设计报告1Word文档格式.docx
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555芯片的简介…………………………………………………………………………….4
1.2.2初始要求……………………………………………………………………………………….5
1.2.3所用软件工具……………………………………………………………………………….5
二方案设计………………………………………………………………………………………………..7
三系统设计………………………………………………………………………………………………..7
3.1电路设计……………………………………………………………………………………………………8
3.1.1分频计数器……………………………………………………………………………………8
3.1.2555单稳电路…………………………………………………………………………………9
3.1.3555多谐电路…………………………………………………………………………………9
3.1.4计数器计数显示…………………………………………………………………………….10
3.2电路仿真测试……………………………………………………………………………………………..10
3.2.1系统整体电路运行…………………………………………………………………………10
3.2.2仿真结论…………………………………………………………………………………………10
四系统常见问题及解决方法………………………………………………………………10
五总结…………………………………………………………………………………………………………….11
5.1总结……………………………………………………………………………………………………………..11
5.2优点与不足………………………………………………………………………………………………….11
5.3心得与体会………………………………………………………………………………………………….11
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一.设计任务
1.1设计目的和意义
1.1.1目的:
能够实现计程功能
1.1.2意义:
在现代城市中,随着社会节奏的加快和生活频率的提高,人们的生活标准也逐渐提高。
私家车,出租车日益贴近人们的日常生活,因此对计程器进行设计和改革是必须的。
本课程设计的任务就是设计一计数器,使我们学的只是能更好的应用到实际中去。
1.2初始参数和要求
1.2.1各芯片简介:
(1)74LS90功能:
十进制计数器(÷
2和÷
5)
原理说明:
本电路是由4个主从触发器和用作除2计数器及计数周期长度为除5的3位2进制计数器所用的附加选通所组成。
有选通的零复位和置9输入。
为了利用本计数器的最大计数长度(十进制),可将B输入同QA输出连接,输入计数脉冲可加到输入A上,此时输出就如相应的功能表上所要求的那样。
LS90可以获得对称的十分频计数,办法是将QD输出接到A输入端,并把输入计数脉冲加到B输入端,在QA输出端处产生对称的十分频方波。
注1:
对于BCD(十进)计数,输出QA连到输入B计数
注2:
对于5-2进制计数,输出QD连到输入A计数
2
图174LS90引脚图
(2)74LS00功能:
74LS00真值表:
A=1B=1Y=0
A=0B=1Y=1
A=1B=0Y=1
A=0B=0Y=1
74LS00实现与非门的功能。
引脚图如下
(3)74LS08功能:
74LS08真值表:
A=1B=1Y=1
A=0B=1Y=0
A=1B=0Y=0
A=0B=0Y=0
74LS08实现与门的功能。
引脚图如下:
Vcc4B4A4Y3B3A3Y
┌┴—┴—┴—┴—┴—┴—┴┐
│141312111098│
Y=AB)│2输入四正与非门74LS08
│1234567│
└┬—┬—┬—┬—┬—┬—┬┘
1A1B1Y2A2B2YGND
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(4)555功能:
ne555是一种应用特别广泛作用很大的的集成电路,属于小规模集成电路,在很多电子产品中都有应用。
ne555的作用是用内部的定时器来构成时基电路,给其他的电路提供时序脉冲。
ne555时基电路有两种封装形式有,一是dip双列直插8脚封装,另一种是sop-8小型(smd)封装形式。
其他ha17555、lm555、ca555分属不同的公司生产的产品。
内部结构和工作原理都相同。
ne555的内部结构可等效成23个晶体三极管.17个电阻.两个二极管.组成了比较器.RS触发器.等多组单元电路.特别是由三只精度较高5k电阻构成了一个电阻分压器.为上.下比较器提供基准电压.所以称之为555.
ne555属于cmos工艺制造.
