R3、R8R4、R5、R6、R7C1、C2C3、C4L1、L2、L3、L4L5、L6、L7、L8電阻電位器電阻電阻無極電容有極電容發(fā)光二極管發(fā)光二極管L9、L10、L11、L12、發(fā)光二極管L13、L14

九、參考文獻

梁德厚：《數(shù)字電子技術(shù)及應(yīng)用》201*年7月徐志軍等：《數(shù)字電路技術(shù)實用手冊》電子工業(yè)出版社201*年8月第2版陳大欽：《電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗》高等教育出版社201*年6月第2版張慶雙：《實用電子電路200例》機械工業(yè)出版社201*年7月第1版

物理與電子信息工程系數(shù)電課程設(shè)計成績評定表

專業(yè)：通信工程班級：08通信1班學(xué)號：0810618125姓名：廖小梅課題名稱設(shè)計任務(wù)與要求設(shè)計報告成績電子作品成績課程設(shè)計成績指導(dǎo)教師：

201*年12月

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