課程設(shè)計(jì)說明書

題 目：二進(jìn)制與格雷碼轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：TOC\o"1-5"\h\z學(xué) 號(hào)：學(xué) 院：班 級(jí)：指導(dǎo)教師：二O-二年七月七日摘要論文題目為設(shè)計(jì)一個(gè)將串行輸入的3位自然二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換為3位格雷碼串行輸出的邏輯電路。應(yīng)要求，我們選取了由3位D觸發(fā)器構(gòu)成的移位寄存器，由555定時(shí)器產(chǎn)生脈沖信號(hào)控制將二進(jìn)制碼輸入，觸發(fā)在上升沿，實(shí)現(xiàn)了3位二進(jìn)制碼的串行輸入并行輸出，將其輸出端接由兩個(gè)異或門、一條導(dǎo)線構(gòu)成的二進(jìn)制轉(zhuǎn)格雷碼的轉(zhuǎn)換部分實(shí)現(xiàn)碼制轉(zhuǎn)換，將其輸出端接到1片74LS194的輸入端DI,D2,D3，輸出端接D3右移串行輸出，實(shí)現(xiàn)格雷碼的串行輸出。關(guān)鍵詞：格雷碼；移位寄存器；555定時(shí)器；異或門；74LS194目錄TOC\o"1-5"\h\z一、 設(shè)計(jì)任務(wù)概述 4二、 設(shè)計(jì)方案論證及方框圖 4\o"CurrentDocument"三、 電路組成及工作原理 8\o"CurrentDocument"四、 電路元器件選擇與計(jì)算 10\o"CurrentDocument"五、 安裝與調(diào)試 111、 安裝2、 測(cè)試方案3、 調(diào)試過程4、 調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題及解決措施TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"六、指標(biāo)測(cè)試 141、 單元電路功能測(cè)試2、 整體電路功能測(cè)試\o"CurrentDocument"結(jié)論 15心得體會(huì) 16\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 18設(shè)計(jì)任務(wù)概述論文題目為設(shè)計(jì)一個(gè)將串行輸入的3位自然二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換為3位格雷碼串行輸出的邏輯電路。應(yīng)要求，我們采用由3位D觸發(fā)器構(gòu)成的移位寄存器，實(shí)現(xiàn)3位二進(jìn)制碼的串行輸入并行輸出，將其輸出端接由兩個(gè)異或門、一條導(dǎo)線構(gòu)成的二進(jìn)制轉(zhuǎn)格雷碼的轉(zhuǎn)換部分實(shí)現(xiàn)碼制轉(zhuǎn)換，將其輸出端接到1片74LS194,實(shí)現(xiàn)串行輸出。二設(shè)計(jì)方案方框圖及論證在實(shí)現(xiàn)電路時(shí)可以有多種方案：方案一：（轉(zhuǎn)碼部分）一般的，普通二進(jìn)制碼與格雷碼可以按以下方法互相轉(zhuǎn)換：二進(jìn)制碼-＞格雷碼（編碼）：從最右邊一位起，依次將每一位與左邊一位異或XOR），作為對(duì)應(yīng)格雷碼該位的值，最左邊一位不變（相當(dāng)于左邊是0）；格雷碼-〉二進(jìn)制碼（解碼）：從左邊第二位起，將每位與左邊一位解碼后的值異或，作為該位解碼后的值（最左邊一位依然不變）?

