电子技术课程设计-考试天数倒计时器.doc

课程设计名称： 电子技术课程设计 题 目： 考试天数倒计时器 学 期：2014-2015学年第1学期专 业：电子信息工程 班 级：3班 姓 名： 学 号：201240600502 指导教师： 课程设计任务书一、设计题目考试天数倒计时器的设计二、设计任务显示两位数倒计时，如99到11.当到9时喇叭自动响0时结束2.用LED数码管显示结果3.可以实现预置数功能三、设计计划电子技术课程设计共1周。第1天：针对选题查资料，确定设计方案；第2天：方案分析比较，电路原理设计，进行元器件及参数选择；选用芯片参考：减法器、74160A、74LS48、LED数码管。第34天：利用Multisim电路仿真，画电路原理图；第5天：编写整理设计报告。四、设计要求1. 画出整体电路图。（Protel或Multisim）。2. 对所设计的电路全部或部分进行仿真，使之达到设计任务要求。有余力的同学尝试制作PCB单面板图。3. 写出设计报告书。指 导 教 师：陈大庆时 间：2014年9月4 日辽宁工程技术大学电子技术课程设计综述本次设计的考试天数倒计时器由信号发生器、编码器、计数器、译码器、显示器、蜂鸣器组成。由七段数码管来显示译码器所输出的信号。采用了74LS系列集成芯片。先通过信号发生器输出计数脉冲；再通过两片74LS190芯片来实现倒着计数的功能，在置数端置成需要的数；然后，通过74LS48，4线-7段译码器来进行译码；最后通过数码管显示数字。在输入端有置数电路，在输出端有报警电路。然后分别详细设计各单元电路。确定电路设计后通过Multisim电路仿真画出画电路原理图，并通过仿真的结果对电路设计进行修改和完善，做出最终的考试天数倒计时器。此计时器可以为即将来临的考试进行天数倒计时，对考生起督促作用。1总体方案设计本系统采用置数电路、计数器、译码器、显示器、报警电路组成。由LED七段数码管来显示译码器所输出的信号。采用了74LS系列中小规模集成芯片。总体的设计方案如下1.1方案设计思路本次设计的是一个考试天数倒计时器。既然是计时器，就应该有计数电路；又因为是倒计时器，所以应该是减计数器。因此我选择了74LS190作为计数芯片。这个芯片比较熟悉，而且引脚功能都十分清晰，方便设计。用信号发生器给74LS190输入一个合适频率的方波信号，然后在输入端置入需要的数，就能开始倒计时了。然后输入的数据就需要一个译码电路。我选择了74LS484线-7段译码器来进行译码。将74LS190的输出端接入74LS48的输入端，74LS48的输出段接上7段BCD码数码管，就可以显示出倒计时的数字了。同样的接法接出两位数码管显示倒计时器。在输入端，考录到置数的方便，我用了74LS147二-十优先编码器来实现更好的置入十进制数，而不需要一位位的置入二进制数。在输出端我还加上了报警电路。将控制十位的计数芯片74LS190的输出端再牵出来4跟线，两两分别接入一个或门，然后输出段再接一个或门，再接到一个蜂鸣器上，蜂鸣器另外一端接信号发生器输出端。这样当倒计时从09到00时，蜂鸣器就会发出“滴滴”的报警声。1.2设计原理框图图1-2 设计原理框图2单元电路设计2.1置数电路2.1.1电路组成采用9个开关，74LS147，74LS32组成。将开关组一端与VCC连接，另一端与74LS147的九个输入端连接。74LS147输出端分别连接4个非门。开始时开关全部闭合，非门输出0000，然后开关依次从上往下断开，非门依次输出0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001，对应着十进制数从1到9。（电路下图所示）图2-1-1置数电路2.1.2工作原理芯片名称：74LS147图2-1-2-1 74LS147优先编码器真值表及引脚图I-数据输入端；Y-数据输出端由图可知，此芯片输出为BCD码的反码，所以在其输出端需要接非门，所以使用了74LS04芯片名称74LS04图2-1-2-2 74LS04功能表及其引脚图2.2计数电路通过74LS190的减计数功能实现倒计时芯片名称：74LS190可预置的十进制同步加/ 减计数器图2-2-1 74LS190功能表2.3译码电路通过74LS48把74LS190输出的BCD码译成驱动7段数码管的高低电平信号芯片名称：74LS48 4线-7线译码器4线七段译码器/驱动器（BCD输入，有上拉电阻） 输出端（YaYg）为高电平有效，可驱动灯缓冲器或共阴极VLED。