數(shù)電電子課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告（二）籃球競(jìng)賽24秒計(jì)時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)院系： 電氣與信息工程學(xué)院 專業(yè)： 電子信息工程 班級(jí)： 12 -3班 姓名： 李 琦 學(xué)號(hào)： 20123017 黑龍江工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院目錄第1章 設(shè)計(jì)任務(wù)3第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案42.1系統(tǒng)的構(gòu)成.42.2分析設(shè)計(jì)任務(wù).4第3章 系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì).5 3.1開關(guān)控制.5 3.2計(jì)數(shù)器組成.5 3.3譯碼及顯示電路.6第4章 系統(tǒng)安裝、調(diào)試與參數(shù)測(cè)量8 4.1靜態(tài)測(cè)試與調(diào)整.8 4.2測(cè)量電路重要波形及其幅度和頻率.8第5章 結(jié)論、改進(jìn)意見及心得體會(huì)10參考文獻(xiàn)11附錄122籃球競(jìng)賽24秒計(jì)時(shí)器及計(jì)分器第1章 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)籃球競(jìng)

2、賽24秒計(jì)時(shí)器。要求提供總體設(shè)計(jì)方案，畫出各單元及總體電路圖，計(jì)算元件參數(shù)，選擇芯片，安裝并調(diào)試電路。寫出設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告。設(shè)計(jì)要求如下：1.1具有顯示24秒計(jì)時(shí)功能；1.2設(shè)計(jì)外部操作開關(guān)，控制計(jì)數(shù)器的直接清零、啟動(dòng)和暫停/連續(xù)功能。1.3在直接清零時(shí)，要求數(shù)碼顯示器滅燈。1.4計(jì)數(shù)器為24秒遞減計(jì)時(shí)。1.5計(jì)時(shí)器遞減計(jì)時(shí)到零時(shí)，數(shù)碼顯示器不能滅燈，同時(shí)發(fā)出警報(bào)主號(hào)。1.6具有比賽雙方的計(jì)分及顯示功能。提示：利用通用具有減法功能的步計(jì)數(shù)芯片，設(shè)計(jì)一個(gè)模為24的減法計(jì)數(shù)器，利用1Hz方波電路輸出秒脈沖信號(hào)給計(jì)數(shù)器作為時(shí)鐘信號(hào)。最后設(shè)計(jì)數(shù)碼顯示啟動(dòng)電路顯示驅(qū)動(dòng)電路顯示當(dāng)前計(jì)時(shí)結(jié)果。第2章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

3、方案2.1系統(tǒng)的構(gòu)成本電路主要由五個(gè)模塊構(gòu)成：秒脈沖發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、譯碼顯示電路、控制電路和報(bào)警電路，主要采用32.768k的晶振作為振蕩電路, 由74LS192、74LS48 和七段共陰LED 數(shù)碼管構(gòu)成計(jì)時(shí)顯示電路, 具有計(jì)時(shí)器直控制電路直接控制計(jì)數(shù)器啟動(dòng)計(jì)數(shù)、暫停/連續(xù)計(jì)數(shù)、譯碼顯示電路的顯示等功能。當(dāng)控制電路的置數(shù)開關(guān)閉合時(shí)，在數(shù)碼管上顯示數(shù)字24，每當(dāng)一個(gè)秒脈信號(hào)輸入到計(jì)數(shù)器時(shí)，數(shù)碼管上的數(shù)字就會(huì)自動(dòng)減1，當(dāng)計(jì)時(shí)器遞減到零時(shí)，報(bào)警電路發(fā)出光電報(bào)警信號(hào)。2.2分析設(shè)計(jì)任務(wù)該系統(tǒng)包括脈沖發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、譯碼顯示電路、時(shí)序控制電路（簡(jiǎn)稱控制電路）和報(bào)警電路等5個(gè)部分構(gòu)成。其中，計(jì)數(shù)器和控制

4、電路是系統(tǒng)的主要部分。計(jì)數(shù)器完成24秒計(jì)時(shí)功能，而控制電路其有直接控制計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)計(jì)數(shù)、暫停/連續(xù)計(jì)數(shù)、譯碼顯示電路的顯示和滅燈功能。為了滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，在設(shè)計(jì)控制電路時(shí)，應(yīng)正確處理各個(gè)信號(hào)間的時(shí)序關(guān)系。在操作直接清零時(shí)，要求計(jì)數(shù)器清零，數(shù)碼顯示器滅燈。當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)閉合時(shí)，控制電路應(yīng)封鎖時(shí)鐘信號(hào)CP，同時(shí)計(jì)數(shù)器完成置數(shù)功能，譯碼顯示電路顯示24字樣；當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)斷開時(shí)，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)；當(dāng)暫停/連續(xù)開關(guān)撥在閉合位置上時(shí)，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，處于保持狀態(tài)；當(dāng)暫停/連續(xù)開關(guān)撥在斷開時(shí)，計(jì)數(shù)器繼續(xù)遞減計(jì)數(shù)。秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)是電路的時(shí)鐘脈沖和定時(shí)標(biāo)準(zhǔn)，電路采用32.768k的晶振與CD4060構(gòu)成。譯