NB碼G碼以四位代碼為例.由格雷碼與二逬制碼的對(duì)照衆(zhòng)導(dǎo)出兩神代碼相互轉(zhuǎn)換的邏輯表達(dá)式.G碼一〉B碼邏輯衣達(dá)式00000Q00QI0001000I200丁D0011300110010401000110=G45010101115,=5.?G,0110010I82-?Ga~7~01000100011100出]=#2國(guó)CJ]91001I101fl碼一》G碼邏軻表達(dá)式A10101111B101111■1HOq=員100I010Gj= @By61101101[1?5a=5S?￡E1110I001F11111000（輸出端）選取74LS194作為輸出端。如圖所示,UH-A■ ■■ ■QAB■ ■■ ■QBC■ ■■ ■QCD■ ■■ ■QDSL SR 20 21 -CLR————>CLK 1S14121274LS194D方案二：（轉(zhuǎn)碼部分）將右邊公式寫成最小項(xiàng)形式，以圖示4位為例，取有4位地址輸入，4位地址輸出的2*4位ROM，如圖接線，按照邏輯函數(shù)的要求存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)，即可將二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換為格雷碼。Gj" ?B2（輸出端）選取74LS166作為輸出端。如圖所示,54/74LS1668位移位寄存器SIT/LDCJKTD>ULTCSISK WQAZBUT2>ISFTd131<5V1JN盞t廳1.1o11t工1A技術(shù)性比較：（轉(zhuǎn)碼部分）二者皆為輸入既得輸出，完成的功能上優(yōu)劣相當(dāng)。方案一采用門電路，需要3個(gè)D觸發(fā)器，連線相對(duì)較多但簡(jiǎn)單，操作方便，且維修時(shí)可查出具體出現(xiàn)故障的片；而方案二雖只用一個(gè)器件，但一旦出現(xiàn)故障只能整片都換，成本提高了，且它需首先進(jìn)行計(jì)算、編碼，按要求存入數(shù)據(jù)再運(yùn)行，程序相對(duì)復(fù)雜。經(jīng)過比較，最終選擇方案一。功能比較與聯(lián)系實(shí)際：74LS166可直接實(shí)現(xiàn)并行輸入與串行輸出之間的轉(zhuǎn)化，即一步到位，但由于實(shí)驗(yàn)室沒有該器材，考慮到實(shí)際情況，我們改用74LS194，運(yùn)用此器件需進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)化，操作步驟比74LS166復(fù)雜，但在條件允許下，最終選擇方案一。三電路組成及工作原理輸入部分由3位D觸發(fā)器構(gòu)成的移位寄存器，在時(shí)鐘脈沖的作用下，依次將由J1控制輸入的3位二進(jìn)制數(shù)移入移位寄存器中，觸發(fā)在上升沿，如圖所示。2.555定時(shí)器5V{]U5LM55；ikn—:3C1

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=Z10uSIT□OXEliOCT-311uFIIKU3?輸出部分3桑3桑耳3匚1]n.0X2X1首先將SI、SO端設(shè)置為1、1,使74LS194工作在并行輸入狀態(tài)，當(dāng)3位格雷碼數(shù)并行輸入后，將S1、SO改接為0、1，使74LS194工作在右移狀態(tài)，在時(shí)鐘脈沖控制下從QC端串行輸出，脈沖觸發(fā)在上升沿。同時(shí)將R0、DIR接高電平。四電路元器件選擇與計(jì)算1?時(shí)鐘脈沖的選擇輸入端移位寄存器的時(shí)鐘脈沖CLK1選CD555,其管腳外形圖及邏輯電路如圖所示；輸出端74LS194的時(shí)鐘脈沖CLK2直接接脈沖發(fā)生器，其頻率設(shè)置為CLK1的2倍。CD555GNDVCCTRIGDirQ THR-R CVolt圖3CD555引腳排列圖圖4CD555內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖五安裝與調(diào)試?安裝將電原理圖畫成印刷電路板的黑白圖并制板。認(rèn)真安裝焊接。?測(cè)試方案調(diào)輸入、轉(zhuǎn)碼單元A：按如下仿真圖連線，檢查無誤后接通電源eV*C2：1uFLM55KMK7474NP7474HV174LS194D10Hz5VJ2—i擊Key=Spacere —15V5V5VAu碼m 1Q-3—>icm: 亠閃S—eV*C2：1uFLM55KMK7474NP7474HV174LS194D10Hz5VJ2—i擊Key=Spacere —15V5V5VAu碼m 1Q-3—>icm: 亠閃S—7CLR1J?小LH代亠1TR1ZI 1JQ-、icijc4ig7CLR.：>!-U2A0I1 |2|3|4|5|6|7|8|95VVCCVCC5V1zsVCC7474NVDCHITocn3ZSTSHTBI■ZO3'ZWXGX5X4ooo5V5V5V5B：調(diào)試串行輸入端及轉(zhuǎn)碼部分調(diào)試555定時(shí)器調(diào)串行輸出端?調(diào)試過程(1)調(diào)輸入、轉(zhuǎn)碼單元調(diào)手動(dòng)控制輸入端J1分別置入不同的數(shù)通過燈泡亮滅觀察是否實(shí)現(xiàn)移位寄存,且在異或門輸出端是否實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)碼。以輸入110為例，高位在右，效果圖如下所示：

