数字电子技术课程设计.docx
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数字电子技术课程设计
数字电子技术课程
设计报告
目录
一、任务书…………………………………………………………………………………3
1、课程设计目的
2、课程设计的要求
3、课程设计进度安排
4、设计题目及内容
5、设计要求
6、设计总结报告主要内容
7、参考文献
二、系统设计
1.系统总体设计方案………………………………………………………………5
2.控制电路设计………………………………………………………………………5
3.振荡电路设计………………………………………………………………………7
4.计数电路设计………………………………………………………………………7
5.译码显示电路设计………………………………………………………………8
6.系统总体电路设计…………………………………………………………………9
7.电路调试………………………………………………………………………………10
8.改进意见及收获体会………………………………………………………………11
9.器件明细清单……………………………………………………………………11
参考文献…………………………………….……………………………….
一、《数字电子技术基础》课程设计任务书
1、课程设计目的
本课程是在学完《数字电子技术基础》、《数字电子技术实验》之后，集中一周时间，进行的复杂程度较高、综合性较强的设计课题的实践环节，通过该教学环节，要求达到以下目的：
1.使学生进一步掌握数字电子技术的理论知识，培养学生工程设计能力和综合分析问题、解决问题的能力；
2.使学生基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力；
3.熟悉并学会选用电子元器件，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。
2、课程设计的要求
1.设计时要综合考虑实用、经济并满足性能指标要求；
2.必须独立完成设计课题；
3.合理选用元器件；
按时完成设计任务并提交设计报告。
3、课程设计进度安排
1、方案设计；（1.5天）
根据设计任务书给定的技术指导和条件，进行调查研究、查阅参考文献，进行反复比较和可行性论证，确定出方案电路，画出主要单元电路，数据通道，输入、输出及重要控制信号概貌的框图。
2、电路设计：
（2.5天）
根据方案设计框图，并画出详细的逻辑图
3、装配图设计：
（1天）
根据给定的元器件，结合逻辑图，设计出电路制作的具体装配图（即绘出组件数量，管脚号以及器件布置的实际位置）。
同时配以必要的文字说明。
4、电路制作：
（3天）
对选定的设计，按装配图进行装配，调试实验。
5、总结鉴定：
（2天）
考核样机是否全面达到现定的技术指标，能否长期可靠地工作，并写出设计总结报告。
4、设计题目及内容
课题：
响应时间测试仪
内容：
设计、安装、调试响应时间测试仪
课程要求：
测试者按下按钮1，灯亮，被测试者见灯亮按下按钮2，灯灭，用二位数码管显示被测者的响应时间（精度为百分之一秒）
5、设计要求
用中小型规模集成电路设计、安装、调试出所要求的电路。
6、设计总结报告主要内容
1）任务及要求
（2）方案特点
（3）各组成部分及工作原理（结合框图写）
（4）单元电路设计与调试
（5）总逻辑图
（6）实验仿真结果
（7）实验结果分析（画出必要的波形，进行测量精度和误差分析）
（8）调试中出现问题的解决
（9）改进意见收获体会
7、参考文献
1、“模拟电子技术基础”和“数字电子技术基础”教材；
2、有关“电子技术课程设计指导书”；
3、“集成电路特性应用手册”；
4、其他。
二、系统设计
1、系统总体设计方案
设计要求:
测试者按按钮S1，灯亮：
被测试者见灯亮，按按钮S2，灯灭：
两位LED数码管显示被测试者的反应时间，精度0.01秒。
课题分析：
测试者：
灯亮
受控振荡（T=0.01s）
瞬时清零后，计数，译码（锁存），驱动，显示
被测者：
灯灭
停止振荡
锁存显示当前计数
。
2、控制电路设计
先利用一个降压变压器将220V的电压转变为9V，通过整流桥将电压稳定，C1起滤波作用，使输出比较平滑，C2能消除电感效应产生的自激振荡，再通过7805稳压器和电压跟随器运算放大，C3消除噪音，调节RP2能改变输出电压
电源设计
利用一个220V/9V的变压器，4个IN4007的二极管（黑正白负），1个1000uf/16V，1个1uf/50V，1个1uf（105）的电容，7805和741集成块，一个3k欧和一个5k欧的电阻构成一个稳压电路
其结构如下图：
S1,S2开关信号
（1）当开关S1断开时，电容C4前为低电平，电容不发生跳变，经过C4后仍然为低电平，通过IC1后变为高电平，锁存器IC2后跳变为低电平，再经过IC2后变为高电平，发光二极管不亮；当按下S1时，情况相反，信号到达发光二极管时为低电平，二极管亮。
（2）开关S1，S2都断开时，锁存器右下角的输出为低电平，通过IC1变为高电平，清零信号有效，计数器清零。
（3）当开关S1断开，S2按下的时候，锁存器下方的IC2的输出为高电平，锁存信号有效，数据被锁定。
（4）当S1断开时，振荡电路中的IC1输出为高电平，对C5开始充电，当C5冲满电后，变为低电平，C5放电，通过IC1对C5不断的充电和放电，在电路中产生一个振荡频率为100Hz的方波，通过示波器能显示出来。
3、振荡电路设计
振荡电路工作原理:
a.用施密特触发器构成的多谐振荡，S1闭合后从11脚出来低电平给8脚，经过与非门变成高电平，给电容C5充电；断开S1闭合S2则C5放电，不断的充电放电就构成了振荡电路
b.器件选型
与非门，电阻R4,电位器RP1，电容C5
4、计数电路设计：
计数与显示电路最主要的是用到CC40110集成块,其结构如下图所示：
其中RD为清零端，9脚的cpu是加计数时钟输入端，7脚的cpu是减计数时钟输入端，QBo是借位输出端，Qco是进位输出端，A-G为7个与数码管相接的管脚,6脚LE为锁存端
计数与显示的模块电路如下图所示
计数与显示电路的工作原理大体为：
时钟信号到来时（即本实验中的s1开关按下以后），开始计数，A-G端向数码管输送信号，由于是共阴极接法，所以A-G端为低电平时有效，当左面一个40110从0计数到9以后再来一个时钟信号时，左面的一个40110的10脚Qco向右面一个40110的9脚送进位信号，然后继续计数，如此循环往复。
5.译码显示电路设计
译码显示电路工作原理：
时钟信号到来时（即本实验中的s1开关按下以后），开始计数，A-G端向数码管输送信号，由于是共阴极接法，所以A-G端为低电平时有效，当左面一个40110从0计数到9以后再来一个时钟信号时，左面的一个40110的10脚Qco向右面一个40110的9脚送进位信号，然后继续计数，如此循环往复。
器件选型
2个相同的译码显示器
6、系统总体电路设计
---系统的总体电路，如下图所示：
其工作原理大致分为3步：
1.S1、S2未闭合时，S1开关端电路的电容C4两端的电压不能突变，所以都是低电平0，IC1右端的为高电平。
S2端电路的IC2左端为高电平1，锁存器维持原来的状态，即上下与非门的右端电平分别为0,1。
上端经过Ic1（8脚）后从10脚输出的状态变为高电平1，对C5充电。
2.S1闭合，上边电路的对C4充电，电容C4两端都为高电平，因为电容两端的电压不能突变，经过IC1变为低电平0。
下面输入端的状态同上不变，还是1，所以经过锁存器后的上下2个IC2右边的状态变为1，0。
这时分布走，1状态经过1,2脚或者5,6脚，或者8,9脚输出地状态为0，二极管D1导通，灯亮。
同时锁存器1状态信号经过8脚到10脚输出为低电平0，电容C5放电，放到V-时1脚的电平为低电平0，经过IC1后再变为高电平1，对C5充电，如此往复，10脚送出一个上升沿有效地方波时钟信号到上面一个40110的9脚，进行加计数。
回到锁存器输出的低电平0端（即IC2的4脚），经过后面的12,13脚变为高电平1送至2个40110的清零端，实行清0的功能。
3.S2闭合，此时S2端接的6脚位低电平，同时s1处于断开状态，因为C4要对地放电，所以IC1输入和输出端分别为0,1，锁存器的输出变为0,1，锁存器下面的IC2输出为高电平1进入下面的一个40110的LE锁存端进行数据的锁存。
7、电路调试
振荡电路调试及实验结果分析
调节504定位器，使输出波形的频率为100HZ。
输出波形：
计数电路调试及实验结果分析
译码显示电路调试及实验结果分析
控制电路调试及实验结果分析
系统联调及实验结果分析
（1）焊接好电路板。
焊点不能碰到一起，不要焊错。
（2）插座插上电源，等一两分钟，用手指触碰7805，看是否有温度，若稍微有些度，则正常；若很烫，则电路有问题。
（3）用万用表，测输出电压为9V。
将插头拔下，把电压跟随器741插上，再插上电源，调节502电位器，使变压=9V。
（4）将插头拔下，将741插上电路板，插上电源，按S1，灯亮，按S2，灯灭，则正常；若现象不同，则不正常，重新调试。
若灯亮灯灭现象正常，加上IC3和IC4，即40110，还有数码管。
插上插头，按下S1，工作灯亮，开始计数，按下S2，灯灭，停止计数。
若一切正常，调试完毕。
8、改进意见及收获体会
实际上这是我们第二次做电子工艺实习了，早在大一的下学期末，我们便做过一次万用表的焊接工艺的实习。
这次所做的响应时间测试仪虽然听上去很困难，但其实不然，因为老师已经给我们了带有字母标记的电路板和电路设计图，我们只要按照电路图的指示，看着电路板的标记，细心耐心的焊下去，相信我们会成功的。
想是这样想的，但到了真正做的时候还真是波折重重。
当下正值七月初，天气燥热难当，在没有任何供凉设备的实验室里，我们用电烙铁一个一个的焊接着元器件，真是汗如雨下。
当时我们已然焊完了所有的元器件，老师让我们把Ｐ１～Ｐ８两两的用蓝线连起来，中途快接电源的时候，突然发现有一根蓝线未焊接上去，真是捏了一把汗，要是接上电源，烧坏了，还不是功亏一篑，不过幸好被发现了。
。
。
最终，这次实习还是漂亮的通过了，我想这次实习真的是没有白做，不仅锻炼自己的动手能力，而且还锻炼了自己的心理素质。
9、器件明细清单：
名称
规格
数量
备注
变压器
220Ｖ/9Ｖ
1
二极管
1N14007
4
D1-4
电容
1000μｆ/16Ｖ
1
C1
1μｆ/50Ｖ
1
C3
1μｆ（105）
1
C2
0.022μｆ（223）
2
C4,C5
0.033μｆ（333）
1
C6
电阻
51ｋ（Ｒ1,Ｒ2,Ｒ3,Ｒ5）
4
1Ｍ
1
R4
2ｋ
1
R6
3ｋ
2
R7
680Ω
14
R8-R21
电位器
500ｋ（504）
1
RP1
5ｋ（502）
1
RP2
发光二极管
长正短负
1
稳压管
7805
1
集成块
40110
2
4093
2
741
1
数码管
共阴极，管座
2
按钮
2
参考文献
《电工技术与电子技术》王鸿明编著清华大学出版社2001
《电子线路基础教程》王成华主编科学出版社2000
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