駱?biāo)加?電子課程設(shè)計(jì)--格式參照

1、課程設(shè)計(jì)名稱：.電予系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)題目：考試天數(shù)倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)學(xué)期:2.011-2012.年第2.學(xué)期專業(yè)：.自.動(dòng).化.班級(jí)：iq2 .班姓名：駱恩宇學(xué)號(hào)：1qq5q1q2q8指導(dǎo)教師：閏孝-姮遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì)成績評(píng)定表評(píng)定指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定合格不合格單元電路及合理性評(píng)整體設(shè)計(jì)方案正確性創(chuàng)新性定是否進(jìn)行仿真或?qū)嵺`標(biāo)仿真或?qū)嵺`技術(shù)指標(biāo)或性能符合設(shè)計(jì)要求準(zhǔn)有完成結(jié)果格式正確設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容充實(shí)語言流暢標(biāo)準(zhǔn)說明：以上三大項(xiàng)指標(biāo)中，每大項(xiàng)中有兩小項(xiàng)或二小項(xiàng)合格，視為總成績合格?？偝煽?nèi)掌谀暝氯照n程設(shè)計(jì)任務(wù)書一. 設(shè)計(jì)題目考試天數(shù)倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)二. 設(shè)計(jì)任務(wù)顯示兩位數(shù)倒計(jì)時(shí)，如99到11. 當(dāng)?shù)?時(shí)喇叭口

2、動(dòng)響0時(shí)結(jié)束2. 用led數(shù)碼管顯示結(jié)果3. 可以實(shí)現(xiàn)預(yù)置數(shù)功能三. 設(shè)計(jì)計(jì)劃電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)共1周。第1天：針對選題查資料，確定設(shè)計(jì)方案；第2犬：方案分析比較，電路原理設(shè)計(jì)，進(jìn)行元器件及參數(shù)選擇； 選用芯片參考：減法器、74160a、74ls48、led數(shù)碼管。第34天：利用multisim電路仿真，畫電路原理圖；第5天：編寫整理設(shè)計(jì)報(bào)告。四. 設(shè)計(jì)要求1. 陸出整體電路圖。（protel或altium designer或multisim,禁止用visio應(yīng)電路圖）。2. 對所設(shè)計(jì)的電路全部或部分進(jìn)行仿真，使之達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)要求。有余力的同學(xué)嘗試 制作pcb單面板圖。3. 寫岀設(shè)計(jì)報(bào)告書。指導(dǎo)

3、教師：閆孝姮摘要n1 multisim軟件是一個(gè)專門用于電子電路仿真與設(shè)計(jì)的eda工具軟件。作為 windows f運(yùn)行的個(gè)人桌面電了設(shè)計(jì)工具，ni multisim是一個(gè)完整的集成化設(shè)計(jì)環(huán)境。 nt multisim計(jì)算機(jī)仿真與虛擬儀器技術(shù)可以很好地解決理論教學(xué)與實(shí)際動(dòng)手實(shí)驗(yàn)相脫節(jié) 的這一問題。學(xué)員可以很方便地把剛剛學(xué)到的理論知識(shí)用計(jì)算機(jī)仿真真實(shí)的再現(xiàn)出來， 并口可以用虛擬儀器技術(shù)創(chuàng)造出真正屬于自己的儀表。計(jì)數(shù)器是時(shí)序邏輯電路基礎(chǔ)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用，其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，本次實(shí)驗(yàn)課設(shè) 是利用計(jì)數(shù)器譯碼顯示器等邏輯芯片設(shè)計(jì)一個(gè)簡易的99倒計(jì)時(shí)器，并利用ni multisime 對具原理圖進(jìn)行繪制和仿

4、真.關(guān)鍵詞：ni multisim設(shè)計(jì)；計(jì)數(shù)器；譯碼顯示器；99倒計(jì)時(shí)器；目錄綜述11方案論證與比較211脈沖產(chǎn)生模塊方案選擇21.2計(jì)數(shù)模塊方案選擇21.3信號(hào)控制模塊方案選擇214顯示模塊方案選擇22單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)基數(shù)按32. 1脈沖產(chǎn)生模塊32. 2計(jì)數(shù)模塊62. 3信號(hào)控制模塊92. 4顯不模塊93倒記時(shí)器工作原理104總體電路仿真理115課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)12參考文獻(xiàn)13駱?biāo)加?考試人數(shù)倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)綜述當(dāng)今社會(huì)，隨著人們物質(zhì)生活的不斷捉高，電子產(chǎn)品已經(jīng)走進(jìn)了家家戶戶，無論是生 活或?qū)W習(xí)，還是娛樂和消遣幾乎樣樣都離不開電了產(chǎn)品，在當(dāng)代繁忙的工作與生活中，時(shí) 間與我們每一個(gè)人都有非常

