东北大学数电课设报告word

1东 北 大 学课程设计报告课程设计名称: 数字电子技术课程设计 专题题目： 百进制倒计时显示报警器 指导教师： 杨丹 学生姓名： 罗艺博 学号：20154377 专 业： 计算机科学与技术 班级： 1507 设计日期: 2018 年 7 月 3 日 2018 年 7 月 7 日1摘要“倒计时”这一短语来源于 1927 年德国的幻想故事片月球少女 ，在这部影片中，导演弗里兹为了增加艺术效果，扣人心弦，在火箭发射的镜头里设计了“9、8、7、3、2、1”点火的发射程序。这个程序得到火箭专家们的一致赞许，认为它十分准确清楚科学地突出火箭发射的时间越来越少，使人们产生火箭发射前的紧迫感。此后“倒计时”被普遍采用，而且超越了使用范围，成为一个适用性极强，适用范围极广的词语。时钟电路是数字电路系统中的灵魂，它属于一种控制电路，整个系统都在它的控制下按一定的规律工作。时钟电路包括主时钟振荡电路及经分频后形成各种时钟脉冲的电路。比如多路可编程控制器中的 555 多谐振荡电路，数字频率计中的基准时间形成电路等都属于时钟电路。本设计是采用 555 定时器，74LS192 计数器，74LS47 数码管译码器为核心元件，利用 74LS47 显示倒计时剩余时间。当计数到达 100 时，会自动触发报警器，报警器为声光报警器，报警持续时间为 10 秒。报警器报警时间由 555 定时器控制。这样一个 100 进制倒计时报警器系统可运用到日常的倒计时工作中，方便人们规划时间，而且，它还能被运用到很多更大规模的电路系统中，从而实现更多功能。因此倒计时报警器系统的设计有很大的现实意义。关键词：计数器，译码器，555 定时器，触发器1目录摘要2第 1 章 概述 4第 2 章 课程设计任务及要求2.1 设计任务.52.2 设计要求.5第 3 章 系统设计3.1 方案论证63.2 系统设计3.2.1 结构框图及说明63.2.2 系统原理图及工作原理73.3 单元电路设计3.3.1 单元电路工作原理.93.3.2 元件参数选择.12第 4 章 软件仿真4.1 仿真电路图.154.2 仿真过程.164.3 仿真结果.16第 5 章 结论17参考文献.18收获、体会和建议.191第 1 章 概述火箭发射倒计时、高考倒计时、电影上映倒计时“倒计时”一词常常出现在我们的日程生活中，倒计时计数器已经成为人们日常生活中必不可少的必需品，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来了极大的方便。尽管目前市场上已有现成的数字时钟电路芯片出售，价格便宜、使用也方便，但专门用作倒计时报警的系统却不曾出现，因此进行倒计时报警系统的设计是必要的。数字电子技术课程设计是电子技术基础教学中的一个实践环节,它使我们通过设计和搭建一个实用电子产品雏形,巩固和加深在数字电子技术课程中的理论基础和实验中的基本技能,训练电子产品制作时的动手能力。通过该课程设计，设计出符合任务要求的电路,掌握通用电子电路的一般设计方法和步骤，训练并提高学生在文献检索、资料利用、方案比较和元器件选择等方面的综合能力,同时为毕业设计和毕业以后从事电子技术方面的科研和开发打下一定的基础。电子电路的一般设计方法和步骤是：分析设计任务和性能指标，选择总体方案，设计单元电路，选择器件，计算参数，画总体电路图。进行仿真试验和性能测试。实际设计过程中往往反复进行以上各步骤，才能达到设计要求，方便同学们灵活掌握。本次设计只是简单地应用 74LS192、74LAS47 以及 555 定时器组成的小型数字系统。1第 2 章 课程设计任务及要求2.1 设计任务本设计为实现计数报警功能。（1） 技术报警器的计数脉冲用按键产生，需要一个按键脉冲电路；（2） 计数报警器能对输入脉冲计数，最大值为 99，因此设计一个 100 进制的加法计数器；（3） 当基数达到最大值时进行 10 秒的声光报警，因此设计一个定时电路；（4） 为了能够显示数字，需要设计一个显示译码电路。2.2 设计要求独立完成系统的原理设计。说明系统实现的功能，应达到技术指标，进行方案论证，确定设计方案。系统中包含的中、小规模集成电路的种类至少在六种以上。画出电路图，说明各部分电路的工作原理，初步选定所使用的各种器件的主要参数及型号，列出元器件明细表。系统中包含的中小规模集成电路的种类至少在六种以上。根据理论设计用 multisim 在计算机上进行仿真。