數(shù)電課程設(shè)計--數(shù)字計步器

1、<p><b>　　數(shù)電課程設(shè)計</b></p><p>　　課程題目: 數(shù)字計步器 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要·············

2、;····································

3、83;·····························3</p><p>　　前言···

4、;····································

5、83;····································&

6、#183;··4</p><p>　　設(shè)計要求·····························&

7、#183;····································

8、;·····5</p><p>　　系統(tǒng)框圖···························

9、;····································

10、83;·······5</p><p>　　電路設(shè)計及元器件選擇·······················

11、83;·······················6</p><p>　　電路圖及工作原理········

12、;····································

13、83;··········9</p><p>　　元器件清單·····················&#

14、183;····································

15、········13</p><p>　　總結(jié)························&

16、#183;····································

17、;·················13</p><p>　　心得體會··············

18、3;····································&#

19、183;··················14</p><p><b>　　摘要：</b></p><p>　　本次課程設(shè)計設(shè)計的是一個數(shù)字計步器，通過采用脈沖信號來代替腳的每次行走所引起

20、的震動，通過運用74LS390實現(xiàn)計數(shù)功能，采用數(shù)碼管來顯示步數(shù)并通過74LS47來實現(xiàn)對數(shù)碼管的驅(qū)動，并且具有一定的復(fù)位清零功能。首先設(shè)計好原理圖，然后通過仿真軟件來實現(xiàn)電路圖的校正和檢驗，最終得到正確的電路圖。通過本次課程設(shè)計可以更好的掌握理論課所學(xué)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)中的譯碼器和計數(shù)器部分。并增加動手實踐機會。</p><p><b>　　關(guān)鍵詞：</b></p><p

21、>　　脈沖信號、計數(shù)器、譯碼器、數(shù)碼管</p><p><b>　　前言：</b></p><p>　　當(dāng)今社會生活節(jié)奏越來越快，人們習(xí)慣于公司、家里、路上倆點一線的生活，運動鍛煉越來越少，各種疾病越來越多。而走路作為最簡單且有效的鍛煉方式正越來越流行，所以本次課程設(shè)計選擇做一個數(shù)字計步器，可以有效的知道你運動的步數(shù)，具有很強的實際應(yīng)用意義。</p>

22、<p>　　本數(shù)字計步器，采用4位數(shù)字顯示步數(shù)，設(shè)計采用可以每走一步，開關(guān)閉合一次的水銀開關(guān)，并配備相應(yīng)的復(fù)位功能。由于經(jīng)費和實驗條件問題，所以暫時采用脈沖信號來代替腳的每次行走所引起的震動。既然設(shè)計的是計步器，所以為了實現(xiàn)對移動步數(shù)的累計，我選取74LS390計數(shù)器來實現(xiàn)。為了知道自己走了多少步，采用了LED數(shù)碼管來顯示數(shù)據(jù)并采用74LS47七段譯碼器來驅(qū)動數(shù)碼管。</p><p>　　該電路由輸

23、入模塊，計數(shù)模塊，譯碼模塊，顯示模塊,清零模塊五部分構(gòu)成。輸入模塊由按鍵開關(guān)產(chǎn)生脈沖信號來實現(xiàn)；記數(shù)模塊由兩塊雙十進(jìn)位計數(shù)器74LS390和一塊74LS08連接而成；譯碼模塊是通過四片74LS47和LED管。 </p><p>　　通過此次試驗，更進(jìn)一步了解什么是電子技術(shù)，知道如何設(shè)計電路來實

24、現(xiàn)某些具體的功能。此次試驗為以后的學(xué)習(xí)奠定堅實的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　一、設(shè)計要求：</b></p><p>　　1、基本要求：采用4位數(shù)字顯示步數(shù)，傳感器采用水銀開關(guān)，主人走一步的時候，開關(guān)閉合一次</p><p>　　2、參考原理：本系統(tǒng)的原理和計數(shù)器相同、但是要注意開關(guān)的抖動以及信號的整形問題。</p><

25、;p><b>　　二、系統(tǒng)框圖:</b></p><p>　　通過2個74LS390級聯(lián)來達(dá)到數(shù)字計數(shù)功能，計數(shù)按十進(jìn)制，采用四位制。每個74LS390的輸出端連接74LS47實現(xiàn)譯碼功能。然后接數(shù)碼管來實現(xiàn)顯示功能。</p><p>　　電路的結(jié)構(gòu)可分為5部分：輸入模塊，計數(shù)模塊，譯碼模塊，顯示模塊,清零模塊。</p><p><

26、b>　　系統(tǒng)框圖：</b></p><p><b>　　計步器系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　三、電路設(shè)計及元器件選擇：</p><p><b>　　輸入模塊:</b></p><p>　　采用一個按鍵開關(guān)，當(dāng)開關(guān)打開時第一級計數(shù)芯片INA端接地為低電平，按鈕開關(guān)閉合時INA

