10数字电路的设计
数字电路与逻辑设计教程-第1章
1.2 数制和码制
【例1-4】求十进制数(26)10所对应的二进制数。
因此(26)10=(11010)2。
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1.2 数制和码制
【例1-5】求十进制数(357 ) 10所对应的八进制数。 解
因此(357 )10=(545)8。
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1.2 数制和码制
上一节介绍了数字信号的两种取值，实际生活中的数字表示 大多采用进位计数制。
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1.2 数制和码制
1.2.1 进位计数制与常用计数制
用数字量表示物理量大小时，仅用一位数码往往不够用，经 常需要用进位计数的方法组成多位数码表示。把多位数码中 每一位的构成方法以及从低位到高位的进位规则称为计数制 。在生产实践中除了人们最熟悉的十进制以外，还大量使用 各种不同的进位计数制，如八进制、十六进制等。在数字设 备中，机器只认识二进制代码，由于二进制代码书写长，所 以在数字设备中又常采用八进制代码或十六进制代码。
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1.2 数制和码制
任何进制数的值都可以表示为该进制数中各位数字符号值与 相应权乘积的累加和形式，该形式称为按权展开的多项式之 和。一个J进制数(N为按权展开的多项式的普遍形式可表示为 :
式中，K为任意进制数中第i位的系数，可以为0~ (J-1)数码中 的任何一个;i是数字符号所处位置的序号;m和n为整数，m为 小数部分位数(取负整数)，n为整数部分位数(取正整数);.J为 进位基数，Ji为第i位的权值。例如，十进制数(123.75 )10表示 为:
第1章 微型计算机系统概述
1.1 数字电路概述 1.2 数制和码制 1.3 逻辑代数基础 本章小结
1.1 数字电路概述
实验二Altium-Designer-Release-10数字电路原理图
实验二 Altium-Designer-Release-10 数字电路原理图电子线路设计软件课程设计报告实验内容：实验二 Altium Designer Release 10 数字电路原理图设计一、实验目的：1、 学习使用 Altium Designer Release 10 绘制数字电路原理图； 2、 熟练掌握用 Altium Designer Release 10 设计原理图的流程； 3、 掌握从 Altium Designer Release 10 的库里查找数字电路所需原件； 4、 学习建立自己的元件库，能自己绘制没有的数字电路元件； 5、 学会对原理图进行电气检查，更改其中的错误。
二、Altium Designer Release 10 软件绘制数字电路的步骤1、建立设计文件 建立一个新的工程文件和原理图文件，并找到数字电路元件所在的元件库文件； 2、设置图纸参数 根据电路的复杂程度以及要求的图纸规范设置原理图图纸的大小、方向、表题栏的格式等参 数，经过画图的经验，我觉得这一步要在一开始就设置好，否则在中途更改图纸大小，会使 画好的元件布局不合理； 3、载入原理图符号库 在 AD 中，点击 Libraries 就可以到搜索元件符号的界面，而元件库很好添加，要那个库就在 搜索栏里找到这个库的名字，就可以添加这个库里元件符号。
4、放置和调整元件。
5、设置元件属性。
6、原理图的布线。
7、添加标注。
8、检测和修改。
三、Altium Designer 10 如何编辑元件库（一）、编辑一个单片机元件：1、首先在 Miscellaneous Connectors.IntLib 库里面找到有 2X33 个管脚的元件符号，删除一个 管脚剩下的 65 个管脚就是我们所需要的。
2、由于单片机的一些管脚的管脚名很长，这就需要我们要调整代表芯片的长方形的宽度， 我们把最长的管脚名先标注，然后在以这个管脚名调整长方形的宽度，若事先不调节好，可 能有些管脚名会重合看不清，在在修改起来比较麻烦。
电子信息专业优质课数字电路与逻辑设计
电子信息专业优质课数字电路与逻辑设计数字电路与逻辑设计是电子信息专业中的一门重要课程，它是电子技术和计算机科学的基础。
本文将从数字电路基础、逻辑门电路设计、组合逻辑电路设计和时序逻辑电路设计四个方面进行论述。
一、数字电路基础数字电路是用于处理数字信号的电路，数字信号只有两个状态，即0和1。
数字电路以逻辑门为基本单元，通过逻辑门的组合和连接形成各种功能的数字电路。
常见的逻辑门有与门、或门、非门、异或门等。
数字电路有许多重要概念，如真值表、卡诺图、布尔代数等。
二、逻辑门电路设计逻辑门电路是由多个逻辑门组成的电路，在实际应用中用于完成某种特定的逻辑功能。
逻辑门电路设计是数字电路设计的关键环节之一。
在逻辑门电路设计中，需要根据所需的逻辑功能，选择适当的逻辑门类型，并合理地连接它们。
