數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)--數(shù)字秒表、汽車尾燈控制器

1、<p>　　設(shè)計(jì)題目一 數(shù)字秒表</p><p><b>　　1、設(shè)計(jì)說(shuō)明</b></p><p>　　在體育比賽、時(shí)間準(zhǔn)確測(cè)量等場(chǎng)合通常要求計(jì)時(shí)精度到1%秒（即10 ms）甚至更高的計(jì)時(shí)裝置，數(shù)字秒表是一種精確的計(jì)時(shí)儀表，可以擔(dān)當(dāng)此任。本課題的設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)以數(shù)字方式顯示的計(jì)時(shí)器，即數(shù)字秒表。</p><p><b>　

2、　2、設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　　（a）進(jìn)行數(shù)字秒表需求分析，定義信號(hào)及屬性。</p><p>　?。╞）設(shè)計(jì)和分析電路原理、計(jì)算參數(shù)，畫(huà)出電路原理圖。</p><p>　?。╟）安裝電路，并調(diào)試。</p><p><b>　　3、設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　量程9

3、9.99 S，計(jì)時(shí)精度1%秒，計(jì)時(shí)結(jié)果動(dòng)態(tài)顯示，十進(jìn)制格式。</p><p>　　設(shè)置啟動(dòng)、清除信號(hào)，清除信號(hào)使輸出結(jié)果，使電路復(fù)位到初始狀態(tài)。</p><p>　　設(shè)置暫停、停止信號(hào)，暫停、停止時(shí)均保持當(dāng)前結(jié)果，直到清除信號(hào)有效時(shí)止。</p><p><b>　　4、設(shè)計(jì)分析</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)數(shù)字秒表

4、由4個(gè)部分組成：精確的時(shí)鐘源、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器、譯碼器、七段碼。</p><p>　　時(shí)鐘源產(chǎn)生符合精度要求的基準(zhǔn)時(shí)鐘，本設(shè)計(jì)中取10毫秒即可，在本次課程設(shè)計(jì)中試驗(yàn)箱可以直接提供使用；但是提供的是1KHz的，所以必要先進(jìn)行一次十分頻。</p><p>　　十進(jìn)制計(jì)數(shù)器需要4個(gè)，分別對(duì)應(yīng)4個(gè)十進(jìn)制位，輸出為BCD碼，我們使用74LS90的十進(jìn)制計(jì)數(shù)功能，輸出BCD碼交由譯碼器譯碼由數(shù)碼管顯示。但

5、是本實(shí)驗(yàn)箱中所用的的數(shù)碼管已經(jīng)經(jīng)過(guò)譯碼，不需要譯碼器。</p><p>　　采用七段碼顯示器則譯碼器完成BCD到七段碼的譯碼，由4位顯示電路動(dòng)態(tài)顯示結(jié)果。</p><p>　　設(shè)計(jì)的總的結(jié)構(gòu)圖如下圖所示。</p><p>　　同時(shí)，在試驗(yàn)中需要控制高低電平，故使用兩個(gè)邏輯開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)控制功能。</p><p><b>　　四</b

6、></p><p><b>　　無(wú)</b></p><p><b>　　5、實(shí)驗(yàn)電路器材</b></p><p>　　74LS90五片，74LS08一片，試驗(yàn)箱一臺(tái)，帶有七段譯碼器的顯示器4個(gè)。</p><p>　　74LS90芯片簡(jiǎn)單介紹</p><p>　　74LS

7、90是二，五，十進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器。異步計(jì)數(shù)器如果設(shè)定</p><p>　　初態(tài)，在每個(gè)脈沖的作用下是按順序變化的（態(tài)序）。二進(jìn)制計(jì)數(shù)</p><p>　　器的每一狀態(tài)相當(dāng)一最小項(xiàng)，當(dāng)最后一個(gè)脈沖到來(lái)后，電路返回原狀態(tài)。本設(shè)計(jì)中的74LS90有實(shí)現(xiàn)十分頻和計(jì)數(shù)兩個(gè)用途。74LS90引腳圖如1所示，其BCD十進(jìn)制計(jì)數(shù)時(shí)序如表1所示。</p><p>　　表 1 74ls