27、端接收到高電平，按鈕松開的瞬間回到低電平產(chǎn)生一個下降沿觸發(fā)信號，計數(shù)芯片接收到信號轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制輸出給譯碼器。</p><p><b>　　記數(shù)脈沖電路</b></p><p><b>　　計數(shù)模塊：</b></p><p>　　這是整個電路設(shè)計的關(guān)鍵，由于74LS390是雙十計數(shù)芯片，使其下一級計數(shù)器的脈沖輸入端INA的信

28、號由上一級的輸出端QA和QD通過74LS08相與后輸出提供，上一級（如個位計數(shù)器）計數(shù)到9時，QA,QD相與為1，下一級（如十位計數(shù)器）INA端接收到高電平，當(dāng)上一級再接收到一個信號時，QD,QC,QB,QA輸出為0000，QA,QD相與為0，下一級INA端接收到低電平由高電平變成低電平，下降沿觸發(fā)使此級計數(shù)器（十位計數(shù)器）工作計數(shù)1，實現(xiàn)進(jìn)位。</p><p><b>　　進(jìn)位發(fā)生器</b>

29、;</p><p><b>　　顯示模塊：</b></p><p>　　在數(shù)字顯示系統(tǒng)中，經(jīng)常采用簡易數(shù)字顯示電路，將實驗結(jié)果用數(shù)碼管直接顯示出來，以便監(jiān)視系統(tǒng)工作情況。在本設(shè)計顯示模塊中我們采用數(shù)碼管的顯示系統(tǒng)，它由74LS47和共陽數(shù)碼管組成。</p><p>　　七段數(shù)字顯示系統(tǒng)原理圖 </p><p><

30、;b>　　清零模塊：</b></p><p>　　清零模塊是將74LS390的清零端CLR短接后接到單刀雙置開關(guān)的一個管腳開關(guān)的另兩個角一個接電源一個接地。74LS390的清零端CLR高電平有效。當(dāng)將開關(guān)接地端接通時清零端CLR無效當(dāng)接電源端接通時清零端CLR有效將計數(shù)器清零數(shù)碼管顯示為零從而實現(xiàn)了清零功能。 </p><p>　　計數(shù)清零電路 </p>

31、<p>　　計數(shù)器74LS390管腳圖</p><p>　　當(dāng)74LS390的QA端和INB端短接，QA作為輸出，INA作為脈沖的輸入端時該計數(shù)器實現(xiàn)的是8421碼計數(shù)如果將QD端和INA端短接，QD作為輸出INB作為脈沖的輸入端實現(xiàn)的是BCD5421碼計數(shù)。我們采用的是BCD8421碼計數(shù)故將QA端和INB端短接。</p><p>　　譯碼器74LS47管腳圖：</p

32、><p>　　數(shù)碼管管腳圖： 74LS08管腳圖：</p><p><b>　　電路圖及工作原理</b></p><p><b>　　計步器原理圖</b></p><p>　　74LS390是下降沿觸發(fā)的計數(shù)器，當(dāng)開關(guān)J2開合時瞬間會產(chǎn)生一個下降沿脈沖，計數(shù)器開始工作。輸出端將數(shù)以二進(jìn)制的

33、形式輸入到譯碼器的輸入端,譯碼器將數(shù)譯碼后輸入到數(shù)碼管使其顯示計數(shù)器所計的數(shù)。由于74LS390是一個雙十計數(shù)芯片，下一級的計數(shù)器的脈沖輸入端INA的信號是由上一級的74LS390的輸出端QA和QD相與后的輸出提供的。當(dāng)?shù)谝患売嫈?shù)計到9以前，QA和QD相與的結(jié)果都是低電平，下一級的INA端始終為低電平。當(dāng)計數(shù)到9時，二進(jìn)制1001，QA和QD相與的結(jié)果由低電平變?yōu)楦唠娖?，?4LS390是下降沿觸發(fā)的故下級計數(shù)器此時不計數(shù),當(dāng)此級再來一

34、個脈沖時,由于芯片計數(shù)性質(zhì)，此級計數(shù)器由9變?yōu)?,二進(jìn)制對應(yīng)0000，此刻下級的INA端由高電平變?yōu)榈碗娖?對于74LS390而言接收到一個下降沿,下一級的計數(shù)器開始計數(shù),此時數(shù)碼管顯示的數(shù)為0010，依次類推，可以實現(xiàn)從0000到9999的計數(shù)。74LS390的CLR端高電平有效，當(dāng)J2開關(guān)打到地端實現(xiàn)清零。在開關(guān)J1處用了積分電路，它的作用是防止開關(guān)的抖動造成計數(shù)器計數(shù)不準(zhǔn)確而且電容可以用來濾波對信號進(jìn)行整形。 當(dāng)開關(guān)J1打開時電路

35、處于低</p><p>　　譯碼器的邏輯功能是將每個輸入的二進(jìn)制代碼譯成對應(yīng)的輸出的高、低電平信號。常用的譯碼器電路有二進(jìn)制譯碼器、二--十進(jìn)制譯碼器和顯示譯碼器。譯碼為編碼的逆過程。它將編碼時賦予代碼的含義“翻譯”過來。實現(xiàn)譯碼的邏輯電路成為譯碼器。譯碼器輸出與輸入代碼有唯一的對應(yīng)關(guān)系。</p><p>　　74LS47是輸出低電平有效的七段字形譯碼器，它在這里與數(shù)碼管配合使用，下表列出