逻辑门电路设计要求我们掌握逻辑代数的基本原理和设计的方法。
三、组合逻辑电路设计组合逻辑电路是由多个逻辑门组成的电路，在给定输入条件下，通过逻辑操作得出输出结果。
组合逻辑电路不含有时钟信号，输出只与输入有关，不受先后顺序的影响。
组合逻辑电路设计的关键在于确定输入信号和输出信号之间的逻辑关系，并选择适当的逻辑门进行连接。
四、时序逻辑电路设计时序逻辑电路是在组合逻辑电路基础上加入时钟信号，使得输出不仅与输入有关，还与时间有关。
时序逻辑电路设计需要考虑信号的时序关系和状态的转换条件。
常见的时序逻辑电路有触发器、计数器等。
时序逻辑电路设计的关键是确定状态转换条件和时钟频率，并合理地选择适当的触发器进行设计。
综上所述，数字电路与逻辑设计是电子信息专业中一门重要的课程，它涵盖了数字电路的基础知识、逻辑门电路设计、组合逻辑电路设计和时序逻辑电路设计等内容。
通过学习这门课程，我们可以深入了解数字电路原理和设计方法，为今后的电子技术和计算机科学相关工作打下坚实的基础。
数电课程设计十秒倒计时定时器
辽宁师范大学《数字电路》课程设计（09级本科）题目: 定时器1学院：物理与电子技术学院专业：电子信息工程班级：09.3班学号：14级!姓名: 张宁指导教师：赵静邱红张卓2完成日期：2011年10 月27 日一•设计内容及要求10 秒的倒计时定时器，倒计时要求用数码显示，当定时到1秒时，有声音提示，提示声音为0.5秒，当倒计时到0时停止计数二.总体方案设计由设计内容及要求，我设计了一个以NE555构成的多谐振荡电路，来发出一秒间隔的脉冲；用74LS192进行倒计时，通过74LS47连接一个数码显示器；由74LS192发出的高低电平经过逻辑电路变化，连接74LS121来控制蜂鸣器在1秒时响。
三.单元模块设计.1.以NE555构成的多谐振荡器NE555的震荡器在本电路中的周期T=C(R1+R2)=1S 图二冲图三为多谐振荡电路 R1和R2, C 的值确保震荡周期为1 秒，图三的右下角为复位电路，与下一部分一同介绍。
2.倒计时电路图5-1 7 11.SI92的引和扌*列及逻辑符巧<H ）引脚扌非列I%1HI l_d I HL L TUT ?1 Qi 口。
CP (> OPuPOOJQO Qijr1一匕 f3 2 P2 P36Q2 7Q3CPu CPnMRTCu TC D1213L_r —Po “就Fil rial pin1011 —14-图四由74LS192的真值表图四可以看出，若想让元件工作在减计数状态MR PL 非，CPu的值必须分别为0，1，1。
由要求可以看出，192的初始必须是九，所以加了一个复位电路，确保初始值是9.计数器输入端P0,1,2,3对应接高低低高电平。
Q0, Q1,Q2,Q3为计数器输出端接到74LS47上。
NE555的3号管脚与74LS192的4浩管脚相连。
一秒发出一个脉冲，74LS192开始倒计时。
4.逻辑电路逻辑电路的作用在于将74LS192输出为一，即 Q3Q2Q1Q0=0001时输给报警电路一个负脉冲。
《数字电路-分析与设计》1--10章习题及解答(部分)_北京理工大学出版社
6-17先分别将‘290接为8421和5421计数器，再分别用M-1=6(QDQCQBQA=0110)8421和(QAQDQCQB=1001)5421置位即可，应特别注意高低位的顺序。波形图和状态图略。
低电平噪声容限：
甲的关门电平大，所以甲在输入低电平时的
抗干扰能力强。
3-6 试说明下列各种门电路中哪些可以将输出端并联使用（输入端的状态不一定相同）。
⑴ 具有推拉式输出级的TTL电路；
⑵ TTL电路的OCபைடு நூலகம்；
⑶ TTL电路的TS门；
⑷ 普通的CMOS门；
⑸ 漏极开路输出的CMOS门；
⑹ CMOS电路的TS门。
6-24应从RCO引出，此时不管分频比为多少，分频关系都是正确的。
6-25画出状态顺序表或状态图即可。
对于图（a），只要注意QB=0时预置，并且DCBA=QD110即可。
由状态图知，这是模6计数器。
对于图（b），只要注意QC=0时预置，并且DCBA=QD100即可。
由状态图知，这是模10计数器。
该电路设计巧妙，QD均为占空比为50%的方波。
3-5 有两个相同型号的TTL“与非”门，对它们进行测试的结果如下：
⑴ 甲的开门电平为1.4V，乙的开门电平为1.5V；
⑵ 甲的关门电平为1.0V，乙的关门电平为0.9V。
试问在输入相同高电平时，哪个抗干扰能力强？在输入相同的低电平时，哪个抗干扰能力强？
解：高电平噪声容限：
甲的开门电平小，所以甲在输入高电平时的抗干扰能力强；
数字电路课程设计
2．设计方案
• 该控制系统由输入、输出和控制器模块构成，系 统结构框图如图3-6所示。输入模块完成裁判启动 命令和两个按钮信号的输入，其逻辑关系由门电 路实现；控制器模块完成对输入脉冲信号的统计， 由可预置加/减计数器构成（如74LS193），其预 置数为0100，作为加/减计数的起点，加/减计数 的脉冲源分别取自两个按钮信号，计数器输出状 态变量进行输出模块；输出模块完成计数器统计 信号的翻译（可由4-16线译器74LS154完成）与 显示（可由发光二极管完成）并给出一个此次比 赛结束信号。
