數(shù)字電路學(xué)習(xí)機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　《數(shù)字電路學(xué)習(xí)機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第1章 任務(wù)與要求2</p><p><b>　　1.1課題概述2</b></p>

2、<p>　　1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求2</p><p><b>　　1.3參數(shù)要求2</b></p><p>　　第2章 引 言3</p><p><b>　　2.1研究背景3</b></p><p>　　2.2論文研究目標(biāo)和意義3</p><p>　　

3、第3章 方案論證與設(shè)計(jì)4</p><p>　　3.1 總體設(shè)計(jì)分析4</p><p>　　3.2 方案的選擇與設(shè)計(jì)4</p><p>　　3.2.1 電源電路4</p><p>　　3.2.2 邏輯電平開關(guān)電路4</p><p>　　3.2.3 邏輯電平顯示電路5</p><p>　

4、　3.2.4 數(shù)碼管顯示電路5</p><p>　　3.2.5 555檢測(cè)電路5</p><p>　　3.2.6 時(shí)鐘與分頻電路5</p><p>　　3.2.7集成數(shù)字IC電路5</p><p>　　第4章 硬件電路設(shè)計(jì)6</p><p>　　4.1 原理分析6</p><p>　

5、　4.1.1 電源電路6</p><p>　　4.1.2 555檢測(cè)電路7</p><p>　　4.1.3 邏輯電平開關(guān)電路9</p><p>　　4.1.4 邏輯電平顯示電路9</p><p>　　4.1.5 數(shù)碼管顯示電路12</p><p>　　4.1.6 時(shí)鐘與分頻電路17</p>&

6、lt;p>　　第5章 電路調(diào)試19</p><p>　　5.1調(diào)試的設(shè)備19</p><p>　　5.2調(diào)試步驟19</p><p>　　5.2.1 電源模塊調(diào)試19</p><p>　　5.2.2 邏輯開關(guān)與顯示電路模塊調(diào)試19</p><p>　　5.2.3 數(shù)碼管顯示調(diào)試19</p>

7、<p>　　5.2.4 555檢測(cè)電路調(diào)試20</p><p>　　5.2.5 時(shí)鐘與分頻電路調(diào)試20</p><p>　　5.2.6集成數(shù)字IC電路20</p><p>　　第6章 使用說(shuō)明21</p><p>　　6.1 使用方法21</p><p>　　6.2 注意事項(xiàng)21</p&

8、gt;<p>　　6.3 故障分析21</p><p>　　6.3.1 電源模塊21</p><p>　　6.3.2 邏輯開關(guān)與顯示模塊21</p><p>　　6.3.3 數(shù)碼管顯示模塊22</p><p>　　6.3.4 555檢測(cè)電路模塊22</p><p>　　6.3.5 時(shí)鐘與分頻電路

9、模塊22</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)23</b></p><p><b>　　致謝24</b></p><p><b>　　附件一：25</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　數(shù)字

10、電路是一門電子技術(shù)專業(yè)的基礎(chǔ)課程，在基本概念和基本方法方面，邏輯代數(shù)基本定律、組合邏輯和時(shí)序邏輯的概念是分析和設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也是設(shè)計(jì)大規(guī)模集成芯片的基礎(chǔ)，中、大規(guī)模集成電路已成為數(shù)字系統(tǒng)的主體，因此，數(shù)字電路學(xué)習(xí)機(jī)是一個(gè)不可或缺的學(xué)習(xí)工具。</p><p>　　本學(xué)習(xí)機(jī)包括了五個(gè)基本功能模塊，分別是電源模塊、邏輯電平開關(guān)電路與顯示電路、數(shù)碼管顯示電路、集成數(shù)字IC電路、555芯片測(cè)試電路、時(shí)鐘與分頻電路。&

11、lt;/p><p>　　電源模塊為電路與其他模塊提供電源。數(shù)碼管顯示電路是四位二進(jìn)制BCD碼輸入顯示10進(jìn)制數(shù)也可以調(diào)整為直驅(qū)數(shù)碼管也可以通過反相器使其變成共陽(yáng)顯示。</p><p>　　在電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱上電平指示燈不能區(qū)分高電平和高阻抗輸入,原因是設(shè)計(jì)上的先天不足。為方便學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的理解,在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)部空間和線路板允許的前提下,本文針對(duì)數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱存在的

12、問題,提出了改進(jìn)方法,文章闡述改進(jìn)方案及相關(guān)電原理圖。改進(jìn)后數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱既能指示高低電平輸入,也能區(qū)分高電平和高阻抗輸入,提高了教學(xué)效果。</p><p>　　【關(guān)鍵詞】數(shù)字電路;電源;時(shí)鐘分頻;555檢測(cè);數(shù)碼管顯示電路</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Digital circuit is a pr

13、ofessional basic course of electronic technology, the basic concept and the basic method of logic algebra, basic law, combinational logic and sequential logic concept is the analysis and design of digital system based, i

14、s also the design of large-scale integrated chip based, in large scale integrated circuit, has become the subject of digital system, therefore, digital circuit learning machine is an indispensable tool for learning.</

15、p><p>　　The learning machine includes five basic function modules, respectively is the power supply module, a logic level switch circuit and display circuit, digital display circuit, integrated digital IC testi

