数电课程设计题目与要求

第一类：基本数字逻辑

本组内题目用基本门电路和中规模集成芯片实现 1. 彩灯控制器

设计一个彩灯控制电路，要求红、黄、绿三种颜色的灯在时钟信号作用下，按下表规定的顺序转换状态。表中1表示亮、0表示灭。写出具体的分析思路和方案、利用Multisim设计的具体过程，绘制电路原理图，利用Mulitisim仿真、验证电路功能。

2. 投币式自动售饮料机

设计一个自动售饮料机电路。它的投币口每次只能投入一枚五角或一元的硬币。投入一元五角钱硬币后机器自动给出一杯饮料；投入两元硬币后，再给出饮料的同时找回一枚五角的硬币。写出具体的分析思路和方案、利用Multisim设计的具体过程，绘制电路原理图，利用Mulitisim仿真、验证电路功能。

3. 医护人员传呼系统

用9个开关模拟1~9号病房的呼叫输入信号，9号优先级最高；9~1优先级依次降低；用一个数码管显示呼叫信号的病房号码，没有呼叫时显示0，有多个信号呼叫时，显示优先级最高的呼叫（其他呼叫号用指示灯显示）；同时用蜂鸣器提醒医护人员注意，蜂鸣器在医护人员按下应答按钮后停止。写出具体的分析思路和方案、利用Multisim设计的具体过程，绘制电路原理图，利用Mulitisim仿真、验证电路功能。

4. 巴克码信号发生器

巴克码信号是二相编码信号的一种，在多普勒雷达中得到了广泛应用。设计一个7位的巴克码（1110010）产生电路，用一个开关来控制信号发生器的启停。写出具体的分析思路和方案、利用Multisim设计的具体过程，绘制电路原理图，利用Mulitisim仿真、验证电路功能。

5. 亲子鉴定器

父母血型与子女血型的遗传规律如下表所示，要求设计一电路，输入父母血型，子女可能出现血型的对应指示灯亮。写出具体的分析思路和方案、利用Multisim设计的具体过程，绘制电路原理图，利用Mulitisim仿真、验证电路功能。

1

提示（不局限）：可根据上述关系列出如下二值逻辑关系表使问题更明朗化。其中父母血型栏中若仅有一项是1，则表示父母是同一种血型，若有两项为1，分别指示父母血型；子女血型栏中对应血型项值为1表示子女会出现的血型，为0表示子女不会出现血型。

6. 篮球比赛24秒倒计时器

在篮球比赛中，规定进攻方的进攻时间为24秒，若24秒内篮球未碰到篮筐则被判违例。设计一个24秒倒计时器用于篮球比赛，一旦进攻时间超过了24秒，它自动报警。要求：用数码管显示24秒的计时功能；计时器为24秒递减计时，其计时间隔为1秒；计时器递减计时到零时，数码管显示00并计时停止，蜂鸣器鸣叫、时限信号灯亮；设置外部操作开关，控制计时器的置数、启动、暂停/继续功能。写出具体的分析思路和方案、利用Multisim设计的具体过程，绘制电路原理图，利用Mulitisim仿真、验证电路功能。

7. 智力竞赛抢答器

设计一个3人抢答逻辑电路，具体要求：每个参赛者控制一个按钮，按动按钮发出抢答

2

信号；竞赛主持人另有一个按钮，用于将电路复位；竞赛开始后，先按动按钮者将对应的一个发光二极管点亮，此后其他2人再按动按钮对电路不起作用。

显示抢答选手号码，带清除端，以控制一次抢答后显示清零。 同步显示3个选手积分，可任意设置1-10之间的分数进行加分。

8. 铁路交通管制系统

交叉路口的示意图如下：图中P1、P2为两个压敏传感器，P1与P2之间的距离大于火车的长度，A、B为两个栅门。

当火车任何部分处于P1、P2之间时，栅门应同时关闭，否则同时打开。P1、P2的输出分别用X1、X2表示，X1、X2控制一数字电路，其输出为Z，用Z来操纵A、B。

提示：

1、压敏元件作用：当它承受火车的压力时，产生逻辑电平1，否则为0，可直接用开关模拟。 2、由控制电路Z控制栅门：Z=1时，栅门A、B关闭；Z=0时，栅门A、B打开。栅门开关可用发光管的亮灭来模拟。

