數(shù)字計步器課程設(shè)計報告及Protel制圖

1、課程設(shè)計說明書課程設(shè)計名稱： 電路課程設(shè)計 學(xué) 院 名 稱： 信息工程學(xué)院 專業(yè)： 電子信息工程 班級： 120411 學(xué)號： 12041127 姓名： 評分： 教師： 2014 年 10 月 10 日前 言開設(shè)本次電子課設(shè)，分為三部分，第一部分是數(shù)電項目-數(shù)字計步器；第二部分是是模電-即拍亮延時小夜燈；第三部分是Protel制圖；總之，這次課設(shè)就是為了鍛煉我們對一些芯片功能的了解和應(yīng)用，怎樣繪制印刷電路板，以及培養(yǎng)我們對實際問題的解決能力，以利于我們今后的學(xué)習(xí)和工作。為了實現(xiàn)數(shù)字進(jìn)位記步，同時加上大電阻和大電容，以保護電路，不被燒壞，同時消除電路中的干擾，這點非常重要。同時該電阻和電容構(gòu)成的

2、積分電路解決了開關(guān)的抖動問題從而就解決了信號的輸入問題，使得信號的累加和進(jìn)位更加準(zhǔn)確。用雙十計數(shù)器CD4518就可以實現(xiàn)0-99的進(jìn)位為實現(xiàn)0-9999的進(jìn)位可用兩片CD4518再加上四片74LS48譯碼器和四個LED數(shù)碼管就可以很好的將CD4518輸出的數(shù)字顯示出來。隨著科技進(jìn)步的日新月異，電子產(chǎn)品規(guī)格趨于小型化，生產(chǎn)趨于自動化，功能強大化等優(yōu)勢越來越離不開Protel 的應(yīng)用。本次課設(shè)要求是從所給的四個電路圖中選擇一個來畫PCB圖，并且制板。好多地方都使用聲控?zé)粽彰?，一來?jié)約了電資源，二來使用起來異常方 便，不必在黑暗中摸索開關(guān)?？萍及l(fā)展為我們帶來了許多方便，同樣在燈光控制方面也帶來了很多

3、方便。公共場所證明越來越朝著智能化，人性化方向發(fā)展。現(xiàn)在市場上不僅有聲控?zé)糸_關(guān)，還有微波感應(yīng)開關(guān)和熱釋遠(yuǎn)紅外感應(yīng)開關(guān)，目前，微波感應(yīng)開關(guān)的抗干擾性能尚不理想，熱釋遠(yuǎn)紅外感應(yīng)開關(guān)性能較為理想，但安裝復(fù)雜，價格也偏高，而聲控系統(tǒng)不僅價格低廉，安裝方便，而且也有很好的控制效果，因此聲控?zé)粲幸粋€很好的應(yīng)用前景本實驗采用單元電路設(shè)計思路，分塊對電路進(jìn)行設(shè)計及分析，從而可以使得設(shè)計的電路能夠方便的進(jìn)行檢查以及調(diào)試，最終實現(xiàn)滿足人性化和實用化要求的小夜燈設(shè)計。 本次設(shè)計型實驗讓我們初步的了解了電子技術(shù)的意義，讓我們初步的了解到如何將平時所學(xué)到的知識運用到現(xiàn)實生活中也就是讓我們體會到生活中的許多科技產(chǎn)品就是用

4、我們所學(xué)的簡單知識通過綜合制造出來的。此次實驗在一定程度上鍛煉了同學(xué)們的實際動手能力和解決實際問題的能力，為我們今后的學(xué)習(xí)和工作作了鋪墊。 在試驗中在檢測步數(shù)時因考慮攜帶的不方便及實驗室水銀開關(guān)的諸多不便，本實驗采用脈沖信號來代替腳的每次行走所引起的震動。本設(shè)計中數(shù)字計步器就是按照這個方法達(dá)到進(jìn)位計數(shù)的功能，和計數(shù)器的類似。數(shù)字計步器在日常生活中主要運用在醫(yī)療健身等電子產(chǎn)品中，如數(shù)字跑步器、計步器等諸多相關(guān)電子設(shè)備。該設(shè)計可以合理運用到大范圍的產(chǎn)品設(shè)計中，提高現(xiàn)代電子產(chǎn)品水平，更好的服務(wù)于社會，有著很廣大的發(fā)展前景和用途。 2014.10.20于南昌航空大學(xué)1目 錄前 言1第一章 Protel