16、ng circuit, 555 chip test circuit, a clock divider circuit with.</p><p>　　Power module circuit and other modules to provide power. Digital tube display circuit is a four bit binary BCD code input display 10

17、hex numbers can also be adjusted for direct drive digital control can also be achieved through the inverter make it into a total display.</p><p>　　In electronic technology experiment teaching process found i

18、n the digital circuit experiment box level indicator lamp cannot distinguish between a high level and a high input impedance, reason is the design be congenitally deficient. For the convenience of students on the experim

19、ental phenomenon of understanding, in the digital circuit experiment box interior space and the circuit board is allowed under the premise of the digital circuit experiment box, aiming at the existing problems, puts forw

20、</p><p>　　[ Key words ] digital circuit power supply clock divider 555 detection digital tube display circuit</p><p>　　第1章 任務(wù)與要求</p><p><b>　　1.1課題概述</b></p><

21、p>　　數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱是進(jìn)行《數(shù)字電子技術(shù)》課程學(xué)習(xí)必不可少的工具，為學(xué)生理解數(shù)字邏輯電平的概念、測(cè)試邏輯電路的功能、搭建簡(jiǎn)單的數(shù)字電路等提供了有利的條件。</p><p>　　我校數(shù)字電子實(shí)驗(yàn)室的ELL-3型數(shù)電邏輯實(shí)驗(yàn)箱功能比較簡(jiǎn)單，并且數(shù)量不多，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)時(shí)2-3位同學(xué)共用一個(gè)實(shí)驗(yàn)箱，嚴(yán)重影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，教學(xué)效果不佳。市售的數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)箱價(jià)格昂貴，功能和我?！稊?shù)字電子技術(shù)》課程教學(xué)內(nèi)容不完全匹配

22、。</p><p>　　因此，本課題意在設(shè)計(jì)一款能夠滿足我?！稊?shù)字電子技術(shù)》課程改革需求的、價(jià)格實(shí)惠的多功能數(shù)字電路學(xué)習(xí)機(jī)。</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求</p><p>　?。?）繪制系統(tǒng)組成框圖，確定設(shè)計(jì)方案。</p><p>　?。?）使用protel軟件繪制各模塊電路原理圖，并分析其工作原理。</p><

23、;p>　?。?）使用protel軟件繪制整機(jī)電路原理圖。</p><p>　?。?）制作實(shí)物并進(jìn)行電路的調(diào)試。</p><p>　?。?）提交畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書。</p><p><b>　　1.3參數(shù)要求</b></p><p>　?。?）電源輸入：交流220V±10%。</p><p&

24、gt;　　（2）電源輸出：直流 +12V/200mA 和+5V/2A。</p><p>　?。?）基本功能模塊包括：邏輯電平開關(guān)電路、邏輯電平顯示電路、數(shù)碼管顯示電路、集成IC測(cè)試電路、555測(cè)試電路、時(shí)鐘與分頻電路。</p><p>　?。?）擴(kuò)展功能：為設(shè)計(jì)和搭建數(shù)字電路提供條件的其他電路。</p><p>　　第2章 引 言</p><

25、;p><b>　　2.1研究背景</b></p><p>　　我校數(shù)字電子實(shí)驗(yàn)室的ELL-3型數(shù)電邏輯實(shí)驗(yàn)箱功能比較簡(jiǎn)單，并且數(shù)量不多，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)時(shí)2-3位同學(xué)共用一個(gè)實(shí)驗(yàn)箱，嚴(yán)重影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，教學(xué)效果不佳。市售的數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)箱價(jià)格昂貴，功能和我校《數(shù)字電子技術(shù)》課程教學(xué)內(nèi)容不完全匹配。</p><p>　　2.2論文研究目標(biāo)和意義</p>

26、<p>　　因此，本課題意在設(shè)計(jì)一款能夠滿足我?！稊?shù)字電子技術(shù)》課程改革需求的、價(jià)格實(shí)惠的多功能數(shù)字電路學(xué)習(xí)機(jī)。</p><p>　　第3章 方案論證與設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 總體設(shè)計(jì)分析</p><p>　　本學(xué)習(xí)機(jī)主要包括邏輯電平開關(guān)電路、邏輯電平顯示電路、數(shù)碼管顯示電路、集成IC測(cè)試電路、555測(cè)試電路、時(shí)鐘與分頻電路共六個(gè)模塊。通過各模

27、塊的組合可實(shí)現(xiàn)多個(gè)實(shí)驗(yàn)的測(cè)試。</p><p>　　3.2 方案的選擇與設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.1 電源電路</p><p>　　方案一：線性電源。優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)速度快，輸出紋波較?。还ぷ髟肼暤?；缺點(diǎn)：體積大，重量大，效率較低，發(fā)熱量大。</p><p>　　方案二：開關(guān)電源。優(yōu)點(diǎn)：體積小、重量輕（體積和重量只有線性電源的20～30%）

