数电课程设计.doc

0 一、系统总体设计方案及系统框图.1 1.1 设计方案： .1 1.2 设计原理： .1 1.3 系统总电路图： 2 二、单元电路的设计.2 2.1 信号的输入，锁存及显示:2 2.2 时钟信号发生器：.3 2.3 系统电路的编码，数据比较及加减计数：.4 三、pcb 板的绘制5 四、安装与调试步骤.5 3.1 安装步骤： .5 3.2 调试步骤 :6 四、故障分析与电路改进6 4.1 故障分析： .6 4.2 电路改进： .7 五、总结与体会 .8 六、附录（元器件清单）10 七、参考文献 .11 1 一一、系系统统总总体体设设计计方方案案及及系系统统框框图图 1.1 设设计计方方案案： 系统的时钟脉冲信号是由555 定时器接成的多谐振荡器。 时钟信号通过一定与门和与非门输入同步加减 计数器 cd40192，控制其加减计数。 系统的开关控制电路是由d 触发器和与非门构成，控制 信号灯的工作状态 。 系统的核心电路是由编码器cd4532，数据比较器 74ls85，同步可加减计数器cd40192,译码器 cd4511 和一定的 门电路组成，实现对电梯的上升和下降的控制。 1.2 设设计计原原理理： 系统的信号灯控制部分是由开关和d 触发器构成，开关 先接高电平，按下开关时，给了一个高电平触发信号输入给d 触发器使其锁存 高电平信号，从而使信号灯一直亮直到信号结束。 系统的核心部分是由编码器cd4532，数据比较器 74ls85，同步十进制可逆计数器cd40192,译码器 cd4511 和一 定的门电路组成。按下开关时，产生的高电平信号由 d 触发器 传给 cd4532 编码器，产生后的编码输入74ls85 数据比较器， 通过与 cd40192 输出 编码 比较，产生的信号再连接时钟信号通过 一定的门电路输入cd40192 计数器，控制计数器的加减，从而实 现电梯的上升与下降。 系统的时钟信号是由555 定时器接成的多谐振荡器。时钟 信号通过一定与门和与非门输入计数器cd40192，控制其加减 2 计数。 1.3 系系统统总总电电路路图图： b0 b1 b2 d1 d2 d3 d4 d5 d6 c7 d7d1 d2 d3 d4 d5 d6 a0 a1 a2 b0 b1 b2 a0 a1 a2 d u d u c5 d5 c6 d6 c3 d3 c4 d4 c1 d1 c2 d2 d7 d7 abab abab abab ab r ab le c2 c1 c3 c4 c5 c6 c7 r reset le reset r 4 dc 7 q 3 gnd 1 vcc 8 tr 2 th 6 cv 5 u20 555 r32 10k r33 82k c3 10u c4 0.1u d1 led-biby d2 led-biby d3 led-biby d4 led-biby d5 led-biby d6 led-biby a 15 b 1 c 10 d 9 load 11 clear 14 qa 3 qb 2 qc 6 qd 7 tcd 13 tcu 12 clku 5 clkd 4 u2 40192 a 7 b 1 c 2 d 6 lt 3 bi 4 le/stb 5 qa 13 qb 12 qc 11 qd 10 qe 9 qf 15 qg 14 u3 4511 d0 10 d1 11 d2 12 d3 13 d4 1 d5 2 d6 3 d7 4 ei 5 q0 9 q1 7 q2 6 eo 15 gs 14 u7 4532 d 5 q 1 clk 3 q 2 r 4 s 6 u4:a 4013 r6 10k a0 10 a1 12 a2 13 a3 15 b0 9 b1 11 b2 14 b3 1 ab 4 qab 5 u1 74hc85 1 2 3 u10:a 4011 5 6 4 u10:b 4011 r23 300 0.1uf r24 300 c7 0.1uf r25 300 c8 0.1u r26 300 c9 0.1uf r27 300 c10 0.1u r2 300 d 5 q 1 clk 3 q 2 r 4 s 6 u5:a 4013 r4 10k d 9 q 13 clk 11 q 12 r 10 s 8 u5:b 4013 r5 10k d 5 q 1 clk 3 q 2 r 4 s 6 u6:a 4013 r7 10k d 9 q 13 clk 11 q 12 r 10 s 8 u6:b 4013 r8 10k d 5 q 1 clk 3 q 2 r 4 s 6 