數(shù)字轉(zhuǎn)速表設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)信息與通信學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì)課程名稱 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 課題名稱 3. 數(shù)字轉(zhuǎn)速表的設(shè)計(jì) 專 業(yè) 電子信息工程 2012年 2月 17 日摘要數(shù)字電路包括了脈沖電路和數(shù)字邏輯電路兩部分。脈沖電路主要研究脈沖的產(chǎn)生、變換和測(cè)量。盡管脈沖波形形狀多樣，但它們都有共同點(diǎn)，就是整個(gè)波形都由若干個(gè)暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)過(guò)程組成。為了獲得暫態(tài)過(guò)程，脈沖電路必須包括兩個(gè)組成部分：一個(gè)是開(kāi)關(guān)電路，用來(lái)接通和斷開(kāi)電路，以破壞電路穩(wěn)態(tài)建立暫態(tài)；一個(gè)是惰性電路，用以控制暫態(tài)過(guò)程時(shí)間。我們使用的開(kāi)關(guān)是晶體

2、三極管、二極管、MOS管及由它們構(gòu)成的集成電路。常用的惰性電路有RC、RL、RLC和延遲線，其中以RC電路為主。 數(shù)字邏輯電路是一門(mén)研究數(shù)字信號(hào)的編碼、運(yùn)算、記憶、計(jì)數(shù)、存儲(chǔ)、分配、測(cè)量和傳輸?shù)目茖W(xué)技術(shù)。簡(jiǎn)單地說(shuō)是用數(shù)字信號(hào)去實(shí)現(xiàn)運(yùn)算、控制和測(cè)量的科學(xué)。 數(shù)字電路與模擬電路相比有如下優(yōu)點(diǎn)： 電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造，便于集成和系列化生產(chǎn)。成本低廉，使用方便 。由數(shù)字電路組成的數(shù)字系統(tǒng)，工作準(zhǔn)確可靠，精度高。不僅能完成數(shù)值運(yùn)算，還可以進(jìn)行邏輯運(yùn)算和判斷，在控制系統(tǒng)中這是不可缺少的因此數(shù)字電路又可稱作數(shù)字邏輯電路。數(shù)字電路相對(duì)于模擬電路的這一系列優(yōu)點(diǎn)，使它在通信、自動(dòng)控制、測(cè)量?jī)x器及計(jì)算機(jī)等各個(gè)科學(xué)

3、領(lǐng)城內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用 。所以熟練數(shù)字電路的設(shè)計(jì)在未來(lái)的電路設(shè)計(jì)中占據(jù)重要的地位。一、方案設(shè)計(jì)1.方案一51/52單片機(jī) 脈沖源小鍵盤(pán)數(shù) 碼 管 顯 示 如上圖所示，該方案要用到單片機(jī)，電路簡(jiǎn)單，而且制作成本低，但是對(duì)于我們沒(méi)有學(xué)過(guò)單片機(jī)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，該方案的難度很大。所以不采取這個(gè)方案。2.方案二選擇時(shí)間顯示還是轉(zhuǎn)速顯示鎖存轉(zhuǎn) 速 測(cè) 量時(shí)間統(tǒng)計(jì)脈 沖 源數(shù) 碼 管 顯 示信 號(hào) 發(fā) 生 器如上圖所示，該方案使用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，一方面用來(lái)時(shí)間的統(tǒng)計(jì)，一方面用來(lái)統(tǒng)計(jì)轉(zhuǎn)速。同時(shí)利用按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和時(shí)間的切換顯示。避免了使用單片機(jī)帶來(lái)的困難。但是缺點(diǎn)是使用芯片多，且電路復(fù)雜。但是對(duì)于剛剛學(xué)完數(shù)電和模電的

4、我們來(lái)說(shuō)這能選擇這個(gè)方案。二、設(shè)計(jì)思路分析1.轉(zhuǎn)速信號(hào)：用信號(hào)發(fā)生器提供信號(hào)，來(lái)模擬轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速的測(cè)量方法：測(cè)量一分鐘內(nèi)信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)的上升沿的個(gè)數(shù)即為轉(zhuǎn)速。2.脈沖源部分 采用555集成芯片組成的多諧振蕩器來(lái)產(chǎn)生分脈沖，通過(guò)多諧振蕩電路可以產(chǎn)生分脈沖，通過(guò)調(diào)節(jié)1、3引腳之間電阻的比例來(lái)調(diào)節(jié)產(chǎn)生的脈沖。該部分在輸出端還連接了一個(gè)按鈕，方便控制脈沖源的輸出。 圖一3.時(shí)間統(tǒng)計(jì)以及轉(zhuǎn)速鎖存部分 ：3.1：時(shí)間統(tǒng)計(jì)有74ls160來(lái)統(tǒng)計(jì)，17ls160脈沖信號(hào)來(lái)自脈沖源，當(dāng)脈沖源達(dá)到上升沿時(shí)，74ls160十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器加一。如下圖所示，時(shí)間統(tǒng)計(jì)電路構(gòu)成了100進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，當(dāng)時(shí)間達(dá)到100分鐘