8、90 BCD十進(jìn)制計(jì)數(shù)時(shí)序</p><p>　　七七段譯碼器簡(jiǎn)單介紹</p><p>　　計(jì)算機(jī)輸出的是BCD碼，七段顯示器就是將BCD碼轉(zhuǎn)換為七段字型數(shù)碼管所需要的代碼，從而顯示出十進(jìn)制數(shù)字。本實(shí)驗(yàn)中所提供的顯示其已經(jīng)經(jīng)過(guò)譯碼，只需要正確將之接入即可使用。七引腳圖如圖2 所示。</p><p>　　6、單元電路設(shè)計(jì)與整體實(shí)驗(yàn)電路</p><p

9、>　　分頻、進(jìn)位功能的實(shí)現(xiàn)：</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)鐘脈沖源采用電路板上的1000HZ脈沖，，為了達(dá)到10 ms精度要求，需要用一片74ls90芯片將直接輸入的1000HZ脈沖源分頻成100HZ。后四片74ls90芯片再逐次進(jìn)行10H、1HZ、0.1HZ的分頻工作，以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能；同時(shí)，著4片74ls90芯片組成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器與四個(gè)終端顯示由七段譯碼顯示器連接，顯示電路輸出結(jié)果。</p>

10、<p><b>　　分頻電路如圖3</b></p><p><b>　　計(jì)數(shù)電路：</b></p><p>　　此電路需要4個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，4個(gè)計(jì)數(shù)器由低位到高位連接起來(lái)，每一級(jí)的輸入脈沖是前一級(jí)的十分之一，輸出則需要正確連接七段碼顯示電路，其電路如圖4。 </p><p>　　圖 4 計(jì)數(shù)電路圖（注：12

11、，9，8，11腳分別接數(shù)碼管）</p><p>　　計(jì)數(shù)、清零功能的實(shí)現(xiàn)：</p><p>　　將CKB與Q0相連，時(shí)鐘脈沖從CKA輸入，構(gòu)成8421BCD碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。74ls90有兩個(gè)清零端R0(1)、R0(2)和兩個(gè)置九端R9(1)、R9(2)。在此電路中僅使用其清零功能見(jiàn)表2：</p><p><b>　　表 2</b></p&

12、gt;<p>　　圖2 譯碼顯示電路圖</p><p><b>　　開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路</b></p><p>　　整體電路圖（如圖 6所示）</p><p><b>　　該秒表調(diào)節(jié)</b></p><p>　　首先將S1置為閉合狀態(tài)，S2置為閉合狀態(tài)，秒表顯示為四個(gè)0，即清零狀態(tài)；這時(shí)

13、如果突然將S2斷開(kāi)，則秒表開(kāi)始工作，如果再將S1斷開(kāi)的話，秒表就會(huì)暫停；要想將秒表清零，先把S1閉合，再將S2閉合即可。</p><p>　　設(shè)計(jì)題目二汽車尾燈控制器</p><p><b>　　1．設(shè)計(jì)說(shuō)明</b></p><p>　　汽車通常用尾燈來(lái)指示當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，如左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、剎車、夜間行駛、安全停車等狀態(tài)。有限個(gè)狀態(tài)可用有限個(gè)燈

14、的組合來(lái)表示，如左轉(zhuǎn)彎時(shí)左邊燈閃亮，右轉(zhuǎn)彎時(shí)右邊燈閃亮，夜間行車時(shí)兩邊要有燈常量，緊急停車左右燈同時(shí)閃爍，安全停車所有燈全滅。本課程設(shè)計(jì)就是為了完成汽車尾燈控制器的設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求</b></p><p>　　進(jìn)行控制器需求分析，定義信號(hào)及屬性。</p><p>　　設(shè)計(jì)燈位置，數(shù)量及變化規(guī)律。</p&g

15、t;<p>　　設(shè)計(jì)和分析電路原理，畫(huà)出電路原理圖。</p><p>　　( 4) 利用multisim軟件對(duì)電路進(jìn)行仿真測(cè)試；</p><p>　　(5) 安裝電路并調(diào)試。</p><p>　?。?）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求能反映出左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、夜間行車、緊急停車、夜間停車和安全停車等狀態(tài)。</p><p>　?。?）燈的閃爍頻率符合人

16、的視覺(jué)習(xí)慣，1-2HZ左右。</p><p><b>　　。</b></p><p><b>　　3. 設(shè)計(jì)方案</b></p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理：</b></p><p>　　汽車尾燈控制器由時(shí)鐘發(fā)生電路、分頻電路、譯碼電路、開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路及終端顯示電路五部分組