智能机器人行走控制器设计
智能机器人行走控制电路,要求实现智能 机器人能够识别并绕开障碍物,在充斥着障碍物 的环境里自由行走。机器人的前端有一个接触 传感器,当遇到障碍物时传感信号X=1,否则传 感信号X=0.机器人有两个控制信号Y1和Y0,控 制脚轮行走,当Y1=1时控制机器人左转,Y0=1时 控制机器人右转,当Y1Y0=00时控制机器人直 行.机器人遇到障碍物时的转向规则是: 若上一 次是左转,则这一次右转,直到未探测到障碍物 时直行;若上一次是右转,则这一次左转,直到未 探测到障碍物时直行 。
二、学时分配
• 时间：16周*2课时；
分为两个教学实验单元： 第一单元20学时，主要内容是数字系统计算机仿真软 件及使用操作，选题、设计、仿真； 第二单元分别选作一个数字电路系统进行设计制作。
从所列实验项目中每个同学任选一个做 出硬件电路实物。
三、参考题目
• • • • • • • • • • 1．数字电子钟设计 2．洗衣机控制器设计 3．电饭堡控制器设计 4．四路彩灯显示系统设计 5．拔河游戏机控制器设计 6．汽车尾灯控制器设计 7．十字路口交通信号灯控制器设计 8．智能机器人行走控制器设计 9．串行输入信息中“1”数检测器设计 自选题
Multisim-10的应用-数字电路仿真(1)
正脉冲幅值 负脉冲幅值 偏移电压 占空比 频率/周期 上升时间 下降时间 延时/延时率 有效占空比 替换
三种综合信号发生器
虚拟综合信号发生器
安捷伦信号发生器
LabView信号发生器
(3)获取仿真结果形式：
直流工作点
电路参数值
图形有数码和波形两种
谐波分析
数据以文字方式为主
（4）组合逻辑电路的分析与设计
已知函数表达式，逻辑转换仪可以直接给出逻辑图
任意门实现
与非门实现
组合逻辑电路逻辑测试－“总线”应用
BUS1 74LS138输入波形 BUS1 74LS148输出波形 BUS2 74LS148输出波形
在组合逻辑测试电路中，为了简化逻辑图，在图中设 立了BUS1、BUS2两个总线，将相关的测试点接入总 线，这样逻辑图中就减少了逻辑连线。总线上可以挂 接任意连接点。
对已知器件可以直接调用，再按照原理图搭建电路后再进行分析和设计； 对不熟悉的器件应该从帮助菜单或器件属性修改界面的“Info”选项进入，查找器件的功能和使用方法，参照图10-31，或查找其它相关资料。
（2）选择、设置合适的信号源
用信号源、振荡电路均可产生连续的数字信号，也可用 开关、或对信号源、振荡电路设置产生控制脉冲信号。频率、 占空比等动态参数设置对于仿真结果起很大的作用。
拖动前
拖动后
在空白处，快速点击鼠标左键两次就是节点； 用快捷键Ctrl+J，然后点击鼠标左键一次，也 可放置一节点； 用Ctrl+T，可以在空白处添加文字； 用Ctrl+T，可以打开元器件放置菜单； 用Ctrl+R，可旋转器件； 用Alt+X， 可依水平翻转器件； 用Alt+Y， 可以垂直翻转器件…
数字电路与系统设计实验
第二章 实验基本仪器
数字系统设计实验所需设备有： 直流稳压电源，示波器，基于CPLD的 数字电路实验系统，万用表，信号源， 计算机。
一、直流稳压电源
二、示波器
示波器是一种用来测量电信号波形的 电子仪器。用示波器能够观察电信号 波形，测量电信号的电压大小，周期 信号的频率和周期大小。双踪示波器 能够同时观察两路电信号波形。
能块相对集中地排列器件 3.布线顺序 VCC，GND，输入/输出，控制线 4. 仪器检测（电源，示波器，信号源） 5.实验 测试、调试与记录
6.撰写实验总结报告
(1)实验内容 (2)实验目的 (3)实验设备 (4)实验方法与手段 (5)实验原理图 (6)实验现象（结果）记录分析 (7)实验结论与体会
（（(四三一）)）、、、实实验实验目验的提内示容
•• １１..注测１意试.掌被T握T测LT器T器L件、件H７的CT４引和Ｌ脚HＳ７C器０和件４引的一脚传个输１特非４性门分。的别传接输地特和 十性5。Ｖ２。.掌握万用表的使用方法。
•• •
(２连为输２３特二.接 被 入)..性将测测、１２３到 测 电。实试 试...被 非 压六六六验验HH反反反测 门 值所CC台相相相T器用非 的 。上器器器器件器门输４件７７７件７的入.４４４７７４输电ＬＨＨ４ＫＨ入压ＳＣＣＨΩＣ００Ｔ端。电Ｃ４４００，旋位Ｔ片片４４转R器０片T一电LR４的个T位一L输非的器个出门电改非端的压变门电传输非的压输出门传作特端的输性。
四、数字电路测试及故障查找、排除
1.数字电路测试
数字电路静态测试指的是给定数字电路若干组静态输 入值，测定数字电路的输出值是否正确。
《数字集成电路设计》课件
深入研究加法器和减法器的原理，了解如何进行数字的加法和减法运算。
贝叶斯定理在电路设计中的应 用
介绍贝叶斯定理在电路设计中的应用场景，讲解如何利用先验知识和观测结 果进行后验概率的计算。
层级与模块化设计
层级设计
了解层级设计的原理和方法，掌握如何将复杂的电 路分解为多个模块进行设计和测试。
仿真实例
通过案例分析和实际仿真实例，加深对 电路仿真工具和流程的理解和应用。
