數(shù)顯兩位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路設(shè)計(jì)報(bào)告

1、東北大學(xué)秦皇島分校計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院電子線路課程設(shè)計(jì)壓力測(cè)量數(shù)顯電路專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)班級(jí)學(xué)號(hào)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師設(shè)計(jì)時(shí)間課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)專(zhuān)業(yè) 學(xué)號(hào) 學(xué)生姓名（簽名）： 設(shè)計(jì)題目：壓力測(cè)量數(shù)顯電路一、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)條件multisim實(shí)驗(yàn)室二、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1. 熟悉譯碼器、555定時(shí)器、計(jì)數(shù)器和七位數(shù)碼管的功能，并熟練應(yīng)用；2. 掌握555定時(shí)器產(chǎn)生脈沖的原理和方法；3. 選擇合適的器件來(lái)構(gòu)成脈沖信號(hào)發(fā)生器；4. 學(xué)會(huì)利用計(jì)數(shù)器構(gòu)成不同進(jìn)制的計(jì)數(shù)器；5. 設(shè)計(jì)壓力測(cè)量數(shù)顯電路。三、設(shè)計(jì)報(bào)告的內(nèi)容1. 設(shè)計(jì)題目與設(shè)計(jì)任務(wù)（設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)）2. 前言（緒論）(設(shè)計(jì)的目的、意義等)3. 設(shè)計(jì)主體（各部分設(shè)計(jì)內(nèi)容、分析、結(jié)

2、論等）4. 結(jié)束語(yǔ)（設(shè)計(jì)的收獲、體會(huì)等）5. 參考資料四、設(shè)計(jì)時(shí)間與安排1、設(shè)計(jì)時(shí)間： 2周2、設(shè)計(jì)時(shí)間安排： 熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)備、收集資料： 2 天設(shè)計(jì)圖紙、實(shí)驗(yàn)、計(jì)算、程序編寫(xiě)調(diào)試： 5 天編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告：2 天答辯： 1 天1、緒論隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)迅猛地發(fā)展，用數(shù)字電路進(jìn)行信號(hào)處理的優(yōu)勢(shì)也更加的突出。數(shù)字電路具有精度高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)、程序軟件控制等一系列優(yōu)點(diǎn)。為了充分發(fā)揮數(shù)字電路在信號(hào)處理上的強(qiáng)大功能，我們可以先將擬信號(hào)按比例轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后送到數(shù)字電路進(jìn)行處理，最后將處理結(jié)果根據(jù)需要轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬信號(hào)輸出。自20世紀(jì)七十年代開(kāi)始，這種用數(shù)字電路處理模擬信號(hào)的所謂“數(shù)字化

3、”浪潮已經(jīng)席卷了電子技術(shù)幾乎左右的領(lǐng)域?，F(xiàn)在，學(xué)校給我提供了這次機(jī)會(huì)，我將利用所學(xué)的數(shù)電知識(shí)，仿真一個(gè)壓力測(cè)試數(shù)電電路，以求更好掌握數(shù)電知識(shí)。 此次課程設(shè)計(jì)的目的是學(xué)會(huì)利用555定時(shí)器產(chǎn)生脈沖信號(hào)，熟練應(yīng)用計(jì)數(shù)器、譯碼器和數(shù)碼器構(gòu)成壓力測(cè)試數(shù)顯電路。通過(guò)此次的課程設(shè)計(jì)掌握數(shù)字信號(hào)的基本元件和知識(shí)，以實(shí)踐的方式加深知識(shí)的掌握程度，擴(kuò)展我們的思維。 2、系統(tǒng)設(shè)計(jì) （一）設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) 1、由555脈沖信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生脈沖信號(hào)； 2、100進(jìn)制計(jì)數(shù)器有兩個(gè)74ls160計(jì)數(shù)器串聯(lián)構(gòu)成； 3、顯示器是由兩個(gè)譯碼器和兩個(gè)數(shù)碼管構(gòu)成。 （二）結(jié)構(gòu)框圖及說(shuō)明100進(jìn)制計(jì)數(shù)器顯示器脈沖信號(hào) 由555脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的信