5、密切的關(guān)系,每個(gè)人都受到時(shí)間的影響。為了更好地利用我們 自己的時(shí)間，我們必須對時(shí)間有一個(gè)度量，因此產(chǎn)生了可預(yù)置倒計(jì)時(shí)器?？深A(yù)置倒計(jì)時(shí)器的 應(yīng)用范圍很廣，是一種人們常用的計(jì)時(shí)工具。倒計(jì)數(shù)器從原理上來講是一種典型的數(shù)字電 路。目前，倒計(jì)數(shù)器的功能越來越強(qiáng)，并冃有多種專門的大規(guī)模集成電路可供選擇。1方案設(shè)計(jì)與分析本設(shè)計(jì)共分為四部分：脈沖產(chǎn)生模塊，計(jì)數(shù)模塊，信號(hào)控制模塊，顯示模塊。系統(tǒng)原 理框圖如圖1-1所示。圖1-11.1脈沖產(chǎn)生模塊方案選擇方案一：采用8051單片機(jī)，通過編程來產(chǎn)生方波，優(yōu)點(diǎn)：可產(chǎn)生任意頻率，缺點(diǎn)： 外圍電路相較于多諧振蕩器復(fù)雜。方案二 采用ne555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器來產(chǎn)生1h

6、z的方波，電路非常簡單，月.無 需編程，同時(shí)該芯片價(jià)格便宜，容易購買。鑒于以上分析，采用方案二。1.2計(jì)數(shù)模塊方案選擇方案一：設(shè)計(jì)一個(gè)智能計(jì)數(shù)器，優(yōu)點(diǎn)：測量精度高，量程寬，功能多，操作簡單，測 量速度快。缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)比較麻煩。方案二：采用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74ls160和減計(jì)數(shù)器74ls190,電路連接簡單，操作方便。 鑒于以上分析，采用方案二。1 3信號(hào)控制模塊方案選擇方案一：采用獨(dú)立按鍵，控制編程非常簡單，但是浪費(fèi)i/o 口。方案二：采用非門74ls04和與門74ls08。鑒于以上分析，采用方案二。1.4顯示模塊方案選擇方案一：采用led液晶顯示，優(yōu)點(diǎn)：功耗低，顯示能力強(qiáng)。缺點(diǎn)：價(jià)格較高，需要編

7、程，操作復(fù)雜。方案二：采用7段數(shù)碼管和譯碼器74ls48,在multisim仿真中可用dcdj1ex代替， 聲光顯示用蜂鳴器和led。這些芯片及元件價(jià)格便宜，操作簡單，無需編程。駱?biāo)加?考試人數(shù)倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)鑒于以上分析，采用方案二。2單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算2.1脈沖產(chǎn)生模塊2.1.1 ne555定時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)555定時(shí)器是一種模擬電路和數(shù)字電路相結(jié)合的中規(guī)模集成電路。它曲分壓器、比較 器、基本r-s觸發(fā)器和放電三極管等部分組成。分壓器由三個(gè)5kq的等值電阻串聯(lián)而 成。分壓器為比較器人、仏捉供參考電壓，比較器人的參考電壓為3 加在同相輸入_端，比較器舛的參考屯壓為3匕，加在反相輸入端。比較器由

8、兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的集成運(yùn)放 £、仏組成。高電平觸發(fā)信號(hào)加在人的反相輸入端，與同相輸入端的參考電壓比較后， 其結(jié)果作為基本r-s觸發(fā)器尺。端的輸入信號(hào)；低電平觸發(fā)信號(hào)加在舛的同相輸入端， 與反相輸入端的參考電壓比較后，其結(jié)果作為基木r-s觸發(fā)器兀端的輸入信號(hào)?；?r-s觸發(fā)器的輸出狀態(tài)受比較器a、4的輸出端控制。2.1.2多諧振蕩器工作原理由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器如圖2-1所示。2kq key=a20%r1 71.13kqr230. >4kq3028 <4140r4 29c2=z0.01ufc1 10ufvccrstoutdisthrtricongnd圖2-1設(shè)電容的初

9、始電壓/=0, t = 0時(shí)接通電源，由于電容電壓不能突變，所以高、低觸ly發(fā)端環(huán)=冷=03 ",比較器a1輸岀為高電平，舛輸出為低電平，即rd", sd=0（1表示高電位，0表示低電位），r-s觸發(fā)器置1,定時(shí)器輸岀冷t此時(shí)° =定時(shí)ly器內(nèi)部放電三極管截止，電源/經(jīng)尺，忌向電容c充電，/逐漸升高。當(dāng)代上升到3 時(shí)，人2輸出由0翻轉(zhuǎn)為1 ,這時(shí)rd=sq, r-s觸發(fā)順保持狀態(tài)不變。所以0tj期 間，定時(shí)器輸出如為高電平1。2v _ - r吋刻，叫上升到3 ",比較器a的輸出由1變?yōu)?,這吋rd=°, s°=i, r-s觸發(fā)器復(fù)0,

