數(shù)電課程設(shè)計(jì)

1、 數(shù)電課程設(shè)計(jì) 課程題目: 數(shù)字計(jì)步器 學(xué) 號(hào)： 311208002411 班 級(jí)： 電儀12-01 姓 名： 公博 指導(dǎo)老師： 朱紅偉 目錄摘要3前言4設(shè)計(jì)要求5系統(tǒng)框圖5電路設(shè)計(jì)及元器件選擇6電路圖及工作原理9元器件清單13總結(jié)13心得體會(huì)14摘要：本次課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的是一個(gè)數(shù)字計(jì)步器，通過(guò)采用脈沖信號(hào)來(lái)代替腳的每次行走所引起的震動(dòng)，通過(guò)運(yùn)用74LS390實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能，采用數(shù)碼管來(lái)顯示步數(shù)并通過(guò)74LS47來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)，并且具有一定的復(fù)位清零功能。首先設(shè)計(jì)好原理圖，然后通過(guò)仿真軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)電路圖的校正和檢驗(yàn)，最終得到正確的電路圖。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)可以更好的掌握理論課所學(xué)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)

2、中的譯碼器和計(jì)數(shù)器部分。并增加動(dòng)手實(shí)踐機(jī)會(huì)。關(guān)鍵詞： 脈沖信號(hào)、計(jì)數(shù)器、譯碼器、數(shù)碼管前言：當(dāng)今社會(huì)生活節(jié)奏越來(lái)越快，人們習(xí)慣于公司、家里、路上倆點(diǎn)一線的生活，運(yùn)動(dòng)鍛煉越來(lái)越少，各種疾病越來(lái)越多。而走路作為最簡(jiǎn)單且有效的鍛煉方式正越來(lái)越流行，所以本次課程設(shè)計(jì)選擇做一個(gè)數(shù)字計(jì)步器，可以有效的知道你運(yùn)動(dòng)的步數(shù)，具有很強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用意義。本數(shù)字計(jì)步器，采用4位數(shù)字顯示步數(shù)，設(shè)計(jì)采用可以每走一步，開(kāi)關(guān)閉合一次的水銀開(kāi)關(guān)，并配備相應(yīng)的復(fù)位功能。由于經(jīng)費(fèi)和實(shí)驗(yàn)條件問(wèn)題，所以暫時(shí)采用脈沖信號(hào)來(lái)代替腳的每次行走所引起的震動(dòng)。既然設(shè)計(jì)的是計(jì)步器，所以為了實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)步數(shù)的累計(jì)，我選取74LS390計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了

3、知道自己走了多少步，采用了LED數(shù)碼管來(lái)顯示數(shù)據(jù)并采用74LS47七段譯碼器來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管。該電路由輸入模塊，計(jì)數(shù)模塊，譯碼模塊，顯示模塊,清零模塊五部分構(gòu)成。輸入模塊由按鍵開(kāi)關(guān)產(chǎn)生脈沖信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)；記數(shù)模塊由兩塊雙十進(jìn)位計(jì)數(shù)器74LS390和一塊74LS08連接而成；譯碼模塊是通過(guò)四片74LS47和LED管。 通過(guò)此次試驗(yàn)，更進(jìn)一步了解什么是電子技術(shù)，知道如何設(shè)計(jì)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)某些具體的功能。此次試驗(yàn)為以后的學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。一、設(shè)計(jì)要求：1、基本要求：采用4位數(shù)字顯示步數(shù)，傳感器采用水銀開(kāi)關(guān)，主人走一步的時(shí)候，開(kāi)關(guān)閉合一次2、參考原理：本系統(tǒng)的原理和計(jì)數(shù)器相同、但是要注意開(kāi)關(guān)的抖動(dòng)以及信號(hào)的整形

