数电课程设计考试天数倒计时文档格式.docx
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课程设计成绩评定表
评
定
标
准
评定指标
标准
评定
合格
不合格
单元电路及
整体设计方案
合理性
正确性
创新性
仿真或实践
是否进行仿真
或实践
技术指标或性能符合设计要求
有完成结果
设计报告
格式正确
内容充实
语言流畅
标准说明:
以上三大项指标中,每大项中有两小项或三小项合格,视为总成绩合格。
总成绩
日期
年月日
课程设计任务书
一、设计题目
考试天数倒计时器的设计
二、设计任务
显示两位数倒计时,如99到1
1.当到9时喇叭自动响0时结束
2.用LED数码管显示结果
3.可以实现预置数功能
三、设计计划
电子技术课程设计共1周。
第1天:
针对选题查资料,确定设计方案;
第2天:
方案分析比较,电路原理设计,进行元器件及参数选择;
选用芯片参考:
减法器、74160A、74LS48、LED数码管。
第3~4天:
利用Multisim电路仿真,画电路原理图;
第5天:
编写整理设计报告。
四、设计要求
1.画出整体电路图。
(Protel或AltiumDesigner或Multisim,禁止用VISIO画电路图)。
2.对所设计的电路全部或部分进行仿真,使之达到设计任务要求。
有余力的同学尝试制作PCB单面板图。
3.写出设计报告书。
指导教师:
闫孝姮
时间:
2012年6月17日
1电路原理图设计``````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````1
1.1设计原理`````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````1
1.2设计方案```````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````1
2各分电路功能分析`````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````4
2.1脉冲发生电路`````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````4
2.1.1555定时器``````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````4
2.1.2用555定时器构成多谐振荡器```````````````````````````````````````````````````````4
2.2计数器电路````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````5
2.3译码显示电路``````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````7
2.4控制电路`````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````9
2.4.1报警电路`````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````9
2.4.2置数、暂停、清零、控制电路```````````````````````````````````````````````````````10
3总体电路仿真````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````12
4设计小结````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````13
参考文献````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````14
课程设计成绩评定表2
摘要5
1电路原理图设计1
1.1设计原理1
1.2设计方案1
2各分电路功能分析4
2.1脉冲发生电路4
2.1.1555定时器4
2.1.2用555定时器构成多谐振荡器4
2.2计数器电路6
2.3译码显示电路7
2.4控制电路10
2.4.1报警电路10
2.4.2置数、暂停、清零、控制电路10
3总体电路仿真12
4设计小结13
参考文献14
摘要
倒计时器在日常生活中应用比较广泛,比如篮球比赛是用的30秒倒计时,还有交通灯使用的60秒倒计时等等,但是这些倒计时器仅用在特定的场合,通用性比较差。
为此,本文通过简单的数字逻辑电路器件,搭建成了可以实现预置数功能的倒计时器。
本倒计时器主要有六个模块构成:
脉冲发生器、计数器、译码显示电路、置数电路、控制电路和报警电路;
本倒计时器主要采用555构成的振荡电路,由74LS190、74LS48和七段共阴LED数码管构成计数译码显示电路,由74LS147,74LS04构成的置数控制电路。
本计时器具有启动计数、暂停/连续计数,清零以及置入任意两位数作为计数起点,在最后十秒发出声光报警等功能。