10、定吋器輸出如=°。期間，2 = 1,放電三極管t導(dǎo)通，電容c通過忌放電。代按指數(shù)規(guī)律下降,駱?biāo)加?考試人數(shù)倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)當(dāng)代3 "時(shí)比較器a輸出由0變?yōu)?, r-s觸發(fā)器的rd = sd", q的狀態(tài)不變，仏 的狀態(tài)仍為低電平。1f 時(shí)刻，代下降到3比較器人2輸出由1變?yōu)?,r-s觸發(fā)器的rd=1, %=o,觸發(fā)器處于1,定時(shí)器輸出叫=1。此時(shí)電源再次向電容c放電，重復(fù)上述過程。通過上述分析可知，電容充電時(shí)，定時(shí)器輸出如=1,電容放電時(shí)，如=0,電容不斷地進(jìn)行充、放電，輸出端便獲得矩形波。多諧振蕩器無外部信號(hào)輸入，卻能輸出矩形波,其實(shí)質(zhì)是將直流形式的電能變?yōu)榫匦尾?/p>

11、形式的電能。2. 1.3振蕩周期由圖（d）可知，振蕩周期t = tt2o £為電容充電時(shí)間，婦為電容放電時(shí)間。充電時(shí)間 t' =（尺 +人2）。1口2"7（7? +/?2）c放電時(shí)間 丁2 = r?c in 2 a 0.7/?2c矩形波的振蕩周期t = t, +3 =ln2（k +2忌心0.7（尺+2/?2）c因此改變尺、忌和電容c的值，便可改變矩形波的周期和頻率。對于矩形波，除了用幅度，周期來衡量外，述有一個(gè)參數(shù)：占空比q, q二（脈寬匚）/（周期t）,心指輸出一個(gè)周期內(nèi)高電平所占的時(shí)間。圖（c）所示電路輸出矩形波的占空 _zl_ £ - % +比 t

12、7； +3尺+2忌。仿真波形如圖2-2所示。圖2-22. 2計(jì)數(shù)模塊 2. 2.1 74ls160的引腳圖及工作原理74ls160接成的86400進(jìn)制計(jì)數(shù)器如圖2-3所示。駱?biāo)加羁荚囂鞌?shù)倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)圖2-374ls160的功能表如表2-1所示。由表2-1可知，74ls160具有以下功能: 異步清零當(dāng)麗（clr，）二0時(shí)，不管其他輸入端的狀態(tài)如何（包括時(shí)鐘信號(hào)cp ），計(jì)數(shù) 器輸出將被直接置零，稱為異步清零。 同步并行預(yù)置數(shù)在麗=1的條件下，當(dāng)zd（load,）=0.且有時(shí)鐘脈沖cp的上升沿作用時(shí)，do、» 6、 d.輸入端的數(shù)據(jù)將分別被所接收。由于這個(gè)置數(shù)操作要與cp上升沿同步，1

13、1 d。、0、6、0的數(shù)據(jù)同吋置入計(jì)數(shù)器，所以稱為同步并行置數(shù)。 保持在cr=ld=1的條件下，當(dāng)ent=enp=0,即兩個(gè)計(jì)數(shù)使能端屮有0時(shí)，不管有無cp 脈沖作用，計(jì)數(shù)器都將保持原有狀態(tài)不變（停止計(jì)數(shù)）。需要說明的是，當(dāng)enp=0, ent=1 時(shí)，進(jìn)位輸出c也保持不變；而當(dāng)ent=0時(shí)，不管enp狀態(tài)如何，進(jìn)位輸rco=oo 計(jì)數(shù)當(dāng)而二ld =enp=ent= 1時(shí)，74161處于計(jì)數(shù)狀態(tài)，電路從0000狀態(tài)開始，連續(xù)輸入16個(gè)計(jì)數(shù)脈沖后，電路將從1111狀態(tài)返回到0000狀態(tài)，rco端從高電平跳變至低電平?？梢岳胷co端輸出的高電平或下降沿作為進(jìn)位輸出信號(hào)。因?yàn)槟绢}要求每隔一天產(chǎn)生一