28、、效率高（一般為60～70%，而線性電源只有30～40%）、自身抗干擾性強(qiáng)、輸出電壓范圍寬、模塊化。缺點(diǎn)：輸出波紋大，故障時(shí)輸出電壓失控升高，容易燒毀設(shè)備。嚴(yán)重的開關(guān)干擾。開關(guān)穩(wěn)壓電源中，功率調(diào)整開關(guān)晶體管工作在開關(guān)狀態(tài)，它產(chǎn)生的交流電壓和電流通過電路中的其他元器件產(chǎn)生尖峰干擾和諧振干擾，這些干擾如果不采取一定的措施進(jìn)行抑制、消除和屏蔽，就會(huì)嚴(yán)重地影響整機(jī)的正常工作。此外由于開關(guān)穩(wěn)壓電源振蕩器沒有工頻變壓器的隔離，這些干擾就會(huì)串入工頻電

29、網(wǎng)，使附近的其他電子儀器、設(shè)備和家用電器受到嚴(yán)重的干擾。</p><p>　　方案確定：由于開關(guān)電源的輸出紋波大，而且開關(guān)電源的故障可能性較高，輸出電壓失控，容易燒毀設(shè)備。</p><p>　　3.2.2 邏輯電平開關(guān)電路</p><p>　　方案一：無(wú)按鍵消抖。</p><p>　　方案二：利用電容的放電延時(shí)，采用并聯(lián)電容法，實(shí)現(xiàn)硬件消抖。

30、</p><p>　　方案確定：通常的按鍵所用開關(guān)為機(jī)械彈性開關(guān)，當(dāng)機(jī)械觸點(diǎn)斷開、閉合時(shí)，由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開關(guān)在閉合時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定地接通，在斷開時(shí)也不會(huì)一下子斷開。因而在閉合及斷開的瞬間均伴隨有一連串的抖動(dòng)，為了不產(chǎn)生這種現(xiàn)象而作的措施就是按鍵消抖。這種抖動(dòng)會(huì)影響信號(hào)的輸出，所以我們選用方案二來(lái)減小干擾。</p><p>　　3.2.3 邏輯電平顯示電路</p>

31、<p>　　方案一：利用LM339芯片組成一個(gè)電壓比較電路，外加發(fā)光二極管來(lái)進(jìn)行高低電平的顯示。</p><p>　　方案二：三極管來(lái)實(shí)現(xiàn)可以降低成本用兩個(gè)互補(bǔ)對(duì)稱的三極管來(lái)實(shí)現(xiàn)高電平，低電平，高阻態(tài)的顯示。</p><p>　　方案確定：方案二相對(duì)方案一更加實(shí)用，且成本較低。</p><p>　　3.2.4 數(shù)碼管顯示電路</p>&l

32、t;p>　　方案一：不帶譯碼部分的數(shù)碼管顯示模塊。</p><p>　　方案二：具有譯碼功能的數(shù)碼管顯示模塊。</p><p>　　方案確定：將譯碼功能整合到數(shù)碼管顯示模塊中使使用者操作更加方便。</p><p>　　3.2.5 555檢測(cè)電路</p><p>　　利用555構(gòu)成多諧振蕩電路，驅(qū)動(dòng)兩個(gè)發(fā)光二極管來(lái)判斷芯片的好壞。此電路原

33、理簡(jiǎn)單，而且直觀可靠。</p><p>　　3.2.6 時(shí)鐘與分頻電路</p><p><b>　　方案一：晶振分頻</b></p><p>　　采用標(biāo)準(zhǔn)晶振對(duì)它分頻然后整形輸出分頻采用的是CD4060而整形采用的是74hc74（D觸發(fā)器）2，4分頻輸出可以同開關(guān)選擇CD4060的幾分頻輸出就可以實(shí)現(xiàn)多頻率選擇頻率了。</p>&

34、lt;p>　　方案二：555多諧振蕩</p><p>　　價(jià)格便宜，電路簡(jiǎn)單，內(nèi)部的比較器靈敏度較高，而且采用差分電路的形式，它的震蕩頻率受電源電壓和溫度變化的影響很小，將輸出信號(hào)接入分頻芯片，即可實(shí)現(xiàn)分頻。</p><p>　　方案確定：方案二的成本較低，而且抗干擾的能力較強(qiáng)，產(chǎn)生的信號(hào)可調(diào)，維修也比較方便。</p><p>　　3.2.7集成數(shù)字IC電路&

35、lt;/p><p>　　方案確定：此電路較為簡(jiǎn)單，電路主要包括實(shí)驗(yàn)所用的所有芯片，為其他模塊提供芯片支持。</p><p>　　第4章 硬件電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.1 原理分析</b></p><p>　　4.1.1 電源電路</p><p>　　電源電路為整個(gè)設(shè)備提供電源，如圖4.

