数电可预置定时显示课程设计.doc

武汉理工大学数字电路课程设计目录摘要1第一章 概述21.1可预置定时显示报警电路的功能21.2设计任务及要求21.2.1基本要求21.2.2 设计任务及目标21.2.3 主要参考器件：3第二章 电路原理设计及单元模块设计421 设计原理422 单元电路设计42.2.1 时钟脉冲产生电路52.2.2 译码显示电路设计62.2.3 计数电路设计72.2.4 防抖动电路设计92.2.5 电路总原理图设计9第三章 实际电路制作与调试113.1 电路PCB制作113.2 实际电路及发挥部分11第四章 元件清单12第五章 自我总结13第六章 参考文献14附件一 电路原理图附件二 电路PCB布线图附件三 成绩评定表摘要 数字电子技术课程设计是数字电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统一的一个环节，是真正锻炼分析与设计能力的一个环节。 本课程设计是脉冲数字电路的简单应用，我设计了可预置的定时显示报警电路。这个电路功能齐全，可以直接清零、启动、暂停和连续以及具有光电报警功能，同时应用了七段数码管来显示时间。此计时器有启动、暂停和连续功能，可以方便地实现断点计时功能，当计时器递减到零时，会发出光报警信号。本设计完成的中途计时功能，实现了在许多的特定场合进行时间追踪的功能，在社会生活中也具有广泛的应用价值。此电路的设计采用模块化结构，主要由以下4个组成：震荡模块、计数模块、控制模块及译码显示模块。在设计此计时器时，采用模块化的设计思想，使设计起来更加简单、方便、快捷。此电路是一时钟产生，触发，倒计时计数，译码显示为主要功能，在此结构的基础上，构造主体电路和辅助电路两个部分。关键字：NE555、74LS192、74LS10、CD4511、共阴极、计数、译码显示第1章 概述1.1可预置定时显示报警电路的功能 随着信息时代的到来，电子技术在社会生活中发挥着越来越重要的作用，运用模电和数电知识设计的电子产品成为社会生活不可缺少的一部分，特别是在各种竞技运动中，定时器成为检验运动员成绩的一个重要工具。本设计主要能完成：显示30秒倒计时功能；系统设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能；计时器为30秒递减计时其计时，且其计数脉冲周期为1秒；计时器递减计时到零时，数码显示器不灭灯，同时发出光报警信号。 1.2设计任务及要求 1.2.1基本要求(1）显示30秒计时功能。（2）控制计时器直接清零、启动、暂停/连续功能。（3）计时器为30秒递减计时器。（4）递减计时到零时，发出报警信号（此处为光报警）。 1.2.2 设计任务及目标 （1） 根据原理图分析各单元电路的功能； （2） 熟悉电路中所用到的各集成块的管脚及其功能； （3） 进行电路的装接、调试，直到电路能达到规定的设计要求； （4） 写出完整、详细的课程设计报告。 1.2.3 主要参考器件： NE555 74LS192 CD451174LS10Pt2262Pt2272第2章 电路原理设计及单元模块设计21 设计原理30秒计时器的总体参考方案框图如图所示。它包括时钟脉冲电路、计数电路、译码显示电路、报警电路和控制电路共五个模块组成。其中计数电路和控制电路是系统的主要模块。计数电路完成30秒计时功能，而控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、暂停/连续计数。译码显示电路用来显示时间。报警电路保证在计数到零时发出报警信号（此处为光报警）。而时钟脉冲电路则为计数电路提供基准的秒时钟脉冲，在脉冲上升沿触发计数。时钟脉冲显示电路计时电路报警电路控制电路图1 电路设计原理框图22 单元电路设计分析：计数器和控制电路是系统的主要部分。计数器完成30s计时功能，而控制电路具有直接控制计数器的启动计数、暂停连续计数、译码显示电路的显示和灭灯功能。为了满足系统的设计要求，在设计控制电路时，应正确处理各个信号之间的时序关系。在操作直接清零开关时，要求计数器清零，数码显示器灭灯。当启动开关闭合时，控制电路应封锁时钟信号CP，同时计数器完成置数功能，译码显示电路显示“30”字样；当启动开关断开时，计数器开始计数；当暂停连续开关拨在暂停位置上时，计数器停止计数，处于保持状态；当暂停连续开关拨在连续时，计数器继续递减计数。 