Space=U&口34VDCmtcmDISTSHTEXo5VF^UTAI/4a7aBD_5V■8F^USAIy4070BD_5V9卜U3A,亠HERm ig-2—>ldJ： 亠聞Space=U&口34VDCmtcmDISTSHTEXo5VF^UTAI/4a7aBD_5V■8F^USAIy4070BD_5V9卜U3A,亠HERm ig-2—>ldJ： 亠聞S—7CL3.鳥U1代41V3Lin iq-b-1CIJ：亠閃'ldiS.Jui ig-2—Wd忖>ldJ： 4聞7CL3]17474忖2C110uvee—I-sw調(diào)試555定時(shí)器調(diào)試串行輸出端首先，當(dāng)3位格雷碼并行輸入后，將J2轉(zhuǎn)接0實(shí)現(xiàn)74LS194的右移串行輸出,由示波器XSC2觀察輸出波形，如下所示：謝示波器?XSC2T2-T1 0.000s 0.000V GNDC謝示波器?XSC2T2-T1 0.000s 0.000V GNDC-時(shí)間軸一比例110ms/DivX位置廠|Y/rIA46|通道」比例#忡Y位置廠Cac|0Ifpc"crc?r觸發(fā)邊沿kA外部「電平|o IV正弦I標(biāo)劇自動(dòng)I氐k外部I4?調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題及解決措施輸入速率太快，來不及手動(dòng)設(shè)定輸入數(shù)據(jù)。經(jīng)555定時(shí)器對(duì)周期進(jìn)行改變，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)輸入的可控性。通過J2改變74LS194的工作狀態(tài)時(shí)有時(shí)間延誤，此時(shí)可能輸入數(shù)據(jù)已變。同樣經(jīng)555定時(shí)器調(diào)試使周期延長(zhǎng)能使74LS194的工作狀態(tài)來得及改變。(3)通過示波器觀察波形時(shí)由于時(shí)間誤差，出現(xiàn)波形重疊。通過調(diào)節(jié)接入74LS194的脈沖發(fā)生器的頻率使觀察具體，這里設(shè)定其頻率為555定時(shí)器的2倍。沒有輸出顯示。片74LS194的工作狀態(tài)沒有改變，應(yīng)在數(shù)據(jù)并行輸入后調(diào)至串行輸出狀態(tài)。且右移時(shí)需將SR端接數(shù)，可接1也可接0.六?指標(biāo)測(cè)試1?單元電路功能測(cè)試2?整體電路功能測(cè)試單元電路經(jīng)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)調(diào)試、測(cè)試正常后，即可對(duì)課題要求的整體電路技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，記錄測(cè)試數(shù)據(jù)，并對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最后得出測(cè)試結(jié)論，確定電路的技術(shù)指標(biāo)是否符合設(shè)計(jì)要求。如果技術(shù)指標(biāo)不符合設(shè)計(jì)要求，則應(yīng)仔細(xì)檢查分析問題所在，提出調(diào)整和修改建議。在此次課程設(shè)計(jì)中完成了下述工作和取得的進(jìn)步：進(jìn)行了設(shè)計(jì)任務(wù)的需求分析，完成了總體結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì)，進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性比較并確定了最終方案。經(jīng)過一個(gè)星期的實(shí)習(xí)，過程曲折可謂一語難盡。在此期間我們也失落過，也曾一度熱情高漲。從開始時(shí)滿富盛激情到最后汗水背后的復(fù)雜心情，點(diǎn)點(diǎn)滴滴無不令我回味無長(zhǎng)。通過這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我們動(dòng)手、思考和解決問題的能力。