本倒计时器比较好的解决了目前倒计时器通用性差的问题。
关键词:
任意置数倒计时;
译码显示;
控制;
声光报警
1电路原理图设计
1.1设计原理
我们可以用555时基电路构成的多谐振荡器来产生频率为1Hz的脉冲,即输出周期为1秒的方波脉冲,将该方波脉冲信号送到计数器74LS192的CP减计数脉冲端,再通过译码器74LS48把输入的8421BCD码经过内部作和电路“翻译”成七段(a,b,c,d,e,f,g)输出,显示十进制数,在74LS192的四个输入端接74LS147的输出,在74LS147的输入用拨码开关输入,然后在适当的位置设置开关或控制电路即可实现计数器的直接清零,启动和暂停/连续、译码显示电路的显示,置入任意两位数作为计数起点,以及声光报警等功能。
1.2设计方案
经过初步的设计,可以确定该系统应包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、置数电路,控制电路和报警电路等6个部分构成。
其中,计数器和控制电路是系统的主要部分。
计数器完成倒计时功能,而控制电路具有直接控制计数器的启动计数、暂停、连续计数、译码显示电路完成显示功能。
为了满足系统的设计要求,在设计控制电路时,应正确处理各个信号之间的时序关系。
在操作直接清零开关时,要求计数器清零,数码显示器显示零。
当启动开关闭合时,控制电路应封锁时钟信号CP,同时计数器完成置数功能,当启动开关断开时,计数器开始计数;
当暂停、连续开关拨在暂停位置上时,计数器停止计数,处于保持状态;
当暂停、连续开关拨在连续时,计数器继续递减计数。
当倒计时到9时,数码管显示09,报警电路发出声光报警,给予提示。
系统设计框图如图1-1所示。
图1-1 系统设计框图
在此,提出两种方案,主要是置数电路,和计数器,方案一:
置数电路可以直接用开关输入计数器高低电平,表示二进制数,如图1-2:
计数器采用74LS190级联成100进制减法计数器。
方案二:
采用拨码开关,和74LS147优先编码器,进行置数,将74LS147输出,经反相器取反,输入计数器,如图1-2:
计数器采用74LS192级联成100进制减法计数器。
方案一,置数开关能置入0到15的十进制数,但是仅需要置入0到9即可,还有开关有机械抖动,可能会使置数不稳。
74LS190作为计数器实现直接置零不是很方便,需要占用置数功能。
方案二可以很好的弥补方案一的缺陷,所以选择方案二;
图1-2
2各分电路功能分析
2.1脉冲发生电路
2.1.1555定时器
555定时器主要是通过外接电阻R和电容器C构成充、放电电路,并由两个比较器来检测电容器上的电压,以确定输出电平的高低和放电开关管的通断。
这就很方便地构成从微秒到数十分钟的延时电路、以及多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器等脉冲波形产生和整形电路。
图2-1是NE555的内部功能原理框图和内部管脚图
图2-1555管脚图
2.1.2用555定时器构成多谐振荡器
用555定时器构成多谐振荡器电路如图2-3(a)所示。
电路没有稳态,只有两个暂稳态,也不需要外加触发信号,利用电源VCC通过R1和R2向电容器C充电,使uC逐渐升高,升到2VCC/3时,uO跳变到低电平,放电端D导通,这时,电容器C通过电阻R2和D端放电,使uC下降,降到VCC/3时,uO跳变到高电平,D端截止,电源VCC又通过R1和R2向电容器C充电。
如此循环,振荡不停,电容器C在VCC/3和2VCC/3之间充电和放电,输出连续的矩形脉冲,其波形如图2-3(b)所示。
图2-3555构成的振荡电路及即波形
输出信号uO的脉宽tW1、tW2、周期T的计算公式如下:
tW1=0.7(R1+R2)C
tW2=0.7R2C
T=tW1+tW2=0.7(R1+2R2)C
根据要求,该系统中要使555构成的多谐振荡电路产生1Hz的脉冲,因此我们可以令R1=48k
,R2=48k
,C=10uF,得到周期T=1s,即按照图2-4连接的电路就可以产生1Hz的方波脉冲。
图2-4555定时器构成的多谐振荡电路
2.2计数器电路
计数器是一个用以实现计数功能的时序逻辑部件,它不仅可以用来对脉冲进行计数,还常用做数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其他特定的逻辑功能。
本次课程设计中选用74LS192来实现要求的减法计数功能。
图2-5是74LS192的管脚图。
图2-574LS192管脚图
74LS192具有下述功能:
异步清零:
MR=1,Q3Q2Q1Q0=0000。
(此功能可实现计数器的清零)
②异步置数:
MR=0,
=0,Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0。
③保持:
MR=0,
=1,CPU=CPD=1,Q3Q2Q1Q0保持原态
④加计数:
CR=0,
=1,CPU=CP,CPD=1,Q3Q2Q1Q0按加法规律计数
⑤减计数:
=1,CPU=1,CPD=CP,Q3Q2Q1Q0按减法规律计数
按照课程设计任务书要求计数器。
我们将用两片74LS192级联成100进制减法计数器如图2-6
图2-6
2.3译码显示电路