5、 制圖41.1 Altium Designer 軟件的介紹41.1.1 概述41.1.2 Altium Designer 軟件的發(fā)展41.1.3 Altium Designer 軟件的功能41.2 設(shè)計要求和內(nèi)容61.2.1 設(shè)計內(nèi)容61.2.2 設(shè)計要求71.3 原理圖設(shè)計8第二章 模擬電路課程設(shè)計102.1 設(shè)計要求102.2 電路方案設(shè)計102.2.1系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)：102.3 電路的組成和工作原理102.4 電路中的參數(shù)計算及元器件的選擇112.5 電路仿真12第三章 數(shù)字電路課程設(shè)計123.1 設(shè)計要求123.2 電路方案設(shè)計133.3 電路的組成和工作原理163.3.1系統(tǒng)組成163

6、.3.2系統(tǒng)原理163.4 電路中的參數(shù)計算及元器件的選擇173.5 電路仿真17第四章 電路的組裝與調(diào)試184.1 電路元器件的排版及焊接184.1.1 組裝184.2 電路的查錯與調(diào)試184.3 測試結(jié)果與分析19結(jié) 論20參考文獻(xiàn)21附錄1 元件清單22附錄2 數(shù)字計步器的實物圖23附錄3 印刷電路板圖2523第1章 Protel 制圖1.1 Altium Designer 軟件的介紹1.1.1 概述Altium Designe 是Altium澳大利亞公司推出的一個全32位的電路板設(shè)計軟件。該軟件功能強大，人機界面友好，易學(xué)易用，使用該軟件的設(shè)計者可以容易地設(shè)計出電路原理圖和畫出元件設(shè)計

7、電路板圖。而且由于其高度的集成性與擴展性，一經(jīng)推出，立即為廣大用戶所接受，很快就成為世界PC平臺上最流行的電子設(shè)計自動化軟件，并成為新一代電氣原理圖工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 Altium Designe主要有兩大部分組成，每一部分個有幾個模塊，第一部分是電路設(shè)計部分，主要有：原理設(shè)計系統(tǒng)，包括用于設(shè)計原理圖的原理圖編輯器Sch,用于修改和生成原理圖元件的原件編輯器，以及各種報表的生成器Schlib。印刷電路板設(shè)計系統(tǒng)，包括用于設(shè)計電路板的電路板編輯器PCB以及用于修改，生成元件封裝的元件封裝編輯器PCBLib。第二部分是電路仿真與可編程邏輯器件設(shè)計。Altium Designe軟件沿襲了Protel以前版本

8、方便易學(xué)的特點，內(nèi)部界面與Protel 99大體相同，新增加了一些功能模塊，功能更加強大。新增的層堆棧管理功能，可以設(shè)計32個信號層，16個地電層，16個機械層。新增的3D功能讓您在加工印制版之前可以看到板的三維效果。增強的打印功能，使您可以輕松修改打印設(shè)置控制打印結(jié)果。Altium Designe容易使用的特性還體現(xiàn)在“這是什么”幫助，按下右上角的小問號，然后輸入你所要的信息，可以很快地看到特性的功能，然后用到設(shè)計中，按下狀態(tài)欄末端的按鈕，使用自然語言幫助顧問。1.1.2 Altium Designer 軟件的發(fā)展 Protel For Windows 1.01.5 Protel 3.x和P

9、rotel 98 Protel 99以及Protel SE For Windows 98 Protel DXP For Windows XP/2000 Altium Designer 6 Altium Designer 081.1.3 Altium Designer 軟件的功能1 電路原理圖設(shè)計 繪制和編輯電路原理圖等； 制作和修改原理圖元件符號或元件庫等； 生成原理圖與元件庫的各種報表。2 印制電路板設(shè)計 印制電路板設(shè)計與編輯； 元件的封裝制作與管理； 板型的設(shè)置與管理。3. 設(shè)置原理圖編輯界面的系統(tǒng)參數(shù)和工作環(huán)境 為了適應(yīng)不同用戶的操作習(xí)慣，以及不同的項目的原理圖格式需求，Altium D

