電子課程設(shè)計自動循環(huán)計數(shù)器

1、河南科技學院新科學院電子課程設(shè)計自動循環(huán)計數(shù)器電路學生姓名：耿彥學 號：2013040229班 級：電子132指導老師：李余錢時 間： 2015.5.18-5.311、設(shè)計目的2、內(nèi)容及要求13、設(shè)計思想14、單元電路的設(shè)計、參數(shù)計算、器件選擇及介紹24.1、 譯碼驅(qū)動顯示部分24.2、 單脈沖產(chǎn)生部分44.3、 電源部分64.4、 控制部分及循環(huán)加減計數(shù)部分75、總體電路設(shè)計圖、工作原理及元器件清單106、仿真電路仿真、調(diào)試測試結(jié)果，出現(xiàn)的問題、原因及解決方法137、總結(jié)設(shè)計電路的特點和方案的優(yōu)缺點14參考文獻15設(shè)計題目：自動循環(huán)計數(shù)器1、設(shè)計目的：1 .熟練掌握計數(shù)器的應(yīng)用。2 .加深對

2、加減循環(huán)計數(shù)和顯示電路的理解。2、內(nèi)容及要求：1 .用集成計數(shù)器實行39自動循環(huán)計數(shù)。2 .電路能實現(xiàn)39加法和39減法循環(huán)計數(shù)。3 .方案的總體思路根據(jù)題目要求，系統(tǒng)可以劃分為以下幾個部分，基本思想如下：1、譯碼顯示電路部分：計數(shù)器輸出結(jié)果的數(shù)字顯示2、單脈沖產(chǎn)生部分：功能是由它產(chǎn)生單個脈沖，為循環(huán)計數(shù)部分提 供計數(shù)脈沖。3、電源部分，由它向整個系統(tǒng)提供+5V電源。4、力口/減控制循環(huán)電路部分：實現(xiàn)加/減循環(huán)計數(shù)器功能由控制部分完成。 完成3-9加或者減的可逆計數(shù)運算。系統(tǒng)方框圖如圖1所示。圖139力口/減可逆自動循環(huán)計數(shù)器系統(tǒng)方框圖4、單元電路的設(shè)計、參數(shù)計算、器件選擇及介紹4.1、 譯碼

3、驅(qū)動顯示部分方案一：采用74LS47TTLBCD7段高電平有效譯碼/驅(qū)動器，數(shù)碼管需選 用共陽板數(shù)碼管。方案二：采用74LS48TTLBCD7段譯碼器/內(nèi)部上拉輸出驅(qū)動。確定方案：由于74LS48輸出是高有效且74LS48不需要外接電阻。，故采用 74LS48,所以顯示數(shù)碼管選用LTS547R共陰極數(shù)碼管。元器件型號的選擇及參數(shù)計算：數(shù)碼管LTS547R,譯碼/驅(qū)動器74LS48;限流電阻的計算，數(shù)碼管壓降一般 為1.82.2V,工作電流10-2()mA,經(jīng)查資料，靜態(tài)顯示時10 mA亮度相當可觀,BCCCLT匚RBOCRBI CD匚ACGNDCVccIf g la lb 1cId le所以限

4、流電阻所R7=(5V-2V)/10mA=300C,功率為0.012X300=0.03W,故電阻選用 R1 R7=300Q (1/16W) o圖274LS48引腳圖萬 燈測試處使能端。當行=0時，譯碼器各段輸出均為高電平，顯示 器各段亮，因此，萬=0可用來檢查74LS48和顯示器的好壞。而 動態(tài)滅零輸入使能端。在LT=1的前提下，當麗 =0且輸入BDCA = 000時，譯碼器各段輸出全為低電平，顯示器各段全滅，而當輸入數(shù)據(jù)為非零 數(shù)碼時，譯碼器和顯示器正常譯碼和顯示。利用此功能可以實現(xiàn)對無意義位的零 進行消隱。百 靜態(tài)滅零輸入使能端。只要瓦=0,不論輸入BDCA為何種電平，譯 碼器4段輸出全為低

5、電平，顯示器滅燈(此時/BI/RBO為輸入使能)。RB0動態(tài)滅零輸出端。在不使用所功能時，BI/RBO為輸出使能。該端 主要用于多個譯碼器級聯(lián)時，實現(xiàn)對無意義的零進行消隱。實現(xiàn)整數(shù)位的零消隱 是將高位的RBO接到相鄰低位的RBI,實現(xiàn)小數(shù)位的零消隱是將低位的RBO接 到相鄰高位的RBIo74LS48引腳功能表一七段譯碼驅(qū)動器功能表如表1表174LS48引腳功能表一七段譯碼驅(qū)動器功能表十進數(shù)或功能輸入B1/RBO輸出LTRBIDCBAabcdcfg0HH0 0 0 0H11111101HX0 0 0 1H01100002HX0 0 1 0H11011013HX0 0 11H11110014HX0

