设计性实验及开放实验题目

设计性实验及开放实验题目

设计一数字式竞赛抢答器

要求：

1、设计一个可容纳6组(或4组)参赛的数字式抢答器，每组设一个按钮，供抢答使用。

2、抢答器具有第一信号鉴别和锁存功能，使除第一抢答者外的按钮不起作用。

3、设置一个主持人“复位”按钮。

4、主持人复位后，开始抢答，第一信号鉴别锁存电路得到信号后，有指示灯显示抢答组别，扬声器发出2~3秒

的音响。

5、设置一个计分电路，每组开始预置100分，由主持人记分，答对一次加10分，答错一次减10分。

教学提示:

1、此设计问题的关键是准确判断出第一抢答者并将其锁存，实现的方法可使用触发器或锁存器，在得到第一信

号后将输入封锁，使其它组的抢答信号无效。

2、形成第一抢答信号后，用编码、译码及数码显示电路显示第一抢答者的组别，用第一抢答信号推动扬声器发

出音响。

3、计分电路采用十进制加／减计数器、数码管显示，由于每次都是加／减10分，所以个位始终为零，只要十

位、百位进行加／减运算即可。

设计三数字频率计

要求：

1、设计一个能测量方波信号的频率的频率计。

2、测量的频率范围是0 999999Hz。

3、结果用十进制数显示。

设计提示:

1、脉冲信号的频率就是在单位时间内所产生的脉冲个数，其表达式为，f为被测信号的频率，N为计数器所累计

的脉冲个数，T为产生N个脉冲所需的时间。所以，在1秒时间内计数器所记录的结果，就是被测信号的频率。

2、被测频率信号取自实验箱晶体振荡器输出信号，加到主控门的输入端。

3、再取晶体振荡器的另一标准频率信号，经分频后产生各种时基脉冲：1ms，10ms，0.1s，1s等，时基信号的选

择可以控制，即量程可以改变。

4、时基信号经控制电路产生闸门信号至主控门，只有在闸门信号采样期间内(时基信号的一个周期)，输入信号

才通过主控门。

5、f=N/T，改变时基信号的周期T，即可得到不同的测频范围。

6、当主控门关闭时，计数器停止计数，显示器显示记录结果，此时控制电路输出一个置零信号，将计数器和所

有触发器复位，为新的一次采样做好准备。

7、改变量程时，小数点能自动移位。

设计四拔河游戏机

要求：

1、设计一个能进行拔河游戏的电路。

2、电路使用15个(或9个)发光二极管，开机后只有中间一个发亮，此即拔河的中心点。

3、游戏双方各持一个按钮，迅速地、不断地按动，产生脉冲，谁按得快，亮点就向谁的方向移动，每按一次，

亮点移动一次。

4、亮点移到任一方终端二极管时，这一方就获胜，此时双方按钮均无作用，输出保持，只有复位后才使亮点恢

复到中心。

5、用数码管显示获胜者的盘数。

设计提示:

1、按钮信号即输入的脉冲信号，每按一次按钮都应能进行有效的计数。

2、用可逆计数器的加、减计数输入端分别接受两路脉冲信号，可逆计数器原始输出状态为0000，经译码器输出，

使中间一只二极管发亮。

3、当计数器进行加法计数时，亮点向右移；进行减法计数时，亮点向左移。

4、由一个控制电路指示谁胜谁负，当亮点移到任一方终端时，由控制电路产生一个信号，使计数器停止计数。

5、将双方终端二极管“点亮”信号分别接两个计数器的“使能”端，当一方取胜时，相应的计数器进行一次计

数，这样得到双方取胜次数的显示。

6、设置一个“复位”按钮，使亮点回到中心，取胜计数器也要设置一个“复位”按钮，使之能清零。

设计五乒乓球比赛游戏机

要求：

1、设计一个由甲、乙双方参赛，有裁判的3人乒乓球游戏机。

2、用8个(或更多个)LED排成一条直线，以中点为界，两边各代表参赛双方的位置，其中一只点亮的LED指示球

的当前位置，点亮的LED依此从左到右，或从右到左，其移动的速度应能调节。

3、当“球”(点亮的那只LED)运动到某方的最后一位时，参赛者应能果断地按下位于自己一方的按钮开关，即表

示启动球拍击球。若击中，则球向相反方向移动；若未击中，则对方得1分。

4、一方得分时，电路自动响铃3秒，这期间发球无效，等铃声停止后方能继续比赛。

5、设置自动记分电路，甲、乙双方各用2位数码管进行记分显示，每计满21分为1局。

6、甲、乙双方各设一个发光二极管，表示拥有发球权，每隔5次自动交换发球权，拥有发球权的一方发球才有

效。

设计提示:

1、用双向移位寄存器的输出端控制LED显示来模拟乒乓球运动的轨迹，先点亮位于某一方的第1个LED，由击球

者通过按钮输入开关信号，实现移位方向的控制。

2、也可用计数译码方式实现乒乓球运动轨迹的模拟，如利用加/减计数器的2个时钟信号实现甲、乙双方的击球，

由表示球拍的按钮产生计数时钟，计数器的输出状态经译码驱动LED发亮。

3、任何时刻都保持一个LED发亮，若发亮的LED运动到对方的终点，但对方未能及时输入信号使其向相反方向移

动，即失去1分。

4、控制电路决定整个系统的协调动作，必须严格掌握各信号之间的关系。

设计六交通信号灯控制器

要求：

1、设计一个交通信号灯控制器，由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三

色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。

2、红、绿、黄发光二极管作信号灯，用传感器或逻辑开关作检测车辆是否到来的信号。

3、主干道处于常允许通行的状态，支干道有车来时才允许通行。主干道亮绿灯时，支干道亮红灯；支干道亮绿

灯时，主干道亮红灯。

4、主、支干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行45秒，支干道每次放行25秒，设立45秒、25秒计

时、显示电路。

5、在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮5秒黄灯作为过渡，使行驶中的车辆有时间停到禁行线外，设

立5秒计时、显示电路。

设计提示:

1、主、支干道用传感器检测车辆到来情况，实验电路用逻辑开关代替。

2、选择1HZ时钟脉冲作为系统时钟。

3、45秒、25秒、5秒定时信号可用顺计时，也可用倒计时，计时起始信号由主控电路给出，每当计满所需时间，

即向主控电路输出“时间到”信号，并使计数器清零，由主控电路启、闭三色信号灯或启动另一计时电路。

4、主控电路是核心，这是一个时序电路，其输入信号为：车辆检测信号（A，B，；45秒、25秒、5秒定时信号

（C，D，E），其输出状态控制相应的三色灯。主控电路可以由两个JK触发器和逻辑门构成，其输出经译码后，控制主干道三色灯R、G、Y和支干道三色灯r、g、y。

设计七电子密码锁

要求：

1、设计一个密码锁的控制电路，当输入正确代码时，输出开锁信号以推动执行机构工作，用红灯亮、绿灯熄灭

表示关锁，用绿灯亮、红灯熄灭表示开锁；

2、在锁的控制电路中储存一个可以修改的4位代码，当开锁按钮开关（可设置成6位至8位，其中实际有效为

4位，其余为虚设）的输入代码等于储存代码时，开锁；