36、1.1 220V交流電經(jīng)兩個(gè)變壓器降壓，橋堆整流，電容濾波，7805和7912穩(wěn)壓塊穩(wěn)壓，電容二次濾波得到標(biāo)準(zhǔn)的輸出。</p><p>　　圖4.1.1電源電路</p><p>　　濾波電容的大小通常比較多的是根據(jù)電源濾波輸出波紋系數(shù)這個(gè)公式來(lái)計(jì)算濾波電容。C >0.289/{f×（U/I）×ACv}=0.289/{50*(12/0.5)*0.2}= 0.0007

37、01。 </p><p>　　所以濾波電容取1000uf，而濾波電容所跟的抵消電解電容的感抗的瓷片電容取0.1uf。</p><p>　　在78 ** 、79 ** 系列三端穩(wěn)壓器中最常應(yīng)用的是TO-220 和TO-202 兩種封裝。這兩種封裝的圖形以及引腳序號(hào)、引腳功能如圖4-5所示。 </p><p>　　從正面看①②③引腳從左向右按順序標(biāo)注，接入電路時(shí)①腳電

38、壓高于②腳，③腳為輸出位。如78**系列的三端穩(wěn)壓管一腳輸入 二腳接地三腳輸出，如下圖圖表4-2所示。對(duì)79**負(fù)壓系列，①腳接地，②腳接負(fù)電壓，輸出都是③腳。</p><p>　　4.1.2 555檢測(cè)電路</p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)能檢測(cè)555芯片好壞的電路，如圖4-1。主要思路為采用NE555構(gòu)成多諧振蕩器產(chǎn)生信號(hào)脈沖，當(dāng)3腳為低電頻時(shí)，LED1亮，LED2暗；當(dāng)3腳為高電頻時(shí)，L

39、ED2亮，LED1暗。調(diào)節(jié)R2可以改變發(fā)光二極管的閃光頻率，T=0.7（R 1+2R 2）C。電路原理圖如圖4.2-1。</p><p>　　圖4.2-1 555檢測(cè)電路</p><p>　　NE555引腳位配置說(shuō)明下： </p><p><b>　　NE555接腳圖</b></p><p>　　Pin 1 (接地) -

40、地線(或共同接地) ，通常被連接到電路共同接地。 </p><p>　　Pin 2 (觸發(fā)點(diǎn)) -這個(gè)腳位是觸發(fā)NE555使其啟動(dòng)它的時(shí)間周期。觸發(fā)信號(hào)上緣電壓須大于2/3 VCC，下緣須低于1/3 VCC 。 </p><p>　　Pin 3 (輸出) -當(dāng)時(shí)間周期開始555的輸出輸出腳位，移至比電源電壓少1.7伏的高電位。周期的結(jié)束輸出回到O伏左右的低電位。于高電位時(shí)的最大輸出電流大約

41、200 mA 。 </p><p>　　Pin 4 (重置) -一個(gè)低邏輯電位送至這個(gè)腳位時(shí)會(huì)重置定時(shí)器和使輸出回到一個(gè)低電位。它通常被接到正電源或忽略不用。 </p><p>　　Pin 5 (控制) -這個(gè)接腳準(zhǔn)許由外部電壓改變觸發(fā)和閘限電壓。當(dāng)計(jì)時(shí)器經(jīng)營(yíng)在穩(wěn)定或振蕩的運(yùn)作方式下,這輸入能用來(lái)改變或調(diào)整輸出頻率。 </p><p>　　Pin 6 (重置鎖定)

42、- Pin 6重置鎖定并使輸出呈低態(tài)。當(dāng)這個(gè)接腳的電壓從1/3 VCC電壓以下移至2/3 VCC以上時(shí)啟動(dòng)這個(gè)動(dòng)作。 </p><p>　　Pin 7 (放電) -這個(gè)接腳和主要的輸出接腳有相同的電流輸出能力，當(dāng)輸出為ON時(shí)為L(zhǎng)OW，對(duì)地為低阻抗，當(dāng)輸出為OFF時(shí)為HIGH，對(duì)地為高阻抗。 </p><p>　　Pin 8 (V +) -這是555個(gè)計(jì)時(shí)器IC的正電源電壓端。供應(yīng)電壓的范圍

43、是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。 </p><p>　　NE555是屬于555系列的計(jì)時(shí)IC的其中的一種型號(hào)，555系列IC的接腳功能及運(yùn)用都是相容的，只是型號(hào)不同的因其價(jià)格不同其穩(wěn)定度、省電、可產(chǎn)生的振蕩頻率也不大相同；而555是一個(gè)用途很廣且相當(dāng)普遍的計(jì)時(shí)IC，只需少數(shù)的電阻和電容，便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的各種不同頻率之脈沖信號(hào)。 </p><p>　　NE555的特點(diǎn)有

44、： </p><p>　　1.只需簡(jiǎn)單的電阻器、電容器，即可完成特定的振蕩延時(shí)作用。其延時(shí)范圍極廣，可由幾微秒至幾小時(shí)之久。</p><p>　　2.它的操作電源電壓范圍極大，可與TTL，CMOS等邏輯電路配合，也就是它的輸出準(zhǔn)位及輸入觸發(fā)準(zhǔn)位，均能與這些邏輯系列的高、低態(tài)組合。 </p><p>　　3.其輸出端的供給電流大，可直接推動(dòng)多種自動(dòng)控制的負(fù)載。 <

45、;/p><p>　　4.它的計(jì)時(shí)精確度高、溫度穩(wěn)定度佳，且價(jià)格便宜。</p><p>　　4.1.3 邏輯電平開關(guān)電路</p><p>　　通常的按鍵所用開關(guān)為機(jī)械彈性開關(guān)，當(dāng)機(jī)械觸點(diǎn)斷開、閉合時(shí)，由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開關(guān)在閉合時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定地接通，在斷開時(shí)也不會(huì)一下子斷開。因而在閉合及斷開的瞬間均伴隨有一連串的抖動(dòng)。抖動(dòng)的時(shí)間與開關(guān)的機(jī)械特性有關(guān)，一般為5

