數(shù)字電路課程設(shè)計-自動循環(huán)計數(shù)器和燈光顯示電路

1、.wd.wd.wd.? 數(shù)字電子技術(shù) ?課程設(shè)計報告題 目：自動循環(huán)計數(shù)器與燈光顯示電路 專 業(yè)：電氣與電子工程學(xué)院自動化專業(yè)班 級：110302班姓 名：楊東昆 20110899 2014年1月目錄一、設(shè)計內(nèi)容及具體要求二、設(shè)計思想與系統(tǒng)方案三、單元電路的設(shè)計、參數(shù)計算、器件選擇及介紹.一、 單脈沖產(chǎn)生局部.二、譯碼驅(qū)動顯示局部三、控制局部及循環(huán)加減計數(shù)局部四、燈光顯示電路四、總體電路設(shè)計圖、工作原理及元器件清單五、 硬件電路安裝、調(diào)試測試結(jié)果，出現(xiàn)的問題、原因及解決方法六、 總結(jié)與體會七、參考文獻.設(shè)計題目：自動循環(huán)計數(shù)器與燈光顯示電路一、設(shè)計內(nèi)容及具體要求1、設(shè)計任務(wù)：(1) 電路能實現(xiàn)

2、39加法和39減法循環(huán)計數(shù)。(2) 三個彩燈紅、綠、黃循環(huán)顯示。彩燈顯示狀態(tài)表如下表所示。CLKRGY000010012010 3100411151006 0107001二、設(shè)計思想與系統(tǒng)方案根據(jù)題目要求，系統(tǒng)可以劃分為以下幾個局部， 基本思想如下：1自動循環(huán)計數(shù)器1、電源局部，由它向整個系統(tǒng)提供+5V電源。2、單脈沖產(chǎn)生局部：功能是由它產(chǎn)生單個脈沖，為循環(huán)計數(shù)局部提供計數(shù)脈沖。3、譯碼顯示電路局部：計數(shù)器輸出結(jié)果的數(shù)字顯示。4、加/減控制電路局部：實現(xiàn)加或減循環(huán)計數(shù)功能由控制局部完成。5、可逆計數(shù)器局部：完成39的可逆加或減循環(huán)計數(shù)。系統(tǒng)設(shè)計方框圖如圖1所示。加/減控制電路單脈沖產(chǎn)生譯碼顯示

3、電路可逆計數(shù)器電源圖1 39加/減可逆自動循環(huán)計數(shù)器系統(tǒng)設(shè)計方框圖說明：由于本次課設(shè)為兩個題目疊加而成，為了實現(xiàn)電路的燈光顯示功能本次課設(shè)的實際作品中將只顯示07自動循環(huán)計數(shù)。2燈光顯示電路根據(jù)彩燈顯示的狀態(tài)表分析，該電路由信號發(fā)生、計數(shù)器、顯示譯碼器模塊、顯示驅(qū)動電路構(gòu)成。信號產(chǎn)生的脈沖作用于計算器，計數(shù)器實現(xiàn)000111狀態(tài)的輸出，顯示譯碼模塊將計數(shù)器的輸出轉(zhuǎn)換成彩燈顯示狀態(tài)，由發(fā)光二極管顯示輸出。彩燈顯示電路框圖如以下列圖： 顯示驅(qū)動顯示譯碼器 計算器三、單元電路的設(shè)計、參數(shù)計算、器件選擇及介紹：一、 脈沖產(chǎn)生局部555 HYPERLINK :/ dzsc /product/search

4、file/5431.html t _blank 定時器多諧振蕩器如以下列圖：由于接通電源瞬間，電容C來不及充電，電容器兩端電壓Uc為低電平，小于1/3Vcc，故高電平觸發(fā)端與低電平觸發(fā)端均為低電平，輸出Uo為高電平，放電管VT截止。這時，電源經(jīng)R1，R2對電容C充電，使電壓Uc按指數(shù)規(guī)律上升,當(dāng)Uc上升到2/3Vcc時，輸出Uo為低電平，放電管VT導(dǎo)通，把Uc從1/3Vcc上升到2/3Vcc這段時間內(nèi)電路的狀態(tài)稱為第一暫穩(wěn)態(tài)，其維持時間的長短與電容的充電時間有關(guān)。由于放電管VT導(dǎo)通，電容C通過電阻R2和放電管放電，電路進人第二暫穩(wěn)態(tài).其維持時間的長短與電容的放電時間有關(guān)，隨著C的放電，Uc下降

5、，當(dāng)Uc下降到1/3Vcc時，輸出Uo為高電平，放電管VT截止，Vcc再次對電容C充電，電路又翻轉(zhuǎn)到第一暫穩(wěn)態(tài)。所以，接通電源后，電路就在兩個暫穩(wěn)態(tài)之間來回翻轉(zhuǎn)，那么輸出可得矩形波。電路一旦起振后，uc電壓總是在1/32/3Vcc 之間變化。工作波形如下：振蕩周期T=T1+T2 ，T1為電容充電時間， T2為電容放電時間充電時間 T1=0.7(R1+R2)C放電時間 T2=0.7R2C頻率 f=1/T二、譯碼驅(qū)動顯示局部1、方案論證方案一：采用74LS47 TTL BCD7段高有效譯碼/驅(qū)動器，數(shù)碼管需選用共陽極數(shù)碼管。方案二：74LS48 TTL BCD7段譯碼器/內(nèi)部上拉輸出驅(qū)動。采用74