4、問(wèn)題。二、系統(tǒng)框圖:通過(guò)2個(gè)74LS390級(jí)聯(lián)來(lái)達(dá)到數(shù)字計(jì)數(shù)功能，計(jì)數(shù)按十進(jìn)制，采用四位制。每個(gè)74LS390的輸出端連接74LS47實(shí)現(xiàn)譯碼功能。然后接數(shù)碼管來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示功能。電路的結(jié)構(gòu)可分為5部分：輸入模塊，計(jì)數(shù)模塊，譯碼模塊，顯示模塊,清零模塊。系統(tǒng)框圖：譯碼器譯碼器譯碼器數(shù)碼管顯示數(shù)字?jǐn)?shù)碼管顯示數(shù)字?jǐn)?shù)碼管顯示數(shù)字CP脈沖信號(hào)數(shù)碼管顯示數(shù)字譯碼器個(gè)位計(jì)數(shù)器十位計(jì)數(shù)器百位計(jì)數(shù)器千位計(jì)數(shù)器 計(jì)步器系統(tǒng)框圖三、電路設(shè)計(jì)及元器件選擇：輸入模塊:采用一個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)，當(dāng)開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)第一級(jí)計(jì)數(shù)芯片INA端接地為低電平，按鈕開(kāi)關(guān)閉合時(shí)INA端接收到高電平，按鈕松開(kāi)的瞬間回到低電平產(chǎn)生一個(gè)下降沿觸發(fā)信號(hào)，計(jì)數(shù)芯

5、片接收到信號(hào)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制輸出給譯碼器。 記數(shù)脈沖電路計(jì)數(shù)模塊：這是整個(gè)電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，由于74LS390是雙十計(jì)數(shù)芯片，使其下一級(jí)計(jì)數(shù)器的脈沖輸入端INA的信號(hào)由上一級(jí)的輸出端QA和QD通過(guò)74LS08相與后輸出提供，上一級(jí)（如個(gè)位計(jì)數(shù)器）計(jì)數(shù)到9時(shí)，QA,QD相與為1，下一級(jí)（如十位計(jì)數(shù)器）INA端接收到高電平，當(dāng)上一級(jí)再接收到一個(gè)信號(hào)時(shí)，QD,QC,QB,QA輸出為0000，QA,QD相與為0，下一級(jí)INA端接收到低電平由高電平變成低電平，下降沿觸發(fā)使此級(jí)計(jì)數(shù)器（十位計(jì)數(shù)器）工作計(jì)數(shù)1，實(shí)現(xiàn)進(jìn)位。 進(jìn)位發(fā)生器顯示模塊：在數(shù)字顯示系統(tǒng)中，經(jīng)常采用簡(jiǎn)易數(shù)字顯示電路，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果用數(shù)碼管直接顯示出

6、來(lái)，以便監(jiān)視系統(tǒng)工作情況。在本設(shè)計(jì)顯示模塊中我們采用數(shù)碼管的顯示系統(tǒng)，它由74LS47和共陽(yáng)數(shù)碼管組成。 七段數(shù)字顯示系統(tǒng)原理圖 清零模塊： 清零模塊是將74LS390的清零端CLR短接后接到單刀雙置開(kāi)關(guān)的一個(gè)管腳開(kāi)關(guān)的另兩個(gè)角一個(gè)接電源一個(gè)接地。74LS390的清零端CLR高電平有效。當(dāng)將開(kāi)關(guān)接地端接通時(shí)清零端CLR無(wú)效當(dāng)接電源端接通時(shí)清零端CLR有效將計(jì)數(shù)器清零數(shù)碼管顯示為零從而實(shí)現(xiàn)了清零功能。 計(jì)數(shù)清零電路 計(jì)數(shù)器74LS390管腳圖當(dāng)74LS390的QA端和INB端短接，QA作為輸出，INA作為脈沖的輸入端時(shí)該計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)的是8421碼計(jì)數(shù)如果將QD端和INA端短接，QD作為輸出INB作

7、為脈沖的輸入端實(shí)現(xiàn)的是BCD5421碼計(jì)數(shù)。我們采用的是BCD8421碼計(jì)數(shù)故將QA端和INB端短接。譯碼器74LS47管腳圖：數(shù)碼管管腳圖： 74LS08管腳圖： 4、 電路圖及工作原理計(jì)步器原理圖74LS390是下降沿觸發(fā)的計(jì)數(shù)器，當(dāng)開(kāi)關(guān)J2開(kāi)合時(shí)瞬間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)下降沿脈沖，計(jì)數(shù)器開(kāi)始工作。輸出端將數(shù)以二進(jìn)制的形式輸入到譯碼器的輸入端,譯碼器將數(shù)譯碼后輸入到數(shù)碼管使其顯示計(jì)數(shù)器所計(jì)的數(shù)。由于74LS390是一個(gè)雙十計(jì)數(shù)芯片，下一級(jí)的計(jì)數(shù)器的脈沖輸入端INA的信號(hào)是由上一級(jí)的74LS390的輸出端QA和QD相與后的輸出提供的。當(dāng)?shù)谝患?jí)計(jì)數(shù)計(jì)到9以前，QA和QD相與的結(jié)果都是低電平，下一級(jí)的IN