17、成。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)鐘脈沖源采用電路板上的1000HZ脈沖，74ls90具有分頻功能，</p><p>　　分頻電路由三片74ls90芯片組成，最終分頻為1HZ。74ls738芯片及四個(gè)與門(mén)組成譯碼電路，</p><p>　　74ls138芯片A0、A2輸入端接入輸入脈沖，A2端接低電平輸出端， Y0、Y1 、Y4、Y5分別與四個(gè)與門(mén)與LED燈相接。開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路由與門(mén)、或門(mén)、非門(mén)、與非門(mén)等門(mén)電

18、路連接而成。 </p><p>　　表2-1 74ls1 3 8功能表：</p><p>　　S1、S2 、S3為選通端，S1為高電平有效（S2 + S3）為低電平有效。</p><p>　　【注】圖2-1 74ls138內(nèi)部邏輯圖 圖2-2 74ls138管腳圖 </p>

19、<p><b>　　總體電路設(shè)計(jì)： </b></p><p>　?。?）汽車尾燈控制器電路全圖</p><p>　　圖2-3 電路仿真全圖</p><p>　?。?）開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，74ls138譯碼、顯示電路</p><p>　　圖2-4 開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路</p><p><b>

20、;　　CP脈沖</b></p><p>　　圖2-5 74ls138譯碼、顯示電路</p><p>　　表2-2 S1、S0、Cp、G、A邏輯功能表</p><p>　　電路中邏輯開(kāi)關(guān)S1接低電平，邏輯開(kāi)關(guān)S2接高電平時(shí)，74ls138輸出端15、14在Cp脈沖的作用下循環(huán)為高電平、低電平，因此使D1、D2燈循環(huán)閃爍，以表示汽車左轉(zhuǎn)彎。</p>

21、;<p>　　電路中邏輯開(kāi)關(guān)S1接高電平，邏輯開(kāi)關(guān)S2接低電平時(shí)，74ls138輸出端11、10在Cp脈沖的作用下循環(huán)為高低電平，因此使D3、D4燈循環(huán)閃爍，以表示汽車右轉(zhuǎn)彎。</p><p>　　電路中邏輯開(kāi)關(guān)S1、S2同時(shí)接高電平時(shí)，A端信號(hào)為Cp脈沖，輸出端15、14、11、10均為高電平，此時(shí)D1、D2、 D3、D4燈同時(shí)閃爍，以此表示緊急停車。</p><p>　　

22、（3）夜間行車電路控制圖</p><p>　　邏輯開(kāi)關(guān)S3接高電位、S4接低電位時(shí) </p><p>　　D5、D6燈同時(shí)閃爍，表示夜間停車 </p><p>　　邏輯開(kāi)關(guān)S3、S4同時(shí)接高電位時(shí)D5、D6</p><p>　　燈長(zhǎng)亮，表示夜間行車。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)心得與體會(huì)</b&g

23、t;</p><p>　　通過(guò)這次數(shù)電課程設(shè)計(jì)，我充分認(rèn)識(shí)到了理論聯(lián)系實(shí)踐的重要性。理論學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，只有牢固的掌握了理論知識(shí)，才能在實(shí)踐過(guò)程中靈活的運(yùn)用各種元器件，才能順利的完成設(shè)計(jì)任務(wù)。對(duì)我自己而言，由于理論知識(shí)掌握的不夠牢固，在設(shè)計(jì)開(kāi)始時(shí)，不能獨(dú)立自主第設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)電路，只能借鑒別人的電路；當(dāng)然，這也許跟這次課程設(shè)計(jì)的時(shí)間短有關(guān)系，但是這卻真正的暴露出了我學(xué)習(xí)中存在的不足。在理論學(xué)習(xí)的過(guò)程中也需要加強(qiáng)理論

24、與實(shí)踐的聯(lián)系，也就是說(shuō)要加強(qiáng)自己的動(dòng)手能力，特別是在實(shí)驗(yàn)課程中應(yīng)當(dāng)特別注意。需要在實(shí)驗(yàn)課程中學(xué)會(huì)基本電路的連接方法、如何快而準(zhǔn)確連接電路元件以及如何快速排除故障。這些都是我在平時(shí)學(xué)習(xí)中的不足，在以后的學(xué)習(xí)過(guò)程中一定要注意?？上驳氖牵谶@次課程設(shè)計(jì)中我的確收獲到了許多。我對(duì)模電知識(shí)的理解有了進(jìn)一步的加強(qiáng)，同時(shí)也鍛煉了自己的動(dòng)手動(dòng)腦能力，希望在以后的學(xué)習(xí)過(guò)程中能夠有更多的類似實(shí)踐機(jī)會(huì)。</p><p><b&g