4、號(hào)傳給計(jì)數(shù)器作為脈沖信號(hào)，再由計(jì)數(shù)器將信號(hào)傳送個(gè)由74sl47n譯碼器和數(shù)碼管構(gòu)成的顯示器。 （三）主要器件及功能介紹 1、555 virtual timer脈沖發(fā)生器 時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生電路555 virtual timer定時(shí)器組成振蕩器，產(chǎn)生穩(wěn)定的脈沖信號(hào)，送到計(jì)數(shù)電路。圖1555 virtual timer 脈沖發(fā)生器是由555定時(shí)器構(gòu)成的產(chǎn)生穩(wěn)定脈沖的脈沖發(fā)生電路。通過(guò)在其不同的引腳連接不同的電阻和電容來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的周期。從結(jié)構(gòu)上看， 555 電路由 2 個(gè)比較器、 1 個(gè)基本 rs 觸發(fā)器、 1 個(gè)反相緩沖器、 1 個(gè)集電極開(kāi)路的放電晶體管和 3 個(gè) 5k 電阻組成分壓器組成。表1 555

5、定時(shí)器邏輯功能 thoutdis××00導(dǎo)通10導(dǎo)通1保持保持×11截止其中555定時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖： 圖2 tw1=(r1+r2)c*in（）=0.7(r1+r2)c tw2=r2c*in（）=0.7r2c 時(shí)間周期： t=0.7（r1+2r2)c2、 計(jì)數(shù)器：計(jì)數(shù)器是一個(gè)用以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能的時(shí)序部件,它不僅可用來(lái)計(jì)脈沖數(shù),還常用作數(shù)字系統(tǒng)的定時(shí),分頻和執(zhí)圖3 行數(shù)字運(yùn)算以及其它特定的邏輯功能. 計(jì)數(shù)器種類(lèi)很多按構(gòu)成計(jì)數(shù)器中的各觸發(fā)器是否使用一個(gè)時(shí)鐘脈沖源來(lái)分,有同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器.根據(jù)計(jì)數(shù)制的不同,分為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器,十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器.根據(jù) 計(jì)數(shù)

6、的增減趨勢(shì),又分為加法,減法和可逆計(jì)數(shù)器.還有可預(yù)置數(shù)和可編程序功能計(jì)數(shù)器等等（1）分頻器電路： 通常，數(shù)字鐘的晶體振蕩器輸出頻率較高，為了得到 0.1hz的秒信號(hào)輸入，需要對(duì)振器的輸出信號(hào)進(jìn)行分頻。圖2.3.1中的u1是一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，對(duì)振蕩器的輸出信號(hào)進(jìn)行分頻。對(duì)頻率為 50hz的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行五分頻，在輸出端 qd 取得周期為 0.1s的矩形脈沖，作為時(shí)間計(jì)數(shù)單元的時(shí)鐘輸入。單元電路2.2.5所示。若計(jì)數(shù)器u1不用，直接用555產(chǎn)生的信號(hào)作計(jì)數(shù)脈沖是可以實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)多諧振蕩電路的頻率公式（2.2.3），直接產(chǎn)生0.1s（10hz）的脈沖，可以調(diào)節(jié)電路的r和c的數(shù)值。（2）時(shí)間計(jì)算：計(jì)數(shù)器

7、u2及計(jì)數(shù)器u3接成8421碼十進(jìn)制形式，將cp2（即ckb）和qa相連，計(jì)數(shù)脈沖由cp1輸入，qd、qc、qb、qa作為輸出端，則構(gòu)成異步8421碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。s2斷開(kāi)秒表應(yīng)清為00，s2接通(s1閉合)，秒表應(yīng)開(kāi)始計(jì)數(shù)。表2 3、 譯碼器：譯碼器是一個(gè)多輸入，多輸出的組合邏輯電路.它的作用是把給定的代碼進(jìn)行"翻譯"，成相應(yīng)的狀態(tài),使輸出通道中相應(yīng)的一路有信號(hào)輸出。譯碼器在數(shù)字系統(tǒng)中有廣泛的用途，不僅用于代碼的轉(zhuǎn)換,終端的數(shù)字顯示,還用于數(shù)據(jù)分配，存貯器尋址和組合控制信號(hào)等。不同的功能可選用不同種類(lèi)的譯碼器。譯碼器可分為通用譯碼器和顯示譯碼器兩大類(lèi)。前者又分為變量譯

