电工电子设计讲解Word下载.docx

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此电路用信号发生器来产生1HZ的方波信号，相对于方案一来说此信号非常精确，和方案一相同，此电路也是用借位端BO2及控制暂停启动的开关和555的输出即1HZ的脉冲来共同控制最右边（输出为个位）的74LS192的CPD1端，开始时先对电路清零（开关J2），之后进行置数为24（即开关J3），当CPD1为上跳沿是数字开始从24递减，但是此电路并没有安装RS触发器，若此时把暂停启动开关（即J3的右边为暂停）按下，此时暂停计数，之后再把开关拨回会产生非常大的抖动现象，极大的影响的计数的精确性，之后和方案一原理相同，直到数字变为00是，由于BO2端发生借位，输出为0，后经过非门，输出高电平，报警灯亮，又因BO2又与74LS10（三输入与非门）相连，在经过74LS04（非门），所以CPD1一直为0，没有上跳沿，数字不变，一直保持00不变。

2.3方案之间的比较：

方案一用555多谐振荡器电路做CP，而方案二则用信号发生器做CP，相比较而言方案二的精确度较高，但是有悖于原件简单，成本低的基本准则，555产生的方波精确度差，但是容易实现，在现有阶段我们应以可行性为主;

方案一中用了RS触发器来防止因机械开关而引起的抖动，比方案二要好的多，使24秒计时的准确度提高，因为在仿真时并不容易发现此问题，而在实际操作过程中抖动明显，所以应该用方案一来做最终方案。

3系统框图，原理说明

报警电路

控制电路

24t计数器

图1系统框图

24秒减法计数器的工作原理：

外部操作信号即开控制连续暂停的开关对控制电路进行控制，控制电路包括555多谐振荡电路和24秒技术器的的CPD，他们共同控制数字的暂停及继续，之后经过译码显示电路完成24秒的显示，当显示为00时则报警电路响应，报警灯亮。

（说明：

在做仿真时七段数码管中包括了译码电路，所以没加74LS48。

）

4硬件原理，完整电路图，采用器件的功能说明

1.555多谐振荡电路

555定时器由R和C组成充放电电路，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C充电，使UC逐渐升高，升到三分之二VCC时，UO跳变到低电平，放电端导通，这时，电容器C通过电阻R2和D端放电，使UC下降，降到三分之一VCC时，UO跳变到高电平，D端截止，电源VCC又通过R1和R2向电容C充电。

如此循环，振荡不停，电容器C在三分之一VCC和三分之二VCC之间充电

图2555多谐振荡器

2.74LS192

图374LS192引脚

74LS192的逻辑功能表如下：

图474LS192功能表

74LS192中，D、C、B、A依次是并行输入端的从高到低位，QA、QB、QC、QD依次是并行输出端的从高到低位，从功能表中可以看出当MR=1时对电路进行清零，然后MR=0,PD=0时对电路进行置数（即24），先对电路进行当PD=1时，MR=0，CPD=1时，如果有时钟脉冲加到CPU端，则计数器在预置数的基础上进行加法计数，当计数到9（1001），CO端输出进位上跳沿；

