電子課程設(shè)計(jì)自動(dòng)循環(huán)計(jì)數(shù)器(共17頁)

1、河南(h nn)科技學(xué)院新科學(xué)院電子(dinz)課程設(shè)計(jì)自動(dòng)(zdng)循環(huán)計(jì)數(shù)器電路學(xué)生姓名： 耿 彥學(xué) 號(hào)： 2013040229班 級(jí)： 電子132指導(dǎo)老師： 李余錢時(shí) 間： 2015.5.18-5.31目 錄1、設(shè)計(jì)(shj)目的12、內(nèi)容(nirng)及要求13、設(shè)計(jì)(shj)思想14、單元電路的設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算、器件選擇及介紹2 4.1、譯碼驅(qū)動(dòng)顯示部分2 4.2、 單脈沖產(chǎn)生部分4 4.3、 電源部分6 4.4、控制部分及循環(huán)加減計(jì)數(shù)部分75、總體電路設(shè)計(jì)圖、工作原理及元器件清單106、仿真電路仿真、調(diào)試測試結(jié)果，出現(xiàn)的問題、原因及解決方 法137、 總結(jié)設(shè)計(jì)電路的特點(diǎn)和方案的優(yōu)缺

2、點(diǎn)14參考文獻(xiàn)15 設(shè)計(jì)(shj)題目：自動(dòng)循環(huán)計(jì)數(shù)器1、設(shè)計(jì)(shj)目的：1.熟練掌握計(jì)數(shù)器的應(yīng)用(yngyng)。2.加深對(duì)加減循環(huán)計(jì)數(shù)和顯示電路的理解。2、內(nèi)容及要求：1. 用集成計(jì)數(shù)器實(shí)行39自動(dòng)循環(huán)計(jì)數(shù)。2. 電路能實(shí)現(xiàn)39加法和39減法循環(huán)計(jì)數(shù)。3方案的總體思路根據(jù)題目要求，系統(tǒng)可以劃分為以下幾個(gè)部分，基本思想如下：1、譯碼顯示電路部分：計(jì)數(shù)器輸出結(jié)果的數(shù)字顯示2、單脈沖產(chǎn)生部分：功能是由它產(chǎn)生單個(gè)脈沖，為循環(huán)計(jì)數(shù)部分提供計(jì)數(shù)脈沖。3、電源部分，由它向整個(gè)系統(tǒng)提供+5V電源。 4、加/減控制循環(huán)電路部分：實(shí)現(xiàn)加/減循環(huán)計(jì)數(shù)器功能由控制部分完成。完成3-9加或者減的可逆計(jì)數(shù)運(yùn)算。系

3、統(tǒng)方框圖如圖1所示。 圖1 39加/減可逆自動(dòng)循環(huán)計(jì)數(shù)器系統(tǒng)方框圖4、單元電路的設(shè)計(jì)、參數(shù)(cnsh)計(jì)算、器件選擇及介紹 4.1、譯碼驅(qū)動(dòng)顯示(xinsh)部分方案(fng n)一：采用74LS47 TTL BCD7段高電平有效譯碼/驅(qū)動(dòng)器，數(shù)碼管需選用共陽極數(shù)碼管。方案二：采用74LS48 TTL BCD7段譯碼器/內(nèi)部上拉輸出驅(qū)動(dòng)。確定方案：由于74LS48輸出是高有效且74LS48不需要外接電阻。，故采用74LS48，所以顯示數(shù)碼管選用LTS547R共陰極數(shù)碼管。元器件型號(hào)的選擇及參數(shù)計(jì)算：數(shù)碼管LTS547R，譯碼/驅(qū)動(dòng)器74LS48；限流電阻的計(jì)算，數(shù)碼管壓降一般為1.82.2V，

4、工作電流1020mA，經(jīng)查資料，靜態(tài)顯示時(shí)10 mA亮度相當(dāng)可觀，所以限流電阻R1R7=(5V-2V)/10mA=300,功率為0.012300=0.03W,故電阻選用R1R7=300（1/16W）。圖2 74LS48引腳圖 燈測試輸入使能端。當(dāng)0時(shí)，譯碼器各段輸出均為高電平，顯示器各段亮，因此，0可用來檢查74LS48和顯示器的好壞。 動(dòng)態(tài)滅零輸入使能端。在LT1的前提下，當(dāng)0且輸入BDCA000時(shí)，譯碼器各段輸出全為低電平，顯示器各段全滅，而當(dāng)輸人數(shù)據(jù)為非零數(shù)碼時(shí)，譯碼器和顯示器正常譯碼和顯示。利用此功能可以實(shí)現(xiàn)對(duì)無意義位的零進(jìn)行消隱。 靜態(tài)滅零輸入使能端。只要0，不論輸入BDCA為何種電