8、A端始終為低電平。當(dāng)計(jì)數(shù)到9時(shí)，二進(jìn)制1001，QA和QD相與的結(jié)果由低電平變?yōu)楦唠娖?，?4LS390是下降沿觸發(fā)的故下級(jí)計(jì)數(shù)器此時(shí)不計(jì)數(shù),當(dāng)此級(jí)再來(lái)一個(gè)脈沖時(shí),由于芯片計(jì)數(shù)性質(zhì)，此級(jí)計(jì)數(shù)器由9變?yōu)?,二進(jìn)制對(duì)應(yīng)0000，此刻下級(jí)的INA端由高電平變?yōu)榈碗娖?對(duì)于74LS390而言接收到一個(gè)下降沿,下一級(jí)的計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù),此時(shí)數(shù)碼管顯示的數(shù)為0010，依次類推，可以實(shí)現(xiàn)從0000到9999的計(jì)數(shù)。74LS390的CLR端高電平有效，當(dāng)J2開(kāi)關(guān)打到地端實(shí)現(xiàn)清零。在開(kāi)關(guān)J1處用了積分電路，它的作用是防止開(kāi)關(guān)的抖動(dòng)造成計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)不準(zhǔn)確而且電容可以用來(lái)濾波對(duì)信號(hào)進(jìn)行整形。 當(dāng)開(kāi)關(guān)J1打開(kāi)時(shí)電路處于低

9、電平狀態(tài),當(dāng)開(kāi)關(guān)J1打下來(lái)時(shí)電路處于高電平,從而能實(shí)現(xiàn)目的.記數(shù)脈沖產(chǎn)生電路用于控制計(jì)數(shù)狀態(tài),當(dāng)打下開(kāi)關(guān)時(shí)系統(tǒng)將處于工作狀態(tài)即進(jìn)行數(shù)值累加.由于工作電路計(jì)數(shù)芯片74390是下降沿觸發(fā)的計(jì)數(shù)器,所以要使電路工作就必須輸入下降沿脈沖即由電壓瞬時(shí)由高電平變?yōu)榈碾娖絹?lái)提供有效沿,圖中電阻和電容的組合是為了防止干擾,使電路有一定的時(shí)間常數(shù),在閉合開(kāi)關(guān)時(shí),不至于同時(shí)產(chǎn)生幾個(gè)脈沖而影響電路計(jì)數(shù).使用單刀雙擲開(kāi)關(guān)來(lái)控制74LS390的清零端使電路清零。 譯碼器的邏輯功能是將每個(gè)輸入的二進(jìn)制代碼譯成對(duì)應(yīng)的輸出的高、低電平信號(hào)。常用的譯碼器電路有二進(jìn)制譯碼器、二-十進(jìn)制譯碼器和顯示譯碼器。譯碼為編碼的逆過(guò)程。它將

10、編碼時(shí)賦予代碼的含義“翻譯”過(guò)來(lái)。實(shí)現(xiàn)譯碼的邏輯電路成為譯碼器。譯碼器輸出與輸入代碼有唯一的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 74LS47是輸出低電平有效的七段字形譯碼器，它在這里與數(shù)碼管配合使用，下表列出了74LS47的真值表，表示出了它與數(shù)碼管之間的關(guān)系。74LS47是BCD-7段數(shù)碼管譯碼器/驅(qū)動(dòng)器，74LS47的功能用于將BCD碼轉(zhuǎn)化成數(shù)碼塊中的數(shù)字,通過(guò)它解碼，可以直接把數(shù)字轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管的顯示數(shù)字。74LS47為低電平作用引腳功能 (1)LT()：試燈輸入，是為了檢查數(shù)碼管各段是否能正常發(fā)光而設(shè)置的。當(dāng)LT()=0時(shí)，無(wú)論輸入A3，A2，A1，A0為何種狀態(tài)，譯碼器輸出均為低電平，也就是七段將全亮,若驅(qū)動(dòng)