10、esigner 允許用設(shè)置原理圖編輯界面的的工作環(huán)境，例如設(shè)置網(wǎng)絡(luò)的大小和類型以及鼠標(biāo)指針類型等，其中大多數(shù)參數(shù)可以用系統(tǒng)默認(rèn)值，但根據(jù)用戶個人的習(xí)慣來適當(dāng)調(diào)整環(huán)境設(shè)置，將會給設(shè)計者帶來方便，顯著提高設(shè)計效率。在對原理圖編輯界面進(jìn)行調(diào)整后，用戶還需要對原理圖的圖紙尺寸進(jìn)行設(shè)置，以滿足圖紙使用者的要求，圖紙的格式、規(guī)格要根據(jù)實際情況進(jìn)行選擇，良好的圖紙格式會使圖紙管理工作變得更加輕松。尤其是在一個項目匯總包含多張原理圖時候。4. 布置元件并調(diào)整元件屬性和布局 這一步是原理圖設(shè)計的關(guān)鍵，用戶根據(jù)實際電路的需要，選擇合適的電子元件，然后載入包含所需元件的集成元件庫，從元件庫中提取元件放置到原理圖紙上

11、，同時還需設(shè)定零件的標(biāo)識、封裝等屬性。5. 原理圖布線 原理圖布線就是利用“Wiring”工具欄的連線工具將圖紙上的獨立元件用具有電氣意義的導(dǎo)線、符號連接起來，構(gòu)成一個完整的原理圖。6. 檢查、仿真、校對及線路調(diào)整 當(dāng)原理圖繪制完成以后，用戶還需要利用系統(tǒng)所提供的各種工具對項目進(jìn)行編譯，找出原理圖中的錯誤，進(jìn)行修改。如果需要，也可以在繪制好的電路圖中添加信號進(jìn)行軟件模擬仿真，檢驗原理圖的功能。7. 輸出報表，保存文件 原理圖校對結(jié)束后，用戶可利用系統(tǒng)提供的各種報表生成服務(wù)模塊創(chuàng)建各種報表，例如網(wǎng)絡(luò)列表、元件列表等。為后續(xù)的PCB設(shè)計做準(zhǔn)備。獲得報表輸出后，保存原理圖文檔或打印輸出原理圖，設(shè)計工

12、作結(jié)束。1.2 設(shè)計要求和內(nèi)容1.2.1 設(shè)計內(nèi)容根據(jù)下面的電路圖繪制原理圖并生PCB文件，然后到實驗室制板。第四題1.2.2 設(shè)計要求1.根據(jù)給出的電路圖用Protel軟件畫出原理圖要求：修改并適當(dāng)調(diào)整元件位置，確保電路原理圖的正確、美觀及易讀。2.設(shè)計合適尺寸的PCB邊框，并畫出PCB板圖要求：1.學(xué)生繪制PCB板圖后,需交指導(dǎo)老師審查。2.學(xué)生憑有指導(dǎo)老師簽字的申請單，方可制作。3.雙面PCB板最大尺寸限制：120mm×140mm單面PCB板最大尺寸限制：150mm×200mm。4.芯片、電阻、電容的焊盤及過孔直徑為1.8mm, 其他器件的焊盤根據(jù)器件管腳直徑應(yīng)1.8

13、mm。5.連線寬度不小于0.5mm（一般選擇0.60.8mm）。電源線、地線應(yīng)加寬。6.芯片、電容及其他器件安裝后會覆蓋正面焊盤的，正面（TopLayer層）焊盤上不能直接走線。要用以下方式走線如圖：1.3 原理圖設(shè)計1. 建立文件夾在D盤建立一個文件夾,名稱為:Protel 制圖。2. 啟動Protel DXP. 3. 執(zhí)行菜單命令File/New/PCB Project,系統(tǒng)建立一個項目文件,默認(rèn)文件名為:PCB Project1.PRJPCB.4. 執(zhí)行菜單命令File/Save Project,將新建項目文件換名保存,選擇文件路徑并輸入新建項目文件名Protel 制圖,完成項目文件的建