当LD=1，CR=0，CPU=1时，如果有时钟脉冲加到CPD端，则计数器在预置数的基础上进行减法计数，当计数到0（0000）时，BO端输出借位上跳沿。

3.7段LED显示器

序列号

名称

型号

备注

1

G1

74LS04

9

R1

10KΩ

1/8W

2

G2

74LS10

10

R2

3

G3

74LS00

11

R3

4

G4

12

R4

5

N5

74LS192

13

R5

100Ω

6

N6

14

S1

开关

7

LEDD1

红色

15

S2

8

555

16

S3

单刀双掷

图5七段数码管功能表

4.非门74LS04

图6非门引脚图

5.三输入与非74LS10

图774LS10引脚图

对三个输入先求与在求非

6电阻（10千欧和20千欧各两个）

限制电流，以及完成电路的充放电

7开关（单刀单掷和单刀双掷开关）

置数，清零及完成连续暂停的功能

8电容

完成充放电以及抗干扰

9.RS触发器

RS触发器功能表：

S

R

Q

不定

置1

清0

保持

图8RS触发器功能表

图9RS触发器内部电路

S=0，R=l，可得出Q=l，Q非=0。

当按压按键时，S=l，R=0，可得出Q=0，Q非=1，改变了输出信号Q的状态。

若由于机械开关的接触抖动，则R的状态会在0和1之间变化多次，若R=l，由于A=0，因此G2门仍然是“有低出高”，不会影响输出的状态。

同理，当松开按键时，S端出现的接触抖动亦不会影响输出的状态。

因此，图1所示的电路，开关每按压一次，A点的输出信号仅发生一次变化。

说明：

（以下在实验室用到，仿真中显示管包括译码器）

9.译码器74LS48

图10译码器74LS48引脚图

图11译码器74LS48功能表

完成译码，接七段数码管

10.七段数码管

图12七段数码管引脚图图13七段数码管内部电路

5电路仿真

5.1计时预备阶段：

5.2计时阶段：

5.3报警阶段：

6调试记录及结果分析

第一步，检查导线，检查面包板，在检查面包板时发现非常多短路的地方，想肯定是我们的测量方法发生错误，后来把插上去的芯片取下来后知道，是因为芯片的内部问题使面包板不该导通的地方导通。

第二步，接555，使电路产生1HZ的方波信号，在接此电路是曾把555的引脚弄错，以至于每次在检测时（用发光二极管检测是不是不停闪烁，并且时间大约1S）只能亮一下，后来

第三步，接74LS192,在接此电路是导线很多，连得电路管脚多，是连接任务变得复杂，容易连错。

第四步，安开关，发光二极管，与非门、非门等器件

第四步，接74LS48译码器

第五步，把译码器与七段数码管连接，因为买来的器件在XX上并不能查到对应的引脚图，所以要自己测出首先找到两个阴极，之后把阴极接地，用电源串电阻（虽七段管内部有电阻，但是接5V电源产生的电流还是很大，为保险起见，还是接了一个电阻）依次用电源触碰各个引脚测出a、b、c、d、e、f、g和一个小数点。

第六步，接通电源，发现清零是并不能显示出00，并且它以乱码的形式跳动，逐个先查发现之译码器接错，之后对置数功能进行检测，发现置数功能不能实现，开始检查192的A、B、C、D对应的0或1是不是接错，发现并没有出错，而是有一根地线连错了位置，之后便可以置数，并从24跳到0，并且在跳到0是报警灯亮。

第七步，检查暂停连续的功能，在检查时因为没接RS触发器的缘故（器件有限）所以在再次拨到连续时出现抖动。

结果分析：

篮球24秒计时器的清零、置数、连续暂停都能正常工作，用555多谐振荡的方波也在1HZ左右，但在连续暂停时发生抖动，应该装上防抖电路，并且在接线时导线很容易出现接触不良的情况，导致七段数码管不能正常显示数字。