u8:a 4013 r9 10k d 9 q 13 clk 11 q 12 r 10 s 8 u8:b 4013 r10 10k r11 300 c2 0.1uf r12 300 c11 0.1u d23 led-biby 1 2 3 u9:a 4011 r13 10k r14 10k r15 10k r16 10k r17 10k r18 10k 12 13 11 u9:d 4011 d 9 q 13 clk 11 q 12 r 10 s 8 u4:b 4013 r19 10k r20 10k d7 1n4007 d8 1n4007 d9 1n4007 d10 1n4007 d11 1n4007 d12 1n4007 d13 1n4007 r3 10k 3 二二、单单元元电电路路的的设设计计 2.1 信信号号的的输输入入，锁锁存存及及显显示示： 该单元电路如下图所示： c5 d5 c6 d6 abab d 5 q 1 clk 3 q 2 r 4 s 6 u5:a 4013 r4 10k d 9 q 13 clk 11 q 12 r 10 s 8 u5:b 4013 r5 10k r13 10k r14 10k 将 d 触发器的 q 非端与 d 端相连组成 t 触发器，当时钟输入端 clk 输 入高点平，q 端的状态翻转。d 触发器的复位端输入复位信号，q 端输 出低电平，led 灯熄灭。 2.2 时时钟钟信信号号发发生生器器 : 时钟信号产生电路主要由555 定时器组成震荡器，产生 稳定的脉冲信号，送到状态产生电路，状态产生电路根据需要产生 一定的 “0” 、 “1 ”信号，如图： 所以时间周期就是： t=c)2(7 . 0 21 rr 4 reset r 4 dc 7 q 3 gnd 1 vcc 8 tr 2 th 6 cv 5 u20 555 r32 10k r33 82kc4 0.1u 2.3 系系统统电电路路的的编编码码，数数据据比比较较及及加加减减计计数数： d 触发器锁存 高电平信号时，把 高电平通过 q 端输入编码 器 cd4532，从而编码器开始编码，编码后的数据输入数据比较器 74ls85， 同步加减计数器 cd40192 的输出端的数据同时也输入数据比较 器，通过比较后， 数据比较器的输出端，连接时钟信号通过与非门电路，从而控制 cr v v crt cc cc w222 7 . 0 3 1 0 3 2 0 ln crr vv vv crrt cccc cccc w )(7 . 0 3 2 3 1 ln)( 21 211 d1 d2 d3 d4 d5 d6 a0 a1 a2 b0 b1 b2 a0 a1 a2 d d7 r able reset u d0 10 d1 11 d2 12 d3 13 d4 1 d5 2 d6 3 d7 4 ei 5 q0 9 q1 7 q2 6 eo 15 gs 14 u7 4532 a0 10 a1 12 a2 13 a3 15 b0 9 b1 11 b2 14 b3 1 ab 4 qab 5 u1 74hc85 1 2 3 u10:a 4011 5 6 4 u10:b 4011 1 2 3 u9:a 4011 12 13 11 u9:d 4011 d 9 q 13 clk 11 q 12 r 10 s 8 u4:b 4013 r19 10k r20 10k 5 了计数器的加减，实现了电梯的上升与下降。 b0 b1 b2 d u le a 15 b 1 c 10 d 9 load 11 clear 14 qa 3 qb 2 qc 6 qd 7 tcd 13 tcu 12 clku 5 clkd 4 u2 40192 a 7 b 1 c 2 d 6 lt 3 bi 4 le/stb 5 qa 13 qb 12 qc 11 qd 10 qe 9 qf 15 qg 14 u3 4511 三三、pcb 板板绘绘制制 6 四四、安安装装与与调调试试步步骤骤 4.1 安安装装步步骤骤： 按照系统总的电路图，合理规划电路总布局，尽量使电路连 接简单、明了。 首先一个模块一个模块连接，连接好一个模块，就检测一个， 包括芯片，电路板，及导线是否接正确且接稳等，以防整体检测时 不必要的麻烦。 整体连接完毕，进行调试，看是否和仿真结果相同。如有出 入，仔细检测电路，查出问题所在。这样不断调试，直到达到预期 结果。 改进布线，力求精简。 4.2 调调试试步步骤骤 : 打开电源开关，接通电源，观察信号灯和数码显示管的变化。 如有问题，首先检查是否有电线松动，然后再调试其它部分。 