數(shù)電課程設(shè)計

1、 數(shù)電課程設(shè)計 課程題目: 數(shù)字計步器 學 號： 311208002411 班 級： 電儀12-01 姓 名： 公博 指導老師： 朱紅偉 目錄摘要3前言4設(shè)計要求5系統(tǒng)框圖5電路設(shè)計及元器件選擇6電路圖及工作原理9元器件清單13總結(jié)13心得體會14摘要：本次課程設(shè)計設(shè)計的是一個數(shù)字計步器，通過采用脈沖信號來代替腳的每次行走所引起的震動，通過運用74LS390實現(xiàn)計數(shù)功能，采用數(shù)碼管來顯示步數(shù)并通過74LS47來實現(xiàn)對數(shù)碼管的驅(qū)動，并且具有一定的復位清零功能。首先設(shè)計好原理圖，然后通過仿真軟件來實現(xiàn)電路圖的校正和檢驗，最終得到正確的電路圖。通過本次課程設(shè)計可以更好的掌握理論課所學數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)

2、中的譯碼器和計數(shù)器部分。并增加動手實踐機會。關(guān)鍵詞： 脈沖信號、計數(shù)器、譯碼器、數(shù)碼管前言：當今社會生活節(jié)奏越來越快，人們習慣于公司、家里、路上倆點一線的生活，運動鍛煉越來越少，各種疾病越來越多。而走路作為最簡單且有效的鍛煉方式正越來越流行，所以本次課程設(shè)計選擇做一個數(shù)字計步器，可以有效的知道你運動的步數(shù)，具有很強的實際應用意義。本數(shù)字計步器，采用4位數(shù)字顯示步數(shù)，設(shè)計采用可以每走一步，開關(guān)閉合一次的水銀開關(guān)，并配備相應的復位功能。由于經(jīng)費和實驗條件問題，所以暫時采用脈沖信號來代替腳的每次行走所引起的震動。既然設(shè)計的是計步器，所以為了實現(xiàn)對移動步數(shù)的累計，我選取74LS390計數(shù)器來實現(xiàn)。為了

3、知道自己走了多少步，采用了LED數(shù)碼管來顯示數(shù)據(jù)并采用74LS47七段譯碼器來驅(qū)動數(shù)碼管。該電路由輸入模塊，計數(shù)模塊，譯碼模塊，顯示模塊,清零模塊五部分構(gòu)成。輸入模塊由按鍵開關(guān)產(chǎn)生脈沖信號來實現(xiàn)；記數(shù)模塊由兩塊雙十進位計數(shù)器74LS390和一塊74LS08連接而成；譯碼模塊是通過四片74LS47和LED管。 通過此次試驗，更進一步了解什么是電子技術(shù)，知道如何設(shè)計電路來實現(xiàn)某些具體的功能。此次試驗為以后的學習奠定堅實的基礎(chǔ)。一、設(shè)計要求：1、基本要求：采用4位數(shù)字顯示步數(shù)，傳感器采用水銀開關(guān)，主人走一步的時候，開關(guān)閉合一次2、參考原理：本系統(tǒng)的原理和計數(shù)器相同、但是要注意開關(guān)的抖動以及信號的整形

4、問題。二、系統(tǒng)框圖:通過2個74LS390級聯(lián)來達到數(shù)字計數(shù)功能，計數(shù)按十進制，采用四位制。每個74LS390的輸出端連接74LS47實現(xiàn)譯碼功能。然后接數(shù)碼管來實現(xiàn)顯示功能。電路的結(jié)構(gòu)可分為5部分：輸入模塊，計數(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)字數(shù)碼管顯示數(shù)字數(shù)碼管顯示數(shù)字CP脈沖信號數(shù)碼管顯示數(shù)字譯碼器個位計數(shù)器十位計數(shù)器百位計數(shù)器千位計數(shù)器 計步器系統(tǒng)框圖三、電路設(shè)計及元器件選擇：輸入模塊:采用一個按鍵開關(guān)，當開關(guān)打開時第一級計數(shù)芯片INA端接地為低電平，按鈕開關(guān)閉合時INA端接收到高電平，按鈕松開的瞬間回到低電平產(chǎn)生一個下降沿觸發(fā)信號，計數(shù)芯

5、片接收到信號轉(zhuǎn)換成二進制輸出給譯碼器。 記數(shù)脈沖電路計數(shù)模塊：這是整個電路設(shè)計的關(guān)鍵，由于74LS390是雙十計數(shù)芯片，使其下一級計數(shù)器的脈沖輸入端INA的信號由上一級的輸出端QA和QD通過74LS08相與后輸出提供，上一級（如個位計數(shù)器）計數(shù)到9時，QA,QD相與為1，下一級（如十位計數(shù)器）INA端接收到高電平，當上一級再接收到一個信號時，QD,QC,QB,QA輸出為0000，QA,QD相與為0，下一級INA端接收到低電平由高電平變成低電平，下降沿觸發(fā)使此級計數(shù)器（十位計數(shù)器）工作計數(shù)1，實現(xiàn)進位。 進位發(fā)生器顯示模塊：在數(shù)字顯示系統(tǒng)中，經(jīng)常采用簡易數(shù)字顯示電路，將實驗結(jié)果用數(shù)碼管直接顯示出

