數(shù)字電子設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告及數(shù)字電子秒表設(shè)計(jì)-數(shù)電課程設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)院信息科學(xué)與工程專業(yè)自動(dòng)化學(xué)生姓名學(xué)號(hào)設(shè)計(jì)題目數(shù)字電子設(shè)計(jì)題目：三位同步二進(jìn)制加法器（無效態(tài)000,101）和串序列發(fā)生電路設(shè)計(jì)（0101）模擬電子設(shè)計(jì)題目：積分電路、反相輸入求和仿真設(shè)計(jì)、滯回比較器仿真設(shè)計(jì)。內(nèi)容及要求：數(shù)字電子部分（1）由所給的約束相列時(shí)序電路圖，畫出各個(gè)觸發(fā)器的次態(tài)卡諾圖，并由此生成驅(qū)動(dòng)方程，檢查電路圖能否自啟動(dòng)，并做相應(yīng)的修改。（2）由給出的所要檢測(cè)的序列信號(hào)畫出原始的狀態(tài)圖，由此畫出各次態(tài)卡諾圖，求出驅(qū)動(dòng)方程，檢查電路圖能否自啟動(dòng)，并作出相應(yīng)的修改。（3）在multisim環(huán)境下仿真設(shè)計(jì)電路并分析結(jié)果。模擬電子部分采用multisim仿真軟件建立電路模型；對(duì)電路進(jìn)行理論分析、計(jì)算；⑶．在multisim環(huán)境下分析仿真結(jié)果，給出仿真波形圖。進(jìn)度安排：第一周：數(shù)字電子設(shè)計(jì)第1天1．布置設(shè)計(jì)任務(wù)及題目。2．查找文獻(xiàn)、資料，確定設(shè)計(jì)方案。第2—3天1．熟悉JK觸發(fā)器的原理及其工作狀態(tài)，熟練掌握各邏輯門電路的接法。第4天：1．畫出時(shí)序圖，列出真值表，畫出各次態(tài)的卡諾圖，并由此列寫出各個(gè)觸發(fā)器引腳的驅(qū)動(dòng)方程。2.由驅(qū)動(dòng)方程在數(shù)字實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上搭建電路，觀察并分析結(jié)果。第5天1．課程設(shè)計(jì)結(jié)果驗(yàn)收。2．針對(duì)課程設(shè)計(jì)題目進(jìn)行答辯。3.完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告。第二周：模擬電子設(shè)計(jì)第1天：布置課程設(shè)計(jì)題目及任務(wù)。查找文獻(xiàn)、資料，確立設(shè)計(jì)方案。第2~3天：1.安裝multisim軟件，熟悉multisim軟件仿真環(huán)境。2.在multisim環(huán)境下建立電路模型，學(xué)會(huì)建立元件庫。第4天：1.對(duì)設(shè)計(jì)電路進(jìn)行理論分析、計(jì)算。2.在multisim環(huán)境下仿真電路功能，修改相應(yīng)參數(shù)，分析結(jié)果的變化情況。第5天：1.課程設(shè)計(jì)結(jié)果驗(yàn)收。2.針對(duì)課程設(shè)計(jì)題目進(jìn)行答辯。3.完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告。指導(dǎo)教師（簽字）：年月日分院院長（簽字）：年月日目錄第一章數(shù)字電子部分 11.1課程設(shè)計(jì)的目的與作用 11.2.基本原理： 11.3三位同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)： 11.3.1三位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器狀態(tài)圖。無效態(tài)（000，101） 11.3.2、選擇觸發(fā)器、求時(shí)鐘方程、輸出方程、狀態(tài)方程和結(jié)果 21.3.3邏輯接線圖 51.3.4仿真結(jié)果 61.4串行序列檢測(cè)器設(shè)計(jì) 91.4.1串行序列檢測(cè)器狀態(tài)圖（檢查信號(hào)0101） 91.4.2選擇觸發(fā)器、求時(shí)鐘方程、輸出方程、狀態(tài)方程和結(jié)果 91.4.3、邏輯接線圖 111.4.4仿真結(jié)果 121.5設(shè)計(jì)總結(jié)和體會(huì) 141.6參考文獻(xiàn) 14第二章2模擬電子設(shè)計(jì)部分 152.1課程設(shè)計(jì)的目的與作用 152.1.1課程設(shè)計(jì)的目的 152.1.2課程設(shè)計(jì)作用 152.2設(shè)計(jì)任務(wù)、及所用multisim軟件環(huán)境介紹 151.2.1設(shè)計(jì)任務(wù)： 151.2.2Multisim環(huán)境介紹： 152.3積分電路Multisim仿真設(shè)計(jì) 