計(jì)數(shù)報(bào)警器數(shù)字電子技術(shù)工程設(shè)計(jì)書

1 計(jì)數(shù)報(bào)警器 數(shù)字電子技術(shù)工程設(shè)計(jì)書 1. 設(shè)計(jì)背景 字電路系統(tǒng) 的定義及組成 數(shù)字電路系統(tǒng)一般包括輸入電路、控制電路、輸出電路、時(shí)鐘電路和電源等。輸入電路主要作用是將被控信號(hào) 轉(zhuǎn) 換成數(shù)字信號(hào)，其形式包括各種輸入接口電路。比如數(shù)字頻率計(jì)中，通過輸入電路對(duì)微弱信號(hào)進(jìn)行放大、整形，得到數(shù)字電路可以處理的數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)則 需要 通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)再進(jìn)行處理。在設(shè)計(jì)輸入電路時(shí)，必須首先了解輸入信號(hào)的性質(zhì)，接口的條件，以設(shè)計(jì)合適的輸入接口電路。 隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和社會(huì)的日新月異，數(shù)字電子信息技 術(shù)這門科學(xué)在各行各業(yè)越來越得到廣泛的應(yīng)用，特別是集成芯片的應(yīng)運(yùn)，促使現(xiàn)代電子產(chǎn)品向小體積多功能發(fā)展。這不僅節(jié)省了原材料，降低了產(chǎn)品成本，還減少了很多勞動(dòng)力，所以很有必要學(xué)習(xí)好這門課程。 時(shí)鐘電路是數(shù)字電路系統(tǒng)中的靈魂，它屬于一種控制電路，整個(gè)系統(tǒng)都在它的控制下按一定的規(guī)律工作。時(shí)鐘電路包括主時(shí)鐘振蕩電路及經(jīng)分頻后形成各種時(shí)鐘脈沖的電路。比如多路可編程控制器中的 555 多諧振蕩電路，數(shù)字頻率計(jì)中的基準(zhǔn)時(shí)間形成電路等都屬于時(shí)鐘電路。設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的要求首先確定主時(shí) 鐘的頻率，并注意與其他控制信號(hào)結(jié)合產(chǎn)生系統(tǒng)所需的各種時(shí)鐘脈沖。 通過數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生較系統(tǒng)地、全面地掌握數(shù)字電路系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)步驟， 熟悉和掌 電路參數(shù)的計(jì)算，電路元器件的選擇與應(yīng)用， 學(xué)習(xí)數(shù)字電路 原理圖設(shè)計(jì)、 設(shè)計(jì)和 實(shí)物 電路系統(tǒng)的 制作 、安裝、 調(diào)試 、 測(cè)試 、 故障查找和排除的方法 和 技巧 ，并在此基礎(chǔ)上，逐步調(diào)試改進(jìn)、完善電路的性能。學(xué)會(huì)積極地按照設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，查閱并理解相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)，能進(jìn)行方案的論證比較，方案的具體實(shí)施。使學(xué)生較深入地了解與課程設(shè)計(jì)有關(guān)的知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際的問題。 2. 設(shè)計(jì)方案 2 1、課題分析與研究 了解上述設(shè)計(jì)要求后，明確設(shè)計(jì)系統(tǒng)的全部功能，要求及計(jì)數(shù)指標(biāo)，熟悉處理信號(hào)與控制對(duì)象的各種參數(shù)，關(guān)系和特點(diǎn)。 2、總體方案確定 根據(jù)系統(tǒng)的邏輯關(guān)系將系統(tǒng)分解，畫出系統(tǒng)的原理框圖，確定框圖間各種信號(hào)的邏輯關(guān)系與時(shí)序關(guān)系。 3、單元電路繪制與仿真 選擇合適的數(shù)字器件，用 應(yīng)用 4、分析電路 充分分析單元電路，尤其對(duì)控制信號(hào)要從邏輯關(guān)系，正反極性，時(shí)序幾個(gè)方面進(jìn)行深入考慮，確保不發(fā)生沖突，在深入分析的基礎(chǔ)上通過對(duì) 原設(shè)計(jì)電路的不斷修改，最后獲得最佳的設(shè)計(jì)方案。 （ 1） 555 定時(shí)器 的連接 555 定時(shí)器是一種功能強(qiáng)大的模擬數(shù)字混合集成電路， 如圖 1 所示， 有二個(gè)比較器 一個(gè) 發(fā)器， R 和 S 高電平有效。三極管 清零起跟隨作用，起緩沖作用。三極管 放電管，將對(duì)外電路的元件提供放電通路。比較器的 輸入端有一個(gè)由三個(gè) 5此可以獲得 和 兩個(gè)分壓值，一般稱為閾值。555定時(shí)器的 1腳是接 地端 2 腳是低觸發(fā)端 3 腳是輸出端 4 腳是清除端 5 腳是電壓控制端 6 腳是高觸發(fā)端 7 腳是放電端 8 腳是電源端 555 定時(shí)器的輸出端電流可以達(dá)到 200此可以直接驅(qū)動(dòng)與這個(gè)電流數(shù)值相當(dāng)?shù)呢?fù)載，如揚(yáng)聲器、發(fā)光二極 管 等 。 3 圖 1 555 定時(shí)器 （ 2）發(fā)光二極管的連接 共陰極電路，還有共陽極電路。本次設(shè)計(jì)采用共陽極電路。如圖所示 : 圖 2發(fā)光二極管 （ 3） 7444步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 這個(gè)計(jì)數(shù)器是十進(jìn)制的，在設(shè)計(jì)時(shí)電路比較簡單，我們?cè)趯W(xué)習(xí)進(jìn)制設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)使用過，基本了解它的各項(xiàng)功能。對(duì) 于六進(jìn)制的設(shè)計(jì)不是很大的問題，同時(shí)由于 零， LD的保持功能可以很方便的實(shí)現(xiàn)清零開始 ,暫停繼續(xù)這兩個(gè)功能。因此我選用這種方案。 74七段譯碼器。 1、 燈測(cè)試輸入端 / / 時(shí)，發(fā)光數(shù)碼管各發(fā)光段全亮，顯示 8 字，用以檢查數(shù)碼管各發(fā)光段是否良好。當(dāng) /時(shí)，譯碼器按輸入 2、 滅燈輸入端 / / 時(shí)，其輸出端均為高電平，顯示器各段都不亮。當(dāng) / 時(shí)，顯示器各段 4 才根據(jù)輸入譯碼輸出。 3、 滅零輸入端 / / 時(shí)，若輸入 000，則輸出不顯示 0，若輸入為其他代碼，則照常顯示。此輸入端可以用來熄滅譯碼器輸出中多余的 0，如果輸出 02。 10時(shí)，只需在對(duì)應(yīng)位使 /。 4、 滅零輸出端 /端同 /共用一個(gè)引腳，它既是滅燈輸入端用來接收信號(hào)，又是滅零輸出端輸出信號(hào)，為相鄰位提供滅零輸入信號(hào)。 3. 方案實(shí)施 選擇 74片、 74片、 74片、數(shù)碼管兩枚、電阻若干、電容若干、開關(guān)一個(gè)。首先根據(jù) 74兩片 74輸出的數(shù)字為從 1到 99，然后清零。用相應(yīng)電阻和電容以及 555組成單諧振蕩器，和74連，根據(jù) 74功能，分別將兩片 74接到兩片 74相應(yīng)端，然后將共陽極數(shù)碼管兩枚分別于兩片 74連，中間加 100歐電阻，先在草稿紙上繪制實(shí)現(xiàn)功能的草圖，經(jīng)過反復(fù)的修改論證，以期達(dá)到最理想的狀態(tài)。然后用 制 各單元的 相應(yīng) 邏輯電路圖 ，進(jìn)行仿真。 用 制 各單元的 相應(yīng) 邏輯電路圖 后，進(jìn)行仿真，期間可能會(huì)出現(xiàn)不能正常實(shí)現(xiàn)原先所設(shè)定的功能，但經(jīng)過思考與修改，以及在老師的幫助下發(fā)現(xiàn)自己的錯(cuò)誤與不足，并接受老師給予的意見和建議，設(shè)計(jì)出能正常實(shí)現(xiàn)所要求的功能的電路圖，用 出所要的結(jié)果。 在各單元電路 設(shè)計(jì) 的基礎(chǔ)上，用 各單元電路連接起來， 繪制出 符合軟件要求的 系統(tǒng)整體 邏輯電路圖。 系統(tǒng) 整體電路設(shè)計(jì)完 成 后，對(duì) 系統(tǒng) 整 體 進(jìn)行仿真，驗(yàn)證設(shè)計(jì) 的正確性。仿真圖如圖 3所示。 首先建立 元件選擇正確封裝，利用網(wǎng)絡(luò)表導(dǎo)入元件 ，然后進(jìn)行布線， 5 先要進(jìn)行一系列的參數(shù)設(shè)置，并要移動(dòng)元件的位置盡量得到最佳布局，我們采用的是手動(dòng)布線的方法。 