3、火车通过交叉路口的运行过程及其在此过程中控制电路的输入、输出情况：

1）火车尚未到来：X1X2=00，Z=0

2）火车由西向东行驶压在P1时：X1X2=10，Z=1

3）火车继续由西向东行驶且位于P1、P2之间时：X1X2=00，Z=1 4）火车继续由西向东行驶压在P2时：X1X2=01，Z=1 5）火车由东向西行驶压在P2时：X1X2=01，Z=1

6）火车继续由东向西行驶且位于P1、P2之间时：X1X2=00，Z=1 7）火车由东向西行驶压在P1时：X1X2=10，Z=1

注：火车由西向东行驶离开P2以后和火车由东向西行驶离开P1以后，情况皆与1）相同。

根据分析可以确定电路的状态，经过状态化简，状态分配，并选择相应的器件完成逻辑电路的设计。

3

第二类：综合数字逻辑

本组内题目用基本门电路和中规模集成芯片实现

9. 数字时钟 设计要求

1）准确计时，用数码管显示小时、分和秒； 2）小时以24小时计时； 3）带有时间校正功能； 4）“闹钟”功能。

10. 频率计 设计要求

1）测量频率范围1Hz~10MHz，量程分为4档，即×1，×10，×100，×1000。 2）被测信号可以是正弦波、三角波和方波。 3）显示方式为4位十进制数显示。

原理：频率的定义是单位时间（1s）内周期信号的变化次数。若在一定时间间隔T内测得周期信号的重复变化次数为N，则其频率为f=N/T。被测信号首先经过整形电路变成计数器要求的脉冲信号，频率与被测信号的频率相同。

11. 万年历 设计要求

1) 可从公元0年记时到公元9999年，用八段数字显示器显示年、月、日；

2) 可智能校正每月天数，由于每个月份的天数不等，不少日历电路还需使用者在月末调整日期，本电路需解决这一问题，为使用者提供方便；

3) 平年、润年的控制，亦无须用户调整二月份的天数，附加润年显示，当平、润年数字显示器显示一个特定数值时表示该年是润年； 4) 星期显示功能，星期与日期一一对应； 5) 用户可以方便的修改年、月、日、星期；

4

第三类：硬件描述语言

本组内题目用硬件描述语言实现。

12. 数字时钟HDL版 要求：

1）准确计时，用数码管显示小时、分和秒； 2）小时以24小时计时； 3）带有时间校正功能； 4）“闹钟”功能。

13. 八音盒

传统的八音盒使用微处理器和音频处理电路实现，随着EDA技术的发展，基于可编程逻辑器件的数字电子系统设计的完整方案越来越受到人们的重视，并且以EDA技术为核心的能在CPLD/FPGA上进行系统芯片集成的新设计方法也正在快速地取代基于PCB板的传统设计方式。 要点：

1）音阶与频率的关系；

2）使用HDL产生不同的音乐频率；

要求：设计一个八音盒，自动演奏乐曲（乐曲自编）。

14. 点阵“人在湖工”

在火车站、机场、饭店等公共场所，都能看到美观、实用的显示屏，人们可以从中获得所需的汉字信息，它们很多都采用的是点阵显示计数。基于8×8点阵的汉字静止/运动显示，它是很多复杂显示的基础。利用EDA技术实现LED点阵屏的扫描和动态显示；掌握多个静止/运动汉字显示的设计方法。

要求：利用点阵滚动显示四个简单的汉字“人在湖工”

15. 步进电机控制器

要求：编写HDL代码来驱动步进电机动作，采用四相四拍的工作方式，即A→B→C→D→A→?。通过拨动开关使其正转、反转；通过按下相应的按键开关使其旋转相应的角度。

16. 十字路口交通灯

要求：设计一个模拟的十字路口的交通红绿灯，间隔的时间是15秒。当时间只有3秒时黄灯亮，当只有0秒时红绿灯交换方向显示，时间从15秒开始倒计时。

用到发光二极管红、黄、绿各三个。依人们的交通常规，“红灯停，绿灯行，黄灯提醒”。其交通灯的燃灭规律为：设初始态是东西路口的绿灯亮，南北路口的红灯亮，东西方向通车，延时12秒后，东西路口绿灯灭，黄灯亮。3秒后，东西路口红灯亮，而同时南北路口的绿灯亮，南北方向开始通车，延时12秒后，南北路口的绿灯灭，黄灯亮。3秒后，再切换到东西路口方向，重复上述过程。