NE555引脚图介绍如下
1地GND
2触发
3输出
4复位
5控制电压
6门限(阈值)
7放电
555多谐振荡电路图
555单稳电路图
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1.2.2初始要求:
功能要求:
(1)最大行车里程99.9km。
LED显示,单位为km,具有100m分辨率。
(2)通过开关可设置为多种型号,以适用于多种型号自行车,摩托车。
(3)要求节能,低消耗。
参数要求:
(1)f取10nHZ,周期要小于Tc。
(2)K1要考虑Tc和其触发脉冲的间隔。
(3)Tc和K2要使比例为1/100。
1.2.3所用软件工具
在众多的应用于计算机上的电路模拟EDA软件中,EWB5.12软件就像一个方便的实验室。
相对其它EDA软件而言,它是一个只有几兆的小巧EDA软件。
而且功能也较单一、似乎不太可能成为主流的EDA软件形象,也就是用于进行模拟电路和数字电路的混合仿真。
EWB5.12软件是众多的电路仿真软件最易上手的。
它的工作界面非常直观、原理图与各种工具都在同一个窗口内,即使是未使用过它的工程技术人员,稍加学习就可以熟练地应用该软件。
现代的广播电视设备电路结构复杂,
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而EWB5.12软件,可以使你在许多电路设计、检测与维护中无须动用电烙铁就可以知道它的结果,而且若想更换元器件或改变元器件参数,只须点点鼠标即可。
EWB5.12软件的仿真功能十分强大,近似100%地仿真出真实电路的结果。
而且,它就象在实验室桌面或工作现场那样提供了示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器,万用表等广播电视设备设计、检测与维护必备的仪器、仪表工具。
EWB5.12软件的器件库中则包含了许多国内外大公司的晶体管元器件,集成电路和数字门电路芯片。
器件库没有的元器件,还可以由外部模块导入。
使用EWB对电路进行设计和实验仿真的基本步骤是:
1.用虚拟器件在工作区建立电路;
2.选定元件的模式、参数值和标号;
3.连接信号源等虚拟仪器;
4.选择分析功能和参数;
5.激活电路进行仿真;
6.保存电路图和仿真结果。
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二.方案设计
设计原理如下:
有一个电子脉冲器一般是挂在车轮上,车轮每转一圈发射一个电子脉冲信号,一次累加就是车子的计费里程。
如图所示:
三系统设计
3.1电路设计
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3.1.1分频计数器
计数器可以用于时钟脉冲计数、分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列以及进行数字运算等等。
按触发方式分同步计数器和异步计数器。
按计数容量分二进制计数器和非二进制计数器。
按计数值的增减分加(法)计数器、减(法)计数器和可逆计数器。
本计数器电路依靠74LS90来完成,74LS90是异步二—五—十进制加法计数器,它既可以作二进制加法计数器,又可以作五进制和十进制加法计数器。
3.1.2555单稳电路
电路中只有一种稳定工作状态的触发器叫做单稳态触发器,其特点[2]:
在无外触发信号作用时,电路处于一种稳定工作状态,称为稳态;
当输入端有外加触发冲信号的上升沿或下降沿(由电路而定)作用时,输出状态立即发生跳变。
电路进
入暂时稳态状态,称为暂稳态。
电路自动恢复原先的稳态,其暂稳态时间与电阈值电压及外接R、C参数有关。
按电路结构,单稳态触发器可分为微分型和积分型两种。
前者适用于窄脉冲触发,后者适用于宽脉冲触发。
无论哪种电路结构,其单稳态的产生都源于电容的充放电原理。
单稳态触发器电路输出脉冲宽度的计算
输出u0的脉冲宽度tW也就是暂稳态的持续时间,可根据uC的波形计算。
根据RC电路瞬态过程的分析,可得到:
uC=uC(∞)+[uC(0+)-uC(∞)]exp(-tτ)
(1)
当式
(1)中t=tW,时间常数τ=RC时,可得:
tW=RClnuC(∞)-uC(0+)uC
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(∞)-uC(tW)
