时序比较器(详细)-丁可柯

比较，最终以十进制数显示出数值
大的一组数据值。

2、系统结构要求
时序比较器的总体结构框图如下图：
设 计 要 求

RESET：复位键。开机后按复位键，低电平有效，整个系 统复位。




AJ：确认键。当一组数据（X3~X0）设置完毕后，按“确认”键后， 输入的这组数据有效。 Y1：Y1常亮，表示等待输入第一组数据，若闪亮，则表示第一组数 据为大数。 Y2：Y2常亮，表示等待输入第二组数据，若闪亮，则表示第二组数 据为大数。 D3～D0：较大数输出端，驱动显示十进制数。

不要形成环路
电路装配
布局 集成电路缺口方向保持一致。 元件布局疏密合理。
元件位置合理
显示（上端），按键（下端），接口（
左端）
电路结构合理，按模块（单元电路）布局 模拟数字分开，大小信号分开，信号源 独立
电路装配
布局
按照功能模块集中
按信号传输方向安排功能模块
显示电路放在上方，接口电路左侧

3、电气指标
设 计 要 求
(1)、数据输入采用并行送数，系统先后收到两组 8421BCD码数据后比较其大小，将大数输出，用十进 制数显示出来。 (2)、显示时间5S至10S，显示结束，电路自动清 零，进入初始状态。 (3)、开机后，人工操作RESET开关，使RESET＝0 整机清零，整机立即进入工作状态：LED1点亮表示 允许输入第一组数据Xa。 (4)、按一次AJ键，将Xa数据送入电路，同时LED2 灯亮，表示允许输入第二组数据Xb。 (5)、再按一次AJ键，Xb被确认输入，电路立即比 较大小，输出显示大数。 (6)、比较结果：Xa＞Xb,LED1闪亮、Xa<Xb, LED2闪亮、Xa=Xb，LED1和LED2交替闪亮。 (7)、系统设计要求用ASM图。
现象，应马上关断电源并记住故障点，并对故
障进行及时排除。
电路故障排除
故障排除方法
★直观检查法
只靠检修人员的直观感觉，不用有 关仪器来发现故障的方法。
观察元器件和连线有无脱焊、短路
、断路、烧焦等现象；触摸元器件是否
有发烫；调节开关、旋钮，看是否能够
正常使用等。
电 路 故 障 排 除 电 路 故 障 排 除
电源区 虚框内25 孔连接 元器件区 虚框内5 孔连接
+15V GND -15V 信号源 GND
5孔铜孤岛
面包板结构与使用示意图
安装前对双列直插(DIP)集成器件管脚的处理
( a ) 整理前的管脚形状
( b ) Βιβλιοθήκη Baidu理后的管脚形状
安装前分立元件管脚的整理
电阻
电容
三极管
(a ) 整理前分立元件的管脚形状
时序工作比较器
电子电路课程设计
课
1 2 3 4 5
程
目
的
巩固和深化前期电子电路所学知识。
掌握综合性和系统性电子电路的设计原则和方法。
进一步掌握电子电路的装配、调测技术。
培养科研、工程应用能力，自学、查找资料能力。 进一步提高科技论文的撰写和文档整理能力。 培养学生的创新意识和创新能力。
6
课程设计集中进行，2周，32学时，2学
未经同意， 不得随意 调换座位！
优秀、良好、中等、及格和不及格；
不及格没有补考，需重修！
成 绩 评 定
课程设计分项成绩： 预习报告 10分 装配水平 10分 操作技能 30分
基本指标 20分
提高指标 10分 纪律按扣分处理
正式报告 20分 新颖性
加分）
10分（另外
一天半时间用于查阅参考资料，拟定设计 预 方案，设计电路草图。 学生进实验室必须交预习报告，否则不允 许进实验室，按旷课处理。 习 预习报告要求： 建议用软件进行前期仿真 独立完成，鼓励讨论，禁止抄袭； ！ 要 报告包含：查阅资料目录（写到预习坐标 纸上），电路草图（画到坐标纸上，必须画 求 原理图并标明管脚号），ASM图，数据明细表 周三提问 源程序（可编程器件实现）
AJ（A置数结束） SetB(B置数) AJ（B置数结束）
XS（显示计时） XSJS（显示计时结束）
AJ 数据处理器 LED1,LED2 十进制显示

