电子技术课程设计 (数字部分) 物理与电子工程学院 2006年04月
电子技术课程设计 (数字部分) 物理与电子工程学院 2006年04月
目录 口第一章数字系统设计方法(4) 口第二章数字钟电路设计(4) 口第三章数码显示、点阵显示和LCD显示(2) 口第四章数字频率计设计 口第五章语音数字化存储与回放系统设让
目录 第一章 数字系统设计方法(4) 第二章 数字钟电路设计(4) 第三章 数码显示、点阵显示和LCD显示(2) 第四章 数字频率计设计 第五章 语音数字化存储与回放系统设计
第一章数字系统设计方法 口概述 口数字系统的设计步骤 (一)分析/确定系统功能 (二)确定系统方案 (三)设计系统方框图 (四)逻辑功能划分 (五)信息处理电路的设计 (六)控制电路设计 (七)系统电路的综合与优化 (八)系统性能测试 (九)摆写设计文件
第一章 数字系统设计方法 概述 数字系统的设计步骤 （一）分析／确定系统功能 （二）确定系统方案 （三）设计系统方框图 （四）逻辑功能划分 （五）信息处理电路的设计 （六）控制电路设计 （七）系统电路的综合与优化 （八）系统性能测试 （九）撰写设计文件
概述 本部分是在已对模拟电子技术、数字电子技术、单片 机、可编程逻辑器性等有所掌握的基础上,着重从电子线 路设计的角度对数字系统的有关知识加以讲解,同时也简 略介绍一些较新的技术。 数字系统的设计正如一般电子产品一样,它包含: (1)系统功能设计 (2)可靠性设计 (3)产品化设计 可靠性设计中的故障预防和故障容错设计将在后续章 节中予以简介。 产品化设计由于涉及的许多技术超出我们讨论范畴只 能割爱。 我们主要讨论功能设计的有关内容
概述 本部分是在已对模拟电子技术、数字电子技术、单片 机、可编程逻辑器件等有所掌握的基础上，着重从电子线 路设计的角度对数字系统的有关知识加以讲解，同时也简 略介绍一些较新的技术。 数字系统的设计正如一般电子产品一样，它包含： （1）系统功能设计 （2）可靠性设计 （3）产品化设计 可靠性设计中的故障预防和故障容错设计将在后续章 节中予以简介。 产品化设计由于涉及的许多技术超出我们讨论范畴只 能割爱。 我们主要讨论功能设计的有关内容
数字系统设计方法 口数字系统通常是指能完成比较复杂逻辑功能的若干数字电 路的集合。 口数字系统的规模差异很大,一个大的数字系统(如数字电 子计算机)可以认为是由若干数字系统构成。在许多情况 下,数字系统可由图1,1中的信息处理电路和控制电路两 部分构成。 口信息处理电路主要完成信息的采集、调理、传输、处理等 工作。 口控制电路的作用是协调和管理各信息处理单元电路的工作, 定时发出控制信号,使各部分电路协调一致地完成系统规 定的任务
一、 数字系统设计方法 数字系统通常是指能完成比较复杂逻辑功能的若干数字电 路的集合。 数字系统的规模差异很大，一个大的数字系统（如数字电 子计算机）可以认为是由若干数字系统构成。在许多情况 下，数字系统可由图1.1中的信息处理电路和控制电路两 部分构成。 信息处理电路主要完成信息的采集、调理、传输、处理等 工作。 控制电路的作用是协调和管理各信息处理单元电路的工作， 定时发出控制信号，使各部分电路协调一致地完成系统规 定的任务
1.1.1数字系统的设计步骤 般数字系统的设计步骤如图12流程图所。 (一)分析/确定系统功能 系统设计首先要做的是必须在仔细分析设计 课题的基础上,明确系统的任务、所要达到的技 术性能、精度指标、输入输出设备、应用环境以 及有哪些特殊要求等。设计者有时接到的课题比 较笼统,上述的技术问题要靠设计者的消化、分 析与理解,特别要和课题提出者、系统使用者反 复磋商,并在应用现场进行实地考察以后才能最 后明确的确定下来
1.1.1 数字系统的设计步骤 一般数字系统的设计步骤如图1.2流程图所。 （一）分析／确定系统功能 系统设计首先要做的是必须在仔细分析设计 课题的基础上，明确系统的任务、所要达到的技 术性能、精度指标、输入输出设备、应用环境以 及有哪些特殊要求等。设计者有时接到的课题比 较笼统，上述的技术问题要靠设计者的消化、分 析与理解，特别要和课题提出者、系统使用者反 复磋商，并在应用现场进行实地考察以后才能最 后明确的确定下来
例1.1设计简易数码锁。 设计者必须了解以下技术要求: 1.数码输入方式:是采用拨盘开关设置或采用按键 或拨号盘等输入。 2.使用程序:即除输入数码外是否要设置其它控 制信息(如输入认可键),是否应规定一定的操作顺序。 3.用户送错数码如何处理:背定应该允许错误数码 输入,那么是否错码输入后只要接着输入正确数码,再按 下认可键,也能开启锁?这样一来认可键的功能应该只承 认在它按下前的几位数码有效。 可否由用户自行修改(设置)开启锁的数码? 5.执行部件要求:数码锁输出推动何种执行机构使 锁头动作? 6.供电方式:停电时如何保证数码锁正常工作?能 维持多长时间?
