自动循环计数器精.docx

1、自动循环计数器精目 录一、设计目的 .二、内容及要求 .三、设计思想 .四、单元电路的设计、参数计算、器件选择及介绍 .(一 、 电源部分 .(二 、 单脉冲产生部分 .(三 、译码驱动显示部分 (四 、控制部分及循环加减计数部分 五、总体电路设计图、工作原理及元器件清单 六、 硬件电路安装、调试测试结果,出现的问题、原因及解决方法七、 总结设计电路的特点和方案的优缺点 八、 收获、体会 九、参考文献 .设计题目:自动循环计数器一、设计目的:1. 熟练掌握计数器的应用。2. 加深对加减循环计数和显示电路的理解。二、内容及要求:1. 用集成计数器实行 39自动循环计数。2. 电路能实现 39加法

2、和 39减法循环计数。3. 输出用数码显示。根据功能要求构建总体设计思想,比较和选定设计的系统方案,确定整个电路的 组成以及各单元电路完成的功能,画出系统框图。三、设计思想 :根据功能要求构建总体设计思想,按照题目要求,系统可以划分为以下各单元部 分;基本思想如下:1、电源部分,由它向整个系统提供 +5V电源。2、单脉冲产生部分:功能是由它产生单个脉冲,为循环计数部分提供计数脉冲。3、译码驱动显示部分:计数输出结果送至译码驱动显示部分。4、控制部分:实现加或减循环计数功能由控制部分完成。5、计数部分:完成 BCD 码 39的可逆加或减循环计数。系统方框图如图 1所示。 图 1 39加 /减可逆

3、自动循环计数器系统方框图四、单元电路的设计、参数计算、器件选择及介绍:(一 、 电源部分直流稳压电源主要由变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路组成。 1、方案论证方案一:采用稳压二极管稳压,主要优点是简单;缺点是稳压二极管的稳压值离 散性较大,限流电阻的阻值和功率计算比较繁琐。方案二:采用三端集成稳压器,三端集成稳压器系列齐全,稳压效果好,性能可 靠,使用也非常方便。确定方案:比较方案一和方案二,决定采用方案二。 2、元器件型号的选择及参数计算:整个系统 IC 均由 74系列的相关芯片组成,故系统只需单一 +5V电源。 三端集成稳压器:选用 L7805CV ;变压器:经过全波整流后 7805的

4、输入电压约 为 U 21.2;由于 7805的输入电压范围是 7V-15V ,采用 220V/9V(3W小型变压器, 则 7805的输入电压范围是 91.2 11V ,满足 7805输入电压的要求。整流桥:选择 2W10/2A桥; C 1、 C 2、 C 3、 C 4为滤波电容, C 1、 C 2 采用电解电容, C 1= 1000F/16V, C 2= 1000F/10V, C 3、 C 4为高频滤波电容, C 3=0.33F , C 4=0.1F 。3、电源部分原理图,见图 2。 图 2 电源部分原理图(二 、 单脉冲产生部分1、方案论证产生单脉冲的方法有很多, 如用集成 555定时器、

5、TTL 集成单稳态触发器 74LS121。 74121、 74221、 74LS221都是不可重复触发的单稳态触发器。 属于可重复触发的触 发器有 74122、 74LS122、 74123、 74LS123等。有些集成单稳态触发器上还设有复位端(例如 74221、 74122、 74123等 。通过复 位端加入低电平信号能立即终止暂稳态过程,使输出端返回低电平。方案一:用集成 555定时器产生单脉冲,见图 3 (a。 O(a (b C(a (b (c图 3 单脉冲产生电路方案二:用 TTL 集成单稳态触发器 74LS121, ,见图 3 (b。 方案三:用 74LS00四 2输入与非门与手动

6、开关,见图 3 (b用 74LS00中的两个与非门构成基本 RS 触发器,手动开关反复波动一次,则触发 器输出端将产生一个计数脉冲。确定方案:由于系统中其它部分用到一个与非门, 在 74LS00中还剩下 3个与非门 没有使用, 则刚好用其中的两个与非门构成基本 RS 触发器。 如果采用方案一或方案二, 还要另外增加器件。所以计数脉冲产生部分采用方案三。2、元器件型号的选择及参数计算:与非门 74LS00, R1=R2=1K,手动开关 S1选用微型按钮开关。 (三 、译码驱动显示部分 1、方案论证方案一:采用 74LS47 TTL BCD 7段高有效译码 /驱动器, 数码管需选用共阳极数码管。方

7、案二:74LS48 TTL BCD 7段译码器 /内部上拉输出驱动。采用 74LS48不需要 外接上拉电阻。确定方案:故采用 74LS48。由于 74LS48输出是高有效,所以显示数码管选用 LTS547R 共阴极数码管。2、元器件型号的选择及参数计算:数码管 LTS547R ,译码 /驱动器 74LS48;限流电阻的计算,数码管压降一般为 1.82.2V,工作电流 1020mA,经试验,静态显示时 10 mA亮度相当可观,所以限流 电阻 R1R7=(5V-2V/10mA=300, 功率为 0.012300=0.03W,故电阻选用 R1R7=300(1/16W。3、译码驱动、显示电路的设计74

