数列显示电路的课设.docx
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数列显示电路的课设
沈阳航空航天大学
课程设计
（说明书）
数列显示电路的设计
班级
学号
学生姓名
指导教师
1、概述
要求完成自然数列，奇数列，偶数列，音乐符号序列的循环显示，首先使用四块计数器分别完成各个序列的循环，其次将各个序列整合在总电路图上，用一块显示管完成四个序列的循环显示。
而主要的内容则是四个序列的整合，在整合过程中合理的应用门电路、译码管和四进制计数器，将各个序列计数器产生的进位输出通过四进制计数器重新规划调节达到控制电路触发顺序的效果，主要利用四进制计数器的四个输出端来控制十进制计数器的工作状态，使其依次工作。
电路采用555定时器来产生矩形脉冲来为电路提供基础脉冲，再通过触发器改变脉冲频率控制不同的计数器。
总电路将上述几部分通过适当的门电路整合在一起，完成课设要求。
该设计能够应用到彩灯显示电路中。
2、方案论证
设计一个数列显示电路。
1.总体设计框架如图1所示
显示管
音乐数列
偶数列
奇数列
自然数列
计数器
译码器
时钟脉冲
图1数列显示电路总体框图
A、先由555定时电路构造的多谐振荡器产生时钟脉冲，时钟脉冲是总电路的控制，为计数器，各个序列提供时钟脉冲。
B、由各个序列计数器的进位输出控制总计数器的，再通过2线-4线译码器完成对各个序列的清零，保证各个序列不是同时工作，而是在上个序列完成后再工作，各个序列的值通过显示管依次完成显示。
C、由74HC160芯片的十进制计数器产生所需的不同数列。
电路中四个74HC160芯片的输出端分别与四个或门连接，然后再将与门电路的输出端与数码管的输入端相接。
具体在下面设计步骤中有具体介绍。
D、时钟脉冲在控制奇偶序列时产生了分频，保证每个数字显示的时间相同。
三、电路设计
1.自然数列
自然数列电路如图2所示
自然数列的循环即十进制计数，而芯片74HC160D恰巧为十进制计数器，则在信号脉冲下其状态转换图顺序为：
0000-0001-0010-0011-0100-0101-0110-0111-1000-1001-0000
2.奇数列
奇数列电路如图2所示
奇数列为1,3,5,7,9，分析其状态转换顺序为0001-0011-0101-0111-1001，发现最低位都为1，当取出最低位后，其状态转换顺序为000-001-010-011-100
3.偶数列
偶数列电路如图2所示
偶数列为0,2,4,6,8，分析其状态转换顺序为0000-0010-0100-0110-1000，发现最低位都为0，当取出最低位后，其状态转换顺序为000-001-010-011-100
4.音乐数列
音乐数列电路如图2所示
音乐符号序列为0,1,2,3,4,5,6,7,0,1,分析其状态转换顺序为000-0001-0010-0011-0100-0101-0110-0111-0000-0001，发现最高位都为0，当取出最高位后，其状态转换顺序000-001-010-011-100-101-110-111-000-001，为自然系列的十进制计数器的后三位组合，则音乐序列最高位接0。
图2显示序列电路图
5.时钟脉冲电路
时钟脉冲电路如图3所示
图3时钟脉冲电路图
数字芯片的触发需要时钟脉冲，在本设计中采用555定时电路构造的多谐振荡器产生时钟脉冲，多谐振荡器的电路结构是一种能产生矩形脉冲信号的电路，产生的脉冲信号具有比较陡的矩形脉冲信号的上升沿和下降沿。
用555定时器构成的多谐振荡器从电路上来讲，也就是555定时器接成施密特触发器的结构，将2,6端口并联，与RC构成的充放电电路的串联连接。
7端接到放电端。
R1为滑动变阻器，实现灯亮时间的可调功能
6.二分频电路
二分频电路如图4所示
由于在电路中存在奇偶序列，若四个序列在相同的时钟脉冲下，那么奇偶序列数字在显示时间上将是自然序列和音乐序列的二倍，由此采用二分频电路，使得各个序列数字显示时时间相等。
图4二分频电路
7.控制电路
控制电路如图5所示
要让四个序列依次完成循环显示则采用一个2线-4线译码器。