5、時(shí)自動(dòng)清零。 3.2：轉(zhuǎn)速鎖存電路的作用由于轉(zhuǎn)速測(cè)量是在一分鐘內(nèi)信號(hào)發(fā)生器上升沿的個(gè)數(shù)轉(zhuǎn)速，但是如果不加鎖存電路，直接把轉(zhuǎn)速測(cè)量電路的值傳遞給譯碼電路，數(shù)碼管會(huì)因?yàn)槿搜鄣臍埩粜?yīng)，數(shù)碼管會(huì)處于閃爍狀態(tài)，完全看不出轉(zhuǎn)速是多少，所以要加鎖存電路，定時(shí)給鎖存器一個(gè)脈沖信號(hào)，只有當(dāng)脈沖信號(hào)到達(dá)時(shí)，數(shù)碼管的值才會(huì)，這樣才是真正的轉(zhuǎn)速值。4.轉(zhuǎn)速測(cè)量部分轉(zhuǎn)速測(cè)量部分是用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速值，當(dāng)信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)到達(dá)上升沿的時(shí)候，計(jì)數(shù)器就加一，只有當(dāng)計(jì)數(shù)器的值達(dá)到100或者脈沖源到達(dá)高電平的時(shí)候計(jì)數(shù)器就清零。只有當(dāng)脈沖源下降為低電平時(shí)，計(jì)數(shù)器才會(huì)繼續(xù)計(jì)數(shù)，所以脈沖源的占空比盡量的小，以減小測(cè)量轉(zhuǎn)速的誤差。 時(shí)間統(tǒng)計(jì)及

6、轉(zhuǎn)速鎖存部分 轉(zhuǎn)速測(cè)量部分5. 時(shí)間與轉(zhuǎn)速切換部分 A/B網(wǎng)絡(luò)控制顯示時(shí)間還是轉(zhuǎn)速，74ls157是4-二選一數(shù)據(jù)選擇器，為了是數(shù)據(jù)選擇器能夠正常工作，G端必須接地。A/B端接按鈕用來(lái)控制。6.譯碼部分譯碼器用74ls48（共陰）譯碼器，為了使譯碼器正常工作，LT、BIRBO、RBI端必須全部接高電平。 時(shí)間與轉(zhuǎn)速切換部分 譯碼部分7.顯示部分 數(shù)碼管是共陰極數(shù)碼管，由于數(shù)碼管內(nèi)部是由二極管結(jié)構(gòu)構(gòu)成，又由于二極管允許流過(guò)的電路有限制，所以為了防止數(shù)碼管被燒壞，必須加限流電阻。但是限流電阻不能太小，也不能太大。電阻太小，會(huì)有可能燒壞數(shù)碼管。電阻太大的話數(shù)碼管的亮度很低。所以300歐姆電阻比較合適

7、。三、完整的原理圖 四、電路調(diào)試1.在做第一塊電路板時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題： 1.1. 由于粗心，沒(méi)有芯片的電源網(wǎng)絡(luò)和地網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致芯片不能正常工作。 1.2.脈沖源后面的按鈕封裝畫(huà)錯(cuò)，導(dǎo)致按鈕放不進(jìn)，是電路板失敗的原因之一。 1.3.由于第一次做電路板，數(shù)碼管的封裝完全錯(cuò)了，數(shù)碼管不亮。 1.4.由于缺乏經(jīng)驗(yàn)，電路板的設(shè)計(jì)時(shí)，忘記在每一個(gè)模塊后面加插針來(lái)驗(yàn)證這部分功能是否實(shí)現(xiàn)。 1.5.在這次電路板的設(shè)計(jì)中應(yīng)該要在脈沖源部分加二極管如圖一所示，作用是防止芯片被燒。五、設(shè)計(jì)電路時(shí)應(yīng)該注意的地方1. 在仿真的過(guò)程中，因?yàn)樵谟?jì)數(shù)的芯片清零端上加上+5v的恒定電壓，導(dǎo)致在顯示轉(zhuǎn)速的時(shí)候，轉(zhuǎn)速值是不斷疊加的。所以