162.3.1基本原理 162.3.2電路模型的建立 162.3.3理論分析及計(jì)算 172.3.4仿真結(jié)果分析 172.3.5結(jié)論 182.4反相求和電路仿真設(shè)計(jì) 182.4.1設(shè)計(jì)基本原理： 182.4.2電路模型的建立 192.4.3理論分析及計(jì)算 192.4.4仿真結(jié)果分析 192.4.5結(jié)論 202.5滯回比較器Multisim仿真設(shè)計(jì) 202.5.1設(shè)計(jì)基本原理 202.5.2電路模型的建立 212.5.3理論分析及計(jì)算 212.6誤差分析 222.7設(shè)計(jì)總結(jié)和體會(huì) 232.8參考文獻(xiàn) 23第一章數(shù)字電子部分1.1課程設(shè)計(jì)的目的與作用(1)熟練掌握三位二進(jìn)制加法器的設(shè)計(jì)和檢測(cè)。(2）學(xué)習(xí)并掌握信號(hào)的簡(jiǎn)單檢測(cè)以及其電路的設(shè)計(jì)。(3)學(xué)會(huì)利用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)不同要求的電路以實(shí)現(xiàn)不同的邏輯功能。(4）熟練multisim的操作技能。1.2.基本原理：計(jì)數(shù)器是利用統(tǒng)計(jì)脈沖個(gè)數(shù)的電路，是組成數(shù)字電路和計(jì)算機(jī)電路的基本時(shí)序部件，計(jì)數(shù)器按長短可分為：二進(jìn)制，十進(jìn)制和N進(jìn)制計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器不僅有加法計(jì)數(shù)器，也有減法計(jì)數(shù)器。如果一個(gè)計(jì)數(shù)器既能完成累加計(jì)數(shù)的功能，又能完成遞減的功能，則稱其為可逆計(jì)數(shù)器。同步計(jì)數(shù)器：當(dāng)輸入計(jì)數(shù)脈沖到來時(shí)，要更新狀態(tài)的觸發(fā)器都是同時(shí)翻轉(zhuǎn)的計(jì)數(shù)器，叫做同步計(jì)數(shù)器。1.3三位同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)：1.3.1三位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器狀態(tài)圖。無效態(tài)（000，101）001/0 010/0 011/0 100/0 110/0 111/11.3.2、選擇觸發(fā)器、求時(shí)鐘方程、輸出方程、狀態(tài)方程和結(jié)果（1）.選擇觸發(fā)器由于JK觸發(fā)器功能齊全、使用靈活，故選用3個(gè)下降沿JK觸發(fā)器。（2）.求時(shí)鐘方程 CP0=CP1=CP2=CP(3).求輸出方程輸出方程的卡諾圖為：Q1nQ0nQ2n00011110XXX010100011110XXX001111圖1.1輸出方程次態(tài)卡諾圖輸出方程為：Y=Q2nQUOTEQ0nQ1nQ0n(4).狀態(tài)方程：次態(tài)卡諾圖：Q2N+1的次態(tài)卡諾圖為：Q1nQ0nQ2n00011110X0101X01圖1.2Q2N+1的次態(tài)卡諾圖Q1N+1的次態(tài)卡諾圖為：Q1nQ0nQ2n00011110X1011X0101圖1.3Q1N+1的次態(tài)卡諾圖Q0N+1的次態(tài)卡諾圖為： Q1nQ0nQ2n00011110X00101/0X11圖1.4Q0N+1的次態(tài)卡諾圖狀態(tài)方程：Q2n+1=Q2nQ1nQ0Q1n+1=QQ0n+1=Q(5).驅(qū)動(dòng)方程為:J2=Q1nQ0nK2=Q0nK1=Q(6).檢查能否自啟動(dòng)無效態(tài)（000,101）000 001010 111所以能自啟動(dòng)。(7).仿真結(jié)果分析按動(dòng)時(shí)鐘脈沖開關(guān)，觀察三個(gè)指示燈的變化情況，并將結(jié)果與理論值與真值表比較。實(shí)驗(yàn)過程中集成芯片74LS112的16腳接5V直流電源，8腳接地：集成芯片74LS00和74LS08的14腳接5V直流電源，7腳接地。最后結(jié)果：CPQ2Q1Q0Q2n+1Q1n+1Q0n+1100101020100113011100410011051101116111001(8).檢查錯(cuò)誤的方法功能測(cè)試前，首先檢查電源是否接通，清零端和置數(shù)端是否有問題，如無問題將置數(shù)端與清零端都置1，進(jìn)一步操作。在操作過程中，某一狀態(tài)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，應(yīng)重新操作，使?fàn)顟B(tài)停留在最后一個(gè)正確狀態(tài)時(shí)。這時(shí)用萬用表檢查發(fā)生錯(cuò)誤那一位所選用的JK觸發(fā)器的輸入狀態(tài)是否有誤。