计算机辅助设计方法与工具介 绍
介绍计算机辅助设计的基本原理和方法，以及常用的电路设计工具，包括EDA 软件和硬件描述语言。
引言
数字集成电路设计是现代信息技术的关键领域，本课程将深入探讨数字电路 设计的理论和实践，为学生打下坚实的基础。
逻辑门与布尔代数
了解常用逻辑门的工作原理，掌握布尔代数的基本概念和运算规则，为后续的电路设计奠定基础。
时序逻辑电路设计基础
1
触发器和计数器
2
深入研究各种触发器和计数器的原理和
应用，掌握时序逻辑电路的设计技巧。
《数字集成电路设计》PPT课件
数字集成电路设计PPT课件大纲： 1. 引言 2. 逻辑门与布尔代数 3. 时序逻辑电路设计基础 4. 组合逻辑电路设计 5. 贝叶斯定理在电路设计中的应用 6. 层级与模块化设计 7. 电路仿真工具与流程 8. 计算机辅助设计方法与工具介绍 9. 电路优化与验证 10. 技术与制造工艺介绍 11. 功耗优化与电源管理 12. 嵌入式系统设计基础 13. CPU架构设计基础 14. SOC（系统片上集成电路）设计基础 15. 集成电路测试方法与介绍
模块化设计
学习模块化设计的思想和技术，掌握如何将多个模 块进行组合，实现复杂功能的集成电路设计。
一种带数字校准电路的10位SAR-ADC设计的开题报告
一种带数字校准电路的10位SAR-ADC设计的开题报告一、选题背景随着现代电子技术的不断发展，ADC（模数转换器）在许多领域得到了广泛应用，例如医疗、机器控制、通信等等。
SAR（逐次逼近型）ADC作为一种经典的ADC转换技术，已经成为了AD转换器领域中应用最广泛的技术之一。
本项目的目的是设计一种带有数字校准电路的10位SAR-ADC，以提高AD转换精度。
二、研究目的本文的研究目的是设计一种带数字校准电路的10位SAR-ADC，以提高转换精度。
通过数字校准电路，可以在ADC输入端采样的同时，对ADC的误差进行近似补偿，从而提高转换精度。
三、研究内容1. 了解SAR-ADC的基本原理及其优缺点，深入分析已有的数字校准电路设计思路。
2. 根据10位精度的设计要求，设计出基于SAR转换技术的10位SAR-ADC电路，包括ADC转换电路、采样保持电路、参考电压电路等。
3. 分析数字校准电路的实现原理，设计数字校准电路并加以实现。
4. 对设计的ADC进行仿真，进行校准和测试工作，查看其转换性能和精度。
5. 分析仿真结果，对设计进行初步改进，改善其性能和精度。
四、论文结构本文共分为六个部分，包括：绪论、SAR-ADC基本原理、数字校准电路设计、SAR-ADC仿真与测试、仿真结果分析及设计优化、结论与展望。
其中绪论介绍选题背景、研究目的及研究内容，其他各章节则着重展开相关的研究内容。
章节间的逻辑关系清晰，内容丰富全面，整体上有良好的结构。
五、研究意义本文的研究意义在于，为了在工程实践中提高AD转换精度，设计一种带数字校准电路的10位SAR-ADC，提高ADC的精度和稳定性，提高电路的真实感和可靠性。
同时，本论文研究的内容涉及到SAR-ADC的基本原理、数字校准电路设计，对于相关领域的工程实践和理论研究有一定的参考和借鉴价值，具有一定的学术研究价值。
VHDL数字电路设计教程第10讲 函数和过程
15
例 11.4(2)： 在主代码中调用在包集中定义的函数。
---------------在主代码中调用包集中定义的函数------------------library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use work.my_package.all; entity dff is port(d, clk, rst: in std_logic; q: out std_logic ); end dff; architecture my_arch of dff is begin
声明信号 注意：在输入参数 列表中仍然不能指 定信号的范围 注意：虽然不知道输入信号 的范围，但可以函数被调用 时使用s’length来获取输入 参数的具体范围
function conv_integer (signal vector: std_logic_vector) return integer is variable result: integer range 0 to 2**vector’length-1; begin if (vector(vector’high)=‘1’) then result:=1; else result:=0; end if; for i in (vector’high-1) downto (vector’low) loop result:=result*2; if (vector(i)=‘1’) then result:=result+1; end if; end loop; return result; end conv_integer; ----------------函数的调用--------------........ y<=conv_integer (a); ....
