99進制加減手動自動計數(shù)器要點

1、:澎才專批令孑科技大學GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY基礎(chǔ)工程設(shè)計（論文）說明書題 目：M=99的十進制加/減可逆計數(shù)器院（系）：電子工程與自動化學院專 業(yè)：測控技術(shù)與儀器學生姓名：黃昭陽學 號：1100820216指導(dǎo)教師：黃源2013年9月13日桂林電子科技大學基礎(chǔ)工程設(shè)計論文目錄引言 21 設(shè)計方案 31.1 手動方案 31.2 自動方案 42 實現(xiàn)方案 52.1 脈沖電路實現(xiàn)方案 52.2 手動加減可逆計數(shù)方案 62.3 自動加減可逆計數(shù)方案 72.4 74LS192 功能介紹 82.5 譯碼電路及 LED數(shù)碼管 92.6 畫出完整電

2、路原理圖 103 制作電路板與調(diào)試 113.1 制作板子過程 113.1.1 注意事項 113.2 調(diào)試步驟 113.2.1 調(diào)試結(jié)果與分析 114 基礎(chǔ)工程設(shè)計總結(jié) 12謝辭 13參考文獻 14附錄 15桂林電子科技大學基礎(chǔ)工程設(shè)計論文引言我們從數(shù)電的學習中可以知道，計數(shù)器是數(shù)電最基本也是最重要的知識。以 74LS192為 首的計數(shù)器電路單元也是很常見的電路。本次基礎(chǔ)工程設(shè)計的目的就是強化我們對計數(shù)器的 基礎(chǔ)學習，同時深化學習掌握利用 74LS192設(shè)計不同功能的計數(shù)器電路的能力。同時在本次 基礎(chǔ)工程設(shè)計中我們也掌握了 proteus仿真軟件的使用，以及加減可逆計數(shù)器的設(shè)計和調(diào)試方 法。本次

3、課題先是簡要說明了 M=99進制加減可逆計數(shù)器的基本原理和技術(shù)指標。本次報告 中，我將陳述自己的設(shè)計方案和思路，制作過程還有總結(jié)體會。功能指標要求可以實現(xiàn)0到99和99到0的加減計數(shù)方式，要求加減計數(shù)切換為手動和自動。即加 減計數(shù)可利用數(shù)據(jù)選擇器來實現(xiàn)加減自動轉(zhuǎn)換。主要元器件74LS00, 74LS20, NE555, 74LS76, 74LS192, 74LS48 及 LED 共陰數(shù)碼管數(shù)碼管。桂林電子科技大學基礎(chǔ)工程設(shè)計論文1設(shè)計方案我設(shè)計的M=99進制加減可逆計數(shù)器電路的主要方案如下表所示計數(shù)方式CPUCPD加法CLK1減法1CLK現(xiàn)在要解決這一問題可以通過手動控制或者用一個數(shù)據(jù)選擇器來

4、實現(xiàn)加減可逆。1.1 手動方案用開關(guān)人為選擇控制脈沖和高電平的輸出從方案設(shè)計圖1.1a可以看出，我可以手動控制讓電路輸出 CLK給CPU且輸出高電平 給CPD讓其實現(xiàn)加法計數(shù)。也可以讓電路輸出 CLK給CPD而高電平給CPU讓其切換為減 法技術(shù)電路。1.2 自動方案桂林電子科技大學基礎(chǔ)工程設(shè)計論文用JK觸發(fā)器來組成一個數(shù)據(jù)選擇器，選擇控制脈沖和高電平的輸出1.2 a從方案設(shè)計圖1.2a我們可以看出當計數(shù)器減法計數(shù)到 00時，反饋信號通過反饋回路 到達JK觸發(fā)器，讓JK觸發(fā)器實現(xiàn)跳變從而讓電路輸出 CLK給CPU且輸出高電平給CPD讓 其實現(xiàn)加法計數(shù)。而當計數(shù)器加法計數(shù)到 99時，反饋信號通過反

5、饋回路到達 JK觸發(fā)器，讓 電路輸出CLK給CPD而高電平給CPU讓其切換為減法技術(shù)電路。2實現(xiàn)方案桂林電子科技大學基礎(chǔ)工程設(shè)計論文2.1 脈沖電路實現(xiàn)方案2.1 a如圖2.1-a所示脈沖信號發(fā)生器采用 NE555定時器組成的多諧振蕩電路來產(chǎn)生周期為1s的矩形脈沖信號，從而為計數(shù)器提供觸發(fā)信號。我們可以通過R1, R2, C1, C2來控制脈沖周期，而實際電路中我們可以通過調(diào)電位器R2來控制脈沖周期。有關(guān)參數(shù)及計算多諧振蕩器的振蕩周期計算公式：T=0.693* (R1+R2) *C1)各參數(shù)的值為：R1=100k,電位器R2=23k, C1=10uf。代入公式計算得T=1s2.2 手動加減可逆