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，我們通過這個(gè)方案包括設(shè)計(jì)了一套電路原理和連接圖，和芯片上的選擇。我在做課程設(shè)計(jì)同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，由于課本上的知識(shí)太多，平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個(gè)元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計(jì)過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對(duì)于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識(shí)。此次課程設(shè)計(jì)，學(xué)到了很多課內(nèi)學(xué)不到的東西，比如獨(dú)立思考解決問題，出現(xiàn)差錯(cuò)的隨機(jī)應(yīng)變，和與人合作共同提高，都受益非淺，今后的制作應(yīng)該更輕松，自己也都能扛的起并高質(zhì)量的完成項(xiàng)目。心得體會(huì)經(jīng)過一個(gè)星期的實(shí)習(xí)，過程曲折可謂一語難盡。在此期間我們也失落過，也曾一度熱情高漲。從開始時(shí)滿富盛激情到最后汗水背后的復(fù)雜心情，點(diǎn)點(diǎn)滴滴無不令我回味無長(zhǎng)。生活就是這樣，汗水預(yù)示著結(jié)果也見證著收獲。勞動(dòng)是人類生存生活永恒不變的話題。通過實(shí)習(xí)，我才真正領(lǐng)略到“艱苦奮斗”這一詞的真正含義，我才意識(shí)到老一輩電子設(shè)計(jì)為我們的社會(huì)付出。我想說，設(shè)計(jì)確實(shí)有些辛苦，但苦中也有樂，在如今單一的理論學(xué)習(xí)中，很少有機(jī)會(huì)能有實(shí)踐的機(jī)會(huì)，但我們可以，而且設(shè)計(jì)也是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的任務(wù)，一起的工作可以讓我們有說有笑，相互幫助，配合默契，多少人間歡樂在這里灑下，大學(xué)里一年的相處還趕不上這十來天的合作，我感覺我和同學(xué)們之間的距離更加近了；我想說，確實(shí)很累，但當(dāng)我們看到自己所做的成果時(shí)，心中也不免產(chǎn)生興奮；正所謂“三百六十行，行行出狀元”。我們同樣可以為社會(huì)作出我們應(yīng)該做的一切，這有什么不好？我們不斷的反問自己。也許有人不喜歡這類的工作，也許有人認(rèn)為設(shè)計(jì)的工作有些枯燥，但我們認(rèn)為無論干什么，只要人生活的有意義就可。社會(huì)需要我們，我們也可以為社會(huì)而工作。既然如此，那還有什么必要失落呢？于是我們決定沿著自己的路，執(zhí)著的走下去。同時(shí)我認(rèn)為我們的工作是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的工作，團(tuán)隊(duì)需要個(gè)人,個(gè)人也離不開團(tuán)隊(duì)，必須發(fā)揚(yáng)團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。某個(gè)人的離群都可能導(dǎo)致導(dǎo)致整項(xiàng)工作的失敗。實(shí)習(xí)中只有一個(gè)人知道原理是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須讓每個(gè)人都知道，否則一個(gè)人的錯(cuò)誤，就有可能導(dǎo)致整個(gè)工作失敗。團(tuán)結(jié)協(xié)作是我們實(shí)習(xí)成功的一項(xiàng)非常重要的保證。而這次實(shí)習(xí)也正好鍛煉我們這一點(diǎn)，這也是非常寶貴的。對(duì)我們而言，知識(shí)上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。挫折是一份財(cái)富，經(jīng)歷是一份擁有。這次實(shí)習(xí)必將成為我人生旅途上一個(gè)非常美好的回憶！通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過各種各樣的問題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多專業(yè)知識(shí)問題，最后在老師的辛勤指導(dǎo)下，終于游逆而解。同時(shí)，在老師的身上我們學(xué)也到很多實(shí)用的知識(shí)，在次我們表示感謝！