数字电路设计原理
数字电路设计原理数字电路是由数字元件组成的电路，其运算和控制都是以离散值进行的。
数字电路设计原理是指在数字系统中设计各种数字电路的原理和方法。
数字电路设计原理的核心在于逻辑门的设计和组合。
逻辑门是指实现逻辑运算的基本元件，包括与门、或门、非门等，通过连接不同逻辑门实现数字电路的功能。
数字电路设计中首先要明确设计的功能需求，然后根据功能需求选择适当的逻辑门，接着进行逻辑门的连接和布线设计，最终实现数字电路的设计。
数字电路设计原理中常用的逻辑门包括与门、或门、非门、异或门等。
与门实现与运算，或门实现或运算，非门实现取反运算，异或门实现异或运算。
通过适当组合这些逻辑门，可以实现各种复杂的数字逻辑功能。
在数字电路设计中，常采用的设计方法包括组合逻辑设计和时序逻辑设计。
组合逻辑设计是指直接根据输入信号计算输出信号的逻辑功能，适用于无状态的逻辑功能设计。
时序逻辑设计则涉及时钟信号，根据时钟触发进行状态转移，适用于需要存储状态的逻辑功能设计。
数字电路设计原理还包括时钟信号设计、电源电压设计、ESD防护设计等内容。
时钟信号设计是指设计时钟频率、时钟相位等参数，保证数字电路的稳定性和可靠性。
电源电压设计是指设计供电电压的幅值和波形，保证数字电路的正常工作。
ESD防护设计是指采取防护措施，防止静电放电对数字电路的损坏。
总之，数字电路设计原理是数字系统设计的重要基础，只有掌握了数字电路设计原理，才能设计出高效、稳定、可靠的数字电路系统。
通过不断学习和实践，可以不断提高数字电路设计的水平，为数字系统的发展做出贡献。
希望以上内容对你有所帮助，如有疑问欢迎继续探讨。
数字电路课程设计
数字电路实验与课程设计 3、原理框图：
L
按
P
点
键 控
地址 模块
M
阵
|
R
系
制
O
统
M
数字电路实验与课程设计
4、思考题： a. 如何进行滚动汉字显示。 b. 如何控制滚动方向（上下、左右）。 c. 如何实现一些简易的点的运动。
数字电路实验与课程设计
一、智力竞赛抢答器： 二、盲人报时钟： 三、电子锁及门铃电路设计： 四、交通信号灯的自动控制： 五、汉字滚动显示： 六、 BCD码除法器： 七、 BCD码乘法器： 八、自动售货机： 九、自适应频率测量仪： 十、自动电梯控制器：
数字电路实验与课程设计 3、原理框图：
分
计时
频
模块
模
置数
模块 块
扫
彩
描
灯
电
系
路
统
数字电路实验与课程设计
4、思考题： a. 还有什么其它新颖的显示方式，如何实现。 b.如何设置计时参数模块实现自主调控时间间隔。 c. 信号线、组选线几种不同的状态循环构成了一 个简易的状态机，了解并阐述状态机的概念。
（70分）
三、彩灯循环显示： （80分）
四、简易波形发生器： （80分）
五、汉字显示：
（90分）
数字电路实验与课程设计 一、加减可调计数器：（70分） 1、任务要求：
要求实现一个23进制的加减可调计数器。 用拨码开关来控制计数器的加减功能。 计数器的计数过程要用数码管显示出来。
注意：只能用两个数码管显示计数器的加减过程。
数字电路实验与课程设计 下图为lpm_rom：
数字电路实验与课程设计
在lpm_rom上点击右键，选择Edit ports/ Parameters..，会出现以下对话框：
数字电路课程设计（5篇）
数字电路课程设计（5篇）第一篇：数字电路课程设计数字电路课程设计要求：1.结合所学知识设计一简单实用电路（建议选多功能数字钟），并在实验室里完成实物电路的连接调试。
2.每人独立完成一篇课程论文，论文至少2000字，可手写，也可打印（打印稿的格式另附）。
3.要求写出设计背景，理论基础，设计思路，设计过程，调试过程，仿真过程（可选），最终电路等。
4.总结所设计电路的优点，缺点，改进方向。
5.严禁抄袭，所有雷同论文均以0分计。
6.选多功能数字钟的同学在数字电路实验室完成实验。
选其它题目的同学所需软硬件资源请自行解决。
第二篇：数字电路课程设计一、设计报告书的要求： 1.封面2.课程设计任务书（题目，设计要求，技术指标等）3.前言（发展现状、课程设计的意义、设计课题的作用等方面）。
3.目录4.课题设计（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 用protel画原理电路图。
(5)用Multisim或者Proteus画仿真图。
5.总图。
6.课题小结（设计的心得和调试的结果）。
7.参考文献。
二、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，⑥答辩过程中回答问题是否基本正确。
三、题目选择：（三人一组，自由组合）（设计要求，技术指标自己选择）1、基于DC4011水箱水位自动控制器的设计与实现水箱水位自动控制器，电路采用CD4011四与非门作为处理芯片。
要求能够实现如下功能：水箱中的水位低于预定的水位时，自动启动水泵抽水；而当水箱中的水位达到预定的高水位时，使水泵停止抽水，始终保持水箱中有一定的水，既不会干，也不会溢，非常的实用而且方便。
2、基于CD4011声控、光控延时开关的设计与实现要求电路以CD4011作为中心元件，结合外围电路，实现以下功能：在白天或光线较亮时,节电开关呈关闭状态,灯不亮；夜间或光线较暗时，节电开关呈预备工作状态，当有人经过该开关附近时，脚步声、说话声、拍手声等都能开启节电开关。
数字集成电路设计流程
数字集成电路设计是一个复杂而系统性强的工程，通常包括以下几个主要步骤：1. 确定需求在设计数字集成电路之前，首先需要明确设计的功能和性能要求，包括输入输出接口、逻辑功能、时序要求等方面的设计需求。
2. 概念设计通过对需求进行分析和理解，进行电路结构和功能的初步设计，确定电路的整体架构和模块划分，制定初步的电路设计方案。
3. 逻辑设计根据概念设计的结果，进行逻辑电路设计，包括逻辑门的选择、逻辑电路的设计与优化等，确保电路满足功能需求。
4. 电气特性设计在逻辑设计的基础上，进行电气特性设计，包括时序分析、电气参数分析等，保证电路在电气特性上符合要求。
