一種數(shù)字電路教學(xué)實驗系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明設(shè)計數(shù)字邏輯、硬件設(shè)計、紅外傳輸、模擬調(diào)制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在電子信息學(xué)科教學(xué)方面，包括物理專業(yè)的電路方向，數(shù)字電路向來都是作為最重要的基礎(chǔ)學(xué)科之一深受重視，但是其實驗課程一直不能達(dá)到令人滿意的結(jié)果，傳統(tǒng)的數(shù)字電路實驗系統(tǒng)不但過于簡單，而且實驗沒有相關(guān)性，導(dǎo)致學(xué)生常常不能究其原理，只了解芯片干了什么，卻不懂這一模塊的電路在一整個系統(tǒng)中發(fā)揮了什么樣的作用。而教學(xué)老師也很難簡單地通過課堂的講述來讓學(xué)生親身體會到數(shù)字電路真正的功能。并且傳統(tǒng)的數(shù)字電路實驗系統(tǒng)不夠完備，對于構(gòu)建數(shù)字電路底層框架的八大函數(shù)沒有明確的歸類，致使學(xué)生對于八大函數(shù)的理解有所傾側(cè)，這對于學(xué)生是一種損失，因為在他們最能夠理解數(shù)字電路精髓的時刻卻缺少了這一部分的實驗。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有教學(xué)環(huán)境下數(shù)字電路實驗的不完備和不足而提供的一種功能完善的數(shù)字電路教學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)彌補了市面上絕大多數(shù)數(shù)字電路功能單一、實驗效果較差的缺點，旨在加強學(xué)生數(shù)字電路基礎(chǔ)實驗教育。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
一種數(shù)字電路教學(xué)實驗系統(tǒng)，特點在于該系統(tǒng)包括:電源模塊、編碼模塊、存儲模塊、顯示模塊、波形發(fā)生模塊、比較模塊、加法器模塊、IR模塊、計數(shù)器模塊、數(shù)據(jù)選擇模塊、譯碼模塊及靈活應(yīng)用模塊，所述電源模塊與編碼模塊、存儲模塊、顯示模塊、波形發(fā)生模塊、比較模塊、加法器模塊、IR模塊、計數(shù)器模塊、數(shù)據(jù)選擇模塊、譯碼模塊及靈活應(yīng)用模塊連接，為編碼模塊、存儲模塊、顯示模塊、波形發(fā)生模塊、比較模塊、加法器模塊、IR模塊、計數(shù)器模塊、數(shù)據(jù)選擇模塊、譯碼模塊及靈活應(yīng)用模塊提供電壓；
所述編碼模塊與電源模塊、存儲模塊及計數(shù)器模塊連接，編碼模塊通過矩陣鍵盤從用戶獲得預(yù)設(shè)定的初值并進(jìn)行優(yōu)先編碼，為存儲模塊提供以便存儲的信號量，同時為存儲模塊和計數(shù)器模塊提供起始信號；
所述存儲模塊與電源模塊、編碼模塊、顯示模塊、比較模塊及計數(shù)器模塊連接，存儲模塊將從編碼模塊處獲得的存儲信號保存下來，為顯示模塊和比較模塊提供已存儲的信號，為計數(shù)器模塊提供計數(shù)上限值；
所述顯示模塊與電源模塊、存儲模塊、加法器模塊及計數(shù)器模塊連接，顯示模塊從存儲模塊、加法器模塊和計數(shù)器模塊處獲得三組顯示信號，通過數(shù)碼管將這三組信號顯示；所述波形發(fā)生模塊與電源模塊、IR模塊及計數(shù)器模塊連接，波形發(fā)生模塊用于產(chǎn)生時鐘信號和38k載波信號，為IR模塊提供載波信號，為計數(shù)器模塊提供時鐘信號；
所述比較模塊與電源模塊、存儲模塊、加法器模塊及計數(shù)器模塊連接，比較模塊從計數(shù)器模塊處獲得一組比較值，從存儲模塊獲得被比較值，進(jìn)行比較，產(chǎn)生的結(jié)果作為輸出，為加法器模塊提供時鐘信號； 所述加法器模塊與電源模塊、顯示模塊、比較器模塊及數(shù)據(jù)選擇模塊連接，加法器模塊從比較模塊獲得時鐘信號進(jìn)行加一運算，計算結(jié)果值輸出給顯示模塊和數(shù)據(jù)選擇模塊；所述IR模塊與電源模塊及波形發(fā)生模塊連接，從波形發(fā)生模塊處獲得38k載波信號，并和用戶選擇的發(fā)射信號進(jìn)行調(diào)制并通過紅外管發(fā)射；