用译码器的输出依次去控制芯片的清零端，再通过一个四进制计数器去控制译码器，使其在四个输出间不断的循环，而计数器的时钟脉冲则可通过每个芯片的进位端经过一四输入或门电路来控制。
图5控制电路
四、性能测试
1.脉冲电路仿真
脉冲电路仿真如图6，波形图如图7所示
图6脉冲仿真电路图
图7脉冲仿真电路波形图
经测试此周期的脉冲是数码管显示数字在0.5秒
2.控制电路仿真测试
控制电路仿真如图8所示，各引脚高低电平如表1所示
图8控制电路仿真电路图
表1引脚电平图
B
A
Y3
Y2
Y1
Y0
自然数列
0
1
1
1
0
1
奇数列
1
0
1
0
1
1
偶数列
1
1
0
1
1
0
音乐数列
0
0
1
1
1
0
3.二分频电路仿真
二分频电路仿真如图9所示，波形图如图10所示
图9二分频电路
图10二分频电路波形图
如图10所示示波器-XSC2显示的是自然数列和音乐数列的波形图，示波器-XSC3显示的是奇数列和偶数列的波形图，可以比较出自然数列（音乐数列）的周期是奇数列（偶数列）周期的2倍，从而使每个数列数字显示时间相同
4.总电路仿真
总电路仿真如图11所示
图11总电路仿真图
经测试各个序列能够正常循环显示，仿真成功
五、结论
接通电源后数码管可以按要求依次循环显示出数字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9（自然数列），1、3、5、7、9（奇数列），0、2、4、6、8（偶数列）和0、1、0、1、2、3、4、5、6、7（音乐符号数列），然后又依次显示出自然数列、奇数列、偶数列和音乐符号数列……如此周而复始，不断循环。
并且打开电源自动复位，从自然数列开始显示。
实现了预期的设计要求
通过本星期模拟电路与数字电路课程设计，我对Multisim软件从陌生到熟悉，运用平时学到的基本知识，完成了课设电路的要求。
通过老师耐心的指导，然后我和同组同学在网上和图书馆查找相关资料，了解各个芯片的连接和功能。
根据对题目的分析，我们选择了要使用的元件进行重点了解。
虽然课设中间还遇到了一些问题，但经过讨论分析也一一解决了问题，最终完成了课程设计。
这次课程设计提高了我的电路分析能力，仿真电路软件的运用对于以后的学习也有很大帮助。
参考文献
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高等教育出版社，2006年
[2]陈振官等编著.新颖高效声光报警器.[M]北京：
国防工业出版社，2005年
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人民邮电出版社，1993年
[4]童诗白，华成英编.模拟电子技术基础.[M]北京：
高等教育出版社，2006年
[5]戴伏生主编.基础电子电路设计与实践.[M]北京：
国防工业出版社，2002年
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电子工业出版社，2003年
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[8]夏路易主编.电路原理图与电路板设计教程.[M]北京：
兵器工业出版社，2002年
[9]薛文，华慧明编.新编实用电子技术.[M]福建：
科学技术出版社，1999年
[10]刘泉主编.数字信号处理原理与实现.[M]北京：
电子工业出版社，2005年
附录I总电路图
附录II元器件清单
序号
编号
名称
型号
数量
1
U
十进制计数器
74HC160
4
2
计数器1A
计数器
74HC390
1
3
二分频1A
触发器
74HC113
1
4
译码器1A
译码器
74HC139
1
5
U
非门
74HC05
4
6
U
或门
4072BP
5
7
A1
定时器
NE555
1
8
R
电阻
1k
2
9
D
二极管
DIODE
2
10
C
电容
1u
2
11
R
滑动变阻器
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