2.2.1 时钟脉冲产生电路 由于电路要采用秒计时，则需要一个频率为1HZ的时钟脉冲信号，本设计采用NE555定时器构成多谐振荡器，由周期公式可知t=0.7（R1+2R2）C可知，要产生t=1秒的脉冲信号，选定参数为：R1=15K，R2=68K,C=10uF。具体设计如下图2所示。图2 时钟信号产生电路 图中，3脚为时钟信号输出脚。设计好电路之后，用proteus仿真软件仿真，示波器显示方波信号如图3所示。图3 NE555输出的脉冲信号 2.2.2 译码显示电路设计 译码显示电路采用十进制译码器CD4511驱动7段共阴极数码管。CD4511译码器功能及管脚图如下：图4 译码器管脚图 其中，7、1、2、6管脚为输入端，13、12、11、10、9、15、14为译码输出端，分别接共阴极数码管的a、b、c、d、e、f、g输入信号变化范围从0000-1001，译码输出为十进制数字0-9。 七段共阴极数码管实际管脚图如图： 图5 七段共阴极数码管译码显示电路设计如下：图6 译码显示电路 2.2.3 计数电路设计 计数电路采用同步十进制计数器74ls192，其管脚图如下：图7 同步十进制计数器管脚图 14脚为清零端，11脚为置数端，CPU为递加计数，CPD为递减计数，TCU为进位信号，TCD为借位信号。Q0-Q3为输入信号（置数使用），P0-P3为输出信号。根据要求，采用递减计数，预置数高位为3低位为0。具体电路设计如下：图8 计数电路和报警电路报警电路如上所示，要求计数到0时执行光报警或是声报警（此处为光报警），当高位递减到0时，13脚输出低电平借位信号通过非门驱动发光二级管发亮。 2.2.4 防抖动电路设计由于实际操作拨动开关时会产生抖动影响电气实验结果，故应在开关部分加入去抖动电路消除抖动产生的误码信号。具体设计如下：图9 防抖动电路设计 2.2.5 电路总原理图设计在proteus仿真软件中画出电路原理图如下：图10 电路总原理图第3章 实际电路制作与调试3.1 电路PCB制作用protel软件制作pcb，画出所需元器件封装图，布线后打印至热传印纸，然后转印到覆铜板上，用三氯化铁腐蚀覆铜板，最后打孔，pcb板子就做好了，只需往上面焊接元件即可。3.2 实际电路及发挥部分由于此课程设计相对较为简单，核心部分制作完成后还剩余很长时间，于是本人往电路板上面添加了一部分电路，即用315模块和pt2262、pt2272结合使用的遥控模块。Pt2262和pt2272为配对使用的编/解码芯片，pt2262是编码芯片，pt2272是解码芯片，两块芯片用315无线模块作桥梁即可实现无线遥控的功能。Pt2262、pt2272管脚如图：图11 编/解码芯片管脚图第4章 元件清单元件清单元件名称型号数量备注计数器74ls1922多谐振荡器NE5551D触发器74ls741三输入与非门74ls101译码器CD451127段共阴数码管E50112发光二级管1电阻15k1电阻68k1电阻5101电容10uF1电容10nF1编码芯片Pt22621解码芯片Pt22721发射接收模块315模块1发射、1接收第5章 自我总结通过本次课程设计，更进一步学习了数字电路常用的芯片，比如：计数器、译码器、各种门电路等等；与此同时也加深了对时序电路设计的理解，相当于把一个学期学习的数字电路又系统的复习了一遍，对电路的设计布局等都有了很好的提高。另外，由于本次课程设计分给我的题目相对较为简单，所以制作周期并不长，有很多的空余时间，于是我就利用了剩下的时间在原有电路的基础上加了发挥部分的电路，即常用的遥控模块。本来原电路设计成功后无疑就是对我的一次莫大的鼓励，再加上自己发挥部分的电路的调试成功，心情更加好，信心也大增。实际上，在整个电路的设计过程中也遇到过蛮多问题，刚开始由于译码器驱动数码管的电路出现问题导致数码管计数乱码显示不正常，而且乱码还乱的比较高科技，一部分数字正常显示另一部分数字显示乱码，个人检查了好久的电路才搞定使其正常工作。在这个过程中也学会了怎样发现问题和找到解决问题的方法，使我不仅在做课程设计的时候能发现并解决问题，也能在做人做事中发现并解决问题。所以总的来说我对自己在本次课程设计中的表现非常满意，因为确实受益匪浅，收获颇多。第6章 参考文献参考文献： 1 数字电