8、在設(shè)計(jì)電路時(shí)要加上正確的清零信號(hào)。2. 芯片要用常用的，否則有可能就算仿真成功了，在實(shí)際電路中也是不能正常工作的。3.仿真的過(guò)程中為了提高轉(zhuǎn)速的測(cè)量準(zhǔn)確性，所以把信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)占空比設(shè)得很低，但是，仿真時(shí)發(fā)現(xiàn)占空比太小的話，轉(zhuǎn)速值是疊加的。分析原因是：占空比太低導(dǎo)致轉(zhuǎn)速測(cè)量電路還沒(méi)有清零，脈沖源就已經(jīng)下降為低電平，導(dǎo)致了轉(zhuǎn)速值是疊加的。經(jīng)過(guò)不斷的仿真，發(fā)現(xiàn)要想轉(zhuǎn)速測(cè)量電路能夠正常清零，占空比至少要百分之二十。又因?yàn)檎伎毡纫呀?jīng)達(dá)到了百分之二十，所以為了提高轉(zhuǎn)速測(cè)量的準(zhǔn)確性，所以，信號(hào)發(fā)生器給的轉(zhuǎn)速信號(hào)頻率要比較低，要不然誤差會(huì)很大。4.在畫(huà)PCB時(shí)，焊盤(pán)的大小最好是70mil以上，要不然焊盤(pán)太

9、小會(huì)導(dǎo)致芯片沒(méi)法焊接上去，就是能焊接上去，也會(huì)有可能接觸不良，導(dǎo)致電路板失敗。5.在畫(huà)PCB時(shí)，線與線之間的間距也要大些，不然到時(shí)腐蝕不好的話會(huì)有可能導(dǎo)致電路短路。線與線之間的間距小的話，在焊接時(shí)會(huì)有可能產(chǎn)生短路，由于粗心焊接。像第四、五點(diǎn)這樣的現(xiàn)象，我們是很難發(fā)現(xiàn)的，而且出現(xiàn)短路的話，一般也不會(huì)就只有一個(gè)地方，所以畫(huà)PCB時(shí)要避免這樣的現(xiàn)象發(fā)生。六、制作電路板時(shí)應(yīng)該注意的地方1.在用砂紙磨電路板是要沿一個(gè)方向磨，而且電路板要磨到光滑，這樣油墨才能更好的印在電路板上。2.腐蝕完電路板后要檢查看看電路中線有沒(méi)有斷，如果有斷的線的話，要用油墨筆補(bǔ)線。3.焊接元器件時(shí)要先焊接跳線，然后根據(jù)元器件的高

10、低按照從低到高焊接元器件。七、實(shí)訓(xùn)心得本次課程設(shè)計(jì)的要求是設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字轉(zhuǎn)速表，剛開(kāi)始拿到題目時(shí)，完全沒(méi)有頭緒，感覺(jué)自己完全沒(méi)有思路，自己都不知道用什么學(xué)過(guò)的知識(shí)。但是經(jīng)過(guò)自己慢慢思考后，列出大概的框圖后。再根據(jù)框圖慢慢琢磨該用什么芯片才能完成這部分的電路。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，所用的知識(shí)都是學(xué)過(guò)的，但是，有時(shí)候就是會(huì)鉆進(jìn)死胡同，不知道該用什么芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)該部分的功能。就像在考慮時(shí)間和轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換部分時(shí)，剛開(kāi)始完全沒(méi)有思路，這樣的要求似乎完全不可能實(shí)現(xiàn)，但是后面回顧了這個(gè)學(xué)期所學(xué)過(guò)的知識(shí)，發(fā)現(xiàn)我學(xué)過(guò)了數(shù)據(jù)選擇器，只不過(guò)我們常用的是雙四選一的數(shù)據(jù)選擇器，那是我就想，是否有四二選擇器呢。后來(lái)上網(wǎng)查了資料，還真有，

11、后來(lái)我通過(guò)multisim仿真，發(fā)現(xiàn)它是能實(shí)現(xiàn)功能的。通過(guò)這一個(gè)實(shí)例，我更加感覺(jué)到，理論與實(shí)踐應(yīng)用相差很遠(yuǎn)，就算你理論知識(shí)學(xué)得很好，但是如果你不多動(dòng)腦筋思考，把學(xué)過(guò)的知識(shí)靈活的運(yùn)用起來(lái)。而且像現(xiàn)在學(xué)過(guò)的很過(guò)芯片功能雖然只有幾種，但是你只要靈活運(yùn)用了，一種芯片可以有很多種應(yīng)用方法，像NE555芯片你會(huì)運(yùn)用的話可以有幾百種用法。在仿真時(shí)，在設(shè)計(jì)譯碼電路和顯示電路的時(shí)候，如果不注意區(qū)分共陰譯碼器和共陽(yáng)譯碼器，還有數(shù)碼管是共陰的還是共陽(yáng)的，仿真時(shí)可能不成功，而且還有可能不知道失敗的原因是什么。所以在用到數(shù)碼管和譯碼器時(shí)要注意共陰和共陰搭配，共陽(yáng)和共陽(yáng)搭配。在仿真的時(shí)候，分部分的驗(yàn)證該部分電路是否能正常

