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(bào)告

一、建設(shè)總體目標(biāo)

以精品課程建設(shè)的“五個(gè)一流”為建設(shè)目標(biāo)，即一流的教師隊(duì)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(biāo)是建立高素質(zhì)的師資隊(duì)伍、保持和改進(jìn)具有特色的教學(xué)模式、運(yùn)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(dòng)的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)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(shí)俱進(jìn)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(shí)驗(yàn)課的教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生學(xué)到的專業(yè)知識(shí)與學(xué)科的發(fā)展和應(yīng)用同步。

3．對(duì)本學(xué)科的教學(xué)進(jìn)行深化改革，在進(jìn)一步強(qiáng)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(jiān)持特色教學(xué)、完善已建立的教學(xué)模式，對(duì)教學(xué)質(zhì)量（師、生兩方面）探索建立新的可量化的評(píng)估體系。

二、建設(shè)的具體目標(biāo)

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

課程組引進(jìn)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(shí)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(jí)實(shí)驗(yàn)師資格。

2．教學(xué)內(nèi)容建設(shè)：

面向21世紀(jì)，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(jìn)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(shí)、知識(shí)面寬、具有創(chuàng)新意識(shí)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(hào)為主線教學(xué)思路，對(duì)最常用的基本數(shù)字電路的分析與設(shè)計(jì)方法進(jìn)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(shí)之后，能通過實(shí)踐過程，設(shè)計(jì)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(jiǎn)化，邏輯門電路，組合邏輯電路，集成觸發(fā)器，時(shí)序邏輯電路，脈沖單元電路。

3．用先進(jìn)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(qiáng)調(diào)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

☆加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課程改革，注重學(xué)生工程實(shí)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(jì)算機(jī)輔助分析與設(shè)計(jì)的內(nèi)容。

☆建立課程網(wǎng)站，實(shí)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(gè)性化、自主學(xué)習(xí)環(huán)境。

☆開發(fā)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)再上一個(gè)新臺(tái)階。4．教材建設(shè)：

根據(jù)學(xué)科的發(fā)展，補(bǔ)充新的教學(xué)內(nèi)容，計(jì)劃編寫教材，修訂實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書輔助材料，此項(xiàng)工作正在進(jìn)行中。

5．實(shí)驗(yàn)建設(shè)

引入了虛擬實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以在計(jì)算機(jī)里進(jìn)行驗(yàn)證性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)條件有改觀，待搬到新校區(qū)以后全天候開放實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可以自選實(shí)驗(yàn)教材內(nèi)容和自擬實(shí)驗(yàn)課題。實(shí)驗(yàn)設(shè)備比較陳舊落伍，希望學(xué)校加大投入，進(jìn)一步改善實(shí)驗(yàn)條件。

6．機(jī)制建設(shè)建立相應(yīng)的激勵(lì)和評(píng)價(jià)機(jī)制,采取切實(shí)措施,學(xué)校應(yīng)要求和鼓勵(lì)教授們積極承擔(dān)精品課程建設(shè),鼓勵(lì)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(jī)制保證精品課程建設(shè),建立健全精品課程評(píng)價(jià)體系,建立學(xué)生評(píng)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(xiàng)目“仿真技術(shù)在《電子技術(shù)》教學(xué)中應(yīng)用的研究與實(shí)踐”結(jié)合，并有教學(xué)研究論文“計(jì)算機(jī)仿真在電子技術(shù)CAI課件中應(yīng)用的研究與實(shí)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(shí)驗(yàn)。

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數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告

題目：交通燈控制器

班級(jí)：08通信工程1班

學(xué)號(hào)：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(jì)背景2、設(shè)計(jì)任務(wù)書

3、設(shè)計(jì)框圖及總體描述

4、各單元設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)方案與原理說明5、測(cè)試過程及結(jié)果分析

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

9、參考文獻(xiàn)

10、成績(jī)?cè)u(píng)定表格

一、設(shè)計(jì)背景

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市交通問題日益凸顯嚴(yán)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(hào)燈。交通燈控制電路自動(dòng)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(shí)現(xiàn)十字路口交通管理自動(dòng)化。

二、設(shè)計(jì)任務(wù)書

1、設(shè)計(jì)一個(gè)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(yùn)行，每次通行時(shí)間都為30秒；

2、在綠燈轉(zhuǎn)紅燈時(shí)，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(shí)另一方向才由紅燈轉(zhuǎn)為綠燈，車輛才開始通行。

三、設(shè)計(jì)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(shí)器、譯碼器和秒脈沖信號(hào)發(fā)生器等部分組成。秒脈沖發(fā)生器是該系統(tǒng)中定時(shí)器和控制器的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)源，譯碼器輸出兩組信號(hào)燈的控制信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后驅(qū)動(dòng)信號(hào)燈工作，控制器是系統(tǒng)的主要部分，由它控制定時(shí)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(shí)間間隔為30秒，即車輛正