11、的數(shù)碼管正常，是顯示8。 (2)BI()：滅燈輸入，是為控制多位數(shù)碼顯示的滅燈所設(shè)置的。當(dāng)BI()=0時(shí)，不論LT()和輸入A3，A2，A1，A0為何種狀態(tài)，譯碼器輸出均為高電平，使共陽(yáng)極數(shù)碼管熄滅。 (3)RBI()：滅零輸入，它是為使不希望顯示的0熄滅而設(shè)定的。當(dāng)對(duì)每一位A3=A2=A1=A0=0時(shí)，本應(yīng)顯示0，但是在RBI(-)=0作用下，使譯碼器輸出全為高電平。其結(jié)果和加入滅燈信號(hào)的結(jié)果一樣，將0熄滅。(4)RBO()：滅零輸出，它和滅燈輸入BI()共用一端，兩者配合使用，可以實(shí)現(xiàn)多位數(shù)碼顯示的滅零控制。 仿真電路硬件消抖電路設(shè)計(jì) 五、元器件清單：74LS390雙十進(jìn)制計(jì)數(shù)器2個(gè)74L

12、S47BCD七段15V輸出譯碼器4個(gè)74LS08二輸入端四與門1個(gè)74LS00二輸入端四與非門1個(gè)LED數(shù)碼管共陽(yáng)數(shù)碼管4個(gè)電阻1002個(gè)插槽14腳2個(gè)插槽16腳4個(gè)電壓源5V1臺(tái)六、總結(jié)我認(rèn)為本數(shù)字記步器特點(diǎn)就是當(dāng)開(kāi)關(guān)K1被不斷的開(kāi)關(guān)時(shí)形成下降沿脈沖，通過(guò)74LS390的脈沖輸入端INA輸入到計(jì)數(shù)器74 LS 390 ，由于74LS390是下降沿觸發(fā)的計(jì)數(shù)器所以當(dāng)它的有效沿到來(lái)時(shí)計(jì)數(shù)器就開(kāi)始計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器計(jì)的數(shù)通過(guò)其輸出端輸入到BCD七段譯碼器74LS247中使其驅(qū)動(dòng) LED數(shù)碼管顯示計(jì)數(shù)器所計(jì)的數(shù)。將計(jì)數(shù)器的輸出端QA和QD相與后的輸出作為高位的脈沖，利用QA和QD在時(shí)才相與為高電平其它時(shí)候

13、都為低電平和74 LS 390是下降沿觸發(fā)的可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)位，這樣就完成了從0000到9999的計(jì)數(shù)功能 。將其清零端短接后用開(kāi)關(guān)K2來(lái)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)清零功能。缺點(diǎn)：電路不夠簡(jiǎn)潔，連線比較麻煩容易出錯(cuò)誤。七、心得體會(huì) 在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先不知道選擇那個(gè)題目，經(jīng)過(guò)查閱資料和篩選，根據(jù)當(dāng)今熱門的“低碳生活”和鍛煉健身話題，選擇了數(shù)字計(jì)步器。然后借助于圖書(shū)館，互聯(lián)網(wǎng)等信息平臺(tái)，收集到了相關(guān)資料，經(jīng)過(guò)一系列的分析問(wèn)題解決問(wèn)題，不斷的修改和驗(yàn)證，最終成功地完成了本次課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。在本次課程設(shè)計(jì)中，我不僅加深了對(duì)課本知識(shí)的了解，而且鍛煉了動(dòng)手能力，分析能力，和解決問(wèn)題的能力。例如：本次課程設(shè)計(jì)中，我首先查找了市面上該產(chǎn)品的類型和相關(guān)原理圖并最終定下本設(shè)計(jì)原理，然后對(duì)原理圖加以分析改進(jìn)后，開(kāi)始選取元器件，并設(shè)計(jì)電路圖，開(kāi)始做好仿真實(shí)驗(yàn)。通過(guò)不斷驗(yàn)證修改確定最終電路圖，接著開(kāi)始焊接電路，但在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)接好電路后卻發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管不顯示，經(jīng)過(guò)檢查電路后發(fā)現(xiàn)，沒(méi)有在3，8兩端給+5V電壓。本次