14、立. 5. 創(chuàng)建一個新的原理圖文件，執(zhí)行菜單命令File/New/Schematic,新建一個原理圖文件. 然后執(zhí)行菜單命令File/Save命令,選擇路徑并輸入文件名Protel制圖。6. 按照題目所給的圖，載入元件庫所需要的找出原件，并且連線畫出原理圖，7.原理圖如下：1.4 繪制PCB1.新建PCB文件，生成網(wǎng)表文件，然后將原理圖進(jìn)行編譯，2.設(shè)計自動布局規(guī)則，點擊自動布局。3.以最短線，打孔最少的原則進(jìn)行布線。最終PCB圖如下：第二章 模擬電路課程設(shè)計 2.1 設(shè)計要求 一拍即亮延時小夜燈的制作是為了滿足生活便利的要求，使得生活中的照明系統(tǒng) 更加的人性化，同時也滿足了節(jié)約能源的要求，實

15、現(xiàn)方便和節(jié)能的雙贏。 本實驗通過綜合運用聲控脈沖觸發(fā)電路，單穩(wěn)態(tài)延時電路和功率驅(qū)動放大電路，通過調(diào)節(jié)電阻阻值來控制小夜燈的延時時間以及靈敏度，最后通過調(diào)試使其符合實驗要求。 實驗制作的小夜燈延時時間在5秒左右，靈敏度適中，基本達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。設(shè)計內(nèi)容：通過聲音控制點亮燈光，并且具有延時作用。 要求：1.聲控 2.延時點亮小夜燈2.2 電路方案設(shè)計2.2.1系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)： 聲控脈沖觸發(fā)電路單穩(wěn)態(tài)延時電路功率驅(qū)動放大電路 原理總圖：2.3 電路的組成和工作原理壓電陶瓷片B與晶體三極管Q1，電阻R1，和電阻R4等組成了聲控脈沖觸發(fā)電路，時基集成電路IC與電阻R3，電容器C等組成了典型單穩(wěn)態(tài)延時電路，晶

16、體三極管Q2，Q3和電阻R4，R5等組成了小電珠H的功率驅(qū)動放大電路。整個電路的電源由v1提供。 平時，由于晶體三極管VT1的偏流電阻R1取值較大，所以VT1趨于截止?fàn)顟B(tài)，其集電極輸出電壓高于1/3VDD=1.5V，與之相連的時基集成電路IC的低電位觸發(fā)端2腳處于高電平，單穩(wěn)態(tài)電路處于穩(wěn)態(tài)。電容器兩端通過IC的7，1腳被IC內(nèi)部導(dǎo)通的三極管短路，IC的3腳輸出低電平，VT2，VT3均無偏流而截止，小電珠H不發(fā)光。 當(dāng)在有效距離范圍內(nèi)拍一下手掌時，突發(fā)的聲波被壓電陶瓷片B接收，并轉(zhuǎn)換成微弱的電信號，該信號的正半周經(jīng)VT1放大后，從其集電極輸出負(fù)脈沖，時基集成電路IC的2腳獲得瞬間低于1/3VDD

17、=1.5V 的低電平觸發(fā)信號,使IC組成的單穩(wěn)態(tài)電路受觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)(即延時狀態(tài)),IC的3腳輸出高電平,VT2獲得適合的偏流而導(dǎo)通,VT3進(jìn)入完全飽和導(dǎo)通狀態(tài),小電珠通電發(fā)出亮光，隨著IC的3腳變成高電平，IC內(nèi)部導(dǎo)通的三極管截止，解除對電容器C的短路，電池GB通過電阻R3向電容器C開始充電，當(dāng)C兩端的充電電壓（即IC的高電位觸發(fā)端6腳電位）達(dá)到2/3VDD=3V時，單穩(wěn)態(tài)電路翻轉(zhuǎn)恢復(fù)穩(wěn)態(tài)，IC內(nèi)部三極管重新導(dǎo)通，C通過IC的7，1腳放電并被再次短路，IC的3腳重新輸出低電平，導(dǎo)通到VT2，VT3失去偏流而截止，H斷電自動熄滅。電路中，小電珠H每次延時點亮的時間長短，取決于單穩(wěn)態(tài)電路中電阻器

