课程设计说明书

题 目：二进制与格雷码转换设计学生姓名：TOC\o"1-5"\h\z学 号：学 院：班 级：指导教师：二O-二年七月七日摘要论文题目为设计一个将串行输入的3位自然二进制码转换为3位格雷码串行输出的逻辑电路。应要求，我们选取了由3位D触发器构成的移位寄存器，由555定时器产生脉冲信号控制将二进制码输入，触发在上升沿，实现了3位二进制码的串行输入并行输出，将其输出端接由两个异或门、一条导线构成的二进制转格雷码的转换部分实现码制转换，将其输出端接到1片74LS194的输入端DI,D2,D3，输出端接D3右移串行输出，实现格雷码的串行输出。关键词：格雷码；移位寄存器；555定时器；异或门；74LS194目录TOC\o"1-5"\h\z一、 设计任务概述 4二、 设计方案论证及方框图 4\o"CurrentDocument"三、 电路组成及工作原理 8\o"CurrentDocument"四、 电路元器件选择与计算 10\o"CurrentDocument"五、 安装与调试 111、 安装2、 测试方案3、 调试过程4、 调试中发现的问题及解决措施TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"六、指标测试 141、 单元电路功能测试2、 整体电路功能测试\o"CurrentDocument"结论 15心得体会 16\o"CurrentDocument"参考文献 18设计任务概述论文题目为设计一个将串行输入的3位自然二进制码转换为3位格雷码串行输出的逻辑电路。应要求，我们采用由3位D触发器构成的移位寄存器，实现3位二进制码的串行输入并行输出，将其输出端接由两个异或门、一条导线构成的二进制转格雷码的转换部分实现码制转换，将其输出端接到1片74LS194,实现串行输出。二设计方案方框图及论证在实现电路时可以有多种方案：方案一：（转码部分）一般的，普通二进制码与格雷码可以按以下方法互相转换：二进制码-＞格雷码（编码）：从最右边一位起，依次将每一位与左边一位异或XOR），作为对应格雷码该位的值，最左边一位不变（相当于左边是0）；格雷码-〉二进制码（解码）：从左边第二位起，将每位与左边一位解码后的值异或，作为该位解码后的值（最左边一位依然不变）•

NB码G码以四位代码为例.由格雷码与二逬制码的对照衆导出两神代码相互转换的逻辑表达式.G码一〉B码逻辑衣达式00000Q00QI0001000I200丁D0011300110010401000110=G45010101115,=5.©G,0110010I82-®Ga~7~01000100011100出]=#2国CJ]91001I101fl码一》G码逻轲表达式A10101111B101111■1HOq=员100I010Gj= @By61101101[1©5a=5S®£E1110I001F11111000（输出端）选取74LS194作为输出端。如图所示,UH-A■ ■■ ■QAB■ ■■ ■QBC■ ■■ ■QCD■ ■■ ■QDSL SR 20 21 -CLR————>CLK 1S14121274LS194D方案二：（转码部分）将右边公式写成最小项形式，以图示4位为例，取有4位地址输入，4位地址输出的2*4位ROM，如图接线，按照逻辑函数的要求存入相应的数据，即可将二进制码转换为格雷码。Gj" ®B2（输出端）选取74LS166作为输出端。如图所示,54/74LS1668位移位寄存器SIT/LDCJKTD>ULTCSISK WQAZBUT2>ISFTd131<5V1JN盏t厅1.1o11t工1A技术性比较：（转码部分）二者皆为输入既得输出，完成的功能上优劣相当。方案一采用门电路，需要3个D触发器，连线相对较多但简单，操作方便，且维修时可查出具体出现故障的片；而方案二虽只用一个器件，但一旦出现故障只能整片都换，成本提高了，且它需首先进行计算、编码，按要求存入数据再运行，程序相对复杂。经过比较，最终选择方案一。功能比较与联系实际：74LS166可直接实现并行输入与串行输出之间的转化，即一步到位，但由于实验室没有该器材，考虑到实际情况，我们改用74LS194，运用此器件需进行状态转化，操作步骤比74LS166复杂，但在条件允许下，最终选择方案一。三电路组成及工作原理输入部分由3位D触发器构成的移位寄存器，在时钟脉冲的作用下，依次将由J1控制输入的3位二进制数移入移位寄存器中，触发在上升沿，如图所示。2.555定时器5V{]U5LM55；ikn—:3C1