36、了74LS47的真值表，表示出了它與數(shù)碼管之間的關(guān)系。</p><p>　　74LS47是BCD-7段數(shù)碼管譯碼器/驅(qū)動器， 74LS47的功能用于將BCD碼轉(zhuǎn)化成數(shù)碼塊中的數(shù)字,通過它解碼， 可以直接把數(shù)字轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管的顯示數(shù)字。 74LS47為低電平作用．</p><p><b>　　引腳功能  </b></p>

37、<p>　　(1)LT(——)：試燈輸入，是為了檢查數(shù)碼管各段是否能正常發(fā)光而設(shè)置的。當(dāng)</p><p>　　LT(——)=0時，無論輸入A3 ，A2 ，A1 ，A0為何種狀態(tài)，譯碼器輸出均為低電平，也就是七段將全亮,若驅(qū)動的數(shù)碼管正常，是顯示8。 </p><p>　　(2)BI(—)：滅燈輸入，是為控制多位數(shù)碼顯示的滅燈所設(shè)置的。當(dāng)BI(—)

38、=0時，不論LT(——)和輸入A3 ，A2 ，A1，A0為何種狀態(tài)，譯碼器輸出均為高電平，使共陽極數(shù)碼管熄滅。   </p><p>　　(3)RBI(——)：滅零輸入，它是為使不希望顯示的0熄滅而設(shè)定的。當(dāng)對每一位A3= A2 =A1 =A0=0時，本應(yīng)顯示0，但是在RBI(——-)=0作用下，使譯碼器輸出全為高電平。其結(jié)果和加入滅燈信號的結(jié)

39、果一樣，將0熄滅。 </p><p>　　(4)RBO(———)：滅零輸出，它和滅燈輸入BI(—)共用一端，兩者配合使用，可以實現(xiàn)多位數(shù)碼顯示的滅零控制。</p><p><b>　　仿真電路</b></p><p><b>　　硬件消抖電路設(shè)計</b></p><p><b>

40、　　五、元器件清單：</b></p><p><b>　　六、總結(jié)</b></p><p>　　我認(rèn)為本數(shù)字記步器特點就是當(dāng)開關(guān)K1被不斷的開關(guān)時形成下降沿脈沖，通過74LS390的脈沖輸入端INA輸入到計數(shù)器74 LS 390 ，由于74LS390是下降沿觸發(fā)的計數(shù)器所以當(dāng)它的有效沿到來時計數(shù)器就開始計數(shù)。計數(shù)器計的數(shù)通過其輸出端輸入到BCD七段譯碼器7

41、4LS247中使其驅(qū)動 LED數(shù)碼管顯示計數(shù)器所計的數(shù)。將計數(shù)器的輸出端QA和QD相與后的輸出作為高位的脈沖，利用QA和QD在時才相與為高電平其它時候都為低電平和74 LS 390是下降沿觸發(fā)的可以實現(xiàn)進(jìn)位，這樣就完成了從0000到9999的計數(shù)功能 。將其清零端短接后用開關(guān)K2來控制來實現(xiàn)清零功能。</p><p>　　缺點：電路不夠簡潔，連線比較麻煩容易出錯誤。</p><p><

42、;b>　　七、心得體會</b></p><p>　　在課程設(shè)計過程中，首先不知道選擇那個題目，經(jīng)過查閱資料和篩選，根據(jù)當(dāng)今熱門的“低碳生活”和鍛煉健身話題，選擇了數(shù)字計步器。然后借助于圖書館，互聯(lián)網(wǎng)等信息平臺，收集到了相關(guān)資料，經(jīng)過一系列的分析問題解決問題，不斷的修改和驗證，最終成功地完成了本次課程設(shè)計實驗。在本次課程設(shè)計中，我不僅加深了對課本知識的了解，而且鍛煉了動手能力，分析能力，和解決問題

43、的能力。</p><p>　　例如：本次課程設(shè)計中，我首先查找了市面上該產(chǎn)品的類型和相關(guān)原理圖并最終定下本設(shè)計原理，然后對原理圖加以分析改進(jìn)后，開始選取元器件，并設(shè)計電路圖，開始做好仿真實驗。通過不斷驗證修改確定最終電路圖，接著開始焊接電路，但在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)接好電路后卻發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管不顯示，經(jīng)過檢查電路后發(fā)現(xiàn)，沒有在3，8兩端給+5V電壓。本次課程設(shè)計通過將理論與實踐結(jié)合起來，使我們更好的學(xué)習(xí)了課程，并為畢業(yè)設(shè)計打下了

44、基礎(chǔ)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 王毓銀.《數(shù)字電路邏輯設(shè)計（脈沖與數(shù)字電路 第三版）》.高等教育出版社.1999</p><p>　　[2]陳有卿.集成電路妙用巧用300例.人民郵電出版社.1999</p><p>　　[3]康華光.《電子技術(shù)基礎(chǔ)&#