如果輸入狀態(tài)正確，則看CP脈沖是否好用。如果這些都沒有問題，可能是觸發(fā)器壞了，加入輸入狀態(tài)不正確，檢查錯(cuò)誤信號(hào)所涉及的邏輯門的狀態(tài)是否有誤，再逐級(jí)往前查，直到找出錯(cuò)誤。1.3.3邏輯接線圖圖1.5三位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器接線圖1.3.4仿真結(jié)果圖1.6001仿真圖1.7010仿真圖1.8011仿真圖1.9100仿真圖1.10110仿真圖1.11111仿真1.4串行序列檢測(cè)器設(shè)計(jì)1.4.1串行序列檢測(cè)器狀態(tài)圖（檢查信號(hào)0101）1/0：↓0/0S0(00)0/0S1(01)1/0S2(10)0/0S4(11)1/00/01/11.4.2選擇觸發(fā)器、求時(shí)鐘方程、輸出方程、狀態(tài)方程和結(jié)果.選擇觸發(fā)器由于JK觸發(fā)器功能齊全、使用靈活，故選用2個(gè)下降沿JK觸發(fā)器。.求時(shí)鐘方程CP0=CP1=CP.求輸出方程輸出方程的卡諾圖為：Q1nQ0nXn0001111000000010圖1.12輸出方程卡諾圖輸出方程為Y=XQUOTEXQ1nQ0n.狀態(tài)方程：電路次態(tài)卡諾圖：Q1nQ0nX00011110010101110010000001圖1.13電路次態(tài)卡諾圖Q1N+1的次態(tài)卡諾圖為Q1nQ0nX000111100001010001圖1.14Q1N+1的次態(tài)卡諾圖Q0N+的次態(tài)卡諾圖Q1nQ0nX0001111011110000011.15Q0N+1的次態(tài)卡諾圖狀態(tài)方程：Q1n+1=XQ0n+1=X（5）.動(dòng)方程為:J1=XQ0nk1=XQ0（6）.結(jié)果分析按動(dòng)時(shí)鐘脈沖開關(guān)，觀察三個(gè)指示燈的變化情況，并將結(jié)果與理論值與真值表比較。實(shí)驗(yàn)過程中集成芯片74LS112的16腳接5V直流電源，8腳接地：集成芯片74LS00.74LS11和74LS08的14腳接5V直流電源，7腳接地。RDSP都置1 CPKQ1Q0Y10010211003011011111.4.3、邏輯接線圖圖1.16串行序列接線圖1.4.4仿真結(jié)果圖1.17X=0Q1Q0=01Y=0仿真圖圖1.18X=1Q1Q0=10Y=0仿真圖圖1.19X=0Q1Q0=11Y=0仿真圖圖1.20X=1Q1Q0=11Y=1仿真圖1.5設(shè)計(jì)總結(jié)和體會(huì)通過這次課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)計(jì)數(shù)器的工作原理有了深刻的認(rèn)識(shí)，自己以后若用到計(jì)數(shù)器的集成芯片來設(shè)計(jì)一定功能的電路打下了一定的基礎(chǔ)。與此同時(shí)，老師的精心輔導(dǎo)使得自己課程設(shè)計(jì)順利的完成，并且老師對(duì)實(shí)驗(yàn)原理深入透徹的分析與講解進(jìn)一步加強(qiáng)了自己對(duì)電子技術(shù)這門課程的理解，自己獲益匪淺。通過課程設(shè)計(jì)的整個(gè)過程，我認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)前一定要按老師的要求認(rèn)真預(yù)習(xí)，這樣不僅有利于自己對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解，從而更好的完成實(shí)驗(yàn)，還能夠加強(qiáng)自己對(duì)相關(guān)課程的理解，這對(duì)自己學(xué)習(xí)是非常有用的。平臺(tái)的使用，我從中學(xué)會(huì)了如何在multisim軟件環(huán)境下仿真電子電路，通過自己的實(shí)踐，逐步的發(fā)現(xiàn)并解決遇到的問題，最終完成了課程設(shè)計(jì)。其次，課程設(shè)計(jì)是一門專業(yè)課。在設(shè)計(jì)前，將抽象的理論知識(shí)與實(shí)際電路設(shè)計(jì)聯(lián)系在一起是我設(shè)計(jì)電路的初步方法，在設(shè)計(jì)電路的過程中加深了我對(duì)課本知識(shí)的理解和綜合運(yùn)用，培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用理論知識(shí)和專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際工程問題的能力，以及工程意識(shí)探索和創(chuàng)新能力。