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数字电路制作20110915.jsp

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数字电路制作项目

项目1 声音响度显示电路的设计
1、任务目标
设计声音响度显示电路,使其在家庭音响系统中作音响指示器。
2、任务分析
根据任务目标，绘制原理框图如图所示
供电电路
声音检测电路
显示电路

图1.1 声音响度原理框图
电路包括供电电路、声音检测电路和显示电路三个部分,供电电路提供整个电路的电压,声音检测电路和显示电路是检测无声状态、声音较小状态和声音足够大状态后作出相应的显示。
3、任务设计
根据任务目标，设计声音响度显示电路，如图所示

图1.2 声音响度原理图
图中电路是由六个反相器CD4069构成的声音响度显示电路。电路主要由两只集成块和6只发光二极管构成.LM386是一块音频功率放大集成电路；CD4069是一块非门集成电路；咪头提供给LM386声音声源。
4、任务实现
(1）供电电路
电池盒供给5V直流电压用于响度检测和显示电路作工作电压。
（2）声音检测电路
声音检测电路由咪头和LM386为主构成，由咪头检拾到的声音信号，经变换为电信号后加至LM386放大输出，通过二极管对电容进行充电,由此即可将声音的大小变换为电容上所充电压的大小。
（3）显示电路
显示电路由CD4069与6只发光二极管共同组成，CD4069的6只非门的触发电平均为电源电压的1/2,R1—R6为降压电阻，由于降压电阻的作用,使咪头上的充电电压分配到6只非门输入端的作用电压依次降压，也就是使非门1至非门6翻转时所需的咪头端电压依次升高.
无声状态：当无声音被咪头检拾到时，电容两端电压略低于电源电压1/2，6只非门电路的输入端均处于低电平状态，其输出均为高电平，故LED1-LED6发光二极管均不会点亮。
声音较小状态：当咪头检拾到的声音较小时，咪头两端所充电压较低，只有前面一个或两个非门被触发器翻转输出低电平，以使相对应的发光二极管被导通发光。
声音足够大状态：当咪头检拾到声音足够大时，咪头两端的充电电压会接近电源电压，该电压虽经R1—R5降压，但在R6的上端仍可分得超过1/2电源电压的作用电压，使非门6也翻转,并输出低电平，点亮LED6发光二极管。此时LED1-LED6全部点亮，以显示声音的响度最高。
这种声音响度显示电路适用于娱乐中测量掌声、喊叫声的响度，也可用于家庭音响系统，作为音响电平指示器等。
5、任务难点
R1—R6分压电阻的选取。
6、所用元件列表
电池盒（四节）
1只
1。5V干电池
4节
按键开关
3只
510Ω电阻
3只
CD4069与非门
1只
470Ω电阻
1只
发光二极管
6只
电路板
一块
导线
若干

项目2 水箱水位监测电路的设计
1 任务目标
水位监测电路监测到水箱不同的水位后，通过译码器译码输出控制音响电路发出不同声音或闪烁提示.
2 任务分析
根据任务要求，该系统包括水位监测电路、译码器、音响电路、载频振荡电路4个部分,如下图所示。
水位检测电路

译码器

显示电路

图2。1 水位监测电路原理框图
3 任务设计
水箱水位监测电路设计图如下图所示：
图2.2 水位监测电路原理图
电路主要由2块集成电路和四只发光二极管组成。其中：与非门的型号为CD4011，是一块2输入4与非门数字集成电路； CD4514是一块4-16译码器(高电平有效）数字集成电路。
4 任务实现
（1）水位检测与信号转换
水箱中的水位用波动开关模拟进行。U2A-U2B组成4个反相器，将水位高低转换为4组二进制码加到CD4514的2、3、21、22脚上.
(2）信号译码
CD4514是一块4-16译码器，它对检测到的水位信号进行译码，译码后的结果分别去控制发光二极管的亮灭。

5 所用元件列表
电池盒（四节)
1只
1。5V干电池
4节
4排波动开关
1只
471K电阻
4只
CD4011与非门
1只
CD4514译码器
1只
发光二极管
4只
电路板
一块
导线
若干

项目3 可预制时间的定时电路的设计
1 任务目标
用计数器构成可预制时间的定时电路，应用于各种智力和知识竞赛场合,并设定抢答时间。
2 任务分析
根据任务目标，绘制原理框图如下图.
秒脉冲电路
计数器
显示译码器
数码管

图3.1 定时电路原理框图
该设计包括秒脉冲电路、计数器、显示译码器和数码管4个部分。在智力和知识竞赛中,节目主持人根据抢答题的难易程度，通过计数器设定抢答时间，显示译码器驱动数码显示对应时间，秒脉冲电路给计数器提供时钟脉冲。
3 任务设计
设计电路如下图所示：

图3.2 定时电路原理图
电路由2快十进制同步加/减计数器192预制答题的抢答时间，计数器的时钟脉冲由555时基电路组成的多谐振荡器提供，显示译码器48驱动数码管显示预制的时间。
4、任务实现
(1）秒脉冲电路
555时基电路组成多谐振荡器,产生一定频率的矩形脉冲。脉冲周期由电容C的充放电时间决定,T=0.7(R1+2R2）C=1s。
（2）时间显示电路
时间显示电路选用2块显示译码器74ls48来驱动数码管显示预制的时间。
（3）预制时间电路
预制时间电路选用2块十进制同步加/减计数器192进行设计。两个集成块的时钟脉冲均从CPd输入。低位片的CPd接秒脉冲电路产生的秒脉冲信号，高位片的CPd接低位片的借位端BO'，低位片每计10个秒脉冲,高位片计1个,即高位片预制定时时间的十位数,低位片预制定时时间的个位数。假设定时时间预制为30s，则预制高位片数据端D3D2D1D0=0011，低位片数据的D3D2D1D0=0000。
接通电源和控制开关S，七段数码管显示数据“30"，然后断开控制开关S。每过1s，数码管显示数据递减，直到00，数码管显示数据就不再变化。