（3）算法流程图->ASM图
RESET
S0
Clr_all
S1
SetA
0
AJ
S2
1
SetB
AJ
0
S3
1
XS
1
cnt8
0

（4）数据明细表
操作表 控制信号 操作 LED1=0,LED2=0,A<-0,B<0,cnt<-0, Enable_xs=0; 状态变量 状态变量表 定义
或上讲台讲！
态度决定一切！ 细节决定成败！
希望同学们能够圆满完成课程设计！

(一)、技术指标 1、整体功能要求
现代工业控制和微机系统中离 不开数据处理器。时序比较器是数 据处理器的一个部分，它的功能是， 在同一组输入端口分两次送入两组 二进制码8421BCD数据，经过存储和
设 计 要 求

GAL16V8可编程器件实现控
制器电路和指示灯电路 （CUPL语言） 时钟设计、开关消抖
一、系统分析 （1）系统工作流程图：
设 计 过 程
开机
RESET
清零
输入第一 组数据
AJ
输入第二 组数据
AJ
显示 比较

（2）结构框图
Clr_all(清零) SetA(A置数)
Reset CP 控制器
电阻 卧式
电阻 立式
电容
三极管
( b ) 整理后分立元件管脚的形状
面包板上导线的接插与固定
单股铜芯导线
5~8mm 将铜芯前端剪成45度角
( a ) 处理好的导线
( b ) 当有多根导线时应将它们用裸线固定住
面包板安装时接地方法示意图
+Ec GND +Ec GND
(a) 面包板上地线多点接地
(b) 面包板上单点接地
故障排除方法
★电阻测量法
欧姆档
切断电源后，再用万用表欧姆挡测电路某两
点间的电阻，从而检查出电路的通断。如检查电 阻阻值是否改变、开关触点是否接触良好、线圈 内部是否断路、电容是否漏电、管子是否击穿等 。 在路测量：不断开外围电路测量，必须考虑 外围电路对测量电路的影响，主要用于大致判断 。 不在路测量：断开电路测量，用于准确测量
电路故障排除
在电子电路调试过程中会遇到调试失败 ，出现电路故障的情况。可以通过观察对电路
故障进行查找。通常有不通电和通电两种观察
方式。对于新安装的电路，一般先进行不通电 观察，主要借助万用表检查元器件、连线和接
触不良等情况。若未发现问题，则可通电检查
电路有无打火、冒烟、元器件过热、焦臭味等 现象，此时注意力一定要集中，一旦发现异常
电路装配
面包板
电路装配
学生作品
电路装配
学 生 作 品
面 包 板 简 介
面包板由3部分组成(上电源区， 中元器件区，下电源区)3部分由一 块板固定结合在一起（注意，此板 仅仅是为了提高机械强度）。 元器件区，所有厂家的产品都一 样，由若干个5孔“孤岛”组成，孤 岛在内部是一个铜条，保证5个孔之 间是相通的。每个孔内是一个有弹 性的铜片，当元器件的管脚插入孔 内，就和孤岛有了电连接。注意， 当频繁插拔或者将较粗的管脚硬插 入孔内，可能造成铜片失去弹性， 此时，即便元器件管脚插入孔内， 也可能没有与孤岛连接，这就造成 了开路故障。
处 理 器 设 计
三、处理器设计 根据数据明细表，可以看出处理 器应包含： 寄存器三个：寄存器A，寄存 器B和寄存器cnt 比较器 数据选择器 组合逻辑
处 理 器 设 计
（1）寄存器A 功能要求：清零、置数、保持 选用74194 清零：！CR=!Clr_all=!S0 置数：M1=M0=SetA=S1 其余时刻保持 （2）寄存器B 功能要求：与（1）相同 清零：！CR=!Clr_all=!S0 置数：M1=M0=SetB=S2
故障排除方法 ★参数测量法 ｜
用万用表检测电路的各级直流电
压、电流值，并与正常理论值(图纸上
的标定值或正常产品工作时的实测值) 进行比较，从而发现故障。如测整机 电流，若电流过大，则说明有短路性 故障；反之，则说明有开路性故障。
进一步测各部分单元电压或电源可查
出哪一级电路不正常，从而找到故障
电 路 故 障 排 除 电 路 故 障 排 除
分；
教 学 安 排
一人一组，独立完成；
学生请假：指导教师无权批假！
病假：医务室以上医院证明 事假：辅导员签字（含电话号码） 除教务处特批外，学生累计超过3天 （不含3天），不再给出成绩，必须重修。
迟到早退15分钟或中途无故离开1小时
以上，按旷课处理。
教 学 安 排
座位表
教 学 安 排
实验室处于 视频监控中， 请遵守纪律！