所述計數(shù)器模塊與電源模塊、編碼模塊、存儲模塊、顯示模塊、波形發(fā)生模塊、比較模塊及數(shù)據(jù)選擇模塊連接，計數(shù)器模塊對從波形發(fā)生模塊處獲得的時鐘信號進(jìn)行計數(shù)，并將從存儲模塊中獲得的存儲信號設(shè)為計數(shù)最大值，達(dá)到最大值后；
所述數(shù)據(jù)選擇模塊與電源模塊、加法器模塊及計數(shù)器模塊連接，數(shù)據(jù)選擇模塊作為函數(shù)發(fā)生器，從加法器模塊中獲得的值不足10時輸出為1，滿10后輸出0，用作清零信號發(fā)送給計數(shù)器模塊；
所述譯碼模塊與電源模塊連接，作為補全數(shù)字電路八大函數(shù)的額外模塊；
所述靈活應(yīng)用模塊與電源模塊連接，為實驗課程提供豐富的拓展接口和額外芯片資源。
[0005]所述波形發(fā)生模塊包括可調(diào)方波發(fā)生器、頻率選擇端、占空比選擇端、固定38k方波發(fā)生器、單次方波發(fā)生器、脈沖選擇器及波形整形器及學(xué)生測試接口 ；頻率選擇端與可調(diào)方波發(fā)生器前端連接，占空比選擇端與可調(diào)方波發(fā)生器前端連接，可調(diào)方波發(fā)生器后端與脈沖選擇器前端連接，單次方波發(fā)生器與脈沖選擇器前端連接，脈沖選擇器后端與波形整形器連接，學(xué)生測試接口和波形整形器連接。
[0006]所述加法器模塊包括學(xué)生配置接口、加法器核心模塊、時序轉(zhuǎn)換電路、反饋電路及學(xué)生測試接口，學(xué)生配置接口與加法器核心模塊前端連接，反饋電路后端與學(xué)生配置接口前端連接，加法器核心模塊后端與時序轉(zhuǎn)換電路前端連接，反饋電路前端與時序轉(zhuǎn)換電路后端連接，學(xué)生測試接口與加法器核心模塊后端連接。
[0007]所述IR模塊包括學(xué)生配置接口、調(diào)制器及紅外發(fā)射器，學(xué)生配置接口與調(diào)制器前端連接，調(diào)制器后端與紅外發(fā)射器連接。
[0008]所述單次方波發(fā)生器由紅外發(fā)射端、紅外接收端及施密特觸發(fā)器構(gòu)成，紅外發(fā)生端發(fā)射信號，紅外接收端接收信號并與施密特觸發(fā)器連接，施密特觸發(fā)器后端輸出。
[0009]與現(xiàn)有發(fā)明相比，本發(fā)明的有益效果是:
(1)、本發(fā)明提供了數(shù)字電路實驗課程一套更加完善、成熟的實驗系統(tǒng)，提供了獨立的完整的數(shù)字電路八大函數(shù)的實驗。
[0010](2)、本發(fā)明以藥片管理系統(tǒng)為例，提供了一套完整的實驗教學(xué)流程，學(xué)生可以通過模塊的方式逐步學(xué)習(xí)每一模塊的內(nèi)容，最終完成藥片管理系統(tǒng)的搭建。
【附圖說明】
[0011 ] 圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)框圖；
圖2為本發(fā)明編碼模塊結(jié)構(gòu)框圖；
圖3為本發(fā)明存儲模塊結(jié)構(gòu)框圖；
圖4為本發(fā)明顯示模塊結(jié)構(gòu)框圖；
圖5為本發(fā)明波形發(fā)生模塊結(jié)構(gòu)框圖；
圖6為本發(fā)明比較模塊結(jié)構(gòu)框圖； 圖7為本發(fā)明加法器模塊結(jié)構(gòu)框圖；
圖8為本發(fā)明IR模塊結(jié)構(gòu)框圖；
圖9為本發(fā)明計數(shù)器模塊結(jié)構(gòu)框圖；
圖10為本發(fā)明數(shù)據(jù)選擇模塊結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0012]實施例1
以藥片管理為例，具體闡述本發(fā)明數(shù)字電路教學(xué)實驗系統(tǒng)。