6、LS48不需要外接上拉電阻。確定方案：故采用74LS48。由于74LS48輸出是高有效，所以顯示數(shù)碼管選用LTS547R共陰極數(shù)碼管。2、元器件型號的選擇及參數(shù)計算：數(shù)碼管LTS547R，譯碼/驅(qū)動器74LS48；限流電阻的計算，數(shù)碼管壓降一般為1.82.2V，工作電流1020mA，經(jīng)試驗，靜態(tài)顯示時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=3001/16W。3、譯碼驅(qū)動、顯示電路的設(shè)計74LS48的引腳見圖4，74LS48的功能表如表1所示，其中，D C B A為8421BCD碼輸入端，ag為 7段

7、譯碼輸出端。燈測試輸入使能端。當(dāng)LT0時，譯碼器各段輸出均為高電平，顯示器LT0可用來檢查74LS48和顯示器的好壞。動態(tài)滅零輸入使能端。在LT1的前提下，當(dāng)/RBI0且輸入BDCA000時，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，譯碼器和顯示器正常譯碼和顯示。利用此功能可以實現(xiàn)對無意義位的零進展消隱。靜態(tài)滅零輸入使能端。只要BI0，不管輸入BDCA為何種電平，譯碼器4段輸出全為低電平，顯示器滅燈(此時/BIRBO為輸入使能)。動態(tài)滅零輸出端。在不使用功能時，BIRBO為輸出使能。該端主要用于多個譯碼器級聯(lián)時，實現(xiàn)對無意義的零進展消隱。實現(xiàn)整數(shù)位的零消隱是將高位的R

8、BO接到相鄰低位的RBI，實現(xiàn)小數(shù)位的零消隱是將低位的RBO接到相鄰高位RBI。三、控制局部及循環(huán)加減計數(shù)局部1、方案論證方案一：74LS191TTL為4位二進制同步加/減計數(shù)器。方案二：74LS190 TTL BCD同步加/減計數(shù)器。方案三：74LS192 TTL 可預(yù)置BCD雙時鐘可逆計數(shù)器。方案四：74193 TTL 可預(yù)置四位二進制雙時鐘可逆計數(shù)器。確定方案：經(jīng)過比較，結(jié)合系統(tǒng)要求，決定采用方案二。2、控制局部及循環(huán)加減計數(shù)局部的設(shè)計集成十進制同步加減計數(shù)器CT74LS190，邏輯功能示意圖見圖7。圖7 邏輯功能示意圖見2190功能表見表2 表2 74LS190功能表 主要邏輯功能(四

9、)、顯示驅(qū)動電路1、74LS138譯碼器138為3線-8線譯碼器。譯碼器是將每個輸入的二進制代碼譯成對應(yīng)的輸出高、低電平信號或另外一個代碼。以下是74LS138的邏輯圖：當(dāng)一個選通端G1為高電平，另兩個選通端(G2A)和(G2B)為低電平時，可將地址端A、B、C的二進制編碼在一個對應(yīng)的輸出端以低電平反碼譯出。在本實驗電路中，將計數(shù)器74LS160的輸出端的信號作為譯碼器的輸入信號，G1接入高電平,G1、G2接入低電平，譯碼器處在工作狀態(tài)。A、B、C地址輸入端對應(yīng)著一個輸出Yi。譯碼器的輸出信號將轉(zhuǎn)化為驅(qū)動燈管發(fā)光的信號，譯碼器的輸出每次只能有一個狀態(tài)，通過一個與非門可以到達輸出的循環(huán)顯示。U1

10、=Y1Y4Y7U2=Y2Y4Y6U3=Y3Y4Y5四、總體電路設(shè)計圖、工作原理及元器件清單1、總體電路圖2、器件清單5V電源 1個50K滑動變阻器1個50K電阻1個0.01uF電容 1個1uF電容 1個555定時器多諧振蕩器 1個74LS190計算器 1個74LS138譯碼器 1個74LS10與非門 4個74LS112觸發(fā)器 1個LED紅、黃、綠 各1個導(dǎo)線假設(shè)干五、 硬件電路安裝、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：1、通電檢查，通電后數(shù)碼管又反響，無數(shù)據(jù)顯示，疑心是190焊接有誤，經(jīng)查果然如此，經(jīng)重新調(diào)整，故障排除。2、仿真中，由于多諧振蕩

11、器設(shè)計不夠合理，使得振蕩頻率過高，采用加大電阻的解決方法，不過效果不夠明顯。3、我們使電平信號從最初0000到最終的0111，一次循環(huán)下去，即三個led燈的三個亮滅情況按二進制變換情況而變化。仿真結(jié)果分析驗證了我們組設(shè)計電路的正確性。六、總結(jié)與體會在這短暫的幾天時間里，我們進展了數(shù)電課程設(shè)計。課程設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐練習(xí)，是我們將理論知識應(yīng)用到實踐的一次時機。通過這次課程設(shè)計，加深我們對該課程的一些理論的理解和應(yīng)用，是對課程的一次綜合性學(xué)習(xí)。由于剛剛完畢了數(shù)電課程考試，對一些理論的知識印象都還很深刻，運用起來也還很得心應(yīng)手。我們這次的選題很接近生活，燈光在我們的日常生活中已經(jīng)是不可缺少的一局部了，如果沒有燈光在夜晚的照明，我們的生活中將會有很多的不方便的時候。課程設(shè)計真的很磨練我們的意志，剛開場的時候，拿著仿真軟件卻不會用，大家在一起討論，慢慢地摸索出來了在設(shè)計的過程中，我們參看教材和相關(guān)書目，也在網(wǎng)上找了相應(yīng)資料，綜合各種方案，最終選擇了一