5、所用元件列表
74ls192
2个
74ls48
2个
七段共阴极数码管(单个8引脚）
2个
74ls00
1个
电阻

电容

项目4 多音调报警器
1 任务目标
用555定时器多音调报警器,触发不同开关，会发出不同的声音。
2 任务分析
根据任务目标，绘制原理框图如下图.
触发电路
多谐振荡器
扬声器

图4.1 定时电路原理框图
该设计包括触发电路、多谐振荡器和扬声器3个部分。在需要多路控制的报警场合有很大应用价值。
3 任务设计
设计电路如下图所示：

图3。2 定时电路原理图
电路由2快十进制同步加/减计数器192预制答题的抢答时间，计数器的时钟脉冲由555时基电路组成的多谐振荡器提供,显示译码器48驱动数码管显示预制的时间。
4、任务实现
（1)触发电路
（2）多谐振荡器电路
(3）杨声器
5 、用元件列表
555定时器
1个
二极管

电阻

电容

扬声器

项目5输入大于5的数字显示出来。
项目6输入小于10的数字乘方，并显示。
项目7输入8421BCD码转换成为余3码，并显示.
项目8 按键显示制作
数字显示电路实验将传统的四个分离的基本门实验，编码器、显示译码器、七段显示器实验,加法实验和比较器实验综合为一个完整的设计型的组合电路综合实验。通过本实验要求学生熟悉各种常用MSI组合逻辑电路的功能与使用方法，学会组装和调试各种MSI组合逻辑电路,掌握多片MSI、SSI组合逻辑电路的级联、功能扩展及综合设计技术，使学生具有数字系统外围电路、接口电路方面的综合设计能力。
二、设计要求
一操作面板左侧有16个按键，编号为0到15数字，另在面板右侧配2个共阳7段显示器，操作面板图如图1所示。请设计一个电路:当你按下小于10的按键后，右侧低位7段显示器显示数字，左侧7段显示器显示0；当你按下大于9的按键后，右侧低位7段显示器显示个位数字，左侧7段显示器显示1。若同时按下几个按键,优先级别的顺序是15到0。现配备1个四位二进制加法器，2个8线-3线优先编码器(74LS148)，2个四2输入与非门,1个非门和2个74LS47显示译码器。
高位
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
低位
图1 实验二操作面板示意图

三、各模块设计
1． 编码、译码和显示电路
2． 基本门电路、全加器电路
设计电路：系统主要分为二个部分：编码电路，译码电路和显示电路。
（１）16线-4线编码器输入信号为～，低电平有效，而且的优先权最高，的优先权最低.输出、、、为四位二进制反码（即0000～1111）。可用第一片的输入端～分别接～，第二片的～接～，显然第一片的优先权应高于第二片，只有当～无信号时才允许第二片工作.因此，将第一片的选通输出端和第二片的控制端相连，即可实现上述功能。通过与非门，我们将、、、取反.
　　　　(２)根据系统的要求，显示输入应为8421BCD码，可以采用加６的办法实现。如下图，当小于９时，直接输入；当大于９时，将ＢＣＤ码加６（溢出后相当于减１０）且十位进１，如图2所示.
　　　　（３）由７４LS４７的真值表，知，，三引脚置高。　

四、选作题目（3个)
用本题目要求的芯片完成下述电路之一
1． 将输入大于5的数字显示出来.
设计要求:

3
2
1
0

7
6
5
4

11
10
9
8

15
14
13
12

图3 实验二（选做1）操作面板示意图

一操作面板左侧有16个按键，编号为0到15数字,另在面板右侧配2个共阳显示管,操作面板图如图3所示.请设计一个电路：当你按下小于5的按键后，右侧低位7段显示器显示数字5,左侧显示器显示＜；当你按下大于5的按键后，右侧低位7段显示器显示数字5，左侧显示器显示＞.若同时按下几个按键，优先级别的顺序是15到0。现配备1个四位比较器，2个8线-3线优先编码器（74LS148)，2个四2输入与非门和2个74LS47显示译码器.
2． 将输入小于10的数字乘方，并显示。
设计要求：
一操作面板左侧有10个按键，编号为0到9数字，另在面板右侧配2个共阳7段显示器，操作面板图如图4所示。请设计一个电路：当你按下按键后，七段显示器显示按下数字的乘方。右侧低位7段显示器显示个位数字,左侧7段显示器显示十位数字。。若同时按下几个按键,优先级别的顺序是9到0。现配备一个加法器,2个8线—3线优先编码器（74LS148），2个四2输入与非门和2个74LS47显示译码器.

十位
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
个位

图4 实验二（选做2）操作面板示意图

3．将输入8421BCD码转换成为余3码,并显示。
设计要求：
一操作面板左侧有10个按键，编号为0到9数字，另在面板右侧配2个共阳7段显示器,操作面板图如图5所示。请设计一个电路:当你按下按键后，七段显示器显示按下所按下数字加3的数字。右侧低位7段显示器显示个位数字，左侧7段显示器显示十位数字。若同时按下几个按键，优先级别的顺序是9到0.现配备一个加法器，2个8线—3线优先编码器（74LS148），2个四2输入与非门和2个74LS47显示译码器。

高位
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
低位
图5 实验二（选做3）操作面板示意图

《数字电子技术应用基础》 黄洁主编 华中科技大学出版社 isbn 978—7—5609-4858-4 2008.9