46、~10ms。當(dāng)開關(guān)未閉合時(shí)，電容通過RC回路充電，使得電容充滿電荷。當(dāng)開關(guān)閉合后，利用電容兩端電壓無(wú)法突變的特性實(shí)現(xiàn)延時(shí)去抖，電容通過RC回路放電。</p><p>　　因此在按鍵兩端并聯(lián)上一個(gè)電容和在輸出端加上一個(gè)上拉電阻可減小抖動(dòng)。如圖4.1.3。</p><p><b>　　圖4.1.3</b></p><p>　　4.1.4 邏輯電平顯

47、示電路</p><p>　　本電路主要功能進(jìn)行高低電平顯示，在一個(gè)輸入端有3種狀態(tài)：高電平，低電平，高阻態(tài)。當(dāng)輸出端無(wú)信號(hào)處于開路狀態(tài)時(shí)，三極管全截止，發(fā)光二極管滅燈，指示為高阻態(tài)；當(dāng)輸入高電平時(shí)，Q11導(dǎo)通，Q12繼續(xù)截止，D11燈亮，指示高電平狀態(tài)；當(dāng)輸入為低電平時(shí)，Q12導(dǎo)通，Q11截止，D12燈亮，指示為低電平狀態(tài)，完成三態(tài)顯示。如圖3.1.4。</p><p><b>

48、　　圖3-10</b></p><p>　　9012是一種最常用的普通三極管。它是一種低電壓,大電流,小信號(hào)的PNP型硅三極管。</p><p>　　集電極電流Ic：Max -500mA。</p><p>　　集電極-基極電壓Vcbo：-40V。</p><p>　　工作溫度：-55℃ to +150℃。</p>&

49、lt;p>　　9012管腳圖如下：</p><p>　　9013是一種最常用的普通三極管。它是一種低電壓,大電流,小信號(hào)的NPN型硅三極管。 </p><p><b>　　特性特性特性特性。</b></p><p>　　集電極電流Ic：Max 500mA。 </p><p>　　集電極-基極電壓Vcbo

50、：40V。 </p><p>　　工作溫度：-55℃ to +150℃。 </p><p>　　功率(W):0.625。 </p><p>　　9013管教圖如下：</p><p>　　4.1.5 數(shù)碼管顯示電路</p><p>　　此電路包含兩個(gè)部分，一個(gè)是數(shù)碼管，將信號(hào)顯示出來(lái)；另一個(gè)部分是譯碼部分，是將輸入信號(hào)

51、進(jìn)行編譯送到數(shù)碼管顯示。</p><p>　　D4511是一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)共陰極 LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼—七段碼譯碼器，特點(diǎn)：具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能的CMOS電路能提供較大的拉電流?？芍苯域?qū)動(dòng)LED顯示器。如圖3.1.5。</p><p>　　圖3.1.5數(shù)碼管顯示電路</p><p>　　CD4511 是一片 CMOS BC

52、D—鎖存/7 段譯碼/驅(qū)動(dòng)器，引腳排列如圖 2 所示。其中a b c d 為 BCD 碼輸入，a為最低位。LT為燈測(cè)試端，加高電平時(shí)，顯示器正常顯示，加低電平時(shí)，顯示器一直顯示數(shù)碼“8”，各筆段都被點(diǎn)亮，以檢查顯示器是否有故障。BI為消隱功能端，低電平時(shí)使所有筆段均消隱，正常顯示時(shí)， B1端應(yīng)加高電平。另外 CD4511有拒絕偽碼的特點(diǎn)，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)越過十進(jìn)制數(shù)9(1001)時(shí)，顯示字形也自行消隱。LE是鎖存控制端，高電平時(shí)鎖存，低電平時(shí)

53、傳輸數(shù)據(jù)。a～g是 7 段輸出，可驅(qū)動(dòng)共陰LED數(shù)碼管。另外，CD4511顯示數(shù)“6”時(shí)，a段消隱；顯示數(shù)“9”時(shí)，d段消隱，所以顯示6、9這兩個(gè)數(shù)時(shí)，字形不太美觀 圖3是 CD4511和CD4518配合而成一位計(jì)數(shù)顯示電路，若要多位計(jì)數(shù)，只需將計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)，每級(jí)輸出接一只 CD4511 和 LED 數(shù)碼管即可。所謂共陰 LED 數(shù)碼管是指 7 段 LED 的陰極是連在一起的，在應(yīng)用中應(yīng)接地。限流電阻要根據(jù)電源電壓來(lái)選取,電源電壓5V時(shí)可

54、使用300Ω的限流電阻。連接方法如下圖：</p><p>　　CD4511 引 腳 圖</p><p><b>　　其功能介紹如下：</b></p><p>　　BI：4腳是消隱輸入控制端，當(dāng)BI=0 時(shí)，不管其它輸入端狀態(tài)如何，七段數(shù)碼管均處于熄滅（消隱）狀態(tài)，不顯示數(shù)字。</p><p>　　LT：3腳是測(cè)試輸入端，