1.6參考文獻(xiàn)[1]作者：余孟嘗書名：《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程》出版社：高等教育出版社出版年：2007年12月[2]作者：吳翔，蘇建峰書名：《Multisim10&Ultiboard原理圖仿真與PCB設(shè)計(jì)》出版社：電子工業(yè)出版社出版年：2008年1月[3]作者：張利萍，王向磊書名：《數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》出版社：信息學(xué)院數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)室2模擬電子設(shè)計(jì)部分2.1課程設(shè)計(jì)的目的與作用2.1.1課程設(shè)計(jì)的目的(1)能熟練的運(yùn)用Multisim進(jìn)行電路的仿真分析；(2)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用前修課程所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)性的訓(xùn)練；(3)了解運(yùn)算電路原理2.1.2課程設(shè)計(jì)作用(1)幫助學(xué)生更深入的理解模擬電子的內(nèi)容.(2)掌握比例，求和以及積分三種基本運(yùn)算電路的工作原理.2.2設(shè)計(jì)任務(wù)、及所用multisim軟件環(huán)境介紹1.2.1設(shè)計(jì)任務(wù)：（1）在Multisim中構(gòu)建積分電路仿真電路，在積分中輸入端加上有效值為0.5v頻率為50HZ的正玄電壓。在虛擬示波器中觀察積分電路的輸入和輸出波形，測(cè)輸出電壓和輸入電壓。（2）在Multisim構(gòu)建反向求和電路。測(cè)量輸出電壓。1.2.2Multisim環(huán)境介紹：Multisim是加拿大IIT公司推出的基于Wendows的電路仿真軟件，由于采用交互式的界面，比較直觀，操作方便，具有豐富的元器件庫和品種繁多的虛擬儀器，以及強(qiáng)大的分析功能等特點(diǎn)，因而得到了廣泛的應(yīng)用。針對(duì)不同的用戶，提供了多種版本，如學(xué)生版，教育版，個(gè)人版和超級(jí)專業(yè)版等。其中教育版適合高等學(xué)校的教學(xué)使用。啟動(dòng)Multisim后，屏幕上顯示主界面。主界面主要由菜單欄，系統(tǒng)工具欄，系統(tǒng)設(shè)計(jì)欄，設(shè)計(jì)工具欄，元件工具欄，儀器工具欄，使用中元件列表，仿真開關(guān)，狀態(tài)欄以及電路圖編輯窗口等組成。2.3積分電路Multisim仿真設(shè)計(jì)2.3.1基本原理電路中的輸出電壓與電容兩端的電壓成正比，而電路的輸入電壓與流過電容的電流成正比，則輸入電壓與輸出電壓成為積分關(guān)系。利用理想運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)“虛短”“虛斷”的特點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)以上要求。R=R'Uo=-Uc=-1C∫i2.3.2電路模型的建立圖2.1積分求和仿真電路2.3.3理論分析及計(jì)算如果在基本電路的輸入端加上一個(gè)正弦波，且U1=Umsinwt可得Uo=-1RC∫Umsinwt2.3.4仿真結(jié)果分析輸入電壓Ui=0.499344v輸出電壓Uo=3.972v圖中比較淺的是輸入波形，顏色較深的是輸出波形，輸出電壓的相位比輸入電壓領(lǐng)先902.3.5結(jié)論積分電路具有移相特性輸出電壓的相位比輸入電壓的相位領(lǐng)先902.4反相求和電路仿真設(shè)計(jì)2.4.1設(shè)計(jì)基本原理：反相輸入求和電路的實(shí)質(zhì)是利用“虛地”和“虛斷”的特點(diǎn)，通過各路輸入電流想加的方法來實(shí)現(xiàn)輸入電壓的相加。這種反相輸入求和電路的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)改變某一輸入回路的電阻時(shí)，僅僅改變輸出電壓與該電路輸入電壓之間的的比例關(guān)系，對(duì)其他各路沒有影響，因此調(diào)節(jié)比較靈活方便。另外，由于“虛地”，因此，加在集成運(yùn)放輸入端的共模電壓很小。若R11＝R12＝R13＝R1時(shí)，則平衡電阻R2＝R11//R12//R13//RF2.4.2電路模型的建立圖2.2反相求和仿真電路2.4.3理論分析及計(jì)算理論值:=－8.5599V2.4.4仿真結(jié)果分析模擬電壓表分析：計(jì)算值Uo=－8.5599V測(cè)量值Uo=-8.547V理論值和實(shí)際測(cè)量值基本相等2.4.5結(jié)論通過上面的分析可以看出，反相輸入求和電路的實(shí)質(zhì)是利用“虛地”和“虛斷”的特點(diǎn)，通過各路輸入電流相加的方法來實(shí)現(xiàn)輸如電壓的相加。這種反相輸入求和電路的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)改變某一輸入回路的電阻時(shí)，僅僅改變輸出電壓與該路輸入電壓之間的比例關(guān)系，對(duì)其他各路沒有影響，因此調(diào)節(jié)起來比較靈活方便，另外，由于“虛地”，因此，加在集成運(yùn)放輸入端的鞏膜電壓很小。