5、平，譯碼器4段輸出全為低電平，顯示器滅燈(此時(shí)/BIRBO為輸入使能)。 動(dòng)態(tài)滅零輸出(shch)端。在不使用功能時(shí)，BIRBO為輸出使能。該端主要用于多個(gè)譯碼器級(jí)聯(lián)時(shí)，實(shí)現(xiàn)(shxin)對(duì)無意義的零進(jìn)行消隱。實(shí)現(xiàn)整數(shù)位的零消隱是將高位的RBO接到相鄰低位的RBI，實(shí)現(xiàn)小數(shù)位的零消隱是將低位的RBO接到相鄰高位的 RBI。74LS48引腳功能表七段譯碼驅(qū)動(dòng)器功能表如表1表1 74LS48引腳功能表七段譯碼驅(qū)動(dòng)器功能表十進(jìn)數(shù)或功能輸入BI/RBO輸出LTRBID C B Aabcdefg0HH0 0 0 0H11111101Hx0 0 0 1H01100002Hx0 0 1 0H11011013

6、Hx0 0 1 1H11110014Hx0 1 0 0H01100115Hx0 1 0 1H10110116Hx0 1 1 0H00111117Hx0 1 1 1H11100008Hx1 0 0 0H11111119Hx1 0 0 1H1110011xxx x x xL0000000HL0 0 0 0L0000000Lxx x x xH1111111 數(shù)碼管顯示(xinsh)原理見圖5。圖3 共陰/共陽極數(shù)碼管內(nèi)部(nib)電路圖 圖4共陰極數(shù)碼管管腳圖圖5譯碼驅(qū)動(dòng)(q dn)顯示電路4.2、 單脈沖產(chǎn)生部分 (a) 555定時(shí)器產(chǎn)生(chnshng)單脈沖 （b）單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS121產(chǎn)

7、生(chnshng)單脈沖(c)RS觸發(fā)器產(chǎn)生(chnshng)單脈沖 方案一：用集成555定時(shí)器產(chǎn)生單脈沖見圖。圖(a)方案二：用TTL集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS121。圖(b)方案三：用74LS00四2輸入與非門與手動(dòng)開關(guān)。圖(c)用74LS00中的兩個(gè)與非門構(gòu)成基本RS觸發(fā)器，手動(dòng)開關(guān)反復(fù)波動(dòng)一次，則觸發(fā)器輸出端將產(chǎn)生一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖確定方案：方案三：用74LS00四2輸入與非門與手動(dòng)開關(guān)。圖(c)數(shù)據(jù)參數(shù)：經(jīng)查閱資料電阻為1千歐。單脈沖產(chǎn)生電路PCB圖（如圖6）圖6 單脈沖產(chǎn)生(chnshng)電路PCB圖單脈沖產(chǎn)生(chnshng)電路PCB圖3D圖如圖7圖7單脈沖產(chǎn)生(chnshng)電

8、路PCB圖3D圖 4.3、電源部分直流穩(wěn)壓電源主要由變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路組成。方案一：采用穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓，主要優(yōu)點(diǎn)是簡單；缺點(diǎn)是穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值離散性較大，限流電阻的阻值和功率計(jì)算比較繁瑣。方案二：采用三端集成穩(wěn)壓器，三端集成穩(wěn)壓器系列齊全，穩(wěn)壓效果好，性能可靠，使用也非常方便。確定方案：比較方案一和方案二，考慮到數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，決定采用方案二。整個(gè)系統(tǒng)IC均由74系列的相關(guān)芯片組成，故系統(tǒng)只需單一+5V電源。三端集成穩(wěn)壓器：選用L7805CV；變壓器：經(jīng)過全波整流后7805的輸入電壓約為U21.2；由于7805的輸入電壓范圍是7V-15V，采用220V/9V(3W)小

9、型變壓器，則7805的輸入電壓范圍是91.211V，滿足7805輸入電壓的要求。整流橋：選擇2W10/2A橋， C1、C2、C3、C4為濾波電容，C1、C2 采用電解電容，C1= 1000F/16V，C2= 1000F/10V，C3、C4為高頻濾波電容，C3=0.33F ，C4=0.1F。電源(dinyun)部分電路(dinl)圖，見圖8。 圖8電源部分(b fen)電路圖 圖9電源部分PCB圖 圖10電源(dinyun)部分PCB圖3D圖4.4、控制部分(b fen)及循環(huán)加減計(jì)數(shù)部分方案(fng n)一：74HC138作為數(shù)據(jù)分配器。方案二：74LS138作為數(shù)據(jù)分配器。確定方案：74LS

10、138作為加減控制器。74LS138引腳如圖11圖11 74LS138引腳圖74LS138邏輯功能表如表2表2 74LS138邏輯功能表可逆計(jì)數(shù)器單元方案一：用兩塊74LS73，74LS04，兩塊74LS08組成異步二進(jìn)制加減計(jì)數(shù)器方案二：74LS192 TTL 可預(yù)置BCD雙時(shí)鐘可逆計(jì)數(shù)器。方案(fng n)三：74LS191TTL同步加/減計(jì)數(shù)器確定(qudng)方案：方案三 74LS1901TTL同步加/減計(jì)數(shù)器（1）集成(j chn)十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器CT74LS191，邏輯功能示意圖見圖12。圖12 邏輯功能示意圖 為異步置數(shù)控制端 為計(jì)數(shù)控制端 Do-D3為并行數(shù)據(jù)輸入端 Q0-