12、工作，在成功后各個(gè)部分簡(jiǎn)單的結(jié)合在一起仿真的話，你會(huì)發(fā)現(xiàn)法很多情況是不成功，因?yàn)樵O(shè)計(jì)電路時(shí)每一部分都是緊密聯(lián)系在一起的，分開(kāi)能夠正常工作，結(jié)合后就有可能因?yàn)樾酒蟮牟町惒荒苷９ぷ?，所以這時(shí)要認(rèn)真仔細(xì)的分析各部分電路各自有什么特殊的要求，然后修改電路。例如，這次課程設(shè)計(jì)中，各部分都能正常工作，但是把各部分結(jié)合一起來(lái)仿真卻不成功，后來(lái)分析，發(fā)現(xiàn)脈沖源的占空比太低，導(dǎo)致計(jì)數(shù)器沒(méi)有能夠清零，所以導(dǎo)致轉(zhuǎn)速值是疊加的，后來(lái)調(diào)高了占空比，電路就能如預(yù)想中那樣工作。當(dāng)仿真成功后，在畫(huà)電路圖的時(shí)候，還會(huì)由于缺乏經(jīng)驗(yàn)導(dǎo)致電路失敗，例如在設(shè)置線間距和焊盤(pán)大小的時(shí)候，沒(méi)有有經(jīng)驗(yàn)的人在旁邊指點(diǎn)的話，做出來(lái)的電路多數(shù)

13、是不成功的，特別對(duì)于我們剛學(xué)完CAD的學(xué)生，如果CAD學(xué)不好，在畫(huà)PCB時(shí)用自動(dòng)布線，但是自動(dòng)布線會(huì)忽略電器屬性，畫(huà)線是直角的，這樣，做出來(lái)的電路板一般是不成功的。（在這里要加上老師幫調(diào)試的感言）。最后還是要感謝我的指導(dǎo)老師，在我遇到困難時(shí)，向老師求教時(shí)，總是很有耐心的給我做著簡(jiǎn)答。我總是要經(jīng)歷這樣一個(gè)過(guò)程，有想法，但是就是差那么一點(diǎn)！這個(gè)就是我們?nèi)鄙偬嗟膶?shí)踐經(jīng)驗(yàn)。書(shū)本知識(shí)固然要學(xué)，但是必定的課程設(shè)計(jì)還是很有必要的。實(shí)踐能幫助我們積累經(jīng)驗(yàn)，我們動(dòng)手操作薄弱，經(jīng)驗(yàn)十分欠缺，不能條件反射的想起一些常識(shí)性的問(wèn)題就是我們動(dòng)手不夠的表現(xiàn)。同時(shí)我也要感謝我周圍的同學(xué)朋友，就算之前不認(rèn)識(shí)，但是在課程設(shè)計(jì)的

14、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，他們總是盡他們所能的幫助我。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中我感受到同學(xué)之間的互助互愛(ài)，在這次實(shí)訓(xùn)中雖然很累，有很多次想要放棄，但是看到旁邊的人都很努力的去完成好實(shí)訓(xùn)，退縮的心態(tài)被拋到了九霄云外。這一次的實(shí)訓(xùn)我收獲了很多，學(xué)到了很多理論課學(xué)不到的知識(shí)，這些知識(shí)只能通過(guò)自己親自動(dòng)手實(shí)踐，去思考，然后總結(jié)出來(lái)的。謝辭從開(kāi)始的一無(wú)所知到后面依靠自己的能力做出電路板，感覺(jué)到這次實(shí)訓(xùn)收獲很多。其中經(jīng)歷了很多，收獲也很多。因此在此論文成文之際，首先我要衷心的感謝老師對(duì)我們的教導(dǎo)，老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)、兢兢業(yè)業(yè)的工作精神和求精、求實(shí)的科學(xué)研究理念將對(duì)我的以后兩年大學(xué)生活產(chǎn)生深刻的影響。在我的學(xué)習(xí)過(guò)程中，每當(dāng)我遇到我無(wú)法解決的疑難時(shí)，老師們總是能幫我們有效的解決問(wèn)題。每當(dāng)老師們感到我們彷徨、不知所措時(shí)，老師們總是能及時(shí)查明學(xué)生的心態(tài)，幫助同學(xué)們克服學(xué)習(xí)困難。老師們總是無(wú)微不至的照顧同學(xué)們的學(xué)習(xí)。這樣的治學(xué)精神將成為學(xué)生終身受用不盡、用之不竭的寶貴財(cái)富。謹(jǐn)向老師致以深深的敬意和最誠(chéng)摯的謝意！同時(shí)我也要感謝在實(shí)訓(xùn)中幫助我的同學(xué)們！加上你們的幫助我學(xué)習(xí)更有效率。參考文獻(xiàn)1.電子技