55、當(dāng)BI=1，LT=0 時(shí)，譯碼輸出全為1，不管輸入 DCBA 狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮，顯示“8”。它主要用來(lái)檢測(cè)數(shù)碼管是否損壞。 </p><p>　　LE：鎖定控制端，當(dāng)LE=0時(shí)，允許譯碼輸出。 LE=1時(shí)譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在LE=0時(shí)的數(shù)值。 </p><p>　　A1、A2、A3、A4、為8421BCD碼輸入端。 </p><p>　　a

56、、b、c、d、e、f、g：為譯碼輸出端，輸出為高電平1有效。</p><p>　　1. CD4511的引腳 </p><p>　　圖3.1.5 CD4511的引腳</p><p>　　CD4511具有鎖存、譯碼、消隱功能，通常以反相器作輸出級(jí)，通常用以驅(qū)動(dòng)LED。其引腳圖如3-2所示。 </p><p>　　各引腳的名稱：其中7、1、2、6分

57、別表示A、B、C、D；5、4、3分別表示LE、BI、LT；13、12、11、10、9、15、14分別表示   a、b、c、d、e、f、g。左邊的引腳表示輸入，右邊表示輸出，還有兩個(gè)引腳8、16分別表示的是VDD、VSS。 </p><p>　　1.CD4511的工作原理 </p><p>　　CD4511的工作真值表如下表：</p><p>&l

58、t;b>　　2.鎖存功能 </b></p><p>　　（1）碼器的鎖存電路由傳輸門和反相器組成,傳輸門的導(dǎo)通或截止由控制端LE的電平狀態(tài)。 當(dāng)LE為“0”電平導(dǎo)通，TG2截止；當(dāng)LE為“1”電平時(shí)，TG1截止，TG2導(dǎo)通，此時(shí)有鎖存作用。如圖3-3</p><p>　?。?）譯碼 CD4511譯碼用兩級(jí)或非門擔(dān)任，為了簡(jiǎn)化線路，先用二輸入端與非門對(duì)輸入數(shù) 據(jù)B、C進(jìn)行組

59、合，得出四項(xiàng)，然后將輸入的數(shù)據(jù)A、D一起用或非門譯碼。 </p><p><b>　?。?）消隱 </b></p><p>　　BI為消隱功能端，該端施加某一電平后，迫使B端輸出為低電平，字形消隱。消隱控制電路如圖3-4所示。 </p><p>　　消隱輸出J的電平為 </p><p>　　J==（C+B）D+BI<

60、;/p><p>　　如不考慮消隱BI項(xiàng)，便得J=（B+C）D據(jù)上式，當(dāng)輸入BCD代碼從1010---1111時(shí)，J端都為“1”電平，從而使顯示器中的字形消隱。</p><p>　　8421 BCD 碼對(duì)應(yīng)的顯示見下圖：</p><p>　　4.1.6 時(shí)鐘與分頻電路</p><p>　　此電路可將產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行分頻，得到不同頻率的信號(hào)。如圖3.

61、1.7，第一部分由NE555構(gòu)成的多諧振蕩電路，第二部分為一個(gè)分頻芯片，Q0、Q1、Q2、Q3、Q4分別可輸出2、4、8、16分頻的信號(hào)。OUT1可輸出可調(diào)的脈沖信號(hào)。</p><p>　　圖 3.1.7 時(shí)鐘與分頻電路</p><p>　　將/CP1 與Q0 連接，計(jì)數(shù)脈沖由/CP0 輸入。在Q0、Q1、Q2、Q3 得到二、四、八、十六分頻。</p><p>　　

62、293 為二，八，十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，共有 54/74293 和 54/74LS293 兩種線路結(jié)構(gòu)型式,其主要電器特性的典型值如下(不同廠家具體值有差別):</p><p>　　異步清零端 MR1,MR2 為高電平時(shí)，不管時(shí)鐘端（/CP0、/CP1）狀態(tài)如何，即可以完成清零功能。</p><p>　　當(dāng) MR1,MR2 中有一個(gè)為低電平時(shí)，在/CP0、/CP1 脈沖下降沿作用下進(jìn)行計(jì)數(shù)操作：

63、</p><p>　　a) 將/CP1 與 Q0 連接，計(jì)數(shù)脈沖由/CP0 輸入。在 Q0,Q1,Q2,Q3 得到二、四、八、十六分頻。</p><p>　　b) Q0 為二分頻輸出，Q1~Q3 為八分頻輸出。引出端符號(hào)：/CP0二分頻時(shí)鐘輸入端（下降沿有效）/CP1八分頻時(shí)鐘輸入端（下降沿有效）Q0~Q3輸出端,MR1,MR2異步復(fù)位端</p><p><b

64、>　　外部管腿圖：</b></p><p><b>　　邏輯圖：</b></p><p><b>　　第5章 電路調(diào)試</b></p><p>　　由于元器件參數(shù)的分散性和裝配工藝分布參數(shù)的影響。往往需要經(jīng)過認(rèn)真細(xì)致的調(diào)試才能使之正常工作并達(dá)到設(shè)計(jì)要求的各項(xiàng)性能指標(biāo)。</p><p&g