(2)由uC波形图可知,式
(2)中uC(∞)=VCC,uC(0+=0V,uC(tW)=23VCC。
代入式
(1)可得:
tW=RClnVCC-0VCC-23VCC=1.1RC(3这种电路产生的脉冲宽度可以从几微秒到数分钟。
可通过改变R、C元件参数调节脉冲宽度,精度可达0.1%[4]。
综上所述,用555定时器构成的单稳态触发器负脉冲触发形式,且暂稳态维持时间为TW=lnRC≈1.1RC,仅与电路本身的参数RC有关。
单稳态触发器实验电路如下:
3.1.3555多谐电路
振荡周期
。
为电容充电时间,
为电容放电时间。
充电时间
放电时间
矩形波的振荡周期
因此改变
、
和电容C的值,便可改变矩形波的周期和频率。
对于矩形波,除了用幅度,周期来衡量外,还有一个参数:
占空比q,q=(脉宽
)/(周期T),
指输出一个周期内高电平所占时间。
电路输出矩形波的占空比
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3.1.4计数器计数显示
电路设计,此电路主要实现脉冲的输出及计数的停止与启动。
当按下启动键之后,计数器会自动清零并开始计数;
按下停止键之后,计数器停止计数,并在LED显示结果。
脉冲的获取依靠轮子的转动而使开关管高低电平的改变获得。
3.2电路仿真测试
3.2.1系统整体电路运行
3.2.2仿真结论
经过路程计数的显示表明,该设计基本符合设计要求,实现了计程功能。
四系统常见问题及解决方法
1.在检测面包板状况的过程中,出现本该相通的地方却未通的状况,后经检验发
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现是由于万用表笔尖未与面包板内部垂直接触所至。
2.在检测74LS90驱动电路的过程中发现数码管不能正常显示的状况,经检验发现
主要是由于接触不良的问题,其中包括线的接触不良和芯片的接触不良,在实验过程中,数码管有几段二极管时隐时现,有时会消失。
用5V电源对数码管进行检测,
一端接地,另一端接触每一段二极管,发现二极管能正常显示的,再用万用表欧姆档检测每一根线是否接触良好,在检测过程中发现有几根线有时能接通,有时不能接通,把接触不好的线重新接过后发现能正常显示了。
其次是由于芯片接触不良的问题,用万用表欧姆档检测有几个引脚本该相通的地方却未通,而检测的导线状况良好,其解决方法为把74LS90的芯片拔出,根据面包板孔的的状况重新调整其引脚,使其正对于孔,再用力均匀地将芯片插入面包板中,此后发现能正常显示,本次实验中还发现一块坏的LED数码管和两块坏的74LS90,经更换后均能正常显示。
五总结
5.1总结
1.设计原理明了,设计步骤清晰,设计电路达到设计要求;
2.这次的课程设计使我对所学的数电知识起到了加深和巩固的作用,也使我有了搭建和调试实验电路的能力;
3.锻炼了我主动学习的能力、与他人合作的能力,及从各种渠道获得一定的资料共同加以学习研究,提高个人的综合动手能力;
4.使我对EWB有了更深入的了解。
5.2优点与不足
优点:
设计实现了预分频,多档选择,分频,计数显示,清零等功能。
不足:
没有整形电路。
5.3心得与体会
在此次设计过程中,更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法。
在连接十进制的接法中,要求熟悉逻辑电路及其芯片各引脚的功能,那么在电路出错时便能准确地找出错误所在并及时纠正了。
在设计电路中,往往是先仿真后连接实物图,但有时候仿真和电路连接并不是完全一致的,例如仿真的连接示意图中,往往没有接高电平的16脚或14脚以及接低电平的7脚或8脚,因此在实际的电路连接中往往容易遗漏。
又例如74LS90芯片,其本身就是一个十进制计数器,在仿真电路中必须连接反馈线才能正常显示,而在实际电路中无需再连接,因此仿真图和电路连接图还是有一定区别的。
在设计电路的连接图中出错的主要原因都是接线和芯片的接触不良以及接线的错误所引起的。
此次设计重在于仿真和接线,虽然能把电路图接出来,并能正常显示,但对于电路本身的原理并不是十分熟悉。
总的来说,通过这次的设计实验更进一步地增强了实验的动手能力。
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