5V{]U5LM55；ikn—:3C1

=Z10uSIT□OXEliOCT-311uFIIKU3•输出部分3桑3桑耳3匚1]n.0X2X1首先将SI、SO端设置为1、1,使74LS194工作在并行输入状态，当3位格雷码数并行输入后，将S1、SO改接为0、1，使74LS194工作在右移状态，在时钟脉冲控制下从QC端串行输出，脉冲触发在上升沿。同时将R0、DIR接高电平。四电路元器件选择与计算1•时钟脉冲的选择输入端移位寄存器的时钟脉冲CLK1选CD555,其管脚外形图及逻辑电路如图所示；输出端74LS194的时钟脉冲CLK2直接接脉冲发生器，其频率设置为CLK1的2倍。CD555GNDVCCTRIGDirQ THR-R CVolt图3CD555引脚排列图图4CD555内部结构图五安装与调试•安装将电原理图画成印刷电路板的黑白图并制板。认真安装焊接。•测试方案调输入、转码单元A：按如下仿真图连线，检查无误后接通电源eV*C2：1uFLM55KMK7474NP7474HV174LS194D10Hz5VJ2—i击Key=Spacere —15V5V5VAu码m 1Q-3—>icm: 亠闪S—eV*C2：1uFLM55KMK7474NP7474HV174LS194D10Hz5VJ2—i击Key=Spacere —15V5V5VAu码m 1Q-3—>icm: 亠闪S—7CLR1J?小LH代亠1TR1ZI 1JQ-、icijc4ig7CLR.：>!-U2A0I1 |2|3|4|5|6|7|8|95VVCCVCC5V1zsVCC7474NVDCHITocn3ZSTSHTBI■ZO3'ZWXGX5X4ooo5V5V5V5B：调试串行输入端及转码部分调试555定时器调串行输出端•调试过程(1)调输入、转码单元调手动控制输入端J1分别置入不同的数通过灯泡亮灭观察是否实现移位寄存,且在异或门输出端是否实现转码。以输入110为例，高位在右，效果图如下所示：