4、扩展指标
以串行方式从同一输入端口先后输入两组M ＝4的序列码，每输入完一位码值按一次确认 键，比较前后两组序列码码值的大小，并显示 出大数值。序列码中后面的码值高于前面的码 值。
设 计 要 求

5、设计条件 电源电压＋5V。
设 计 提 示
采用数字系统设计方法； 根据算法流程图建立ASM图； 控制器采用每态一位触发器实 现； 列数据明细表，设计数据处理 器；
说明被怀疑的元器件的确坏了，同时
故障也排除了。 替代要求：最好是相同型号元件 ，否则要判断替代元件是否能满足电 气要求。
电 路 故 障 排 除 电 路 故 障 排 除
故障排除方法
★短接旁路法
适用于交流信号传输过程中的电路故障 ，若短接后电路正常，说明故障在中间连线 或插接环节。主要用于检查自激振荡及各种 杂音的故障。将一电容(中高频用小电容，低 频用大电容)一端接地，一端由后向前逐级并
面 包 板 简 介
电源区的布局，有可能随不 同的产品而不同，图中所示的是 一种类型，将10个5孔孤岛划分 成2部分，每部分内部是连接的， 2部分之间不连接。这种布局， 相当于上下电源区共由8个25孔 孤岛组成。还有一种是将10个孤 岛划分成3、4、3，相当于上下 电源区共由4个20孔孤岛，8个15 孔孤岛组成。很多人不注意，就 会按以前的习惯使用，可能就会 出问题。因此，对待一个没有使 用过的面包板，在电源区使用前， 我们一般都先用万用表测量一下。
cnt8
显示结束(XSJS)

二、控制器的设计
控 制 器 设 计
(1)方案选择 每态一位触发器 每态多位触发器 数据选择器、时序寄存器、译码器实现 方案选择：本设计中，状态不多（4态），且 比较简单，适宜采用每态一位触发器。虽然 采用的触发器数目多，但可读性强且调试简 单 （2）设计 根据ASM图，可以写出D触发器，控制信号表 达式
电源线和地线接法
单点接地与多点接地 双回路供电 设置测试点 便于走线
电路装配
布线 导线颜色 电源正（红色），地线（黑色）
信号总线（用不同的颜色，方便测
试与查错） 导线走向 横平竖直（不同于PCB设计） 不架“天桥”，不走“地沟”
（便于查找故障、更换元件和导线）
电路装配
布线 导线尽可能短，
Clr_all
SetA
LED1=1,LED2=0,A<-Xa
AJ
送第一组数至寄存器 A
SetB
LED1=0,LED2=1,B<-Xb
AJ
送第二组数至寄存器 B
XS
cnt<-cnt+1, LED1=cp&(FA>B+FA=B) LED2=FA=B&!CP+FA<B&CP Enable_xs=1; DCBA<-max(A,B);
长线不能分成一段一段（故障率高）。
符合电气规则（参考有关PCB设计书籍） 。
电路装配
其他提示
导线处理方法
拉直、剥皮
短导线处理方法 万用表
表棒上加导线，做附加探头
电路装配
电路调测 按单元电路（模块）安装、调测，边
安装边调测
元器件使用前必须遵循先检测再使用 原则 故障排除方法 详见《电子电路课程设计》P50-59
电路 路故 故障 障排 排除 除 电
故障排除方法
★信号寻迹法 信号寻迹法常用示波器从前往后逐 级观测各级信号波形是否正常或有无波
形输出，从而发现故障的部位。
A、B属于 错误波形
电 路 故 障 排 除 电 路 故 障 排 除
故障排除方法
★替代法 通过以上分析故障的现象，用好 的元器件替代被怀疑有问题的元器件 来发现并排除故障。若故障消失，则

根据处理器的设计可得到细化后的 系统方框图
处 理 器 设 计
细化后的系统方框图

所用器件
设计 提示
GAL16V8 74161 74194 7485 74157 555 4511 7427 7400 7404 7402
1片 2片 2片 1片 1片 1片 1片 1片 2片 1片 1片
7474 1片 7420 1片 7段数码管 1只 自复开关 2只 拨码开关(4位) 1只 1K排阻 1只 LED发光二极管 2只 电解电容 10uf 1只 电阻3K 2只