8、碼器和代碼變換譯碼器。計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)間的累計(jì)以 8421bcd碼形式輸出，譯碼器電路采用74ls47集成塊，其功能表如下：表3 74ls47功能表4、 數(shù)碼管： 一個(gè)led數(shù)碼管可用來(lái)顯示一位09十進(jìn)制數(shù)和一個(gè)小數(shù)點(diǎn).小型數(shù)碼管(0.5寸和0.36寸)每段發(fā)光二極管的正向壓降,隨顯示光(通常為紅,綠,黃,橙色)的顏色不同略有差別,通常為22.5v,每個(gè)發(fā)光二極管的點(diǎn)亮電流在510ma.led數(shù)碼管要顯示bcd碼所表示的十進(jìn)制數(shù)字就需要有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的譯碼器,該譯碼器不但要完成譯碼功能,還要有相當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)能力。這個(gè)設(shè)計(jì)的數(shù)碼管采用共陽(yáng)型數(shù)碼管。一個(gè)led數(shù)碼管可用來(lái)顯示一位09十進(jìn)制數(shù)和一個(gè)小數(shù)點(diǎn)。

9、本電路中的兩個(gè)數(shù)碼管分別顯示個(gè)位為1.09.0、十分位為0.10.9（4） 100進(jìn)制計(jì)數(shù)器和顯示器的原理 100進(jìn)制的計(jì)數(shù)器是用過(guò)兩個(gè)74sl160計(jì)數(shù)器串聯(lián)得到的，電路圖如下：圖4 顯示器是由74sl譯碼器和七段顯示器構(gòu)成的，如下圖： 圖5 (5) 在multisim軟件上檢測(cè)和調(diào)試(6) 仿真圖如圖 圖6（七） 電路的連接與仿真 電路的連接與仿真是我們這次課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)之一，也是整個(gè)過(guò)程的最難的階段。仿真這部分工作在multisim仿真軟件上進(jìn)行。對(duì)于電路的仿真分為幾個(gè)部分，分別對(duì)電路各個(gè)部分的功能都進(jìn)行仿真調(diào)試之后，每連接一部分都要調(diào)試一次，才能確保最后的成功。 multisim這

10、個(gè)仿真軟件以前用的很少，對(duì)它的基本仿真過(guò)程不是很了 解，而且有些器件的位置也不是很明確，只能一邊學(xué)習(xí)，一邊仿真，過(guò)程很慢但收獲多?；具^(guò)程： 1、按照電路原理圖將仿真分成幾部分依次連接電路并調(diào)試； 2、連接 555脈沖發(fā)生器并調(diào)試 3、連接顯示器電路并調(diào)試，觀察是否符合要求； 4、觀察數(shù)碼管是否達(dá)到預(yù)期結(jié)果。（8） 電路成功實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示。圖73、結(jié)束語(yǔ)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，使我加深了對(duì)4線-10線譯碼器，160計(jì)數(shù)器和555定時(shí)器功能的理解，而且對(duì)它們各自的應(yīng)用更加熟練，例如160計(jì)數(shù)器的擴(kuò)展，歸零法為什么要用基本除法器等等有了進(jìn)一步的理解。除此之外，我還掌握了led顯示器的用法和功能，對(duì)秒表的結(jié)構(gòu)和工作狀況有了大致的了解。同時(shí)，在本次課程設(shè)計(jì)中，使我更進(jìn)一步地熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法。也鍛煉了我獨(dú)立思考問(wèn)題的能力和通過(guò)查看相關(guān)資料來(lái)解決問(wèn)題的習(xí)慣。雖然這只是一次簡(jiǎn)單的課程設(shè)計(jì)，但通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我們了解了課程設(shè)計(jì)的一般步驟，和設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題。設(shè)計(jì)本身并不是有很重要的意義，而是同學(xué)們對(duì)待問(wèn)題時(shí)的態(tài)度和處理事情的能力。至于設(shè)計(jì)的成績(jī)無(wú)須看的太過(guò)于重要，而是設(shè)計(jì)的過(guò)程，設(shè)計(jì)的思想和設(shè)計(jì)電路中的每一個(gè)環(huán)