5. 物理布局设计进行物理布局设计，确定芯片内各功能块的布局位置，考虑信号线路长度、时延等因素，使得布局紧凑且方便布线。
6. 时序分析与优化进行时序分析，保证电路中的时序要求得到满足，并对电路进行时序优化，减少时序迟滞，提高电路的性能。
7. 电路仿真与验证通过电路仿真软件对设计的电路进行仿真验证，包括功能仿真、时序仿真等，确保设计的准确性和可靠性。
8. 物理布线设计根据物理布局设计结果进行布线设计，连接各功能块之间的信号线路，考虑信号传输的稳定性和功耗等因素。
9. 版图设计生成版图设计，包括器件的排列、连线规划等，生成最终的版图文件，为后续的制造加工做准备。
10. 设计规则检查（DRC）和布局VS电气规则检查（LVS）进行设计规则检查和布局与电气规则检查，确保设计符合制造工艺要求和电气规范。
11. 前期验证进行前期验证，包括功能验证、时序验证等，确保设计符合需求，并进行必要的调整和优化。
12. 准备生产完成设计验证后，准备将设计文件交付给芯片制造厂商进行生产加工，最终完成数字集成电路设计流程。
以上是数字集成电路设计的主要流程，每个步骤都非常重要，需要经过严格的设计和验证。
在实际设计过程中，还会涉及到许多细节和技术要点，需要设计工程师具备扎实的专业知识和经验。
数字电路课程设计实验报告
数字电路课程设计设计报告学院：计算机与信息学院姓名：学号：班级：通信班指导老师：许良凤吴从中设计题目一：智力竞赛电子抢答器1.设计任务与要求（1）通道数8个，每路设置一个抢答按钮, 供抢答者使用。
（2）电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。
在主持人将系统复位并发出抢答指令后,若参赛者按抢答开关, 则该组指示灯亮, 显示电路显示出抢答者的组别, 同时扬声器发出“滴嘟”的双音, 音响持续2～3 s。
（3）电路应具备自锁功能, 一旦有人事先抢答, 其他开关不起作用。
2. 方案设计与论证总体框图：74LS148他各组按键封锁，使其不起作用。
回答完问题后，由主持人将所有按键回复，重新开始下一轮抢答。
因此要完成抢答器的逻辑功能，该电路至少应包括输入开关，数字显示，判别组控制以及组号锁存等部分。
当主持人控制开关处于“清除”位置时，输出端全部为低电平，于是74LS48的BI非为低电平，显示器灭灯；74LS148的选通输入端ST非为低电平，74LS148处于工作状态，此时锁存电路不工作。
当主持人开关拨到“开始”位置时，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态，即抢答器处于等待工作状态，等待输入端输入信号，当有选手将按钮按下时，经74LS48译码后，显示器上显示出选手编号。
此外，CTR为高电平，使74LS148的ST非端为高电平，74LS148处于禁止工作状态，锁存其他按钮的输入。
当按下的按钮松开后，74LS148的非为高电平，但由于CTR维持高电平不变，所以74LS148仍处于禁止工作状态，其他按钮的输入信号不会被接受。
这就保证了抢答者的优先性以及抢答电路的准确性。
当优先抢答者回答完问题后，由主持人操作控制开关S，使抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。
功能模块：(1)输入电路：输入电路由锁存器74LS373和按键组成(2)锁存器控制电路：锁存器控制电路由相关的门电路组成(3)数码显示电路：优先编码器74LS148进行编码，编成的二进制代码再送到BCD码七段译码驱动器74LS247，最后送到共阳极的七段数码管，显示相应的数字。
数字电路课程设计
数字电路课程设计指导书长春工业大学人文信息学院电子信息系二零一一年九月目录第一章课程设计基础及其方法 (3)1.1电子技术课程设计基础知识 (3)1.1.1课程设计的目的与意义 (3)1.1.2电子技术课程设计的步骤 (4)1.2 数字电路的设计方法 (5)1.2.1数字电路设计的主要内容 (5)1.2.2组合逻辑电路的设计方法 (8)1.2.3时序电路的设计方法 (9)1.2.4数字系统的设计方法 (10)1.2.5 撰写课程设计报告的要求 (12)第二章课程设计参考题目 (13)2.1数字电子钟的设计 (13)2.2球赛记分牌的设计 (19)2.3汽车尾灯控制电路 (21)2.4篮球竞赛30秒计时器 (23)2.5彩灯控制系统 (26)2.6智力竞赛抢答器的设计 (29)2.7简易电子琴的设计 (33)2.8由D触发CD4013构成的双闪灯电路的设 (34)2.9由时基电路NE555构成的停来电报警电路的设计 (36)2.10多设备电源控制电路的设计 (39)2.11两位抽奖号显示电路的设计 (42)2.12自动干手器 (43)附录 (48)附录一TTL集成电路型号命名规则 (48)附录二部分TTL集成电路管脚排列图 (52)第一章课程设计基础及其方法在电子信息、自动化等专业的教学中，电子技术课程设计是一个重要的教学环节，它包括电路设计、印制电路板设计制作、电路的组装和调试等实践内容。
通过以上环节教学，充分调动学生的主观能动性，实现知识向能力的转化。
1.1电子技术课程设计基础知识1.1.1课程设计的目的与意义电子技术是一门实践性很强的专业课，通过理论教学和课程设计、实验等实践环节的教学，使学生能在理论的指导下，依靠实践活动，使电路达到要求的性能。
电子技术发展十分迅速，产品层出不穷，各种成熟的电子电路多不胜数。
因此工作中需要某种功能的电路，可以从国内外的文献中找到，关键是如何应用它们，以实现电路功能，达到所需的技术要求。
数字电路的演化设计方法
隹Isl^iSls V12021年第02期（总第218期）数字电路的演化设计方法聂鑫打刘鹏2（1.武汉工程大学计算机科学与工程学院，湖北武汉430205；2.大连舰艇学院，辽宁大连116018）摘要：电路的演化设计方法是演化硬件研究的一个主要分支，它是开展演化硬件研究的基础，也是演化硬件得以具备自适应和自修复特性的技术前提。
首先介绍了数字电路演化设计的理论基础，然后对系统开发所使用的硬件平台进行了描述，最后对电路演化设计的系统流程做了详细描述。