2.5滯回比較器Multisim仿真設(shè)計(jì)2.5.1設(shè)計(jì)基本原理滯回比較器又稱施密特觸發(fā)器。輸入電壓經(jīng)過電阻加載集成運(yùn)算放大器的反向輸入端，參考電壓經(jīng)電阻通過反饋電阻引回同相輸入端。當(dāng)集成運(yùn)放反相輸入端與同相輸入端電位相等，輸出電位發(fā)生跳變。由于是理想運(yùn)放，則u-=uI而同相輸入端的電壓u+由參考電壓UREF和輸出電壓同時(shí)決定，由疊加原理可得u+=RFR2+RFUT+=RFR2+RUT-=RFR2+RFU2.5.2電路模型的建立圖2.3滯回比較器仿真電路2.5.3理論分析及計(jì)算由比較器發(fā)生跳變的條件是集成運(yùn)放反相輸入端的電壓u-與同相輸入端的電壓u+相等即u-=u+。由于是理想運(yùn)放，則u-=uI而同相輸入端的電壓u+由參考電壓UREF和輸出電壓同時(shí)決定，由疊加原理可得u+=RFR2+RFUREF+R2R2+RUT+=RFR2+RFUREF+UT-=RFR2+RFUREF-R2R2+RFu2.5.4仿真結(jié)果分析模擬示波器上圖淺色波形為輸入波形，深色波形為輸出波形。由圖可以看出，當(dāng)輸出波形發(fā)生跳變時(shí)，輸入波形的示數(shù)分別是6.232V和1.645V，這兩個(gè)示數(shù)即為滯回比較器的兩個(gè)門限電平UT+和UT-。2.6誤差分析（1）元件本身存在誤差；（2）焊接時(shí)，焊接點(diǎn)存在微小電阻；（3）測(cè)得輸出電流時(shí)接觸點(diǎn)之間的微小電阻造成的誤差；（4）電流表內(nèi)阻串入回路造成的誤差；（5）測(cè)得紋波電壓時(shí)示波器造成的誤差；（6）示波器本身的準(zhǔn)確度造成的誤差。2.7設(shè)計(jì)總結(jié)和體會(huì)通過這次課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)計(jì)數(shù)器的工作原理有了深刻的認(rèn)識(shí)，自己以后若用到計(jì)數(shù)器的集成芯片來設(shè)計(jì)一定功能的電路打下了一定的基礎(chǔ)。與此同時(shí)，老師的精心輔導(dǎo)使得自己課程設(shè)計(jì)順利的完成，并且老師對(duì)實(shí)驗(yàn)原理深入透徹的分析與講解進(jìn)一步加強(qiáng)了自己對(duì)電子技術(shù)這門課程的理解，自己獲益匪淺。通過課程設(shè)計(jì)的整個(gè)過程，我認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)前一定要按老師的要求認(rèn)真預(yù)習(xí)，這樣不僅有利于自己對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解，從而更好的完成實(shí)驗(yàn)，還能夠加強(qiáng)自己對(duì)相關(guān)課程的理解，這對(duì)自己學(xué)習(xí)是非常有用的。平臺(tái)的使用，我從中學(xué)會(huì)了如何在multisim軟件環(huán)境下仿真電子電路，通過自己的實(shí)踐，逐步的發(fā)現(xiàn)并解決遇到的問題，最終完成了課程設(shè)計(jì)。2.8參考文獻(xiàn)[1]余孟嘗.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程.第三版.高等教育出版社[2]楊素行.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程.第三版.高等教育出版社[3]楊麗萍，王向磊.數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書.[4]路勇.電子電路實(shí)驗(yàn)及仿真.清華大學(xué)出版社[5]朱定華，陳林，吳建新.電子電路測(cè)試與實(shí)驗(yàn).清華大學(xué)出版社課程設(shè)計(jì)課程名稱：數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)題目名稱：數(shù)字電子秒表設(shè)計(jì)目錄1.引言1.1設(shè)計(jì)目的31.2設(shè)計(jì)任務(wù)內(nèi)31.3設(shè)計(jì)要求32．?dāng)?shù)字電子秒表設(shè)計(jì)2.1儀器設(shè)備42.2電子秒表的基本組成和工作原理42.3芯片簡(jiǎn)介52.4實(shí)驗(yàn)步驟與要求103.結(jié)論123.1小結(jié)與體會(huì)124.參考文獻(xiàn)134.1數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)第四版…………………134.2模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程第三版134.3電路第四版………………134.4電子技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)指導(dǎo)…………………134.5數(shù)字電子電路……………135.