8、LS48的引脚见图 4, 74LS48的功能表如表 1所示,其中, D C B A为 8421BCD 码输入端, a g 为 7段译码输出端。 图 4 74LS48引脚图 9 H x 1 0 0 1 H 1 1 1 0 0 1 110 H x 1 0 1 0 H 0 0 0 1 1 0 111 H x 1 0 1 1 H 0 0 1 1 0 0 112 H x 1 1 0 0 H 0 1 0 0 0 1 113 H x 1 1 0 1 H 1 0 0 1 0 1 114 H x 1 1 1 0 H 0 0 0 1 1 1 115 H x 1 1 1 1 H 0 0 0 0 0 0 0BI x

9、x x x x x L 0 0 0 0 0 0 0RBI H L 0 0 0 0 L 0 0 0 0 0 0 0LT L x x x x x H 1 1 1 1 1 1 1LT灯测试输入使能端。当LT=0时,译码器各段输出均为高电平,显示器各段亮,因此,LT=0可用来检查74LS48和显示器的好坏。RBI动态灭零输入使能端。在LT=1的前提下,当/RBI=0且输入BDCA=000时,译码器各段输出全为低电平,显示器各段全灭,而当输人数据为非零数码时,译码器和显示器正常译码和显示。利用此功能可以实现对无意义位的零进行消隐。BI静态灭零输入使能端。只要BI=0,不论输入BDCA为何种电平,译码器4

10、段输出全为低电平,显示器灭灯(此时/BI/RBO为输入使能。RBO动态灭零输出端。在不使用BI功能时,BI/RBO为输出使能。该端主要用于多个译码器级联时,实现对无意义的零进行消隐。实现整数位的零消隐是将高位的RBO 接到相邻低位的RBI,实现小数位的零消隐是将低位的RBO接到相邻高位的RBI。数码管显示原理见图5。 图5 数码管显示原理74LS 486217354D C B ALT RBI BI/RBO1415910111213168g f e d c b a V CC GND109124675 g f e d cb a dp R1R73003(8+5V4、译码驱动、显示电路原理图见图6图6

11、 译码驱动、显示原理图(四、控制部分及循环加减计数部分 1、方案论证方案一:74LS191 TTL 为4位二进制同步加/减计数器。 方案二:74LS190 TT L BCD 同步加/减计数器。 方案三:74LS192 TTL 可预置BCD 双时钟可逆计数器。 方案四:74193 TTL 可预置四位二进制双时钟可逆计数器。 确定方案:经过比较,结合系统要求,决定采用方案二。 2、控制部分及循环加减计数部分的设计集成十进制同步加/减计数器CT74LS190,逻辑功能示意图见图7。图7 逻辑功能示意图见(2190功能表见表2表2 74LS190功能表 主要逻辑功能。 74LS138 TTL 三8线译

12、码器逻辑图见图8,外引线见图9,功能表见表3 图8 逻辑图图9 外引线图表3 138功能表 控制部分及循环加减计数部分的电路原理图如图10所示。74LS 19091011551114D C B AD/U LD CP76231213Q DQ C Q B Q AC C/CR GND 74LS 29879436512D1C1B1A1D2C2B2A2121314151011Q DQ C Q B Q A Vcc WS CLK GNDS2+5V 加加74LS 13812315A B C Y2&1111G2A G2B GND G1V CC+5V61645888Vcc+5V+5V图10 控制部分及循环加减计数

13、部分的电路原理图状态图如图11所示。0011010001010110011110001001(a 加加加加加(b 加加加加加1001100001110110010101100011图11 加减法状态图五、 总体电路设计图、工作原理及元器件清单1、39可逆自动循环加或减计数器总体电路如图12所示。1274L S 19091011551114D C B A D /U L D C P 76231213Q DQ CQ BQ A C C /C R G N D 74L S 486217354D C B A L T R B I B I /R B O141591*8g f e d c b a V C CG N

14、 D109124675g f e d c b a d p 74L S 29879436512D 1C 1B 1A 1D 2C 2B 2A 2121314151011Q DQ CQ BQ A V c c W S C L K G N D78053+5V 220VD 1D 2D 3D 41000F /16V 1000F /10V 0.33F 0.1F C 1C 2C 3C 4R 1R7300&+5VR 81k R 91k S 1123I C 1-1I C 1-274L S 00456SRQ +5VS 2+5V 加加74L S 13812315A B C Y 2&I C 1-391081I C 2-1