18、R3，電容器C的時間常數(shù)，具體可以通過公式：T=1.1*R3*C來估算。按圖選擇R3和C的值，H延時點亮的時間約為1min。在晶體三極管VT1電流放大系數(shù)，R1電阻值確定的情況下，通過改變R2的電阻值，可調(diào)整靜態(tài)時IC的2腳電位高低，也就是說，通過適當(dāng)調(diào)整R2的電阻值，可以控制聲控靈敏度。2.4 電路中的參數(shù)計算及元器件的選擇延時小夜燈采用了諧振頻率較高（約4K左右）的壓電陶瓷片B作為聲波傳感器，所以對猝發(fā)的擊掌聲，硬物相碰撞聲反應(yīng)靈敏，而對于人們的講話聲以及環(huán)境其他低頻率的嘈雜聲，卻反應(yīng)不靈敏。也就是說，電路具有比較好的防誤觸發(fā)性能。 延時時間是由NE555外圍的電阻R3和極性電容C決定的，

19、延時時間計算公式是t=1.1*R3*C；改變R3、C的大小就可以控制延時的長短。本次試驗中選擇R3=100K,C=47uF,使得延時時間st5047.0100001.1。電容、電阻的取值不應(yīng)太大，隨著t寬度的增加，它的精度和穩(wěn)定度也會下降，同時小電珠會亮很久，造成資源的浪費。取值太小，效果不明顯，燈很快就滅了。 一拍即亮小夜燈由三極管VT2，VT3和電阻R4，R5燈組成了系統(tǒng)的功率驅(qū)動放大電路，其中兩個三極管組成了放大電路，R4和R5的作用是限流，在功率放大電路中，為了輸出較大的信號功率，管子承受的電壓要高，通過的電流要大，功率管損壞的可能性也就比較大。 2.5 電路仿真該實驗設(shè)計看起來比較簡

20、單，但實驗前用multisim仿真時還是遇到了一些問題。第一個問題就出現(xiàn)在用何原器件或儀器代替壓電陶瓷片以實現(xiàn)脈沖觸發(fā)電路的功能，最后經(jīng)過老師的指導(dǎo)，才確定可以以函數(shù)信號發(fā)生器代替壓電陶瓷片。仿真儀器準(zhǔn)備好后，連接電路完畢，卻發(fā)現(xiàn)燈泡并不能夠理想的亮多長時間或者不亮或者一直亮，最后才知道是原理圖里的原件常數(shù)并不適合本實驗要求，經(jīng)過很多次的改變實驗常數(shù)，終于仿真出了理想的效果。在連接號好電路后，如果燈亮便可視為實驗成功，否則便可視為實驗失敗。在調(diào)試的時候,燈泡要能夠有延遲的特點,否則也不算成功的,還可能由于原件的原因，還有可能電路短路了,應(yīng)仔細(xì)檢查。要注意燈泡和其他器件的電壓上限。實驗仿真圖如下

21、所示，其中用函數(shù)信號發(fā)生器代替了壓電陶瓷片。第三章 數(shù)字電路課程設(shè)計3.1 設(shè)計要求本課程設(shè)計要求采用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，產(chǎn)生一次脈沖，同時還應(yīng)具備清零的功能。為了實現(xiàn)對移動步數(shù)的累計，在人體移動時水平位置發(fā)生變化從而觸動水銀開關(guān)使電路實現(xiàn)間斷性的接觸，從而產(chǎn)生脈沖信號使計數(shù)電路實現(xiàn)累計，達(dá)到記錄人體移動步數(shù)的目的。 在設(shè)計該電路時，由于學(xué)校沒有水銀開關(guān)，所以用普通的按鈕開關(guān)代替。為了清楚的知道開關(guān)斷開閉合字?jǐn)?shù)，采用LED數(shù)碼管來顯示數(shù)據(jù)并用BCD七段譯碼器來驅(qū)動數(shù)碼管。故該電路由脈沖電路，計數(shù)電路，譯碼電路三部分構(gòu)成。其中，輸入電路由一個脈沖