裝與調(diào)試 首先建立 元件選擇正確封裝，利用網(wǎng)絡(luò)表導(dǎo)入元件，然后進(jìn)行布線，先要進(jìn)行一系列的參數(shù)設(shè)置，并要移動(dòng)元件的位置盡量得到最佳布局，我們采用的是手動(dòng)布線的方法。 然后，在老師的幫助下制出電路板，我明白了電路板制作的過程，并沒有想像中的困難。最后進(jìn)行焊接 于設(shè)備問題，電路板印制的不是十分理想，需先對(duì)其短線進(jìn)行焊接，然后進(jìn)行安裝。 在安裝過程中也出現(xiàn)了一些易犯的錯(cuò)誤，如芯片 裝反，引腳沒焊接好等錯(cuò)誤，都是圖 3 6 以后應(yīng)該注意的。 在調(diào)試過程中，也發(fā)現(xiàn)一些設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，這也是應(yīng)該注意的。 4. 結(jié)果與結(jié)論 由于設(shè)計(jì)的原因，結(jié)果并不十分理想。其元件布局不是十分合理，導(dǎo)致外接導(dǎo)線多，功能基本可以實(shí)現(xiàn)。由于在設(shè)計(jì)過程中，眾多因素考慮的不夠周全，使實(shí)驗(yàn)的誤差很大，以致最后設(shè)計(jì)出的電路不能夠?qū)崿F(xiàn)，導(dǎo)致前功盡棄，以后要注意加強(qiáng)動(dòng)手動(dòng)腦的能力，不能夠再犯想當(dāng)然的錯(cuò)誤了。 通過設(shè)計(jì)，我認(rèn)識(shí)到了自己對(duì)數(shù)電這門課的理解程度以及熟練和掌握程 度，了解了自己的不足，和以前學(xué)習(xí)過程中的方法的選擇的不適當(dāng)，有助于我們更好地學(xué)好數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)，并為我們今后的學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。得出的結(jié)論是：計(jì)數(shù)報(bào)警器的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常好的設(shè)計(jì)課程，非常適合初學(xué)者。 這次設(shè)計(jì)使我認(rèn)識(shí)到了自己身上的不少缺點(diǎn)和不足，并且對(duì)它不夠重視，缺乏耐心恒心和毅力，以前養(yǎng)成了眼高手低的壞毛病，在今后學(xué)習(xí)和工作過程中，盡最大努力克服這些缺點(diǎn)和不足。一些實(shí)際問題，通過邏輯電路可以實(shí)現(xiàn)。有一個(gè)良好的學(xué)習(xí)及鉆研的習(xí)慣，認(rèn)真踏實(shí)的態(tài)度，才能作好每一件事。 5. 收獲與致謝 在這次課程設(shè)計(jì)中， 我學(xué)到了許多書本上不可能學(xué)到的東西，同時(shí)對(duì)數(shù)電這門課有了更深的了解，鍛煉了我們的動(dòng)手操作能力，以及把所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的生活當(dāng)中去的能力。例如本次課程設(shè)計(jì)的計(jì)數(shù)報(bào)警器，只有通過組合書本上的零碎知識(shí)，并運(yùn)用才能很好的制作。通過此次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了運(yùn)用 作仿真圖，運(yùn)用 圖，布線，了解了制作電路板的全過程及原理，讓我受益匪淺，我也認(rèn)識(shí)到我所學(xué)的知識(shí)并不是空的理論，而是能用到生活和工作每一方面的。切實(shí)增加了我的學(xué)習(xí)積極性，只有我們動(dòng)手做，才可以學(xué)到書本上學(xué)不到的東西。感謝系里給我這次學(xué)習(xí)的機(jī) 會(huì)，特別感謝張?zhí)禊i老師、翟亞芳老師、楊欣老師的耐心輔導(dǎo)以及在設(shè)計(jì)中給出的寶貴建議和意見，在此，我表示深深的感謝！ 6. 參考文獻(xiàn) 7 1童詩白 M等教育出版社， 2005. 2臧春華 M高等教育出版社 ,2005. 3邱關(guān)源 羅先覺 五版） M等教育出版社， 2006. 4閻 石 五版） M等教育出版社， 2005. 5張陽天 韓異凡 路設(shè)計(jì) M等教 育出版社， 2005. 7. 附件 路原理圖 8 器件清單 器件 數(shù)量和規(guī)格 74片 74片 74片 電阻 100歐 15個(gè)， 1個(gè)， 100k 歐 1個(gè) 電容 100， 10發(fā)光二極管 1個(gè) 揚(yáng)聲器 1個(gè) 導(dǎo)線 若干 55