心得體會(huì)與教師評(píng)價(jià)5.1心得體會(huì)145.2教師評(píng)語145.3成績及簽名141.引言1.1設(shè)計(jì)目的：1.1.1為了培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用有關(guān)課程的基礎(chǔ)理論和技能解決實(shí)際問題，并進(jìn)一步提高學(xué)生專業(yè)基本技能、創(chuàng)新能力的重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。1.1.2通過課程設(shè)計(jì)，學(xué)生受到設(shè)計(jì)寫作方法的初步訓(xùn)練，能用文字、圖形和現(xiàn)代設(shè)計(jì)寫作方法系統(tǒng)地、正確地表達(dá)課程設(shè)計(jì)和研究成果。1.1.3為了培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)思想與方法、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和良好的工作作風(fēng)，樹立自信心。1.1.4為了培養(yǎng)學(xué)生獲取信息和綜合處理信息的能力,提高文字和語言表達(dá)能力。1.1.5鞏固、深化和擴(kuò)展學(xué)生的理論知識(shí)與初步的專業(yè)技能。1.1.6熟悉555方波振蕩器的應(yīng)用。1.1.7熟悉計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)及計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路的整體配合。1.1.8建立分頻的基本概念。1.2設(shè)計(jì)任務(wù)內(nèi)容：1.2.1完成數(shù)字電子秒表的設(shè)計(jì)，繪出電路原理圖。1.2.2搭接電子秒表整體試驗(yàn)電路。1.2.3調(diào)教0.1秒信號(hào)源。1.2.4測(cè)試電子秒表清零、開始計(jì)時(shí)、停止計(jì)時(shí)功能。1.3設(shè)計(jì)要求1.3.1以0.1秒為最小單位進(jìn)行顯示。1.3.2秒表可顯示0.1～9.9秒的量程。1.3.3該秒表具有清零、開始計(jì)時(shí)、停止計(jì)時(shí)功能。1.3.4除了以上功能，個(gè)人可根據(jù)具體情況進(jìn)行電路功能擴(kuò)展。2.數(shù)字電子秒表設(shè)計(jì)2.1儀器設(shè)備：直流穩(wěn)壓電源一臺(tái)，示波器一臺(tái)，邏輯筆一支，萬用表一塊；定時(shí)器555一塊，二-五-十制計(jì)數(shù)器74LS90三塊，74LS47兩塊，數(shù)碼管兩只，1kΩ電阻兩只，100kΩ電阻一只，100kΩ電位器一只，電容器0.1μF、0.01μF、0.022μF2.2電子秒表的基本組成和工作原理：2.2.1電子秒表電路的基本組成框圖如圖1所示，它主要由多諧振蕩器、計(jì)數(shù)器、譯碼器和數(shù)碼顯示器4個(gè)部分組成。計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器譯碼器多諧振蕩器數(shù)碼顯示器圖1電子秒表電路的基本組成（方框圖）2.2.2電子秒表設(shè)計(jì)電路圖如圖2所示，圖中由定時(shí)器555構(gòu)成方波振蕩器，用來產(chǎn)生50Hz的矩形波。第Ⅰ塊計(jì)數(shù)器作5分頻使用，將555輸來的50Hz的脈沖變?yōu)?.1秒的計(jì)數(shù)脈沖加給計(jì)數(shù)器。第Ⅱ、第Ⅲ塊計(jì)數(shù)器 Q0與CP2相連，脈沖從CP1輸入，都已接成十進(jìn)制計(jì)數(shù)電路，其中第Ⅱ塊是每0.1秒進(jìn)位，第Ⅲ塊是每秒進(jìn)位。兩片74LS47是譯碼器，將計(jì)數(shù)器輸來的8421BCD碼譯為十進(jìn)制數(shù)分別去驅(qū)動(dòng)兩個(gè)數(shù)碼管，使之作相應(yīng)的顯示。開關(guān)S1閉合開始計(jì)數(shù)，斷開停止計(jì)數(shù)；開關(guān)S2斷開秒表清0，閉合可以計(jì)數(shù)。2.3芯片簡(jiǎn)介（1）由NE555P組成的多諧振蕩器(多諧振蕩器)(A)、555時(shí)鐘電路可以構(gòu)成多諧振蕩器，真值表如下：RSTTHRTRIOUTTD0XX0導(dǎo)通1>2\3VCC>1\3VCC0導(dǎo)通1<2\3VCC>1\3VCC不變不變1<2\3VCC<1\3VCC1截止1>2\3VCC<1\3VCC1截止注明：6腳為THR，觸發(fā)器輸入端，低電平有效。

2腳為TRI，閥值輸入端，高電平有效。4腳為RST，總復(fù)位端，低電平有效。

7腳為DIS，放電端。5腳為CON，控制端。1腳接地，8腳接電源。