检查信号灯和数码显示管是否有损坏。 如果以上都们问题的话，此时应该分成一个一个单元电路来 调试，包括芯片，电路板，及导线是否接正确且接稳等。 7 五五、故故障障分分析析与与电电路路改改进进 5.1 故故障障分分析析： 秒秒脉脉冲冲信信号号发发生生电电路路是是否否产产生生脉脉冲冲： 把万用表调到20v 电压档，万用表负极接地，正极接555 定时器 “3”针脚，芯片通电后，看电压变化是否变化明显，高电 平大于 3v，低电平小于0.4v。如果不能产生脉冲，检测555 定时器的引脚是否接对，电阻和电容是否接正确，如果不是这些问 题，就通过换芯片，看是否是芯片的问题，如果芯片也没问题，就 检测是不是电路板有问题。 数数码码显显示示管管不不能能正正常常显显示示： 看数码管是怎样显示的，如果显示乱码，检查译码芯片 cd4511 是否接线正常，然后检查各针脚对应输出是否正确，最后 检查数码管接线是否正确。如果数码管中某些段不亮，检查接线是 否正确，对应针脚电压是否变化。如果是某些段不灭也不完全亮， 换一个数码管试试。 信信号号灯灯不不显显示示或或不不按按仿仿真真的的状状态态显显示示： 检查信号灯是否能发光，然后检查信号灯接线处是否良好，最 后检查接线是否按照状态方程连接正确。 数数码码显显示示管管与与信信号号灯灯配配合合有有问问题题： 按下某楼层的开关时，信号灯亮，当数码显示管显示到相应的 楼层时，信号灯熄灭。如果不是以上的结果，首先检查jk 触 发器的管脚是否连接好以及是否正确。然后再检查同步可加减计数 器 cd40192 的管脚是否连接好以及是否正确。接着就是数据比较 器 74ls85 以及编码器 cd4532 的管脚连接正确与否。一步步检 查后，此问题便可解决。 8 5.2 电电路路改改进进： 总体来说，我觉得我设计的这个简易电梯控制系统电路已 经达到了最初的要求。简洁明了，功能模块清楚。唯一不妥的是 只具备单请求功能，多个楼层的请求则不再该设计的范围，简易 电梯的电路设计还有待进一步的完善 六六、总总结结与与体体会会 数电课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现 ,提出 ,分 析和解决实际问题 ,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作 能力的具体训练和考察过程.回顾起此次课程设计，至今我仍感慨 颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在短短的 几个 星 期内，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同 时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所 没有学到过的知识。通过这次数电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，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，这毕竟第一次做数电课程设计，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。 这次数电课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题， 最后在 蔡老师的辛勤指导下，终于达到了预期的效果 。同时， 在蔡老师的身上我学得到很多实用的知识。总体来说,这次实习 我受益匪浅 .在摸索该如何设计程序使之实现所需功能的过程中,特 9 别有趣 ,培养了我的设计思维,增加了实际操作能力.在让我体会 到了设计的艰辛的同时,更让我体会到成功的喜悦和快乐. 这次 数电课程设计 ,虽然短暂但是让我得到多方面的提高：1、提高 了我们的逻辑思维能力，使我们在逻辑电路的分析与设计上有了很 大的进步。加深了我们对组合逻辑电路与时序逻辑电路的认识，进 一步增进了对一些常见逻辑器件的了解。另外，我们还更加充分的 认识到，数字电路这门课程在科学发展中的至关重要性2，查阅 参考书的独立思考的能力以及培养非常重要，我们在设计电路时， 遇到很多不理解的东西，有的我们通过查阅参考书弄明白，有的通 过网络查到，但由于时间和资料有限我们更多的还是独立思考。 七七、附附录录（元元器器件件清清单单） 同步十进制可加减计数器（cd40192） 1 个 优先编码器（ cd4532） 2 个 数据比较器（ 74ls85） 1 个 双 d 触