6、 1 0 0H01100115HX0 10 1H10110116HX0 110H00111117HX0 111H11100008HX1 0 0 0H11111119HX10 0 1H1110011BIXXX X X XL0000000RBIHL0 0 0 0L0000000LTLXX X X XH1111111共陰極數(shù)碼管管腳修數(shù)碼管顯示原理見圖5。共陽極數(shù)碼省圖3共陰/共陽板數(shù)碼管內(nèi)部電路圖圖4共陰極數(shù)碼管管腳圖6TT7DC7B4AIR1R7g fe dc b aVerGND4bi/rbo8圖5譯碼驅(qū)動顯示電路(a) 555定時器產(chǎn)生單脈沖(b)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS121產(chǎn)生單脈沖4.2、

7、單脈沖產(chǎn)生部分(c)RS觸發(fā)器產(chǎn)生單脈沖方案一：用集成555定時器產(chǎn)生單脈沖見圖。圖(a)方案二：用TTL集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS121。圖(b)方案三：用74LS00四一2輸入與非門與手動開關(guān)。圖©用74LS00中的兩個與非門構(gòu)成基本RS觸發(fā)器，手動開關(guān)反復波動一次，則 觸發(fā)器輸出端將產(chǎn)生一個計數(shù)脈沖確定方案：方案三：用74LS00四一2輸入與非門與手動開關(guān)。圖©數(shù)據(jù)參數(shù)：經(jīng)查閱資料電阻為1千歐。單脈沖產(chǎn)生電路PCB圖(如圖6)1口R84=J-a圖6單脈沖產(chǎn)生電路PCB圖單脈沖產(chǎn)生電路PCB圖3D圖如圖7圖7單脈沖產(chǎn)生電路PCB圖3D圖4.3、 電源部分直流穩(wěn)壓電源主要由

8、變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路組成。方案一：采用穩(wěn)壓二板管穩(wěn)壓，主要優(yōu)點是簡單；缺點是穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓 值離散性較大，限流電阻的阻值和功率計算比較繁瑣。方案二：采用三端集成穩(wěn)壓器，三端集成穩(wěn)壓器系列齊全，穩(wěn)壓效果好，性 能可靠，使用也非常方便。確定方案：比較方案一和方案二，考慮到數(shù)據(jù)的準確性和穩(wěn)定性，決定采用 方案二。整個系統(tǒng)IC均由74系列的相關(guān)芯片組成，故系統(tǒng)只需單一+5V電源。三端集成穩(wěn)壓器：選用L7805CV；變壓器：經(jīng)過全波整流后7805的輸入電 壓約為U2X 1.2;由于7805的輸入電壓范圍是7V-15V,采用220V/9V（3用）小型 變壓器，則7805的輸入電壓范圍是9

9、X1.2=11V,滿足7805輸入電壓的要求。 整流橋：選擇2正10/2A橋，Cl、C2、C3、C4為濾波電容，Cl、C2采用電解 電容，Cl= 1000gF/16V, C2= 1000pF/10V, C3、C4 為高頻濾波電容，C3=0.33r F , C4=0.1pFo電源部分電路圖，見圖8。圖8電源部分電路圖圖9電源部分PCB囪圖10電源部分PCB囪3D圖4.4、 控制部分及循環(huán)加減計數(shù)部分方案一：74HC138作為數(shù)據(jù)分配器。方案二：74LS138作為數(shù)據(jù)分配器。確定方案：74LS138作為加減控制器。74LS138弓|腳如圖11A( Bl C|G2AjG2B|1234516 VCCG

10、1D6Y707GNDda1514121211109Iyo yi 1Y2 Y3 Y41Y5 Y6圖11 74LS138引腳圖74LS138邏輯功能表如表2表2 74LS138邏輯功能表輸入輸出控劉同數(shù)碼4A4的超鼻匕*1的X1XXX111111110XXXX1111111110000011111111000110111111100101101111110011111011111010011110111101011111101110110111111011011111111110可逆計數(shù)器單元方案一：用兩塊74LS73, 74LS04,兩塊74LS08組成異步二進制加減計數(shù)器方案二：74LS192