3腳為輸出端。TD為內(nèi)部三極管。

(B)、555振蕩器輸出波形與秒計(jì)數(shù)單元邏輯功能輸出波形：(c)、毫秒信號(hào)產(chǎn)生電路NE555定時(shí)器是一種電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便靈活、用途廣泛的多功能電路。利用閉合回路的反饋?zhàn)饔每梢援a(chǎn)生自激振蕩。TTL電路延遲時(shí)間短，難以控制頻率。電路接入RC回路有助于獲得較低的振蕩頻率，由于門電路的作用時(shí)間極短，TTL電路自有幾十納秒，所以想獲得稍低一些的振蕩頻率式很困難的，而且頻率不易調(diào)節(jié)。在電路中接入RC電路可以有助于獲得較低的振蕩頻率，而且通過改變R，C的數(shù)值可以很容易實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率的調(diào)節(jié)。振蕩電路是數(shù)字秒表的核心部分，電容充放電的速度決定了電路的振蕩頻率R1.R2.C決定了多諧振蕩器的周期，即決定了形成的方波的頻率利用閉合回路中的負(fù)反饋?zhàn)饔每梢援a(chǎn)生自激振蕩，利用閉合回路中的延遲負(fù)反饋?zhàn)饔靡材墚a(chǎn)生自激振蕩，只要負(fù)反饋?zhàn)饔米銐驈?qiáng)。為了得到頻率更加準(zhǔn)確的頻率信號(hào)，加入了電容和電阻，其中電容為0.01微法，電阻為100K歐姆。(d)振蕩周期的計(jì)算(R2=Ｒｐ)確定R1、R2、C的值；占空比：按所設(shè)計(jì)的電路連線，測(cè)試根據(jù)公式：……①HZ……②(二)參數(shù)的確定由于電路的周期為0.01s，T=0.01s即頻率f=100HZ由上述公式可得結(jié)果：由①式得：則R1=R2=100K（2）74LS290(計(jì)數(shù)器)74LS290是一種較為典型的異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。它由1個(gè)一位二進(jìn)制和1個(gè)異步五進(jìn)制計(jì)數(shù)器組成。如果計(jì)數(shù)脈沖由CLKA端輸入，輸出由QA端引出，即得二進(jìn)制計(jì)數(shù)器；如果計(jì)數(shù)脈沖CLKB端輸入，輸出由QA～QD端引出即得五進(jìn)制計(jì)數(shù)器；如果將QA與CLKB相連，計(jì)數(shù)脈沖由CLKA輸入，輸出由QA～QB引出，即得8421碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。因此，又稱此電路為二——五——十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。74LS290的引腳圖、功能表如下圖所示：圖1.274LS290的引腳圖（a）1個(gè)下降沿觸發(fā)的T觸發(fā)器，形成模2計(jì)數(shù)器；（b）3個(gè)下降沿觸發(fā)的T觸發(fā)器，組成的異步模5加法計(jì)數(shù)器；（c）異步清0只要S9（1）×S9（2）=0，R0（1）=R0（2）=1，就可使QAQBQCQD=0000，即異步清0。（d）異步置9只要S9（1）=S9（2），就可實(shí)現(xiàn)全且確切，即異步置9。表1.174LS290的功能輸入輸出功能清0置9時(shí)鐘QDQCQBQAR0(1)、R0(2)S9(1)、S9(2)CP1CP2110××0××0000清00××011××1001置90××00

×

×0↓1QA輸出二進(jìn)制計(jì)數(shù)1↓QDQCQB輸出五進(jìn)制計(jì)數(shù)↓QAQDQCQBQA輸出8421BCD碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)QD↓QAQDQCQB輸出5421BCD碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)11不變保持（e）實(shí)現(xiàn)模10計(jì)數(shù)器在S9（1）×S9（2）=0，R0（1）×R0（2）=0同時(shí)滿足的情況下，可在CP下降沿作用下實(shí)現(xiàn)加法計(jì)數(shù)。若在CP0端輸入脈沖，則Q0端是模2計(jì)數(shù)，若在CP1端輸入脈沖，則由Q3、Q2、Q1構(gòu)成的計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)異步模5計(jì)數(shù)。在S9（1）×S9（2）=0，R0（1）×R0（2）=0同時(shí)滿足的情況下，把Q0連至CP1，于是，模2計(jì)數(shù)器的Q0由1變0時(shí)，可使Q3、Q2、Q1構(gòu)成模5計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，總模數(shù)為5×2=10。