电子技术(数字部分)任希主编 第9章 数字电路综合设计

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第9章 数字电路综合设计9.1 数字电路设计步骤 9.2数字电路综合设计举例 9.3数字电路系统的调试

9.1 数字电路设计步骤1.总体方案设计 2.单元电路设计 3.画出总体电路图 4.总体电路安装及调试

一、总体方案设计在设计总体方案时，首要的是对给定的课题进行分析， 明确该课题要实现的功能、性能指标，使用场合等。在设计 方案的过程中，需要查阅相关的资料，查阅具有先进性、稳 定性、易设置易操作、价格低的集成电路芯片和电路结构， 将多个方案进行分析和比较，还要考虑制作的难易程度，从 而设计出最佳的总体方案。 一般总体设计方案用框图和注释表示。每个框图表示一 个功能单元，用表示信号流向的箭头把各个框图连接起来。 对于方案中主体部分或者关键部分，描述要详细和准确。对 于次要的部分，可以简单一点。

二、单元电路设计(1)明确各单元电路的各项性能指标 在设计各单元电路时，还应注意各单元电路间的逻辑电平匹配 、负载匹配等问题，同时各单元电路要尽可能选择同一系列的集成 电路。 (2)单元电路结构的选择 (3)各单元电路参数的计算要准确，各波形间的配合，在时间 上要留有一定的余量，避免因温度等其他的原因使波形间产生毛刺 ，使电路产生不稳定的因素。 (4)画出单元电路的电路图，写出单元电路的技术说明，包括 参数的计算，各点的波形。 (5)对单元电路进行实验，测试各点的波形和参数，看是否符 合设计要求，同时可对不合理的地方进行再一次的修改。

3.画出总体电路图

各单元电路设计完成后，画出总体电路图。在画总体电路图时， 要注意各单元电路的摆放位置，原则上是从待处理的信号开始依次 画出，要特别注意的是各单元电路间的关系要清晰明了及美观。

4.总体电路安装及调试按照要求，画出PCB图，或者在面包板上搭出整体电路进行 调试。调试时要注意首先是测试各单元电路的波形或者参数是 否和原设计相符合，从而可以快速地找出是哪个单元电路出现 了故障。

9.2数字电路综合设计举例一、多路智力竞赛抢答器的设计设计任务 设计一多路智力竞赛抢答器。 设计要求 (1)智力竞赛抢答器可同时供8名选手或8个代表队参加比赛 ，他们的编号分别是0,1,2,3,4,5,6,7 ,各用一个抢答按 钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是S0,S1,S2,S3,S4 ,S5,S6,S7。 (2)给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零 和抢答的开始。

(3)抢答器具有数据锁存和显示功能。抢答开始后，若有选手 按动抢答按钮，

编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编 号，同时扬声器给出音响提示。此外，要封锁输入电路，禁止其他 选手抢答，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止 。 (4)抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可由主持 人设定。当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即减计时 ，并用显示器显示，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续时间 0.5s左右。 (5)参赛选手在设定的时间内抢答有效，定时器停止工作，显 示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统 清零。 (6)如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答 无效，系统短暂报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，时 间显示器上显示“00”。8

电路总体设计

(1)优先编码电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器进行 锁存，然后由显示电路显示编码。 (2)扬声器发出短暂声响，提醒节目主持人注意。 (3)控制电路要对输人编码电路进行封锁，避免其他选手再次 进行抢答。 (4)控制电路要使定时器停止工作，时间显示器上显示剩余的 抢答时间，并保持到住持人将系统清零为止。当选手将问题回答完 毕，主持人操作控制开关，使系统恢复到禁止工作状态，以便进行 下一轮抢答。 10

单元电路设计 1.抢答电路

2.定时电路

3.报警电路

4.时序控制电路

整机电路

二、多功能数字钟电路设计设计要求 可以数码显示时、分、秒； 可以自动报时； 可以时间校准。