11、TTL可預置BCD雙時鐘可逆計數(shù)器。方案三：74LS191TTL同步加/減計數(shù)器確定方案：方案三74LS19()nTL同步加/減計數(shù)器(1)集成十進制同步加/減計數(shù)器CT74LS191,邏輯功能示意圖見圖12。BQfiA CTEND/U8 °D GNDS 6 7 615 1413 1211109Vcc A CLK ftCO MAX/MIN LOAD G D圖12邏輯功能示意圖而為異步置數(shù)控制端Do-D3為并行數(shù)據(jù)輸入端"為加/減計數(shù)方式控制端行為計數(shù)控制端Q0-Q3為輸出端的/所為進位輸出/借位輸出端Rc時鐘輸出端(2) 74LS191功能表見表3表3 4LS191功能表輸

12、入輸出9日LD CT UiD CP D3 D2 Di DoQy 電 Qi Qo1 兄明0 x x x d? B d占 出力四并行異步置數(shù)100 Txxxx加計數(shù)CO/BI=QsQo101f X X X X減計數(shù)，0何=。3。2。自11 XXX X X X保持(3)加減計數(shù)部分仿真電路如圖13VXPG1M S JVvetvcc£68 罌"g-LX 3r -iiJvcW4 ,容5寓eg：74LS48Q T74L50dD圖13加減計數(shù)部分仿真電路加減計數(shù)部分PCB圖如圖14圖14加減計數(shù)部分PCB圖R6M-p® OXIJ.0 wohuoR304DS10。 oooe加減計

13、數(shù)部分PCB圖3D圖如圖15圖15加減計數(shù)部分PCB圖3D圖5、總體電路設(shè)計圖、工作原理及元器件清單(1)總體仿真電路圖如圖16M8：；o*OX<WCXPG1AA W* JVl唾2mYer圖16總體仿真電路圖(2)總體電路PCB圖0 eao。u2nrolQlQlGQIo4LIOC10100 QloCBR1GR1f XD Q。Q " 圖17總體電路PCB圖(3)總體電路PCB圖3D圖如圖18圖18總體電跖PCB圖3D囪(4)工作原理介紹：電單脈沖產(chǎn)生單元產(chǎn)生的計數(shù)脈沖送至74LS191的CP端，做加熨寸，190 的。/端需接地，通過手動開關(guān)Si實現(xiàn)。加法計數(shù)當加過9時，在而/c0

14、端 將發(fā)出一個進位正脈沖，9再加1按照題目要求應(yīng)該變成3；做減法時按照題目 要求3減1應(yīng)該變成9,在此利用開關(guān)S1將預置數(shù)據(jù)3 (0011)或9 (1001)選 擇一個數(shù)據(jù)送給191的預置數(shù)據(jù)端DCBA,實現(xiàn)的方法是，將加9后產(chǎn)生的正脈 沖反相后與減法時減到2由138譯碼得到的負脈沖進行或運算送至191的L端， 從而使191進入數(shù)據(jù)傳送狀態(tài)從而實現(xiàn)3變9(5)元器件清單表如表4表4元器件清單表類別編號型號及參數(shù)功能及類別集成電路U674LS00四2輸入端與非門表4元器件清單表(續(xù)表)U474LS04六反相器U574LS1383-8線譯碼器U274LS191BCD同步加/減計數(shù)器U374LS48

15、4線-7段譯碼器JP17805三端集成穩(wěn)壓器+5V電阻R1 R7300C(l /2W)碳膜電阻R8R91KQ/(1/16W)碳膜電阻C11000pF/16V電解電容C2lOOOiF/lOV電解電容C30.33陽獨石電容C4().1 pF獨石電容整流橋BR1DGE12W10/2A變壓器T220V/10V( W)數(shù)碼管DS1LTS547R開關(guān)S1按鈕開關(guān)S2按鈕開關(guān)6、仿真電路仿真、調(diào)試測試結(jié)果，出現(xiàn)的問題、原因及解決方法在安裝調(diào)試過程中，遇到了一定的問題，具體如下：第一次仿真軟件，一些小的使用技巧沒有掌握，經(jīng)常導致譯碼顯示器不亮。設(shè)計原理都清楚，一到仿真的時候就會出現(xiàn)問題。通電檢查，通電后做減法時，顯示數(shù)據(jù)不確，但是做加法實現(xiàn)不了到9變回3, 一直從8變3。經(jīng)過請教老師和去圖書館查閱資料最后明白原來是選擇的芯 片不對，把74LS190換為74LS191后問題得到解決。7、總結(jié)設(shè)計電路的特點和方案的優(yōu)缺點本方案設(shè)計電路的特點是，