为进一步深入到基于演化硬件的数字电路自适应和自修复技术研究打下了基础。
关键词:演化硬件;演化机制；函数级演化;自适应中图分类号:TP301文献标识码:A文章编号:2096-9759（2021）02-0121-04An Evolutionary design method of digital circuitNie Xin1, Liu Peng2(1.Wuhan Institute of Technology,School of Computer Science and Engineering,Wuhan430205,China;2.Dalian Naval Academy,Dalian11601&China)Abstract:Circuit evolutionary design method is a main branch of evolvable hardware research.It is not only the basis of evolvable hardware research,but also the technical premise for evolvable hardware to have adaptive and self^repairing characteristics.This paper first introduces the theoretical basis of digital circuit evolution design,then describes the hardware platform used in system development,and finally describes the system flow of c ircuit evolution design in detail.It lays a foundation for further research on adaptive and self^repairing technology of digital circuits based on evolvable hardware.Key words:Evolvable Hardware;Evolutionary Mechanism;Function level evolution;SelFadaptation0引言演化硬件（Evolvable Hardware,EHW）是在演化计算和可编程集成电路的基础上发展起来的叫是一种通过与环境的交互能动态的改变其自身结构和行为的硬件电路。
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移位 寄存 器 移位 寄存 器 移位 寄存 器
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整点报时数字时钟原理框图：
校时控 制电路
振荡器
分频器
计数器
译码
显示
报时控制 门电路
音响电路
二、 单元电路的设计 单元电路的设计是整个电路设计的实质部分。将每一 部分按照总体框图的要求设计好，才能保证整体电路的质量 。单元电路的设计步骤分为以下四步。 第一步：根据总体方案对单元电路的要求，明确单元电路的 功能、性能指标。注意各单元电路之间的输入输出信号的逻 辑关系和时序关系，尽量避免使用电平转换电路。 第二步：选择设计单元电路的结构形式。通常选择学过的熟 悉的电路，或者通过查阅资料选择更合适的、更先进的电路， 在此基础上高度改进，使电路的结构形式最佳。
项目十 数字电路的设计与实现
10.1 数字电路设计与制作的一般方法 10.2 数字电路设计实例 本章小结
主要内容
数字电路设计的基本方法; 数字电路设计实例。
主要技能
熟练的掌握数字电路设计的基本方法； 能熟练完成数字电路的安装与调试； 能完成数字电路设计说明书的编写。
10.1 数字电路设计与制作的基本方法
10.1.1数字电路的设计方法 设计原则：从整体到局部、再从局部到整体。 在进行数字电路设计时,首先针对设计题目做认真的分析,明 确任务和性能指标,然后做总体设计。在设计过程中，要根据具 体情况，反复对设计方案进行论证，以求方案最佳。在整体方案 确定后，可设计单元电路，选择无器件，画出原理草图，实验进 行性能测试，最后画总体电路图，撰写设计说明书。 一、设计总体方案
在选择电路时充分考虑经下几个问题： （1）电路的功能满足要求。 （2）电路的结构简单、成本低 （3）电路的性能稳定、通用性强。 第三步：计算单元电路的主要参数，从而确定元器件的类 型。比如：振荡电路，无论正弦波振荡电路还时多谐振荡电 路都是通过电容的充放电实现振荡的，为此要根据特定的信 号频率，计算出电路中电阻、电容的大小。 第四步：画出单元电路电路图。
设计要求： （1）可以控制每段霓虹灯的点亮或熄灭。 （2）每段霓虹灯的点与熄灭可以通过编程来实现 （3）每间隔一时间，霓虹灯的图样变化一次；
（4）图样的变化的间隔时间可以调节。
电路功能分析：
1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 00
只 读 存 储 器
振 荡 源
控制门
长 度 计 数 器
移 位 寄 存 器
定 时 器
局 部 放 大：
振荡器受控制 开关 Nhomakorabea长度计 数器
单稳态 触发器
四、电路调试方法与步骤 1．用示波器检测由555组成的时钟振荡器输出波形。正确结 果，应在输出端有几千赫兹的矩形波信号。 2．用示波器测量定时器输出波形，调整变位器使波形宽度 约为0.2S。 3．检测地址计数器是否能正常工作，将计数器的输出接发 光二极管，人为输入手动计数脉冲，观察输出状态是否能连 续计数。 4．检测长度计数器是否能正常工作，将计数器的输出接发 光二极管，人为输入手动计数脉冲，观察输出状态是否为 0000-0001-0011-0111-1111变化。
又开始从只读存储器中读出第二个显示状态所要的数据。以此类 推。
帧：每显示的一个状态。
只读存储器容量：设完整的显示效果需要K帧画面，每帧画 面需要M个数据完成，则需要只读存储器的容量为：KXM。 此处假设为16K。