Space=U&口34VDCmtcmDISTSHTEXo5VF^UTAI/4a7aBD_5V■8F^USAIy4070BD_5V9卜U3A,亠HERm ig-2—>ldJ： 亠闻Space=U&口34VDCmtcmDISTSHTEXo5VF^UTAI/4a7aBD_5V■8F^USAIy4070BD_5V9卜U3A,亠HERm ig-2—>ldJ： 亠闻S—7CL3.鸟U1代41V3Lin iq-b-1CIJ：亠闪'ldiS.Jui ig-2—Wd忖>ldJ： 4闻7CL3]17474忖2C110uvee—I-sw调试555定时器调试串行输出端首先，当3位格雷码并行输入后，将J2转接0实现74LS194的右移串行输出,由示波器XSC2观察输出波形，如下所示：谢示波器・XSC2T2-T1 0.000s 0.000V GNDC谢示波器・XSC2T2-T1 0.000s 0.000V GNDC-时间轴一比例110ms/DivX位置厂|Y/rIA46|通道」比例#忡Y位置厂Cac|0Ifpc"crc?r触发边沿kA外部「电平|o IV正弦I标劇自动I氐k外部I4•调试中发现的问题及解决措施输入速率太快，来不及手动设定输入数据。经555定时器对周期进行改变，实现了数据输入的可控性。通过J2改变74LS194的工作状态时有时间延误，此时可能输入数据已变。同样经555定时器调试使周期延长能使74LS194的工作状态来得及改变。(3)通过示波器观察波形时由于时间误差，出现波形重叠。通过调节接入74LS194的脉冲发生器的频率使观察具体，这里设定其频率为555定时器的2倍。没有输出显示。片74LS194的工作状态没有改变，应在数据并行输入后调至串行输出状态。且右移时需将SR端接数，可接1也可接0.六•指标测试1•单元电路功能测试2•整体电路功能测试单元电路经静态和动态调试、测试正常后，即可对课题要求的整体电路技术指标进行测试，记录测试数据，并对测试数据进行分析，最后得出测试结论，确定电路的技术指标是否符合设计要求。如果技术指标不符合设计要求，则应仔细检查分析问题所在，提出调整和修改建议。在此次课程设计中完成了下述工作和取得的进步：进行了设计任务的需求分析，完成了总体结构图的设计，进行了经济性和技术性比较并确定了最终方案。经过一个星期的实习，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我们也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。在整个设计过程中，我们通过这个方案包括设计了一套电路原理和连接图，和芯片上的选择。我在做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。此次课程设计，学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题，出现差错的随机应变，和与人合作共同提高，都受益非浅，今后的制作应该更轻松，自己也都能扛的起并高质量的完成项目。心得体会经过一个星期的实习，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我们也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。劳动是人类生存生活永恒不变的话题。通过实习，我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义，我才意识到老一辈电子设计为我们的社会付出。我想说，设计确实有些辛苦，但苦中也有乐，在如今单一的理论学习中，很少有机会能有实践的机会，但我们可以，而且设计也是一个团队的任务，一起的工作可以让我们有说有笑，相互帮助，配合默契，多少人间欢乐在这里洒下，大学里一年的相处还赶不上这十来天的合作，我感觉我和同学们之间的距离更加近了；我想说，确实很累，但当我们看到自己所做的成果时，心中也不免产生兴奋；正所谓“三百六十行，行行出状元”。我们同样可以为社会作出我们应该做的一切，这有什么不好？我们不断的反问自己。也许有人不喜欢这类的工作，也许有人认为设计的工作有些枯燥，但我们认为无论干什么，只要人生活的有意义就可。社会需要我们，我们也可以为社会而工作。既然如此，那还有什么必要失落呢？于是我们决定沿着自己的路，执着的走下去。同时我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人,个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。某个人的离群都可能导致导致整项工作的失败。实习中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。对我们而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在老师的辛勤指导下，终于游逆而解。同时，在老师的身上我们学也到很多实用的知识，在次我们表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！参考文献阎石•数字电子技术基础（第五版）[M].北京：高等教育出版社.2006中国集成电路大全编委会.中国集成电路大全一TTL集成电路[M].北京:国防工业出版社.1985： 567-600房建东荀延龙王艳荣等.电子技术[M].呼和浩特：内蒙古大学出版社.2004学生自查文献设计所需仪器设备及元器件清单序号名称型号及使用参数数量备注可调直流稳压电源DICE-DG1台数字万用表DT-830B1块实验板一块硬芯线3米示波器1台计数器CC45181片振荡兼分频器CC40601片4060或施密特触发器CC401061片40106有一种即可单稳态触发器CC40981片CMOS二输入与非门CC40112个555定时器NE5554片555定时器NE5562片电阻10kQ/0.125W若干电阻100kQ/0.125W若干电阻150kQ/0.125W若干电阻1MQ/0.125W若干电阻150Q/0.125W若干电位器300kQ/0.125W若干电位器10kQ/0.125W若干电位器150Q/0.125W若干电解电容10yF/25-60V若干电解电容47yF/25-60V若干电解电容100gF/25-60V若干电解电容1gF/25-50V若干电容0.01gF/25-60V若干扬声器8O/0.5W1个发光管(咼亮LED)5mm红/绿若干晶体管90133个晶体管90143个运放LM3583个附：参考文献书写格式：普通图书［序号］作者姓名•书名［M］.出版地：出版者•出版年.会议录、论文集［序号］主要责任者•题名：其他题名信息［C］.其他责任者•版本项•出版地:出版者，出版年：引文页码［引用日期］.科技报告［序号］主要责任者.题名：其他题名信息［R］.其他责任者.版本项•出版地:出版者，出版年：引文页码［引用日期］.学位论文［序号］作者姓名•论文题目［D］.学位授予单位所在地：学位授予单位名称，年.专利文献［序号］专利申请者或所有者•专利题名：专利国别，专利号［P］・公告日期或公开日期.专著中析出的文献［序号］析出文献主要责任者•析出文献题名［文献类型标志］//专著主要责任者•专著题名•出版地：出版者•出版年.期刊中析出的文献［序号］析出文献主要责任者•析出文献题名［文献类型标志］•期刊名，年，卷(期)：页码［引用日期］.报纸中析出的文献［序号］析出文献主要责任者•析出文献题名［文献类型标志］•报纸名，出版日期(版次).电子文献(包括专著或连续出版物中中析出的电子文献)［序号］主要责任者•题名：其他题名信息［文献类型标志/文献载体标志］•出版地：出版者，出版年(更新或修改日期)［引用日期］•获取和访问路径.注：各参考文献的类型及其标志代码如表1所示；各电子文献的载体及其标志代码如表1所示。表1文献类型和标志代码文献类型标志代码文献类型标志代码普通图书M报告R会议录C标准S汇编G专利P报纸N数据库DB期刊J计算机程序CP学位论文D电子公告EB表2电子文献载体和标志代码载体类型标志代码载体类型标志代码磁带(magnetictape)MT光盘(CD-ROM)CD磁盘(disk)DK联机网络(online)OL打印或手写要求1、 打印要求（1） 纸张及页面打印的设计说明书（论文）纸张用A4标准纸，版心尺寸为：左边距30