22、計數(shù)產(chǎn)生電路和一個置零電路組成；記數(shù)電路由兩塊CD4518和一塊74LS08連接而成；譯碼電路是通過四片74LS48和電阻以及LED管。 3.2 電路方案設(shè)計工作原理：CD4518有兩個時鐘輸入端CLK和EN，可用時鐘脈沖的上升沿或下降沿觸發(fā)。若用ENABLE信號下降沿觸發(fā)，觸發(fā)信號由EN端輸入，CLK端置“0”；若用CLK信號上升沿觸發(fā)，觸發(fā)信號由CLK端輸入，ENABLE端置“1”。我們這里用的是下降沿觸發(fā)，當(dāng)開關(guān)S1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(jìn)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CD4518是一個雙十計

23、數(shù)芯片，下一級的計數(shù)器的脈沖輸入端ENA的信號是由上一級的CD4518的輸出端QA和QD相與后的輸出提供的。當(dāng)?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INA端始終為低電平。當(dāng)計數(shù)到9時，二進(jìn)制1001，QA和QD相與的結(jié)果由低電平變?yōu)楦唠娖?，但CD4518是下降沿觸發(fā)的故下級計數(shù)器此時不計數(shù),當(dāng)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(jìn)制對應(yīng)0000，此刻下級的INA端由高電平變?yōu)榈碗娖?對于CD4518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)。CD4518的CLR端高電

24、平有效，當(dāng)S2開關(guān)打到地端實現(xiàn)清零。在開關(guān)S1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(zhǔn)確而且電容可以用來濾波對信號進(jìn)行整形。 當(dāng)開關(guān)K1打開時電路處于低電平狀態(tài),當(dāng)開關(guān)K1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(dāng)打下開關(guān)時系統(tǒng)將處于工作狀態(tài)即進(jìn)行數(shù)值累加.由于工作電路計數(shù)芯片CD4518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?如圖3.2.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)。 圖3.1 記數(shù)脈沖電路清零電路

25、我們采用的是用單刀雙擲開關(guān)來控制CD4518的清零端如圖 圖3.3 清零 CD4518 介紹：CD4518是二、十進(jìn)制（8421編碼）同步加計數(shù)器，內(nèi)含兩個單元的加計數(shù)器，其功能表如真值表所示。每單個單元有兩個時鐘輸入端CLK和EN，可用時鐘脈沖的上升沿或下降沿觸發(fā)。若用ENABLE信號下降沿觸發(fā)，觸發(fā)信號由EN端輸入，CLK端置“0”；若用CLK信號上升沿觸發(fā)，觸發(fā)信號由CLK端輸入，ENABLE端置“1”。RESET端是清零端，RESET端置“1”時，計數(shù)器各端輸出端Q1Q4均為“0”，只有RESET端置“0”時，CD4518才開始計數(shù)。CD4518引腳功能(管腳功能)如下： 1CP、2C

26、P：時鐘輸入端。1CR、2CR：清除端。1EN、2EN：計數(shù)允許控制端。1Q01Q3：計數(shù)器輸出端。2Q02Q3：計數(shù)器輸出端。Vdd：正電源。Vss：地。 CD4518采用并行進(jìn)位方式，只要輸入一個時鐘脈沖，計數(shù)單元Q1翻轉(zhuǎn)一次；當(dāng)Q1為1，Q4為0時，每輸入一個時鐘脈沖，計數(shù)單元Q2翻轉(zhuǎn)一次；當(dāng)Q1=Q2=1時，每輸入一個時鐘脈沖Q3翻轉(zhuǎn)一次；當(dāng)Q1=Q2=Q3=1或Q1=Q4=1時，每輸入一個時鐘脈沖Q4翻轉(zhuǎn)一次。這樣從初始狀態(tài)（“0”態(tài)）開始計數(shù)，每輸入10個時鐘脈沖，計數(shù)單元便自動恢復(fù)到“0”態(tài)。若將第一個加計數(shù)器的輸出端Q4A作為第二個加計數(shù)器的輸入端ENB的時鐘脈沖信號，便可組成