5、碼顯示電路由74LS48和共陰極七段LED顯示器組成。報(bào)警電路在實(shí)驗(yàn)中可用發(fā)光二極管代替。分析設(shè)計(jì)任務(wù)，計(jì)數(shù)器和控制電路是系統(tǒng)的主要部分。計(jì)數(shù)器完成24s計(jì)時(shí)功能，而控制電路具有直接控制計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)計(jì)數(shù)、暫停連續(xù)計(jì)數(shù)、譯碼顯示電路的顯示和滅燈功能。為了滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，在設(shè)計(jì)控制電路時(shí)，應(yīng)正確處理各個(gè)信號(hào)之間的時(shí)序關(guān)系。在操作直接清零開關(guān)時(shí)，要求計(jì)數(shù)器清零，數(shù)碼顯示器滅燈。當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)閉合時(shí)，控制電路應(yīng)封鎖時(shí)鐘信號(hào)CP，同時(shí)計(jì)數(shù)器完成置數(shù)功能，譯碼顯示電路顯示“24”字樣；當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)斷開時(shí)，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)；當(dāng)暫停連續(xù)開關(guān)撥在暫停位置上時(shí)，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，處于保持狀態(tài)；當(dāng)暫停連續(xù)開關(guān)撥在連續(xù)時(shí)，

6、計(jì)數(shù)器繼續(xù)遞減計(jì)數(shù)。第3章系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)3.1開關(guān)控制：開關(guān)A：?jiǎn)?dòng)開關(guān)。A處于高電平時(shí)，當(dāng)計(jì)數(shù)器遞減計(jì)數(shù)到零時(shí)，控制電路發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)，計(jì)數(shù)器保持“24”狀態(tài)不變，處于等待狀態(tài)；當(dāng)A處于低電平時(shí)，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)。開關(guān)B：暫停開關(guān)。當(dāng)“暫停/連續(xù)”開關(guān)處于“暫停”（開關(guān)B接低電平）時(shí)，計(jì)數(shù)器暫停計(jì)數(shù)，顯示器保持不變；當(dāng)此開關(guān)處于“連續(xù)”（開關(guān)B接高電平）時(shí)，計(jì)數(shù)器繼續(xù)累計(jì)計(jì)數(shù)。開關(guān)C：手動(dòng)復(fù)位開關(guān)。當(dāng)開關(guān)C接低電平，不管計(jì)數(shù)器工作于什么狀態(tài)，計(jì)數(shù)器立即復(fù)位到預(yù)置數(shù)值，即“24”；當(dāng)開關(guān)C接高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器從24開始計(jì)數(shù)。當(dāng)24秒倒計(jì)時(shí)器時(shí)間有24倒計(jì)時(shí)至00時(shí)刻，24秒倒計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)，開

7、始光報(bào)警。3.2計(jì)數(shù)器組成計(jì)數(shù)器由兩片74LS192同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器構(gòu)成。74LS192功能簡(jiǎn)介如下：具有清除和置數(shù)等功能，其引腳排列及邏輯符號(hào)如圖2.2.2所示。其中PL為置數(shù)端，CPu為加計(jì)數(shù)端，CPd為減計(jì)數(shù)端，TCu為非同步進(jìn)位輸出端，TCd為非同步借位輸出端，P0、P1、P2、P3為計(jì)數(shù)器輸入端，MR為清除端，Q0、Q1、Q2、Q3為數(shù)據(jù)輸出端。 圖3.2.1 74LS192的引腳圖及邏輯符號(hào)圖3.2.2 仿真軟件中的74LS192其中A、B、C、D為置數(shù)輸入端，LOAD為置數(shù)控制端，CLR為清零端，UP為加計(jì)數(shù)端，DOWN為減計(jì)數(shù)端，QA、QB、QC、QD為數(shù)據(jù)輸出端，CO為非