同時(shí)，對(duì)給過我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝！參考文獻(xiàn)閻石?數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）[M].北京：高等教育出版社.2006中國(guó)集成電路大全編委會(huì).中國(guó)集成電路大全一TTL集成電路[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社.1985： 567-600房建東荀延龍王艷榮等.電子技術(shù)[M].呼和浩特：內(nèi)蒙古大學(xué)出版社.2004學(xué)生自查文獻(xiàn)設(shè)計(jì)所需儀器設(shè)備及元器件清單序號(hào)名稱型號(hào)及使用參數(shù)數(shù)量備注可調(diào)直流穩(wěn)壓電源DICE-DG1臺(tái)數(shù)字萬用表DT-830B1塊實(shí)驗(yàn)板一塊硬芯線3米示波器1臺(tái)計(jì)數(shù)器CC45181片振蕩兼分頻器CC40601片4060或施密特觸發(fā)器CC401061片40106有一種即可單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器CC40981片CMOS二輸入與非門CC40112個(gè)555定時(shí)器NE5554片555定時(shí)器NE5562片電阻10kQ/0.125W若干電阻100kQ/0.125W若干電阻150kQ/0.125W若干電阻1MQ/0.125W若干電阻150Q/0.125W若干電位器300kQ/0.125W若干電位器10kQ/0.125W若干電位器150Q/0.125W若干電解電容10yF/25-60V若干電解電容47yF/25-60V若干電解電容100gF/25-60V若干電解電容1gF/25-50V若干電容0.01gF/25-60V若干揚(yáng)聲器8O/0.5W1個(gè)發(fā)光管(咼亮LED)5mm紅/綠若干晶體管90133個(gè)晶體管90143個(gè)運(yùn)放LM3583個(gè)附：參考文獻(xiàn)書寫格式：普通圖書［序號(hào)］作者姓名?書名［M］.出版地：出版者?出版年.會(huì)議錄、論文集［序號(hào)］主要責(zé)任者?題名：其他題名信息［C］.其他責(zé)任者?版本項(xiàng)?出版地:出版者，出版年：引文頁碼［引用日期］.科技報(bào)告［序號(hào)］主要責(zé)任者.題名：其他題名信息［R］.其他責(zé)任者.版本項(xiàng)?出版地:出版者，出版年：引文頁碼［引用日期］.學(xué)位論文［序號(hào)］作者姓名?論文題目［D］.學(xué)位授予單位所在地：學(xué)位授予單位名稱，年.專利文獻(xiàn)［序號(hào)］專利申請(qǐng)者或所有者?專利題名：專利國(guó)別，專利號(hào)［P］?公告日期或公開日期.專著中析出的文獻(xiàn)［序號(hào)］析出文獻(xiàn)主要責(zé)任者?析出文獻(xiàn)題名［文獻(xiàn)類型標(biāo)志］//專著主要責(zé)任者?專著題名?出版地：出版者?出版年.期刊中析出的文獻(xiàn)［序號(hào)］析出文獻(xiàn)主要責(zé)任者?析出文獻(xiàn)題名［文獻(xiàn)類型標(biāo)志］?期刊名，年，卷(期)：頁碼［引用日期］.報(bào)紙中析出的文獻(xiàn)［序號(hào)］析出文獻(xiàn)主要責(zé)任者?析出文獻(xiàn)題名［文獻(xiàn)類型標(biāo)志］?報(bào)紙名，出版日期(版次).電子文獻(xiàn)(包括專著或連續(xù)出版物中中析出的電子文獻(xiàn))［序號(hào)］主要責(zé)任者?題名：其他題名信息［文獻(xiàn)類型標(biāo)志/文獻(xiàn)載體標(biāo)志］?出版地：出版者，出版年(更新或修改日期)［引用日期］?獲取和訪問路徑.注：各參考文獻(xiàn)的類型及其標(biāo)志代碼如表1所示；各電子文獻(xiàn)的載體及其標(biāo)志代碼如表1所示。表1文獻(xiàn)類型和標(biāo)志代碼文獻(xiàn)類型標(biāo)志代碼文獻(xiàn)類型標(biāo)志代碼普通圖書M報(bào)告R會(huì)議錄C標(biāo)準(zhǔn)S匯編G專利P報(bào)紙N數(shù)據(jù)庫DB期刊J計(jì)算機(jī)程序CP學(xué)位論文D電子公告EB表2電子文獻(xiàn)載體和標(biāo)志代碼載體類型標(biāo)志代碼載體類型標(biāo)志代碼磁帶(magnetictape)MT光盤(CD-ROM)CD磁盤(disk)DK聯(lián)機(jī)網(wǎng)絡(luò)(online)OL打印或手寫要求1、 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