电子技术课程设计考试天数倒计时器.docx
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电子技术课程设计考试天数倒计时器
课程设计名称:
电子技术课程设计
题目:
考试天数倒计时器
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。
目录
综述1
1.总体方案设计2
1.1方案设计思路2
1.2设计原理框图3
2.单元电路设计3
2.1置数电路3
2.2计数电路5
2.3译码电路5
2.4显示电路7
2.5报警电路8
3.电路仿真10
4.设计小结11
4.1设计中发现的问题11
4.2个人体会11
参考文献12
摘要
考试天数倒计时器是计时器的一种,可用于对即将临近的各种考试比如大学英语四、六级,进行天数倒计时。
本设计采用了74LS190集成芯片作为计数电路,信号发生器作为计数脉冲,74LS48作为4线-7线译码器和7段BCD码数码管作为显示器,74LS147作为置数电路。
然后确定了电路的大致设计,再使用Multisim电路仿真画出画电路原理图。
最后调试各部分功能,使得系统能完成倒计时。
关键词:
倒计时器;仿真;计数电路
综述
本次设计的考试天数倒计时器由信号发生器、编码器、计数器、译码器、显示器、蜂鸣器组成。
由七段数码管来显示译码器所输出的信号。
采用了74LS系列集成芯片。
先通过信号发生器输出计数脉冲;再通过两片74LS190芯片来实现倒着计数的功能,在置数端置成需要的数;然后,通过74LS48,4线-7段译码器来进行译码;最后通过数码管显示数字。
在输入端有置数电路,在输出端有报警电路。
然后分别详细设计各单元电路。
确定电路设计后通过Multisim电路仿真画出画电路原理图,并通过仿真的结果对电路设计进行修改和完善,做出最终的考试天数倒计时器。
此计时器可以为即将来临的考试进行天数倒计时,对考生起督促作用。
1.总体方案设计
本系统采用置数电路、计数器、译码器、显示器、报警电路组成。
由LED七段数码管来显示译码器所输出的信号。
采用了74LS系列中小规模集成芯片。
总体的设计方案如下
1.1方案设计思路
本次设计的是一个考试天数倒计时器。
既然是计时器,就应该有计数电路;又因为是倒计时器,所以应该是减计数器。
因此我选择了74LS190作为计数芯片。
这个芯片比较熟悉,而且引脚功能都十分清晰,方便设计。
用信号发生器给74LS190输入一个合适频率的方波信号,然后在输入端置入需要的数,就能开始倒计时了。
然后输入的数据就需要一个译码电路。
我选择了74LS48—4线-7段译码器来进行译码。
将74LS190的输出端接入74LS48的输入端,74LS48的输出段接上7段BCD码数码管,就可以显示出倒计时的数字了。
同样的接法接出两位数码管显示倒计时器。
在输入端,考录到置数的方便,我用了74LS147二-十优先编码器来实现更好的置入十进制数,而不需要一位位的置入二进制数。
在输出端我还加上了报警电路。
将控制十位的计数芯片74LS190的输出端再牵出来4跟线,两两分别接入一个或门,然后输出段再接一个或门,再接到一个蜂鸣器上,蜂鸣器另外一端接信号发生器输出端。
这样当倒计时从09到00时,蜂鸣器就会发出“滴滴”的报警声。
1.2设计原理框图
图1-2设计原理框图
2.单元电路设计
2.1置数电路
2.1.1电路组成
采用9个开关,74LS147,74LS32组成。
将开关组一端与VCC连接,另一端与74LS147的九个输入端连接。
74LS147输出端分别连接4个非门。
开始时开关全部闭合,非门输出0000,然后开关依次从上往下断开,非门依次输出0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001,对应着十进制数从1到9。
(电路下图所示)
图2-1-1置数电路
2.1.2工作原理
芯片名称:
74LS147
图2-1-2-174LS147优先编码器真值表及引脚图
I-数据输入端;Y-数据输出端
由图可知,此芯片输出为BCD码的反码,所以在其输出端需要接非门,所以使用了74LS04
芯片名称74LS04
图2-1-2-274LS04功能表及其引脚图
2.2计数电路
通过74LS190的减计数功能实现倒计时
芯片名称:
74LS190可预置的十进制同步加/减计数器
图2-2-174LS190功能表
2.3译码电路
通过74LS48把74LS190输出的BCD码译成驱动7段数码管的高低电平信号
芯片名称:
74LS484线-7线译码器
4线-七段译码器/驱动器(BCD输入,有上拉电阻)
输出端(Ya-Yg)为高电平有效,可驱动灯缓冲器或共阴极VLED。
当要求输出0-15时,消隐输入应为高电平或开路,对于输出为0时还要求脉冲消隐输入为高电平或者开路。
当为低电平时,不管其它输入端状态如何,Ya-Yg均为低电平。
当RBI和地址端(A0-A3)均为低电平,并且灯测试输入端为高电平时,Ya-Yg为低电平,脉冲消隐输出也变为低电平。
当消隐输入为高电平或开路时,灯测试输入端为低电平可使Ya-Yg均为高电平。
图2-3-1引脚图
图2-3-2功能表
2.4显示电路
显示电路用7段BCD码数码管显示十进制数字
LED数码管的结构及工作原理
LED数码管(LEDSegmentDisplays)是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件,引线已在内部连接完成,只需引出它们的各个笔划,公共电极。
LED数码管常用段数一般为7段有的另加一个小数点,还有一种是类似于3位“+1”型。
位数有半位,1,2,3,4,5,6,8,10位等等....,LED数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类,了解LED的这些特性,对设计是很重要的,因为不同类型的数码管,除了它们的硬件电路有差异外,编程方法也是不同的。
下图是共阴极和共阳极数码管的内部电路,它们的发光原理是一样的,只是它们的电源极性不同而已。
颜色有红,绿,蓝,黄等几种。
LED数码管广泛用于仪表,时钟,车站,家电等场合。
选用时要注意产品尺寸颜色,功耗,亮度,波长等。
下面将介绍常用LED数码管内部引脚图片
图2-4-17段两位带小数点10引脚的LED数码管
图2-4-2引脚图
图2-4-3阴极阳极图
LED每一笔划都是对应一个字母表示DP是小数点.