14、個(gè)進(jìn)位，而一天有86400秒，所以采用整體置數(shù)法，先 用六片74ls160連接成十萬進(jìn)制計(jì)數(shù)器，在將其預(yù)置數(shù)設(shè)置成74ls160,那么每隔一天后, 該計(jì)數(shù)器輸出一個(gè)脈沖，用于驅(qū)動(dòng)74ls192t作。2. 2. 2 74ls192的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理74ls192連接成可預(yù)置數(shù)的99進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器如圖2-4所示18agab鈴cqcdco-boclr-co> up> cown74lq>92dvcca bcaccedccco-loadclr-eo-coup <dow <gnd74ls192d13圖2-474ls192為可預(yù)置的十進(jìn)制同步加/減計(jì)數(shù)器74ls192的清除端

15、是異步的。當(dāng)清除端 （mr）為高電平吋,不管吋鐘端（cpd、cpu）狀態(tài)如何，即可完成清除功能。74ls192的預(yù)置是異步的。當(dāng)置入控制端（pl）為低電平時(shí)，不管時(shí)鐘cp的狀態(tài)如何, 輸出端（q0q3）即可預(yù)置成與數(shù)據(jù)輸入端（p0p3）相一致的狀態(tài)。74ls192的計(jì)數(shù)是同步的，靠cpd、cpu同時(shí)加在4個(gè)觸發(fā)器上 而實(shí)現(xiàn)。在cpd、cpv 上升沿作用下q0q3同時(shí)變化，從而消除了異步計(jì)數(shù)器中出現(xiàn)的計(jì)數(shù)尖峰。當(dāng)進(jìn)行加 計(jì)數(shù)或減計(jì)數(shù)時(shí)可分別利用cpd或cpu,此時(shí)另一個(gè)時(shí)鐘應(yīng)為高電平，當(dāng)計(jì)數(shù)上溢出時(shí)， 進(jìn)位輸出端（tcq輸出一個(gè)低電平脈沖，其寬度為cpu低電平部分的低電平脈沖；當(dāng)計(jì) 數(shù)下溢出時(shí)，

16、錯(cuò)位輸出端（tcd）輸出一個(gè)低電平脈沖，其寬度為cpd低電平部分的低電 平脈沖。當(dāng)把tcd和tcu分別連接后一-級(jí)的cpd、cpu，即可進(jìn)行級(jí)聯(lián)。其功能表如表2-2所示：表2-2駱?biāo)加?考試人數(shù)倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)2. 3信號(hào)控制模塊信號(hào)輸入端采用了集成芯片74ls04和74ls08n來實(shí)現(xiàn)信號(hào)輸入的控制，74ls04是 非門，74ls08是二輸入與門，其構(gòu)成的信號(hào)控制模塊如圖25所示。1 20 u10a21222374ls08nu11bo-74ls08n24 u12c2574ls08n圖2-52.4顯示模塊74ls48在使用時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：(a) 要求輸入數(shù)字015時(shí)“滅燈輸入端” bi必須開路

17、或保持高電平。如果不耍滅 十進(jìn)制的0,則“動(dòng)態(tài)滅燈輸入” rbt必須開路或?yàn)楦唠娖健?b) 當(dāng)滅燈輸入端bi接低電平時(shí)，不管其它輸入為何種電平，所有各段輸出均為低 電平。(c) 當(dāng)“動(dòng)態(tài)滅燈輸入端” rb1和d、c、b、a輸入為低電平而“燈測試端” lt為 高電平時(shí)，所有各段輸出均為低電平，并且“動(dòng)態(tài)滅燈輸出端” rb0處于低電平。(d) “滅燈輸入/動(dòng)態(tài)滅燈輸岀端” bt/rb0開路或保持高電平而“燈測試端” lt為 低電平時(shí)，所有各段輸出均為高電平(e) bi/rb0是線與邏輯,既是“滅燈輸入端” bi 乂是“動(dòng)態(tài)滅燈輸出端” rb0。顯示器采用的是數(shù)碼管顯示。其顯示如圖2-6所示led1

18、圖2-63倒計(jì)時(shí)器的工作原理首先按下開關(guān)a,多諧振蕩器開始工作，產(chǎn)生幅值為5v,頻率為1hz的方波，通過整 形后，將該信號(hào)送給86400進(jìn)制計(jì)數(shù)器，86400秒后，即一犬后該計(jì)數(shù)器產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位， 該進(jìn)位信號(hào)送給99進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器減一，數(shù)碼管顯示98,如圖2-4所示。當(dāng)數(shù) 碼管的示數(shù)為09-00時(shí)，通過信號(hào)控制模塊驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲、led亮。同時(shí)，通過單刀雙擲開關(guān)可以對99進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置數(shù)。首先將開關(guān)b撥到 低電平端，通過8個(gè)單刀雙擲開關(guān)預(yù)置數(shù)，然后將開關(guān)二撥到高電平，減法計(jì)數(shù)器即開始 從預(yù)置的數(shù)開始工作。駱?biāo)加?考試人數(shù)倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)4總體電路仿真圖mm74ls160d5課程設(shè)計(jì)心