验证所设计方案的正确性。1第 3 章 系统设计3.1 方案论证倒计时警报器系统中 100 进制的计数用 74LS192 可以实现，需要两片74LS192 来实现进位显示 0099，数字的显示用译码器 74LS47 和共阳极数码管组成，脉冲信号用按键控制，555 定时器可以实现 10 秒定时作用，声光报警部分用 LED 灯和蜂鸣器实现，所以此方案正确。3.2 系统设计3.2.1 结构框图及说明控制电路计数部分 定时间路1图 3.1 系统结构框图说明：本设计为实现计数报警功能，技术报警器的计数脉冲用按键产生，需要一个按键脉冲电路；计数报警器能对输入脉冲计数，最大值为 99，因此设计一个100 进制的加法计数器；当基数达到最大值时进行 10 秒的声光报警，因此设计一个定时电路；并且为了能够显示数字，需要设计一个显示译码电路。3.2.2 系统原理图及工作原理译码电路 报警部分1U174LS192NA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4LOAD11BO13CO12CLR14U274LS192NA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4LOAD11BO13CO12CLR14U3A74LS00NU774LS47NA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14LT3RBI5BI/RBO4U874LS47NA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14LT3RBI5BI/RBO4A1555_VIRTUALGNDDISOUTRSTVCCTHRCON TRIVCC5V510VCC5V VCCVCC5VVCC5VVCC5VR11kC21uF 27LED1U11SONALERT200Hz29U9ABCDEFGCA12131415161718VCCU10ABCDEFGCA202122232425VCCVCC5V19U12A74LS00NVCCR45005%VCC5VVCCJ2Key= SpaceGNDGNDVCC5V VCC46 3110 0VCCC1100uF 260035302U4A74LS00N2831VCC1789图 3.2 系统原理图说明：原理图如图 3-1 所示。此设计为实现计数报警器的功能，报警器的计数脉冲需用按键产生。运用两片十进制计数器 74LS192 实现 100 进制，从而完成计时。而译码部分运用 74LS47N 和共阳极数码管组成，显示计时的时间，显示从 00到 99 之间的数字。555 定时器组成单稳态触发器，能够产生 10 秒的定时，使1计数报警器工作。开始时，按键产生计数脉冲所需信号，从而使 74LS192 开始计时，当倒计时完成，即显示 99 时，LED 灯开始发光，同时蜂鸣器开始响，这样的报警形式将持续 10 秒，10 秒后停止。3.3 单元电路设计3.3.1 单元电路工作原理定时报警部分定时报警部分的设计主要运用 555 定时器，LED 灯和蜂鸣器组成，10 秒报警可以调节 555 组成的单稳态定时器中的 R2 和 C2 调节，运用公式 t=1.1RC 来计算，R2 、C2、C1 与 555 定时器组成单稳态定时器，触发输入端 UTR 作为触发输入端，将 VTD 和 R1 构成的反相器输出电压 UDIS 接至阀值输入端 UTH，并在阀值输入端 UTH 对地接入电容 C1，如图 3.3。A1555_VIRTUALGNDDISOUTRSTVCCTHRCONTRIR11kC21uF27LED1U11SONALERT200 Hz 29 R45005%VCC5VVCCC1100uF260035图 3.3 定时报警部分1100 进制计数电路部分100 进制计数电路运用 10 进制 74LS192 来实现，A 、B、C、D 是并行输入端，起始状态是清零状态，所以 ABCD 输入端接地，LOAD是异步置数输入端，所以个位接高电平，十位需从个位的进位脉冲输出端经过与非门实现高电平来计数，UP 端为进位脉冲输入端，CLR 为异步清零输入端，将两个 CLK 端串联，实现 99 时清零，从新计数，十位增加两个与非门实现消除竞争冒险现象，如图3.4。U174LS192NA15B1C10D9