65、t;<b>　　5.1調(diào)試的設(shè)備</b></p><p><b>　　5.2調(diào)試步驟</b></p><p>　　電源模塊是整個(gè)設(shè)備的核心，最先我們將對(duì)電源模塊進(jìn)行調(diào)試，時(shí)鐘與分頻模塊和555檢測(cè)電路將整合在一起調(diào)試，因?yàn)檫@兩個(gè)模塊會(huì)用到示波器。然后在對(duì)剩下的模塊進(jìn)行調(diào)試</p><p>　　5.2.1 電源模塊調(diào)試<

66、;/p><p>　　首先檢查各支路是否有短路現(xiàn)象，電容及三極管極性是否正確，確認(rèn)無(wú)誤后可上電測(cè)試，可用示波器測(cè)輸出波形，觀察波形是否平整測(cè)出輸出的參數(shù)與參考參數(shù)是否吻合。</p><p>　　5.2.2 邏輯開關(guān)與顯示電路模塊調(diào)試</p><p>　　上電前用表的歐姆檔來(lái)檢測(cè)模塊輸入輸出是否短路，仔細(xì)檢查電路是否有接線錯(cuò)誤然后在線測(cè)試。開關(guān)輸出電壓顯示高低5-0v。開顯

67、示電路上電前準(zhǔn)備同上。有可調(diào)電源調(diào)試0-5v理論值紅亮區(qū)間5-2.7v綠燈亮區(qū)理論值2.2-0v而2.7-2.2v全滅區(qū)。</p><p>　　5.2.3 數(shù)碼管顯示調(diào)試</p><p>　　首先檢查各支路是否有短路現(xiàn)象，用邏輯開關(guān)輸出給數(shù)碼顯示4個(gè)腳abcd。開關(guān)輸出全為低電平的時(shí)候觀察他是否為零。通過控制開關(guān)電平可以控制數(shù)碼管顯示為一個(gè)數(shù)。</p><p>　　

68、5.2.4 555檢測(cè)電路調(diào)試</p><p>　　首先檢查各支路是否有短路現(xiàn)象，用示波器檢測(cè)輸出波形是否穩(wěn)定，確認(rèn)無(wú)誤上電觀察LED燈是否交替閃爍。</p><p>　　5.2.5 時(shí)鐘與分頻電路調(diào)試</p><p>　　首先檢查各支路是否有短路現(xiàn)象，用示波器檢測(cè)Q0、Q1、Q2、Q3輸出端是否分頻成功。</p><p>　　5.2.6集成

69、數(shù)字IC電路</p><p>　　主要測(cè)試各芯片的好壞，以便芯片在其他模塊中使用。</p><p><b>　　第6章 使用說(shuō)明</b></p><p><b>　　6.1 使用方法</b></p><p>　　1．整齊的布線極為重要，它不但使檢查、更換組件方便，而且使線路可靠。布線時(shí)，應(yīng)在組件周圍

70、布線，并使導(dǎo)線不要跨過集成電路。同時(shí)應(yīng)設(shè)法使引線盡量不去覆蓋不用的孔，且應(yīng)貼近插座板表面。在滿足上述要求條件下，盡可能使引線短些。為了布線整潔，便于檢查，應(yīng)采用不同顏色的引線來(lái)區(qū)分不同性質(zhì)的信號(hào)。在布線密集的情況下，鑷子對(duì)于嵌線和拆線是很有用的。在截取引線時(shí)，用小剪刀斜放著截取，使導(dǎo)線斷面呈尖頭。截取長(zhǎng)度必須適當(dāng)，引線兩端絕緣包皮可用小剪刀或剝線鉗剝?nèi)?－4mm為宜。一根引線經(jīng)過多次使用后，線頭易彎曲，以致很難再插入插座板孔內(nèi)，因此必須

71、把它弄直，不然干脆把它剪去，重新剝出一個(gè)線頭。</p><p>　　2．布線的順序通常是首先接電源線和地線，再把不用的輸入端通過一只1K的電阻接到電源正極或地線上，然后接輸入線、輸出線及控制線。尤其要注意對(duì)那些尚未熟悉的集成電路，把它們接到電源和地線之前，必須反復(fù)核對(duì)管腳連接圖，以免損壞組件。</p><p><b>　　6.2 注意事項(xiàng)</b></p>

72、<p>　　1．如需進(jìn)行電路接線，必須斷開操作板與插座板連接的“VCC”連線，以免帶電操作。</p><p>　　2．組件輸出切勿與電源線或地線短路。</p><p>　　3．實(shí)驗(yàn)完畢后，整理數(shù)據(jù)，經(jīng)指導(dǎo)老師審閱、同意后，再將電路連線拆除，并整理好放在實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)。</p><p><b>　　6.3 故障分析</b></p>

73、;<p>　　6.3.1 電源模塊</p><p>　　電源輸出參數(shù)與要求參數(shù)有較大的差異，且電壓不穩(wěn)定。在更換幾個(gè)穩(wěn)壓塊之后才恢復(fù)正差值。</p><p>　　6.3.2 邏輯開關(guān)與顯示模塊</p><p>　　剛開始的時(shí)候，邏輯開關(guān)電路并未加入防抖，所以當(dāng)需要從開關(guān)電路接出信號(hào)時(shí)會(huì)有干擾。最終我們從網(wǎng)上查閱資料，在開關(guān)兩端并聯(lián)一個(gè)電容，輸出得到了很