[0013]參閱圖1，本發(fā)明包括電源模塊1、編碼模塊2、存儲模塊3、顯示模塊4、波形發(fā)生模塊5、比較模塊6、加法模塊7、IR模塊8、計數(shù)模塊9，數(shù)據(jù)選擇模塊10、譯碼模塊11及靈活應(yīng)用模塊12。電源模塊1和編碼模塊2、存儲模塊3、顯示模塊4、波形發(fā)生模塊5、比較模塊6、加法模塊7、IR模塊8、計數(shù)模塊9，數(shù)據(jù)選擇模塊10、譯碼模塊11、靈活應(yīng)用模塊12連接，為這11個模塊提供電源。
[0014]所述編碼模塊2從電源模塊1獲得電源，自身產(chǎn)生2個信號，第一個信號是預(yù)設(shè)藥片的數(shù)量經(jīng)過編碼后產(chǎn)生的ASCLL碼，輸出給存儲模塊3用于存儲，第二個信號是用戶輸入的確認(rèn)信號，輸出給計數(shù)模塊9，作為計數(shù)器的起始信號；存儲模塊3從電源模塊1獲得電源，自身將從編碼模塊2處獲得的預(yù)設(shè)數(shù)存儲在芯片中，并將存儲下來的信號輸出給比較模塊6、計數(shù)模塊9和顯示模塊4 ;比較模塊6從電源模塊1獲得電源，自身將存儲模塊3輸出的信號和計數(shù)模塊9輸出的計數(shù)值進(jìn)行比較，當(dāng)兩者相等時，輸出信號給加法模塊7 ;加法模塊7從電源模塊1獲得電源，自身從比較模塊6處獲得信號，獲得信號后其輸出加一，并將輸出值輸出給顯示模塊4和數(shù)據(jù)選擇模塊10 ;顯示模塊4從電源模塊1獲得電源，自身從存儲模塊3、加法模塊7和計數(shù)模塊9處獲得共計3組信號用于顯示，分別為預(yù)設(shè)的藥片數(shù)、當(dāng)前累計的瓶數(shù)和當(dāng)前瓶中累計的藥片數(shù)；計數(shù)模塊9從電源模塊1處獲得電源，從波形發(fā)生模塊5處獲得計數(shù)脈沖，從編碼模塊2處獲得起始信號，從存儲模塊3處獲得計數(shù)的上限值，從數(shù)據(jù)選擇模塊10獲得清零信號，其計數(shù)值輸出到顯示模塊4和比較模塊6，當(dāng)起始信號產(chǎn)生后，計數(shù)模塊9開始正式計數(shù)，當(dāng)計數(shù)到計數(shù)上限后自動歸零重新計數(shù)，當(dāng)清零信號產(chǎn)生后，不管計數(shù)模塊9當(dāng)前計到任意值，計數(shù)模塊9立刻歸零，計數(shù)模塊9輸出信號到顯示模塊4用于顯示當(dāng)前的計數(shù)值，輸出信號到比較模塊6用于比較當(dāng)前計數(shù)值是否到達(dá)計數(shù)上限；數(shù)據(jù)選擇模塊10從電源模塊1處獲得電源，從加法模塊7處獲得當(dāng)前累計瓶數(shù)，數(shù)據(jù)選擇模塊10根據(jù)從加法模塊7處獲得的不同輸入，輸出相應(yīng)的值給計數(shù)模塊9用于使其清零或者保持當(dāng)前狀態(tài)；波形發(fā)生模塊5從電源模塊1處獲得電源，自身輸出共計兩組信號，第一組是38k固定頻率的信號，輸出給IR模塊8當(dāng)作載波，第二組是模擬藥片計數(shù)的脈沖輸出給計數(shù)模塊9用于計數(shù)；IR模塊8從電源模塊1處獲得電源，從波形發(fā)生模塊5處獲得載波，調(diào)制用戶自己選擇的信號通過紅外管發(fā)射；譯碼模塊11只從電源模塊1獲得電源，作為補全數(shù)字電路八大函數(shù)的電路存在；靈活應(yīng)用模塊12只從電源模塊1獲得電源，自身擁有豐富的接插口和測試端，用于方便學(xué)生在這塊實驗板上實驗。
[0015]參閱圖2，本發(fā)明編碼模塊2包括矩陣鍵盤21、編碼器23及學(xué)生測試接口 22，矩陣鍵盤21用于輸入數(shù)字和確認(rèn)鍵，當(dāng)輸入為數(shù)字時編碼器23將輸出對應(yīng)的ASCLL碼，當(dāng)輸入為確認(rèn)鍵時，編碼器23會將確認(rèn)的脈沖信號轉(zhuǎn)換為電平信號，學(xué)生測試接口 22可以供學(xué)生方便測試輸出結(jié)果。編碼器23的輸出可以選擇不輸出給下級模塊。
[0016]參閱圖3，本發(fā)明存儲模塊3包括學(xué)生配置接口 31、存儲器32及學(xué)生測試接口 33，學(xué)生配置接口 31用于設(shè)置預(yù)存儲的數(shù)字和存儲信號，存儲器32在獲得存儲信號后將