27、兩位8421編碼計數(shù)器，依次下去可以進(jìn)行多位串行計數(shù)。CD4520/CC4520為二進(jìn)制加計數(shù)器，由兩個相同的內(nèi)同步4級計數(shù)器構(gòu)成。計數(shù)器級為D型觸發(fā)器，具有內(nèi)部可交換CP和EN線，用于在時鐘上升沿或下降沿加計數(shù)。在單個單元運算中，EN輸入保持高電平，且在CP上升沿進(jìn)位。CR線為高電平時，計數(shù)器清零。計數(shù)器在脈動模式可級聯(lián)，通過將Q3連接至下計數(shù)器的EN輸入端可實現(xiàn)級聯(lián)，同時后者的CP輸入保持低電平。 74ls48芯片介紹：74LS48芯片是一種常用的七段數(shù)碼管譯碼器驅(qū)動器，常用在各種數(shù)字電路和單片機系統(tǒng)的顯示系統(tǒng)中。 AD是輸入，D為高位，為二進(jìn)制編碼；af為輸出，高電平有效，分別接共陰數(shù)碼

28、管的af引腳；LT為燈測試輸入端，低電平有效。LT=0時，數(shù)碼管七段同時得到高電平，全部點亮。RBI為滅零輸入端，低電平有效。RBI=0時，多位數(shù)中不需顯示的0被熄滅。BIRO為滅零輸入輸出端，低電平有效，輸入BI=0時，各段全滅。 3.3 電路的組成和工作原理3.3.1系統(tǒng)組成 通過兩個CD4518芯片級聯(lián)以此達(dá)到數(shù)字計數(shù)功能，計數(shù)按十進(jìn)制，采用四位制。每個CD4518的輸出端連接74ls48實現(xiàn)譯碼功能。電路的結(jié)構(gòu)大致可分為4部分：輸入部分，計數(shù)部分，譯碼部分，顯示部分。系統(tǒng)框圖：譯碼器譯碼器譯碼器數(shù)碼管顯示數(shù)字?jǐn)?shù)碼管顯示數(shù)字?jǐn)?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)

29、器百位計數(shù)器千位計數(shù)器 圖1-1 計步器系統(tǒng)框圖3.3.2系統(tǒng)原理 當(dāng)cr端接高電平是，電路實現(xiàn)計數(shù)功能，cp端輸入一個脈沖時，個位實現(xiàn)實現(xiàn)計數(shù)。當(dāng)個位計數(shù)達(dá)到9時，cp在輸入一個脈沖，這時個位上的計數(shù)器產(chǎn)生進(jìn)位信號，十位加一，個位清零，以此類推。當(dāng)cr端接低電平時，電路實現(xiàn)清零功能，四位顯示顯示都為零。 3.4 電路中的參數(shù)計算及元器件的選擇計數(shù)器采用雙十計數(shù)器CD4518，七段數(shù)碼管譯碼器采用74Ls48，發(fā)光二極管的最大電流100mA,電壓降為0.7V，限流電阻最小值 Rmin=（Vcc-0.7）/100mA=43ohm;那么該電路中限流電阻選擇100ohm。 3.5 電路仿真電路仿真結(jié)

30、果如下：此仿真結(jié)果符合設(shè)計目的，可以參照該線路做出實物。第4章 電路的組裝與調(diào)試4.1 電路元器件的排版及焊接4.1.1 組裝領(lǐng)到元器件，檢查元器件是否有缺失。檢查完之后，進(jìn)行排版。 按照選定的設(shè)計方案，領(lǐng)來元器件后開始組裝。 根據(jù)先難后易，先低后高，先貼片后插裝的原則進(jìn)行錫焊，按照設(shè)計電路圖合理焊好元器件。使用電烙鐵進(jìn)行焊接時應(yīng)注意以下幾點：1. 電烙鐵使用前要上錫。具體方法是：將電烙鐵燒熱，待剛剛能焊錫時，涂上助焊劑，再用焊錫均勻的涂在烙鐵頭上，使烙鐵頭均勻的涂上一層錫。2. 焊接時間不宜過長，否則容易損壞元器件和電路板。3. 電烙鐵吃不上錫時可能是鐵頭部分氧化，可以用銼刀磨一下。4. 避