6、計數(shù)方案從圖2.2a可以看出，要實現(xiàn)手動加法計數(shù)功能只要把單刀雙制開關(guān)S2和S3打下讓電桂林電子科技大學基礎(chǔ)工程設(shè)計論文路輸出CLK給CPU且輸出高電平給CPD即可實現(xiàn)加法計數(shù)功能。而要切換為減法計數(shù)功能 也只需要打下S1和S4讓電路輸出CLK給CPD而高電平給CPU即可從加法計數(shù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為 減法計數(shù)狀態(tài)。2.2 a2.3 自動加減可逆計數(shù)方案桂林電子科技大學基礎(chǔ)工程設(shè)計論文2.3 a上圖是利用JK觸發(fā)器的制0和制1的功能來做一個數(shù)據(jù)選擇器，上圖中用了 3 發(fā)器組成一個數(shù)據(jù)選擇器。此部分是加減自動可逆功能的主要原理和主要元器件，用兩片74LS76即可實現(xiàn)上述功能。UZ3<1U：93E&#

7、39;LDDC口2.3-b桂林電子科技大學基礎(chǔ)工程設(shè)計論文從圖2.3a及圖2.3b可以看出圖2.3 a是脈沖信號發(fā)生器及數(shù)據(jù)選擇器，而圖2.3 b 是反饋回路。當計數(shù)器做加法計數(shù)到達 99時會產(chǎn)生一個1111的反饋信號通過圖上的4輸入 與非門變成0到達數(shù)據(jù)選擇器的S端，同時也有反饋信號同過2輸入與非門變成1到達數(shù)據(jù) 選擇器的R端。由3個JK觸發(fā)器組成的數(shù)據(jù)選擇器的工作情況是，S和R都是低電平有效，S是制1端而R是制0端。通過三個觸發(fā)器組成數(shù)據(jù)選擇器來實現(xiàn)電平跳變。從而讓數(shù)據(jù)選 擇器的1端輸出CLK脈沖而2端輸出高電平。同理可知當數(shù)據(jù)選擇器做減法計數(shù)到00時，數(shù)據(jù)選擇器的1端輸出高電平而2端輸出

8、CLK,自動切換為加法計數(shù)，一直這樣循環(huán)下去。2.4 74LS192功能介紹計數(shù)單元主要由兩片74LS192十進制計數(shù)器組成，74LS192是同步十進制加減可逆計數(shù)器，它具有雙時鐘輸入并具有制數(shù)和清零的功能，具引腳如圖2.4-a所示U1GND1312116QD QC QB QABRWCOVCCDCBADWN UPCLRLD9<-4«12.4aSN74LS192NQA QB QC QD為數(shù)據(jù)輸出圖中11管腳為制數(shù)端，UP為加計數(shù)端，DWM減計數(shù)端,端,A B、C、D為數(shù)據(jù)輸入端。CLR數(shù)據(jù)清除端，CO»進位輸出端，13管腳為借位輸出端。桂林電子科技大學基礎(chǔ)工程設(shè)計論文其

9、功能如表2.4 b所小輸入輸出CLRLD-UPDWNDCBAQAQBQCQD1xxxxxXx000000XXdcBAabcD01T1xXxx加計數(shù)011TxXXx減計數(shù)2.5 譯碼電路及LED®碼管我們主要是通過觀察LED數(shù)碼管的顯示來了解，計數(shù)情況，所以這一部分不能缺少。這 里我用兩片74LS48和LED數(shù)碼管來作為顯示部分，LED數(shù)碼管為38共陰極數(shù)碼管。M H卷0 q up u j H M oCDm q 口 p 骨 i tU474LS48是BCD-7譯碼器，其輸出是OC們輸出且高電平有效，專用于驅(qū)動 LED七段共 陰極顯示數(shù)碼管。其功能是把輸入的 8421碼譯成七段碼abcde

10、fg,再由數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù) 字。74LS48的3、4、5管腳都要接高電平是為了讓其工作在譯碼顯示狀態(tài)。9桂林電子科技大學基礎(chǔ)工程設(shè)計論文2.6畫出完整電路原理圖i|-ID.ISlZ « s £VC：JIr：HI '-MKdi 互-J £3F-1 三甥F-'£SIK一dm.* 互 9斗卜件ita 、皿F.%+一山J2.6 a圖2.6a是我的完整的電路原理圖，設(shè)計好了原理圖后我將導(dǎo)入pcb并布局布線，開始制作板子。10桂林電子科技大學基礎(chǔ)工程設(shè)計論文3制作電路板與調(diào)試3.1 制作板子過程設(shè)計好原理圖一一一修改封裝一一一導(dǎo)入 pcb一一一布局