11、Q3為輸出端為加/減計(jì)數(shù)方式控制端 /為進(jìn)位輸出/借位輸出端 時(shí)鐘輸出端（2）74LS191功能表見表3表3 4LS191功能表（3）加減計(jì)數(shù)部分仿真電路如圖13圖13 加減計(jì)數(shù)(j sh)部分仿真電路加減計(jì)數(shù)(j sh)部分PCB圖如圖14圖14 加減計(jì)數(shù)(j sh)部分PCB圖加減計(jì)數(shù)部分PCB圖3D圖如圖15圖15 加減計(jì)數(shù)(j sh)部分PCB圖3D圖5、總體電路(dinl)設(shè)計(jì)圖、工作原理及元器件清單 （1）總體(zngt)仿真電路圖如圖16圖16 總體仿真電路圖 （2）總體電路PCB圖圖17總體(zngt)電路PCB圖（3）總體(zngt)電路PCB圖3D圖如圖18圖18總體(zn

12、gt)電路PCB圖3D圖（4）工作原理(yunl)介紹： 由單脈沖(michng)產(chǎn)生單元產(chǎn)生的計(jì)數(shù)脈沖送至74LS191的CP端，做加法時(shí)，190的/端需接地，通過手動(dòng)開關(guān)S1實(shí)現(xiàn)。加法計(jì)數(shù)當(dāng)加過9時(shí)，在端將發(fā)出一個(gè)進(jìn)位正脈沖，9再加1按照題目要求應(yīng)該變成3；做減法時(shí)按照題目要求3減1應(yīng)該變成9，在此利用開關(guān)S1將預(yù)置數(shù)據(jù)3（0011）或9（1001）選擇一個(gè)數(shù)據(jù)送給191的預(yù)置數(shù)據(jù)端DCBA，實(shí)現(xiàn)的方法是，將加9后產(chǎn)生的正脈沖反相后與減法時(shí)減到2由138譯碼得到的負(fù)脈沖進(jìn)行或運(yùn)算送至191的L端，從而使191進(jìn)入數(shù)據(jù)傳送狀態(tài)從而實(shí)現(xiàn)3變9元器件清單表如表4表4 元器件清單表類別編號(hào)型號(hào)及參

13、數(shù)功能及類別集成電路U674LS00四2輸入端與非門表4 元器件清單表（續(xù)表）U474LS04六反相器U574LS1383-8線譯碼器U274LS191BCD同步加/減計(jì)數(shù)器U374LS484線-7段譯碼器JP17805三端集成穩(wěn)壓器+5V電阻R1R7300(1/2W)碳膜電阻R8R91K/(1/16W)碳膜電阻C11000F/16V電解電容C21000F/10V電解電容C30.33F獨(dú)石電容C40.1F獨(dú)石電容整流橋BRIDGE12W10/2A變壓器T220V/10V( W)數(shù)碼管DS1LTS547R開關(guān)S1按鈕開關(guān)S2按鈕開關(guān)6、 仿真(fn zhn)電路(dinl)仿真(fn zhn)、

14、調(diào)試測試結(jié)果，出現(xiàn)的問題、原因及解決方法在安裝調(diào)試過程中，遇到了一定的問題，具體如下：第一次仿真軟件，一些小的使用技巧沒有掌握，經(jīng)常導(dǎo)致譯碼顯示器不亮。設(shè)計(jì)原理都清楚，一到仿真的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)問題。通電檢查，通電后做減法時(shí)，顯示數(shù)據(jù)不確，但是做加法實(shí)現(xiàn)不了到9變回3，一直從8變3。經(jīng)過請(qǐng)教老師和去圖書館查閱資料最后明白原來是選擇的芯片不對(duì)，把74LS190換為74LS191后問題得到解決。7、總結(jié)設(shè)計(jì)電路的特點(diǎn)和方案的優(yōu)缺點(diǎn)本方案設(shè)計(jì)電路的特點(diǎn)是，除了滿足題目要求的指標(biāo)外，還應(yīng)做適當(dāng)?shù)耐卣?。?yōu)點(diǎn)：電路設(shè)計(jì)比較簡明，易于實(shí)現(xiàn)，有些內(nèi)容超過了題目要求，例如，單脈沖產(chǎn)生部分和電源部分。缺點(diǎn)：此電路的實(shí)現(xiàn)與設(shè)計(jì)要求有一定差距，雖然仿真出來，但是制作為真實(shí)電路存在一定差距，以后再遇到設(shè)計(jì)問題，會(huì)從多個(gè)角度去考慮。參考文獻(xiàn)1中國集成電路大全(d qun)TTL集成電路 國防工業(yè)出版社，19982實(shí)用電子電路手冊(cè)(sh