74、大的改善。</p><p>　　6.3.3 數(shù)碼管顯示模塊</p><p>　　此電路電路連線較多，所以很容易發(fā)生短路和漏焊的現(xiàn)象，經(jīng)過多次焊接和測(cè)試完成了此模塊。</p><p>　　6.3.4 555檢測(cè)電路模塊</p><p>　　該電路主要功能是測(cè)試555芯片的好壞，電路初次焊接成功檢測(cè)時(shí)，LED燈已能交替閃爍。所以并不需要對(duì)其他參數(shù)

75、的測(cè)試。</p><p>　　6.3.5 時(shí)鐘與分頻電路模塊</p><p>　　我們采用的是555多諧振蕩電路產(chǎn)生的脈沖信號(hào)才經(jīng)過分頻芯片進(jìn)行分頻，所以存在是主要問題是555多諧振蕩電路產(chǎn)生的脈沖信號(hào)穩(wěn)定性較差，需要不斷的調(diào)整電阻才能得到標(biāo)準(zhǔn)的脈沖信號(hào)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　

76、　[1]張文初，《數(shù)字電子電路分析與應(yīng)用》.北京：高等教育出版社，2008.12.</p><p>　　[2]周紅兵，《模擬電子電路分析與應(yīng)用》.北京：高等教育出版社，2008.11.</p><p>　　[3]張金，《電子設(shè)計(jì)與制作100例》.北京：電子工業(yè)出版社，2009.10.</p><p>　　[4]電子發(fā)燒友http://www.elecfans.com

77、/.</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　從最初的茫然，到慢慢的進(jìn)入狀態(tài)，再到對(duì)思路逐漸的清晰，整個(gè)寫作過程難以用語(yǔ)言來(lái)表達(dá)。歷經(jīng)了幾個(gè)月的奮戰(zhàn)，緊張而又充實(shí)的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于落下了帷幕?；叵脒@段日子的經(jīng)歷和感受，我感慨萬(wàn)千，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我擁有了無(wú)數(shù)難忘的回憶和收獲。</p><p>　　剛開始接觸到這個(gè)課題的

78、時(shí)候，覺得此課題似乎離我們很遙遠(yuǎn)，幾乎是無(wú)從下手，甚至連需要實(shí)現(xiàn)的功能都不是很了解。當(dāng)了解到此課題為數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱時(shí)，通過不斷的在網(wǎng)上收集資料和同學(xué)之間的相互討論，確定了數(shù)字電路學(xué)習(xí)機(jī)的幾個(gè)大的模塊。從這個(gè)突破口，我們將每個(gè)模塊分發(fā)到每個(gè)組員，確定了每個(gè)組員的任務(wù)，做起來(lái)就相對(duì)簡(jiǎn)單了許多。</p><p>　　在焊接和調(diào)試的過程中，我們遇到的問題也是非常的多，由于課題比較復(fù)雜，也不知道怎樣解決，所以我們常常會(huì)去詢

79、問指導(dǎo)老師，在指導(dǎo)老師的熱情指導(dǎo)下，完成了整個(gè)電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試。</p><p>　　畢業(yè)論文的制作給了我難忘的回憶。在我徜徉書海查找資料的日子里，面對(duì)無(wú)數(shù)書本的羅列，最難忘的是每次找到資料時(shí)的激動(dòng)和興奮;親手焊接電路的時(shí)間里，記憶最深的是每一步小小思路實(shí)現(xiàn)時(shí)那幸福的心情;為了論文撰寫我曾趕稿到深夜，但看著親手打出的一字一句，心里滿滿的只有喜悅毫無(wú)疲憊。這段旅程看似荊棘密布，實(shí)則蘊(yùn)藏著無(wú)盡的寶藏。</p&g

80、t;<p>　　腳踏實(shí)地，認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，實(shí)事求是的學(xué)習(xí)態(tài)度，不怕困難、堅(jiān)持不懈、吃苦耐勞的精神是我在這次設(shè)計(jì)中最大的收益。我想這是一次意志的磨練，是對(duì)我實(shí)際能力的一次提升，也會(huì)對(duì)我未來(lái)的學(xué)習(xí)和工作有很大的幫助。</p><p>　　在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中也使我們的組員關(guān)系更進(jìn)一步了，組員之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對(duì)我們更好的理解知識(shí)。</p><p>　　

81、這篇畢業(yè)論文順利完成受益于我的指導(dǎo)老師畢廣吉老師的熱情指導(dǎo)和幫助，提綱挈領(lǐng)、深入淺出。明確了指導(dǎo)思想，使我學(xué)會(huì)了有關(guān)電路的設(shè)計(jì)、調(diào)試、以及對(duì)知識(shí)的歸納、綜合和提高。這一切都離不開系里所有老師諄諄教導(dǎo)和培養(yǎng)。在此我表示真誠(chéng)的感謝！</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　附件一：</b></p><