8、同步進(jìn)位輸出端，BO為非同步借位輸出端。本例為利用減計(jì)數(shù)器端輸入秒脈沖信號(hào)，進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，也就是倒計(jì)時(shí)。這時(shí)計(jì)數(shù)器按8421碼遞減進(jìn)行減計(jì)數(shù)。利用借位輸出端BO與下一級(jí)74LS192的DOWN端連接，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器之間的級(jí)聯(lián)。利用置數(shù)控制端LOAD實(shí)現(xiàn)異步置數(shù)。當(dāng)CLR=0，且LOAD為低電平時(shí)，不管UP和DOWN時(shí)鐘輸入端的狀態(tài)如何，將使計(jì)數(shù)器的輸出等于并行輸入數(shù)據(jù)，即QDQCQBQA=DCBA。24循環(huán)的設(shè)置為，十位片的DCBA=0010，個(gè)位片的DCBA=01003.3 譯碼及顯示電路譯碼及顯示電路分兩種， 一種電路是74LS192接譯碼驅(qū)動(dòng)器74LS48和7段共陰數(shù)碼管組成。74LS48芯

9、片具有以下功能：七段譯碼功能、消隱功能、燈測(cè)試功能、動(dòng)態(tài)滅零功能，此電路中我們用到的是七段譯碼功能。作為譯碼器，74LS48具有以下特點(diǎn)：74LS48是BCD-7段譯碼器/驅(qū)動(dòng)器，輸出高電平有效，專用于驅(qū)動(dòng)LED七段共陰極顯示數(shù)碼管。內(nèi)部上拉輸出驅(qū)動(dòng)，有效高電平輸出，內(nèi)部有升壓電阻而無需外接電阻。七段數(shù)碼管分共陰、共陽(yáng)兩種，其內(nèi)部由發(fā)光二極管構(gòu)成，內(nèi)部有七個(gè)發(fā)光段，即a.b.c.d.e.f.g.在發(fā)光二極管兩端加上適當(dāng)?shù)碾妷簳r(shí)，就會(huì)發(fā)光。另外一種顯示電路由74LS192直接輸出給4線輸入的七段數(shù)碼管進(jìn)行顯示，這樣構(gòu)成的電路簡(jiǎn)單。雖然4線輸入的七段數(shù)碼管構(gòu)成的電路簡(jiǎn)單很多，但是市場(chǎng)上很難買到4線

10、輸入的七段數(shù)碼管，所以我們此處利用74LS48顯示譯碼器作為譯碼器，七段共陰極數(shù)碼管顯示。圖3.3.1 籃球比賽24秒倒計(jì)時(shí)器仿真電路的調(diào)試電路第4章系統(tǒng)安裝、調(diào)試與參數(shù)測(cè)量4.1靜態(tài)測(cè)試與調(diào)整4.1.1供電電源表態(tài)電壓測(cè)試電源電壓是各級(jí)電路靜態(tài)工作是否正常的前提，若電源電壓偏高或偏低都不能測(cè)量出確的靜態(tài)工作點(diǎn)。若電源有較大起伏，最好先不要接入電路，測(cè)量其安全空載和接入假負(fù)載時(shí)的電壓，待電源、電壓輸出正常后再接入電路。4.1.2測(cè)試單元電路靜態(tài)工作總電流通過測(cè)量分塊電路表態(tài)工作電流，可以及早知道單元電路工作狀態(tài)，若電流偏大，就說明有短路或漏電。若電流偏小，則電路供電有可能出現(xiàn)開路，只有及早測(cè)量

11、該電流，才能減小元件損壞。此時(shí)的電流只能作參考，單元電路各表態(tài)工作點(diǎn)高完成扣，還要再測(cè)量一次。4.1.3三極管表態(tài)電壓、電流測(cè)試首先要測(cè)量三極管三極地電壓，Ub.Uc.Uc,來判斷三極管是否在規(guī)定的狀態(tài)（放大、飽和、截止）內(nèi)工作。看該狀態(tài)是否與設(shè)計(jì)相同，若不相同，則要細(xì)心分析這些數(shù)據(jù)，并對(duì)基極偏置進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。其次再測(cè)量三極管集電極表態(tài)電流，測(cè)量方法方法有兩種:（1） 直接測(cè)量法。直接測(cè)量法是把集電極焊接銅斷開，然后串入萬用表，用電流擋測(cè)量電流.（2） 間接測(cè)量法。間接測(cè)量法是通過測(cè)量三極管集電極電阻或發(fā)射極電阻的電壓，然后根據(jù)歐姆定律I=U/R，計(jì)算出集電極靜態(tài)電流。4.1.4集成電路表態(tài)