LED数码管要正常显示,就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码,从而显示出我们要的数位,因此根据LED数码管的驱动方式的不同,可以分为静态式和动态式两类。
2.5报警电路
2.5.1电路组成
将控制十位的74LS190的输出的四根线两两接上一个或门,然后再接一个或门,接入一个蜂鸣器。
蜂鸣器另外一段接着信号发生器。
当十位变为0时,门电路最终输出低电平,蜂鸣器将在信号发生器输出的频率下发出“滴滴”的报警声。
图2-5-1报警电路
2.5.2工作原理
芯片名称:
74LS32
74LS32功能表及原理图
74LS32为四组2输入端或门(正逻辑),共有54/7432、54/74S32、54/74LS32三种线路结构型式
引出端符号:
1A-4A输入端1B-4B输入端1Y-4Y输出端
图2-5-2-174LS32逻辑图及功能表
蜂鸣器:
蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器,采用直流电压供电,广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。
;蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。
蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”(旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等)表示。
图2-5-2-2蜂鸣器
3.电路仿真
仿真结果如图
图3仿真电路图
任意时刻按下空格则进入置数状态,由于74LS147有优先级,所以在置数的时候,开关组从上倒下依次断开按可以置入1到9,全部闭合置入0,然后按下空格则从所置入的数开始再次进入倒计时阶段。
4.设计小结
4.1设计中发现的问题
在芯片的选择中,曾经尝试了74LS190和74LS192,经过对比觉得还是74LS190比较容易使用。
在仿真中,使用74LS190,数码管显示时没有特别严重的闪烁,而用74LS192时,数码管显示严重闪烁,分辨不出显示的数字是什么。
后来重新修改数码管参数就不闪烁了
4.2个人体会
通过这次设计,掌握了74LS190、74LS48、74LS04、74LS32、74LS147等芯片的原理,简单了解了倒计时器的电路原理,初步掌握了两位倒计时器的设计、调试及测试方法,提高设计电路,改进电路的能力,巩固了已学的理论知识,建立数字电子技术理论和实践的结合,了解两位倒计时器各单元电路之间的关系及相互影响,从而能正确设计、组织两位倒计时器的各个单元电路。
学习数字电子技术、模拟电子技术不仅仅是学习他们本身,还要对一些电子元器件和集成芯片进行熟悉和了解。
在设计之前要充分了解设计的要求和可能用到的元件。
在仿真的过程中,要反复测试各部分电路,无误之后方可连接在一起调试。
要尽量使元件分部合理美观,使得连线简便
在做本次课程设计过程中,我感触最深的当属查阅大量的设计资料了。
为了让自己的设计更加完善,我们需要了解大量的技术信息,芯片种类。
比如这次用74LS147设计置数电路。
摒弃了使用二进制置数的弊端。
大量的设计资料文献,能让我们所想的功能和电路成为现实,是我们顺利完成设计任务的保证。
参考文献
[1]阎石.数字电子技术基础[M].第五版.高等教育出版社,2006-5
[2]电气与控制工程学院电工与应用电子系.电子技术课程设计指导书[M].自编教材,2012
[3]童诗白,华成英.模拟电子技术基础[M].第四版.高等教育出版社,2006-1
[4]张国军,马玉芳,朴忠学.电子技术实验指导书[M].自编教材,2012
[5]董玉冰.Multisim9在电工电子技术中的应用[M].清华大学出版社,2008-1