7对成果的评价及改进方法

经过多次的重新接线，以及对每个模块的检查和对面包板的检查我们设计出了篮球24秒倒计时，并且分工合作，当看见数字从24递减时非常激动但是美中不足的是：

1.我们并没有RS触发器，其电路在暂停后又继续是出现抖动，应把其接上。

2.面包板和导线的接触很不稳定，应防止多次移动。

3.数码管能承受的电压很小，电压一但过大就容易被烧坏，所以最好多串电阻，或者保持电压一直小于5V。

4.连接电路是管脚和导线都很多，很容易接错，以后应用学会挑选颜色，比如接电源的用红线，接地的用黑线，以示区别，方便出错时的检查。

8总结

8.1设计电路图

因为此电路图要求具备显示24秒记时功能，计时器为递减工作，间隔为1S，递减到0时发声光报警信号，设置外部开关，控制计时器的清0，启动及暂停，此电路用555作为方波信号源，并且要有控制电路对CPD进行控制，用借位端BO2及控制暂停启动的开关和555的输出即1HZ的脉冲来共同控制CPD1，用两个开关分别用于清零和置数，当CPD1为上跳沿是数字开始从24递减，若此时把暂停启动开关按下，此时暂停计数，之后再把开关拨回以实现连续计数，由于RS触发器有防抖功能，所以在控制暂停连续的开关上加上RS触发器，当个位减为0时，发生借位，右边的借位端由0变为1（即上跳时），所以右边的BO1和左边的CPD2相连，CPD2遇上跳沿，数字由2递减为1，以此类推，直到数字变为00是，由于BO2端发生借位，输出为0，后经过非门，输出高电平，报警灯亮，又因BO2又与74LS10（三输入与非门）相连，在经过74LS04（非门），所以CPD1一直为0，即完成设计。

8.2进行仿真

在仿真时发现数并不会发生1秒中数字出现依次递减的情况，检查555是否接错，用信号发生器代替555可以进行倒计时，说明问题出在555那里，之后进行检查，改正了错误，电路可以正常工作，

8.3进行实物连接

在进行实物连接时，连接了好几遍电路，但是出错的原因很多比如电线短路，面包板短路，线路错误等，为方便实验，我们组去了实验室进行电路的连接及检测，大家在这里分工合作，体现了团队精神首先我们检查导线，检查面包板，接555，使电路产生1HZ的方波信号，在接此电路是曾把555的引脚弄错，以至于每次在检测时只能闪一下，重接电路后又把检测用的发光二极管极性搞混，改正错误可产生1HZ方波。

接74LS192,在接此电路是导线很多，连得电路管脚多，是连接任务变得复杂，容易连错。

接74LS48译码器，接着把译码器与七段数码管连接，因为买来的器件在XX上并不能查到对应的引脚图，所以要自己测出首先找到两个阴极，之后把阴极接地，用电源串电阻（虽七段管内部有电阻，但是接5V电源产生的电流还是很大，为保险起见，还是接了一个电阻）依次用电源触碰各个引脚测出a、b、c、d、e、f、g和一个小数点。

接通电源，发现清零是并不能显示出00，并且它以乱码的形式跳动，逐个先查发现之译码器接错，之后对置数功能进行检测，发现置数功能不能实现，开始检查192的A、B、C、D对应的0或1是不是接错，发现并没有出错，而是有一根地线连错了位置，之后便可以置数，并从24跳到0，并且在跳到0是报警灯亮。

检查暂停连续的功能，在检查时因为没接RS触发器的缘故（器件有限）所以在再次拨到连续时出现抖动。

（因为仿真时并没有抖动现象产生，所以仿真和实际有很大差别）。

8.4体会

首先，非常感谢老师给我们机会来锻炼自己的动手和自学的能力，把他们运用于实践，培养了我的设计思维，增强了我的实际操作能力。

在本次的课程设计中通过自己分析、设计等，也掌握了一些软件的操作方法，这为以后的学习做了铺垫，使设计实现了从单一的理论学习到解决实际问题的转变。

再次通过这个课程设计培养了我们的团队精神，并且在设计中，我在一次巩固了数电模电等课程的知识，体会到自己动手并且对成功的期盼和享受成功的喜悦，通过写课程设计的总结报告，初步训练我的书面表达能力、组织逻辑能力和总结能力，这些技能应用性强，对我的将来就业和进一步发展帮助较大并且我也深深地体会到自己所学知识的不足，还应多读书，多动脑，争取更大进步。

9参考文献

[1]《电子技术试验与课程设计》毕满清主编机械工业出版社

[2]《数字子技术》伍时和主编清华大学出版社

[3]<

数字电子技术基础>

吴双主编河北科技大学

十附录

元件名称

规格

数量

双时钟十进制可逆计数器

直插式

16脚

七段数码管

74LS48

数码管

共阴极

小号

脉冲电路

8脚

非门集成芯片

14脚

三输入与非门集成芯片

电容

电解

0.1uF、24uF

电阻

Rest

20K

发光二极管

LED

按键、拨动

单刀双掷，

单刀单掷