6、來，以便監(jiān)視系統(tǒng)工作情況。在本設(shè)計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關(guān)的一個管腳開關(guān)的另兩個角一個接電源一個接地。74LS390的清零端CLR高電平有效。當將開關(guān)接地端接通時清零端CLR無效當接電源端接通時清零端CLR有效將計數(shù)器清零數(shù)碼管顯示為零從而實現(xiàn)了清零功能。 計數(shù)清零電路 計數(shù)器74LS390管腳圖當74LS390的QA端和INB端短接，QA作為輸出，INA作為脈沖的輸入端時該計數(shù)器實現(xiàn)的是8421碼計數(shù)如果將QD端和INA端短接，QD作為輸出INB作

7、為脈沖的輸入端實現(xiàn)的是BCD5421碼計數(shù)。我們采用的是BCD8421碼計數(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步器原理圖74LS390是下降沿觸發(fā)的計數(shù)器，當開關(guān)J2開合時瞬間會產(chǎn)生一個下降沿脈沖，計數(shù)器開始工作。輸出端將數(shù)以二進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)碼管使其顯示計數(shù)器所計的數(shù)。由于74LS390是一個雙十計數(shù)芯片，下一級的計數(shù)器的脈沖輸入端INA的信號是由上一級的74LS390的輸出端QA和QD相與后的輸出提供的。當?shù)谝患売嫈?shù)計到9以前，QA和QD相與的結(jié)果都是低電平，下一級的IN

8、A端始終為低電平。當計數(shù)到9時，二進制1001，QA和QD相與的結(jié)果由低電平變?yōu)楦唠娖剑?4LS390是下降沿觸發(fā)的故下級計數(shù)器此時不計數(shù),當此級再來一個脈沖時,由于芯片計數(shù)性質(zhì)，此級計數(shù)器由9變?yōu)?,二進制對應0000，此刻下級的INA端由高電平變?yōu)榈碗娖?對于74LS390而言接收到一個下降沿,下一級的計數(shù)器開始計數(shù),此時數(shù)碼管顯示的數(shù)為0010，依次類推，可以實現(xiàn)從0000到9999的計數(shù)。74LS390的CLR端高電平有效，當J2開關(guān)打到地端實現(xiàn)清零。在開關(guān)J1處用了積分電路，它的作用是防止開關(guān)的抖動造成計數(shù)器計數(shù)不準確而且電容可以用來濾波對信號進行整形。 當開關(guān)J1打開時電路處于低

9、電平狀態(tài),當開關(guān)J1打下來時電路處于高電平,從而能實現(xiàn)目的.記數(shù)脈沖產(chǎn)生電路用于控制計數(shù)狀態(tài),當打下開關(guān)時系統(tǒng)將處于工作狀態(tài)即進行數(shù)值累加.由于工作電路計數(shù)芯片74390是下降沿觸發(fā)的計數(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由高電平變?yōu)榈碾娖絹硖峁┯行а?圖中電阻和電容的組合是為了防止干擾,使電路有一定的時間常數(shù),在閉合開關(guān)時,不至于同時產(chǎn)生幾個脈沖而影響電路計數(shù).使用單刀雙擲開關(guān)來控制74LS390的清零端使電路清零。 譯碼器的邏輯功能是將每個輸入的二進制代碼譯成對應的輸出的高、低電平信號。常用的譯碼器電路有二進制譯碼器、二-十進制譯碼器和顯示譯碼器。譯碼為編碼的逆過程。它將

10、編碼時賦予代碼的含義“翻譯”過來。實現(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應關(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LT()=0時，無論輸入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

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BI()=0時，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。當對每一位A3=A2=A1=A0=0時，本應顯示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 五、元器件清單：74LS390雙十進制計數(shù)器2個74L

12、S47BCD七段15V輸出譯碼器4個74LS08二輸入端四與門1個74LS00二輸入端四與非門1個LED數(shù)碼管共陽數(shù)碼管4個電阻1002個插槽14腳2個插槽16腳4個電壓源5V1臺六、總結(jié)我認為本數(shù)字記步器特點就是當開關(guān)K1被不斷的開關(guān)時形成下降沿脈沖，通過74LS390的脈沖輸入端INA輸入到計數(shù)器74 LS 390 ，由于74LS390是下降沿觸發(fā)的計數(shù)器所以當它的有效沿到來時計數(shù)器就開始計數(shù)。計數(shù)器計的數(shù)通過其輸出端輸入到BCD七段譯碼器74LS247中使其驅(qū)動 LED數(shù)碼管顯示計數(shù)器所計的數(shù)。將計數(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在時才相與為高電平其它時候

13、都為低電平和74 LS 390是下降沿觸發(fā)的可以實現(xiàn)進位，這樣就完成了從0000到9999的計數(shù)功能 。將其清零端短接后用開關(guān)K2來控制來實現(xiàn)清零功能。缺點：電路不夠簡潔，連線比較麻煩容易出錯誤。七、心得體會 在課程設(shè)計過程中，首先不知道選擇那個題目，經(jīng)過查閱資料和篩選，根據(jù)當今熱門的“低碳生活”和鍛煉健身話題，選擇了數(shù)字計步器。然后借助于圖書館，互聯(lián)網(wǎng)等信息平臺，收集到了相關(guān)資料，經(jīng)過一系列的分析問題解決問題，不斷的修改和驗證，最終成功地完成了本次課程設(shè)計實驗。在本次課程設(shè)計中，我不僅加深了對課本知識的了解，而且鍛煉了動手能力，分析能力，和解決問題的能力。例如：本次課程設(shè)計中，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)計原理，然后對原理圖加以分析改進后，開始選取元器件，并設(shè)計電路圖，開始做好仿真實驗。通過不斷驗證修改確定最終電路圖，接著開始焊接電路，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)過檢查電路后發(fā)現(xiàn)，沒有在3，8兩端給+5V電壓。本次