地址计数器的位数N：2N=存储器的字数=存储器的容量/存储 器的位数。此处N=11位。 计数长度：显示每帧所需要的数据数/只读存储器的位数。 ３．单元电路的设计 （1）振荡器：因精度要求不太高，555振荡器电路满足要求。 （2）定时器：555单稳态触发器，高电平触发，暂稳态为1态。
长 度 计 数 器 (4)
00000000
00000000
-
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
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三、 原 理 图
地 址 计 数 器
总体设计的任务：为了完成设计任务，我们寻找一定功能的 若干单元电路构成一个整体，满足题目睥各项性能指标。
因为设计的途径不是唯一的，满足要求的方案也不止一 个，所以为得到一个满意的设计方案，往往要针对要求，大 量查阅资料、手册等工具，将多个方案进行分析与比较，从 分析中找出认识最理想的入手进行设计，这是方案论证过程， 再经过设计——验证——再设计多次反复过程，才能达到目 的。 总体设计方案用框图表示。主要部分和难点可详细一些， 一般部分只能反映设计思想和基本原理就可能了。每一个方 框表示一个小的功能单元，用表示信号流向的箭头将各功能 单元连接起来，构成一个系统。
路的逻辑关系人为设置输入端口的数字信号或电平，观测电路 的响应，判断故障原因；信号寻迹法；从信号的流向入手，在 电路中跟踪、寻找信号，查出故障所在。 （6）归纳总结，当电路能够正常工作以后，应将测试的数 据、波形、计算结果等原始数据保存，以备查阅。最后编写 总结报告。
10.2 数字电路设计实例
设计实例一：多路可编程控制器
（2）长度计数器：用移位寄存器74LS194，确保在4个计数脉 冲作用下，输出按下列规律变化：0000~1000~1100~1110~1111， 将Q3经过非门，在计数到4时产生负触发脉冲，触发单稳压触 发器，定时开始。
（3）地址计数器：共要11位地址号，选用3个74LS161通过级 联构成11位二进制计数器。 （4）控制门：用与非作控制门，进入与门的两路信号分别是： 计数脉冲和定时器输出信号。 （5）只读存储器：计算所需要16K容量的存储器，考虑一定 的储备量，因此选择容量为64K的2764，13根地址线。这样， 多余两条地址线接地。 （6）寄存器：选用8W位的寄存器74LS374，74LS374只有并 入并出功能。
三、四端互相连接的交叉处用线应该用圆点画出，否则表 示跨越。 对于复杂的电路，应先画出草画，待调整好布局和连线后， 再画出正式电路图。
10.1.2 数字电路系统的安装与调试
一、制作PCB
整体电路采用电子CAD绘制并制作出印制板电路。
二、检测器件
在安装之前，对所选用的器件进行测试是十分重要的，它 可以减小因器件原因造成的电路故障，缩短设计试时间。
工作过程再现：
地 址 计 数 器 (11 位)
4 3 2 1 振荡器
定时器
（0.2S）
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0110 1010
移位 寄存 00000000 00000001 00000000 00000000 器 00000000
四、 画总体电路图 单元电路和参数设计计算好，元器件选择完后，则画出 总体电路图。总体电路图是电路实验、调试及生产组装的重 要依据，所以电路图画好之后要进行审图，检查设计过程遗 漏的问题，及时发现错误，进行修改，保证电路的正确性 绘电路图要注意以下几个问题： 画电路图时应注意信号的流向，通常是从信号源或输入端画 起，从左至右从上至下按信号的流向依次画出各单元电路。电 路图的大小位置要适中，不要把电路画成窄长型。 连线要画成水平线或竖直线。连线要尽量短、少拐弯，电源一 般用标值的方法，地线可用地线符号代替。
三、安装元件
安装时，集成电路最好通过插座与电路板连接，便于器 件不小损坏后的更换。数字电路的布线一般比较紧密，焊点 比较小，焊接过程中要小心。 四、电路调试 电路的调试分两步进行：一是单元电路的调试、二是总体 调试。只有通过调试使单元电路达到要求，总调才能顺利进 行。调试时注意以下几点： （1）充分理解电路的工作原理与电路结构、对电路的输入与 输出的逻辑关系、正常情况下信号的电平、波形、频率等要 了解，根据这些信息设计出科学的调试方法。选用合理的仪 器、调试的步骤、测试的内容等。
定 时 器
1~k
二、具体参数设定、计算，以及单元电路设计 １．参数设定
（1）灯数量:32只； （2）选用8位的移位寄存器和8位的只读存储器； （3）每个显示状态保持时间为0.2S。 （4）完整的显示效果需要K帧画面，每帧画面需要32个数据。 ２．计算 每显示一个状态要32个数据，只读存储器是8位的，那么地 址计数器应连续计数4次，产生4个相邻的地址号，选取只读存储 器中相邻4个单元中的数据，送移位寄存器，再送到灯，因此， 计数长度应为4。要求显示完一个状态时，保持0.2S时间，为此， 当长度计数器计到4时，产生一个触发脉冲，触发一个单稳态定 时器定时，定时器工作时，将切断地址计数器和长度计数器的计 数脉冲。定时时间到，又恢复两个计数器的计数脉冲，其中长度 计数器从0开始计数，而地址计数器在刚才的基础上继续计数，
（2）一般先进行静态调试，再进行动态调试。 （3）在查找故障时，可以按信号的流程对电路进行一级一 级的测量，也可以根据电路的特点从关键部位入手。 （4）明确每次测量的意义，希望解决的问题，从测量中掌 握的各种数据、现象、观察到的信号波形入手，通过分析、 试验，了解与解决问题。 （5）在对电路进行检测、试验或调整的过程中，应掌握一 些实用的检测方法，如对换法：将好的器件或电路代替的怀 疑有故障的器件或电路；对比法：通过测量将故障电路与正 常电路的状态、参数等进行对比；对分法：把有故障的电路 根据逻辑关系分成两部分，确定哪一部分的问题，铸现款对 的故障的电路再对分，直到查出问题为止；信号注入法：根 据电