12、工作點(diǎn)的測(cè)試（1）集成電路各引腳靜態(tài)對(duì)地電壓的測(cè)量。集成電路內(nèi)的晶體管、電阻、電容都封裝在一起，無法進(jìn)行調(diào)整。一般情況下，集成電路各腳對(duì)地電壓基本上反映了內(nèi)部工作狀態(tài)是否正常。在排除外圍元件損壞（或插錯(cuò)元件、短路）的情況下，只要將所測(cè)得電壓與正常電壓進(jìn)行比較，可做出正確判斷（2）集成電路靜態(tài)工作電流的測(cè)量。有時(shí)集成電路雖然正常工作，但發(fā)熱嚴(yán)重說明功耗偏大，是表態(tài)工作電流還正常的表現(xiàn)，所以要測(cè)量表態(tài)工作電流。測(cè)量時(shí)可斷集成電路供電引腳銅，串入萬用表，使用電流擋來測(cè)量。若是雙電源供電，則必須分別測(cè)量。4.2測(cè)量電路重要波形及其幅度和頻率無論是在測(cè)試還是在排除故障的過程中，波形的測(cè)試與調(diào)整都是一個(gè)相

13、當(dāng)重要的技術(shù)。各種整機(jī)電路都可能有波形產(chǎn)生或波形處理變換的電路。為了判斷電路各種過程是否正常，是否符合技術(shù)要求，常需要觀測(cè)各被測(cè)電路的輸入、輸出波形，并加以分析。對(duì)不符合技術(shù)要求的，則要通過調(diào)整電路元器件的參數(shù)，使之達(dá)到預(yù)定的技術(shù)要求。在脈沖電路的波形變換中，這種測(cè)試更為重要。大多數(shù)情況下觀察的波形都是電壓波形，有時(shí)為了觀察電流波形，則可通過測(cè)量其限流電阻的電壓，再轉(zhuǎn)成電流的方法來測(cè)量。用示波器觀測(cè)波形時(shí)，示波器上線頻率應(yīng)高于測(cè)試波形的頻率。對(duì)于脈沖波形，示波器的上升時(shí)間還必須滿足要求觀測(cè)波形的時(shí)候可能會(huì)出現(xiàn)不正常的情況，只要細(xì)心分析波形，總會(huì)找出排除的方法。如測(cè)量點(diǎn)沒有波形這種情況應(yīng)重點(diǎn)檢查

14、電源，靜態(tài)工作點(diǎn)，測(cè)試電路的連線等。第5章結(jié)論、改進(jìn)意見及心得體會(huì)經(jīng)過上一周的模電課程設(shè)計(jì)，我們得到了很多的經(jīng)驗(yàn)，這對(duì)于本次的數(shù)電課程設(shè)計(jì)有很大的幫助，使我們減少了很多的失誤。但是再動(dòng)手制作完成后也出現(xiàn)了問題。首先，我們制作的是給計(jì)數(shù)部分給予脈沖的裝置，但是制作完后沒有得到想要的波形，輸出的頻率也相差很多，我們咨詢老師，原來是電路的某個(gè)部位短路，在接通電源后將元器件燒壞了，經(jīng)過更改輸出的波形正確了。將近一周的時(shí)間我們完成了此次的數(shù)電課程設(shè)計(jì)。經(jīng)過這次的數(shù)電課程設(shè)計(jì)，我又學(xué)到了很多的知識(shí)，也明白了很多的道理，使我獲益良多。在工作時(shí)要注重團(tuán)隊(duì)合作，這樣才能更快更好地完成工作。只有動(dòng)手制作才能發(fā)現(xiàn)自己的問題，才能做出改正，豐富自己的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于以后的工作有很大幫助。 11參考文獻(xiàn)1秦進(jìn)平 劉海成，數(shù)字電子與EDA技術(shù)2秦進(jìn)平 張立 劉海成 張凌志 馬成，數(shù)字電子與EDA技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書3張繼東 劉海成 曲貴波 張鵬 劉靜森等，電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書附錄器件名稱型號(hào)數(shù)量作用數(shù)碼管2個(gè)芯片HD74LS48P2個(gè)譯碼器HD74LS192P2個(gè)計(jì)時(shí)器HD74H000P1個(gè)與非門SN74HC74N1個(gè)D觸發(fā)器，分頻HCF4060BE1個(gè)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖電阻10兆歐1個(gè)晶振32.768K1個(gè)電容30PF1個(gè)單刀雙擲開關(guān)1個(gè)三極管85501個(gè)非門反向器蜂鳴器1個(gè)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)表題目名稱設(shè)