11、布線一一一打印 pcb圖紙一一一印制銅板一一一腐蝕銅板一一一鉆孔一一一焊接元器件一一一測試與調(diào)試一一一尋找錯誤一一一修改更正3.1.1 注意事項學校發(fā)的板子僅為15*10,所以元器件盡可能布在這個范圍內(nèi)以節(jié)省板子。我設(shè)置的線寬為0.8mm,安全距離為0.8mm,過孔外徑為1.5mm內(nèi)徑為0.7mm,焊盤外徑為2mm,內(nèi)徑為0.7mm。在調(diào)試過程中應(yīng)該分各個模塊來調(diào)，發(fā)現(xiàn)問題要及時解決。3.2 調(diào)試步驟1. 仔細檢查電路確認焊接無誤且導(dǎo)線連接正確后才可接通電源。2. 在VCC和GND端接入5V的電壓，看看數(shù)碼管是否能正常顯示并且計數(shù)。若不計數(shù)應(yīng) 分析原因，并修改錯誤。3. 若數(shù)碼管顯示的數(shù)字能正

12、常跳動，則可以進一步測試，看看其他功能是否符合要求。3.2 調(diào)試結(jié)果與分析接入電壓時，數(shù)碼管正常顯示，但是計數(shù)方式為加2計數(shù)，也就是說亂跳了。我經(jīng)過分析認為是555的脈沖有問題，所以到實驗室用示波器觀察并調(diào)了555的脈沖。我觀察到555的脈沖波形為三角波而不是理論的矩形脈沖波。但我經(jīng)過實驗以及問過老師了解，只要有高低電 平的跳變，計數(shù)器就可以計數(shù)。所以這一問題得到解決。再接入電壓時，數(shù)碼管能正常顯示并且正常計數(shù)。說明原理圖沒有問題，焊接也沒有問題。進一步觀察到手動加減的功能完全可以實現(xiàn)。當打開自動加減功能時，其自動加減功能不能實現(xiàn)，也就是說不能實現(xiàn)從加法自動切換為減 法而減法也不能自動切換為加

13、法。經(jīng)過用萬用表來檢測和分析我人為是數(shù)據(jù)選擇器的問題， 換過芯片后，可以實現(xiàn)自動加減的功能了。11桂林電子科技大學基礎(chǔ)工程設(shè)計論文4基礎(chǔ)工程設(shè)計總結(jié)基礎(chǔ)工程設(shè)計是培養(yǎng)我們綜合運用所學知識來設(shè)計一個作品。其目的是鍛煉我們發(fā)現(xiàn)問 題、分析問題并解決問題能力，主要是鍛煉我們的綜合實踐能力。是對學生實際工作能力的 具體訓(xùn)練和考察過程。通過這次的課設(shè)我學到了書本上面沒有的知識，并自己發(fā)現(xiàn)和解決實 際問題，鍛煉了自己解決問題的能力并鞏固了所學的知識。這次課設(shè)讓我真正的設(shè)計一個實 際的作品，我有機會遇到實際的問題對我來說是一次很好的學習機會。制作作品的過程中，我遇到了計數(shù)器計數(shù)方式為加 2的問題，還有加減不

14、能自動轉(zhuǎn)換的 問題。我自己分析并用示波器調(diào)了 555的脈沖周期。更換了 74LS76的芯片，終于能實現(xiàn)功 能了?？墒球炇漳翘煊衼?問題了，加減又不能自動轉(zhuǎn)換了。我想又是數(shù)據(jù)選擇器有問題了， 可是已經(jīng)沒辦法了壞掉了。這次的課設(shè)讓我知道光學好理論知識是沒有用的，要通過實踐來把理論知識運用到實際 中去才是真正學到了知識。在課設(shè)過程中，不斷有新的問題出現(xiàn)，這時候要自己動手動腦去 解決實際的問題強化了我的自學能力和動手能力，積累了大量有用的設(shè)計經(jīng)驗。我人為做課設(shè)應(yīng)該時刻保持積極的心態(tài)， 從容應(yīng)對問題。不能去抄襲別人的方案和思路， 要冷靜的思考，獨立完成設(shè)計。要設(shè)計的人性化一點，這樣有利與調(diào)試和修改。總之這段時 間的課設(shè)我收獲了很多，看到自己做出了一個成功的作品，心里特別興奮。覺得付出的勞動 有了回報。12桂林電子科技大學基礎(chǔ)工程設(shè)計論文謝這次課設(shè)的圓滿完成，我要感謝我的指導(dǎo)老師黃源老師，他給了我很大的幫助。同時還 要感謝教授給我知識的所有老師，是他們的悉心教導(dǎo)讓我積累了一定的專業(yè)知識，來完成這 次的課設(shè)。同時還要感謝我們班的同學特別是科協(xié)的同學， 他們分享了很多我都沒有的經(jīng)驗, 讓我少走很多彎路。同時感謝學校給我這次課設(shè)的機會，以及這么好的環(huán)境。我為我能在這 么好的學校念書而感到驕傲。同時再次感謝我的家人，我的老師，我的朋友，我的同學，謝 謝！13桂林電子科技大學基礎(chǔ)工程設(shè)計論文參考