15、74L S 04121I C 2-274L S 04341I C 2-274L S 04981I C 2-274L S 0456G 2A G 2B G N D G 1V C C+5V616458I C 3I C 4I C 5I C 63(8+5V88V c c+5VI C 7加 12 3加9加加加加加加加加加加加加加加加加加加2、工作原理由单脉冲产生单元产生的计数脉冲送至 74LS190 的 CP 端， 做加法时， 的 D/ U 190 端需接地，通过手动开关 S2 实现。加法计数当加过 9 时，在 CC/CR 端将发出一个进位 正脉冲，9 再加 1 按照题目要求应该变成 3；做减法时按照题目

16、要求 3 减 1 应该变成 9， 在此利用 74LS298 双 4 位 2 选一数据选择器将预置数据 3（0011）或 9（1001）选择一 个数据送给 190 的预置数据端 DCBA，实现的方法是，将加 9 后产生的正脉冲反相后 与减法时减到 2 由 138 译码得到的负脉冲进行或运算送至 298 的 CLK 端， CLK 将预置 的无论加或减的预置数 0011 或 1001 数据送至 190 的与之数据端， 的 WS 端为数据 298 选则端，即 WS=1 选 0011 加法预置数，WS=0 选 1001 减法预置数。 3、元器件清单见表 4 表4 类别 集成电路 元器件清单表 编号 IC

17、1 IC2 IC3 IC4 IC5 IC6 IC7 电阻 R1R7 R9R9 C1 C2 C3 C4 整流桥 变压器 数码管 开关 S1 型号及参数 74LS00 74LS04 74LS138 74LS298 74LS190 74LS48 7805 300(1/2W 1K/(1/16W 1000F/16V 1000F/10V 0.33F 0.1F 2W10/2A 220V/10V( W LTS547R 按钮开关 11 功能及类别 四 2 输入端与非门 六反相器 3-8 线译码器 四位 2 选一数据选择器 BCD 同步加/减计数器 4 线-7 段译码器 三端集成稳压器+5V 碳膜电阻 碳膜电阻

18、电解电容 电解电容 独石电容 独石电容 S2 S3 按钮开关 排开关 硬件电路安装、调试测试结果，出现的问题、 六、 硬件电路安装、调试测试结果，出现的问题、原因及解决方法 在安装调试过程中，遇到了一定的问题，具体如下： 1、电源部分焊接完毕后，用万用表测量输出电压只有 3.9V，工作不正常，仔细检 查发现滤波电容 C1、C2 在焊接时由于疏漏，负极端忘记与 7805 的地端相连，怀疑可 能由此引起，焊接后，电源工作正常了，输出电压 5.02V，很理想。 2、所有原件焊接完毕后，通电前测量+5V 与地之间出现短路现象，此时焊点已经 比较多了，查找起来比较困难了，但是由于是电源出现短路，因此决不

19、能通电检查， 所以一点一点，一个器件一个器件地反复排查，终于发现由于导线的毛刺引起的，用 刀修剪处理后，故障排除。 3、通电检查，通电后做加法时，数码管又反应，但显示数据不正确，怀疑是段码 焊接有误，经查果然如此，经重新调整，故障排除。 七、 总结设计电路的特点和方案的优缺点 本方案设计电路的特点是，除了满足题目要求的指标外，还补充了电源设计。 优点：电路设计比较简明，易于实现，有些内容超过了题目要求，例如，单脉冲 产生部分和电源部分。 缺点：74LS298 数据选择器可能由于不是常用器件，没有购到，以后再遇到设计 问题，会从多个角度去考虑。 收获、 八、 收获、体会 通过这次课程设计，是我收

20、获很大；初步掌握电子电路的计算，掌握了一点数字 电路的一般设计方法，具备初步的电路设计能力。同时学会了如何通过网络资源、书 刊、教材及相关的专用手册等来查阅所需资料。熟悉了常用电子器件的类型和特性并 初步学会了怎样合理地选用。初步掌握了普通电子电路的安装、布线、调试等基本技 能。提高了综合运用所学的理论知识来独立分析和解决问题的能力。进一步熟悉了电 子仪器的正确使用方法。学会了如何撰写课程设计总结报告。培养自己严谨、认真的 科学态度和踏实细致的工作作风。 整个设计过程从一开始不知所云到现在能动手设计和安装、调试，遇到了不少的 12 困难，但是通过老师的精心指导和自己的刻苦努力，都一一克服了，是我深深体会到， 要想将来成为一名国家的合格建设者和栋梁，需要脚踏实地，刻苦学习、努力钻研、 勇攀高峰，同时也从中体会到了成功的快乐，在这里，我要向辛苦耕耘的老师说一声： 老师您辛苦了，非常感谢您-敬爱的老师！ 九、参考文献 1中国集成电路大全TTL 集成电路 国防工业出版社，1985 2实用电子电路手册北京：高等教育出版社，1991 3数字电子技术实验及课题设计北京：高等教育出版社，1995 4魏立君，韩华琦.COMS4000 系列 60 种常用集成电路的应用.北京：人民邮电出版社， 1993 5 此处按照上面的格式写你的教材 13