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

T6=0。

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

由它控制定時(shí)器開始下個(gè)工作狀態(tài)的定時(shí)。交通系統(tǒng)的車道信號(hào)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(shí)間隔T30時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)信號(hào)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(shí)間間隔TY時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)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(shí)間間隔T30時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)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(shí)間間隔TY時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)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(jìn)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(hào)。為簡(jiǎn)便起見，把燈的代號(hào)和燈的驅(qū)動(dòng)信號(hào)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(hào)燈狀態(tài)車道運(yùn)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(jì)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(shí)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(gè)串聯(lián)RC充放電電路，在NE555的7腳上輸出一個(gè)方波信號(hào)，C2上得到一個(gè)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(hào)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(hào)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(jí)聯(lián)擴(kuò)展成24線譯碼器；若外接一個(gè)反相器還可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成32線譯碼器。帶控制輸入端的譯碼器又是一個(gè)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(hù)發(fā)光二極管的作用。

圖574LS138管腳圖

3、定時(shí)器部分

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

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

圖6定時(shí)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(gè)信號(hào)燈的工作狀態(tài)。控制器的狀態(tài)編碼與信號(hào)燈控制信號(hào)之間的關(guān)系。

譯碼部分包括74LS192的計(jì)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(shí)鐘可逆計(jì)數(shù)器，74LS48為線7段譯碼器驅(qū)動(dòng)器，常用在數(shù)字電路和單片機(jī)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(jì)數(shù)譯為二進(jìn)制進(jìn)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(gè)ln4148整流二極管組成一個(gè)整流橋，以及7805這個(gè)5V穩(wěn)壓管，可以使電路及即使輸入的是12V的交流點(diǎn)，整個(gè)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(gè)L13的發(fā)光二級(jí)管，以及一個(gè)保護(hù)發(fā)光二極管的電阻R3。

圖10電源電路

五、測(cè)試過程及結(jié)果分析

雖然經(jīng)過了仿真，可當(dāng)電路板做出來時(shí)，并沒有如設(shè)計(jì)的

要求實(shí)現(xiàn)它的功能，發(fā)光二極管并沒有亮，經(jīng)檢測(cè)是芯片的16管腳并沒有電壓到達(dá)，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(gè)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(duì)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(jì)、安裝、調(diào)試中的體會(huì)

到硬件的調(diào)試成功花了不少時(shí)間，卻在從課程設(shè)計(jì)的選定，

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

這次課程設(shè)計(jì)這次的實(shí)習(xí)是對(duì)去年學(xué)過的數(shù)字電子技術(shù)基本知識(shí)的應(yīng)用，本來對(duì)數(shù)字電子技術(shù)中的有些東西就不太熟悉，通過這次實(shí)習(xí)，更深刻的了解了各種芯片的引腳、時(shí)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(jì)雖然短暫.但卻是我第一次自己動(dòng)手設(shè)計(jì)的電路.以前書本上的內(nèi)容第一次完完全全的在實(shí)際中實(shí)現(xiàn).在設(shè)計(jì)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(dòng)手機(jī)會(huì)。交通燈是現(xiàn)實(shí)生活中常用的交通工具，經(jīng)過這次獨(dú)自設(shè)計(jì)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(shí)生活中的交通燈有一定的差距，但是它是現(xiàn)實(shí)交通燈的基礎(chǔ)�，F(xiàn)在我體會(huì)到數(shù)字電子技術(shù)對(duì)當(dāng)代社會(huì)發(fā)展的重要性。

七、對(duì)本次課程設(shè)計(jì)的意見及建議

這次的課程設(shè)計(jì)一共有六個(gè)選題，每一個(gè)都注重課本知識(shí)

的應(yīng)用以及對(duì)課外知識(shí)的擴(kuò)充，也都能提高我們的動(dòng)手能力。但是本次的交通燈的設(shè)計(jì)沒有要求右拐燈的顯示，也現(xiàn)實(shí)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(hào)U1、U2U3U4U5U6、U7U8U9DS1、DS274LS19274LS16074LS138NE55574LS4874LS007805共陰數(shù)碼管名稱數(shù)量（個(gè)）211121128112422446備注可預(yù)置BCD雙時(shí)鐘可逆計(jì)數(shù)器可預(yù)置BCD異步清除計(jì)數(shù)器3-8線譯碼器定時(shí)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(hù)發(fā)光二極管220歐，保護(hù)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(zhǔn)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(xiàn)

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(shí)用手冊(cè)》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(shí)驗(yàn)》高等教育出版社201*年6月第2版張慶雙：《實(shí)用電子電路200例》機(jī)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(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表

專業(yè)：通信工程班級(jí)：08通信1班學(xué)號(hào)：0810618125姓名：廖小梅課題名稱設(shè)計(jì)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)報(bào)告成績(jī)電子作品成績(jī)課程設(shè)計(jì)成績(jī)指導(dǎo)教師：

201*年12月

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