（f）實(shí)現(xiàn)模6計(jì)數(shù)器將74290的QA、QB直接和復(fù)位端R0（1）、R0（2）相連，計(jì)數(shù)器的初態(tài)為0，當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖M=6，輸出QAQBQCQD=0110時(shí)，計(jì)數(shù)器立即返回0狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)M=6的計(jì)數(shù)功能。(一)、毫秒部分該部分的實(shí)質(zhì)是一個(gè)100進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，它的CP脈沖是前面生成的毫秒信號(hào)，它的清零信號(hào)可以作為向秒進(jìn)位的進(jìn)位信號(hào)。它需要的元件有74LS290。由上面1.4節(jié)可知74LS290是由一個(gè)二進(jìn)制和一個(gè)五進(jìn)制計(jì)數(shù)器兩個(gè)獨(dú)立部分組成的，兩部分級(jí)聯(lián)便成了進(jìn)制計(jì)數(shù)，用兩個(gè)74LS290即組合成下面的100進(jìn)制(二)、秒部分為了實(shí)現(xiàn)60進(jìn)制，將74LS290的QA、QB直接和復(fù)位端R0（1）、R0（2）相連，計(jì)數(shù)器的初態(tài)為0，當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖M=6，輸出QAQBQCQD=0110時(shí)，計(jì)數(shù)器立即返回0狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)M=6的計(jì)數(shù)功能。另R0（1）與R0（2）時(shí)接一個(gè)二極管便于60進(jìn)制清零。(3)74LS47為BCD七段譯碼器（74LS47為BCD七段譯碼器/驅(qū)動(dòng)器，真值表如下：十進(jìn)制LTRBDCBABI/RBOabcdefg01100001000000111X00011100111121X00101001001031X00111000011041X01001100110051X01011010010061X01101110000071X01111001111181X10001000000091X1001100011007447為四線-七段譯碼器，可以用來驅(qū)動(dòng)七段共陽極數(shù)碼管，當(dāng)LT，RBI，BI，端接高電平時(shí)，從DCBA端輸入BCD碼時(shí)，從abcdefg端輸出相應(yīng)的數(shù)碼管顯示碼。結(jié)合四線-七段譯碼器7447可以現(xiàn)實(shí)0到9個(gè)數(shù)字。(4)半導(dǎo)體數(shù)碼管（數(shù)碼顯示器）現(xiàn)在的許多電器設(shè)備上都有顯示十進(jìn)制字符的字符顯示器，以直觀的顯示出電器設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)。目前廣泛使用的字符顯示器是七段字符顯示器，或稱七段數(shù)碼管。常見的七段數(shù)碼管有液晶顯示數(shù)碼管和半導(dǎo)體數(shù)碼管兩種。半導(dǎo)體數(shù)碼管是由七段發(fā)光二極管（LightEmittingDiode）組成，簡(jiǎn)稱LED。圖1.6是LED的引腳及其等效電路圖1.6（a）LED的引腳及其等效電路。LED產(chǎn)品的種類繁多，有圖1.6(b)、（c）所示的共陰極電路，還有共陽極電路，常用的數(shù)碼顯示器有BS201，BS202等。圖1.7七段數(shù)字顯示器發(fā)光段組要驅(qū)動(dòng)LED正常的顯示十進(jìn)制數(shù)的十個(gè)字符，LED前面必須接一個(gè)顯示譯碼器。顯示譯碼器可實(shí)現(xiàn)的邏輯功能是：將輸入的8421BCD碼轉(zhuǎn)化成驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光的高、低電平信號(hào)，驅(qū)動(dòng)LED顯示出不同的十進(jìn)制數(shù)字符，下面來討論顯示譯碼器的組成。因顯示譯碼器可以驅(qū)動(dòng)LED顯示出0～9這十個(gè)數(shù)字字符，十個(gè)數(shù)字字符對(duì)應(yīng)十種高低電平的組合狀態(tài)，要描述這十種高、低電平的組合狀態(tài)必須用4位二進(jìn)制數(shù)，根據(jù)LED發(fā)光的特點(diǎn)可得描述顯示譯碼器邏輯功能的真值表如表1.4所示。表1.4顯示譯碼器邏輯功能真值表:2.3數(shù)字電子秒表設(shè)計(jì)步驟與要求：數(shù)字電子秒表設(shè)計(jì)電路圖22.3.1試驗(yàn)步驟：（1）按數(shù)字電子秒表設(shè)計(jì)電路圖2搭接好設(shè)計(jì)電路；（2）用示波器觀察555第3管腳輸出的矩形脈沖，調(diào)電路中的RP使555輸出脈沖為50Hz；（3）S1閉合，檢查第Ⅰ塊計(jì)數(shù)器QD端應(yīng)有周期為0.1秒的脈沖輸出，S1斷開QD端無脈沖輸出；