5

要求：

课程设计报告（用课程设计报告本手写成书面形式，不少于3000字）于18周周五交到科技楼706。

报告内容要求：1.题目、摘要、关键词；

2.题目要求、理论、方案论证、元件选择（这几个内容可以融合写，如可以对比不同方案的优势和不足，从而可结合所选元器件的特性来写）； 3.电路设计，Multisim上设计的具体过程，要求截出所绘制的电路图，如果是用QuartusII，则应包含软件流程图和源代码；

4.仿真、验证环节，要求截出仿真或验证结果，并加以分析； 5.小结，可归纳出设计中可以改善的地方。 6.参考文献

设计采用Multisim电路仿真软件（如果对其他电路仿真软件如Proteus熟悉的话采用其他仿真软件也是可以的），在Multisim平台上，若涉及到一些验证环节（如自动售饮料机的找钱和出饮料事件），一般通过波形图或声光信息反应（蜂鸣器和指示灯）。

如果是硬件描述语言类题目，可采用Quartus II EDA软件（如果对其他EDA软件如Foundation ISE熟悉的话采用其他软件也是可以的）。硬件描述语言采用Verilog HDL或者VHDL均可。

重要说明：

如果选择第一类基本数字逻辑和第二类综合数字逻辑内的题目，要求课程设计报告本内包含相应的Multisim电路图及仿真或测试结果，截图后贴到课程设计报告本内（必须的）。以上是基本要求，在完成基本要求之后，可做如下进阶要求内容，利用Multisim的姊妹软件Utiboard画出所设计电路的PCB底板图，Utiboard的操作与使用可见教程的第六讲。

如果选择第三类硬件描述语言内的题目，要求课程设计报告本内包含相应的程序流程图、Quartus II仿真图，仿真图通过截图后贴到课程设计报告本内（必须的），程序代码（可打印附上（必须的））。

6

要求：

课程设计报告（用课程设计报告本手写成书面形式，不少于3000字）于18周周五交到科技楼706。

报告内容要求：1.题目、摘要、关键词；

2.题目要求、理论、方案论证、元件选择（这几个内容可以融合写，如可以对比不同方案的优势和不足，从而可结合所选元器件的特性来写）； 3.电路设计，Multisim上设计的具体过程，要求截出所绘制的电路图，如果是用QuartusII，则应包含软件流程图和源代码；

4.仿真、验证环节，要求截出仿真或验证结果，并加以分析； 5.小结，可归纳出设计中可以改善的地方。 6.参考文献

设计采用Multisim电路仿真软件（如果对其他电路仿真软件如Proteus熟悉的话采用其他仿真软件也是可以的），在Multisim平台上，若涉及到一些验证环节（如自动售饮料机的找钱和出饮料事件），一般通过波形图或声光信息反应（蜂鸣器和指示灯）。

如果是硬件描述语言类题目，可采用Quartus II EDA软件（如果对其他EDA软件如Foundation ISE熟悉的话采用其他软件也是可以的）。硬件描述语言采用Verilog HDL或者VHDL均可。

重要说明：

如果选择第一类基本数字逻辑和第二类综合数字逻辑内的题目，要求课程设计报告本内包含相应的Multisim电路图及仿真或测试结果，截图后贴到课程设计报告本内（必须的）。以上是基本要求，在完成基本要求之后，可做如下进阶要求内容，利用Multisim的姊妹软件Utiboard画出所设计电路的PCB底板图，Utiboard的操作与使用可见教程的第六讲。

如果选择第三类硬件描述语言内的题目，要求课程设计报告本内包含相应的程序流程图、Quartus II仿真图，仿真图通过截图后贴到课程设计报告本内（必须的），程序代码（可打印附上（必须的））。

6

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/phoo.html