例1．1 设计简易数码锁。 设计者必须了解以下技术要求： 1．数码输入方式：是采用拨盘开关设置或采用按键 或拨号盘等输入。 2．使用程序：即除输入数码外是否要设置其它控 制信息（如输入认可键），是否应规定一定的操作顺序。 3．用户送错数码如何处理：肯定应该允许错误数码 输入，那么是否错码输入后只要接着输入正确数码，再按 下认可键，也能开启锁？这样一来认可键的功能应该只承 认在它按下前的几位数码有效。 4．可否由用户自行修改（设置）开启锁的数码？ 5．执行部件要求：数码锁输出推动何种执行机构使 锁头动作？ 6．供电方式：停电时如何保证数码锁正常工作？能 维持多长时间？
例1.1设计简易数码锁(续) 上述问题的明确结果可能是: (1)采用数字按键输入,数码为6位。 (2)开机上电后系统自动复位,处于准备接收数码的 准备状态。 (3)设置一只认可键,每次输入数码后必须按认可键。 认可键只承认最后6位输入数码,若与本锁规定数码相符 则使执行机构动作。 (4)用户不能设置(修改)密码。在制造时一锁一码, 固定不变。 (5)锁头机构为电磁铁,电磁线圈电压为12v,驱动 电流为100mA。 (6)交直流供电。平时交流供电并给蓄电池充电。交 流停电时自动切换为蓄电池供电,并可维持24小时工作
例1．1 设计简易数码锁（续） 上述问题的明确结果可能是： （1）采用数字按键输入，数码为6位。 （2）开机上电后系统自动复位，处于准备接收数码的 准备状态。 （3）设置一只认可键，每次输入数码后必须按认可键。 认可键只承认最后6位输入数码，若与本锁规定数 码相符 则使执行机构动作。 （ 4）用户不能设置（修改）密码。在制造时一锁一码， 固定不变。 （5）锁头机构为电磁铁，电磁线圈电压为12V，驱动 电流为100mA。 （6）交直流供电。平时交流供电并给蓄电池充电。交 流停电时自动切换为蓄电池供电，并可维持24小时工作
(二)确定系统方笑 口明确了系统技术性能以后,应考虑如何实现这些技术功能, 即采用哪种电路来完成它。具体地说是用一般数字电路 还是用McU( Microcontroller unit——微控制器, 单片微型计算机)? 口对于那些功能比较简单的系统可采用SSI、MSI和LSI 数字集成电路(或可编程器件)构成,即为纯硬件电路来 实现。 口考虑到MCU已成为一种可编程的智能化的VLS工器件,自 然对那些功能较复杂的系统成为备受设计者青睐的优选对 象 口简易数码锁这一课题既可由一般数字电路也可由MCU完 成。但后者的电路更为简洁
（二）确定系统方案 明确了系统技术性能以后，应考虑如何实现这些技术功能， 即采用哪种电路来完成它。具体地说是用一 般数字电路 还是用 MCU（Microcontroller Unit——微控制器， 单片微型计算机）？ 对于那些功能比较简单的系统可采用SSI、MSI和LSI 数字集成电路（或可编程器件）构成，即为纯硬件电路来 实现。 考虑到MCU已成为一种可编程的智能化的VLSI器件，自 然对那些功能较复杂的系统成为备受设计者青睐的优选对 象。 简易数码锁这一课题既可由一般数字电路也可由MCU完 成。但后者的电路更为简洁
(三)设计系统方框图 上述课题虽然功能并不复杂,但若采用普通数字集 成电路来实现,在输入信号的获取、存储与比较几 个环节的处理上颇费周折,远不如采用McU来得 明快简单。实现其功能的系统方框图如图1·3所示。 图中键盘可采用矩阵编码输人。MCU、地址锁存 器和程序存储器组成单片机最小系统。MCU的 根输出口线,经驱动电路带动电磁锁头动作。电源 部分由交流供电,但带有蓄电池以及相应的充放电 切换电路,它供给MCU以及锁头电磁铁用电 系统方案的选择与方框图设计往往难分先后,经常 交叉进行
（三）设计系统方框图 ◆ 上述课题虽然功能并不复杂，但若采用普通数字集 成电路来实现，在输入信号的获取、存储与比较几 个环节的处理上颇费周折，远不如采用MCU来得 明快简单。实现其功能的系统方框图如图1·3所示。 ◆ 图中键 盘可采用矩阵编码输人。MCU、地址锁存 器和程序存储 器组成单片机最小系统。MCU的一 根输出口线，经驱动电路带动电磁锁头动作。电源 部分由交流供电，但带有蓄电池以及相应的充放电 切换电路，它供给MCU以 及锁头电磁铁用电。 ◆ 系统方案的选择与方框图设计往往难分先后，经常 交叉进行