31、免虛焊4.2 電路的查錯與調(diào)試 在課程設(shè)計中調(diào)試時一個非常重要的環(huán)節(jié)，它可以讓設(shè)計者認(rèn)真檢查自己的設(shè)計思路以及提高判斷錯誤的能力。由于線路非常多，所以每一步驟都要反復(fù)調(diào)試，否則出一點小毛病則難以排查，本課設(shè)主要從以下幾個方面加以調(diào)試。 （1） 當(dāng)接入第一個邏輯元件CD4518時，將其單個連接成一個計數(shù)部件，看其是否在數(shù)碼管上正常進(jìn)位顯示。若數(shù)碼管上顯示的數(shù)字出現(xiàn)異常，可以依次對出入輸出的線路逐次排查，直到顯示的數(shù)字正常即可進(jìn)入下一個元件的連接。 （2） 第一個元件成功接入后，逐次接入下一個CD4518，并依次不斷調(diào)試，確保各個輸出輸入線路無故障，4位數(shù)字顯示進(jìn)位正常、暫停、復(fù)位都無異常，則本設(shè)

32、計基本上就可以完成了。 （3） 主干計數(shù)部分調(diào)試好了，現(xiàn)在只要接入邏輯開關(guān)，當(dāng)然秒脈沖信號也可以試用，不過要經(jīng)常插拔不方便，用個邏輯開關(guān)來控制，接入后能達(dá)到暫停、保持計數(shù)就完成了。 4.3 測試結(jié)果與分析 在任何課程設(shè)計中不可能一動手就成功完成，不出現(xiàn)絲毫差錯，那是不太可能的。在本設(shè)計中設(shè)計小組也遇到了一些故障此次實驗時好像做計步器實驗的同學(xué)都碰到這樣一個問題，仿真出來時可以的，接好電路后計步器卻只計到8，形成9進(jìn)制，無法計數(shù)到9。但仿真卻是可以的。經(jīng)過查詢資料，我們和同學(xué)老師們共同努力下終于解決問題。原因是74LS08N的1腳連的是QB，經(jīng)改正，將1腳連到QA，同時去掉74LS08N3腳連到

33、的開關(guān)，使3腳連到CD4518的15腳。這關(guān)系到CD4518的特性，當(dāng)CD4518的3腳和4腳相連時就會是10進(jìn)制，在數(shù)碼管從0到9后悔自動回0，不需要再將74LS08N的3腳連開關(guān)來清零。只要細(xì)心排查故障，就能確保設(shè)計成功。經(jīng)過設(shè)計小組的一系列仔細(xì)排查，反復(fù)試驗檢驗本設(shè)計，總算成功完成了。結(jié) 論 為期兩周的課程設(shè)計過程中，借助于圖書館，互聯(lián)網(wǎng)等信息平臺，收集到了一些相關(guān)資料，在與同組人共同分析問題解決問題，經(jīng)過不斷的修改和驗證，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，除了動手能力的顯著提高外，還獲得了其他一些感觸。在上學(xué)期的理論知識的學(xué)習(xí)中，自以為掌握的很牢固，在試驗前也都信心滿滿，但是真拿到題目時卻有點不知從何下手。主要原因是對題目理解的不夠深入，后來從某些資料中才解決這個疑惑。當(dāng)然，在這次課程設(shè)計當(dāng)中，我學(xué)會了使用Altium Designer 9.0 軟件，也親身體驗了制板的全過程。這將是我進(jìn)行電路設(shè)計的有力工具。記步器要實現(xiàn)的功能是當(dāng)開關(guān)K1被不斷的開關(guān)時形成下降沿脈沖，通過CD4518的脈沖輸入端INA輸入到計數(shù)器CD4518 ，由