当要求输出 015 时，消隐输入应为高电平或开路，对于输出为0 时还要求脉冲消隐输入为高电平或者开路。当为低电平时，不管其它输入端状态如何，YaYg均为低电平。当RBI和地址端（A0A3）均为低电平，并且灯测试输入端为高电平时， Ya Yg为低电平，脉冲消隐输出也变为低电平。当消隐输入为高电平或开路时，灯测试输入端为低电平可使YaYg均为高电平。图2-3-1 引脚图图2-3-2 功能表2.4显示电路显示电路用7段BCD码数码管显示十进制数字LED数码管的结构及工作原理LED数码管（LED Segment Displays）是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。LED数码管常用段数一般为7段有的另加一个小数点，还有一种是类似于3位“+1”型。位数有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等.，LED数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类，了解LED的这些特性，对设计是很重要的，因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电路有差异外，编程方法也是不同的。下图是共阴极和共阳极数码管的内部电路，它们的发光原理是一样的，只是它们的电源极性不同而已。颜色有红，绿，蓝，黄等几种。LED数码管广泛用于仪表，时钟，车站，家电等场合。选用时要注意产品尺寸颜色，功耗，亮度，波长等。 图2-4 阴极阳极图LED每一笔划都是对应一个字母表示 DP是小数点.LED数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数位，因此根据LED数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。2.5报警电路2.5.1电路组成将控制十位的74LS190的输出的四根线两两接上一个或门，然后再接一个或门，接入一个蜂鸣器。蜂鸣器另外一段接着信号发生器。当十位变为0时，门电路最终输出低电平，蜂鸣器将在信号发生器输出的频率下发出“滴滴”的报警声。图2-5-1 报警电路2.5.2工作原理芯片名称:74LS3274LS32功能表及原理图74LS32 为四组2 输入端或门（正逻辑），共有54/7432、54/74S32、54/74LS32 三种线路结构型式引出端符号： 1A4A 输入端 1B4B 输入端 1Y4Y 输出端 图2-5-2-1 74LS32逻辑图及功能表蜂鸣器：蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。 ；蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。图2-5-2-2 蜂鸣器3电路仿真仿真结果如图图3 仿真电路图任意时刻按下空格则进入置数状态，由于74LS147有优先级，所以在置数的时候，开关组从上到下依次断开按可以置入1到9，全部闭合置入0，然后按下空格则从所置入的数开始再次进入倒计时阶段。4设计小结通过这次设计，掌握了74LS190、74LS48、74LS04、74LS32、74LS147等芯片的原理，简单了解了倒计时器的电路原理，初步掌握了两位倒计时器的设计、调试及测试方法，提高设计电路，改进电路的能力，巩固了已学的理论知识，建立数字电子技术理论和实践的结合，了解两位倒计时器各单元电路之间的关系及相互影响，从而能正确设计、组织两位倒计时器的各个单元电路。学习数字电子技术、模拟电子技术不仅仅是学习他们本身，还要对一些电子元器件和集成芯片进行熟悉和了解。在设计之前要充分了解设计的要求和可能用到的元件。在仿真的过程中，要反复测试各部分电路，无误之后方可连接在一起调试。要尽量使元件分部合理美观，使得连线简便在做本次课程设计过程中，我感触最深的当属查阅大量的设计资料了。为