跑步机电路设计课件

1、沈阳工业大学数电课程设计论文题目：跑步机电路设计学院： 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 目录 1.课程任务32.设计要求33.实验目标34.方案论证35.选件46.实验原理5 (1)脉冲产生电路5 （2）分频电路6 （3）计数器电路7 （4）译码显示电路97调试过程108.课程问题和建议12 9.参考文献131. 课程任务：跑步机电路设计2. 设计要求：（1） 该跑步机电路有清零功能，有计时功能，有暂停键，可以显示。（2） 有两个档位开关，分别为一步一秒、一步两秒。（3） 档位开关打开同时，开始计时。计时显示最高为159。（4） 步数累计显示。3. 实验目标：根据设计要求，作出相关设计原理

2、图，并选择器件连接电路。4. 方案论证：脉冲电路产生的秒脉冲驱动计数器进行计数，产生BCD码驱动译码器译码，产生的译码通过数码管进行显示，电路的清零与暂停将通过计数器的特性进行设计。总体框图1分频电路脉冲产生电路译码显示电路计数器电路总体框图2电路的清零和暂停数码管将特定的进制代码翻译成一定的输出信号74LS48利用这些芯片组成相应的同步进制计时器产生脉冲（CLK）分频74LS7474LS0874LS2074LS0474LS160555定时器提供高低电平USB接口电源5. 选件电路板一个，USB接口一个，芯片555一个，74LS74一个，74LS160六个，74LS48六个，74LS20一个，

3、74LS04一个，74LS08一个，数码管6个，自锁开关2个，单刀双掷开关2个，300电阻42个，24K电阻2个，10uF电容一个，10nF电容一个，导线若干。6. 实验原理总电路图：（1） 脉冲产生电路图为由555定时器外接电阻、电容组成的多谐振荡器。电源Vcc经电阻R1、R2向电容C1、C2充电。当电容C1上的电压上升到电路的上线阈值电压2Vcc/3时，电压比较器C1输出高电平，使电路的输出端u0为低电平，这时电路内部的放电开关导通，使电容C1经电阻R2通过放点端放点。当电容电压下降到触发电压Vcc/3时，使得电路内部的电压比较器C2输出高电平，从而定时器输出u0由“低”变“高”，并使放电

4、开关断开。重复上述过程，电路产生振荡。由题意可知，步速为1秒1步和1秒2步，因此需产生2Hz振荡频率，再由74LS74分频得到1Hz频率。由图上数据得振荡频率为f=1.44/（R1+2R2）C1）=1.44/（24+224）1031010-6=2Hz（2） 分频电路利用74LS74实现对来自555定时器输出的振荡频率进行分频，触发器的状态只取决于时钟到来前D端的状态。其功能表如下通过74LS74将来自555定时器的振荡频率2Hz分成1Hz，其中1Hz作计时电路的脉冲，1Hz和2Hz作计步数电路的脉冲。（3） 计数器电路 计时电路74LS160的功能表将三片74LS160采用整体置数法，用并行进

5、位方式接法接成千进制计数器，然后将电路的59状态通过74LS20译码产生LD=0信号，同时加到前两片74LS160上。并且将该信号通过74LS04加到第三片74LS160的进位端.在下一个计数脉冲（第60个输入脉冲）到达时，将0000同时置入三片74LS160中，由前两片74LS160得到六十进制计数器，第三片74LS160进位。进位信号由74LS20的输出端引出。在555定时器的输出端与74LS74的输入端之间接一自锁开关，断开该开关，由于无脉冲提供给电路，74LS160为保持的工作状态，因而可实现电路的暂停功能。在所有74LS160的RD端与高电平之间接一自锁开关，根据74LS160功能表

6、可知，RD端为零时，74LS160为置零的工作状态，因而可实现电路的置零功能。将电路的159状态通过74LS08和74LS20译码产生低电平信号，将该信号加到555定时器的RD端。当数码管显示为159时，产生的低电平使555定时器的输出端产生低电平，即无脉冲产生，这样电路在159时为保持的工作状态。 计步数电路将555定时器与74LS74产生的2Hz、1Hz脉冲通过一单刀双掷开关与三片74LS160连接起来，这样该开关可控制步速。将三片74LS160采用整体置数法，用并行进位方式接法接成千进制计数器。（4） 译码显示电路译码显示电路采用的是静态连接方式，即每一个译码驱动器和一个LED数码管连接

7、，它是由74LS48共阴极译码驱动器和共阴极数码管组成的。74LS48可以直接驱动共阴极数码管。使用时不必再接负载电阻。当A3、A2、A1、A0输入为00001001时数码管显示十进制数码09.由于数码管每笔段的正向电压仅为2V，为了不使译码器输出的高电平电压值拉下太多，常在中间接一只几百欧姆的限流电阻。本设计接的是300的电阻。7. 调试过程一、察看外观质量 1、察看电路板是否有明显的裂痕、短路、开路或裸露铜线等现象。 2、察看元器件是否有错装、漏装、错联和歪斜松动等现象。 3、察看焊点是否有漏焊、虚焊、毛刺、挂锡等缺陷。二 电路板电源模块的调试 1、先用万用表测量一下电路板电源和地之间是否

8、短路。 2、上电时可用带限流功能的可调稳压电源。先预设好过流保护的电流，然后将电压值慢慢往上调，同时监测输出电流和输出电压。 3、 如果往上调的过程中，没有出现过流保护等问题，且输出电压也达到了正常，则说明电源部分正常。 4、 如果往上调的过程中，出现过流保护，则要断开电源，寻找故障点，并重复上述步骤，直到电源正常为止。三 电路板功能模块的调试 1、功能模块上电过程的调试：每个功能模块，都要上电测试一下，也要按照电源模块调试的步骤进行，以避免因为设计错误和安装错误而导致过流烧坏元器件。 2、确定功能模块故障的办法： 测量电压法。先要确认的是各芯片电源引脚的电压是否正常，再检查各参考电压是否正常

9、，还要测试主要功能点的电压是否正常等。 信号注入法。将信号源加至输入端，依次测量各点的电压或波形，判断是否正常，以找到故障点。 其它方法，看、听、闻、摸等。“看”就是看元件有无明显的表面异常或机械损坏；“听”就是听工作声音是否正常；“闻”就是检查是否有异味；“摸”就是用手去试探器件的温度是否正常。 四、电路调试的步骤： 1、上电观察： 上电后不要急于测量电气指标，要观察电路有无冒烟、打火等现象，听听有无异常杂音，闻闻有无异常气味，用手触摸集成电路有无温度过高现象。如有异常现象，立即关断电源，排除故障后再上电。 2、静态调试： 静态调试一般是指在正常是上电后不加输入信号，或只加固定的电平信号的条件下所进行的直流测试，用万用表测出电路中各点的电位，通过和理论估算值比较，结合电路原理的分析，判断电路直流工作状态是否正常，及时发现电路中已损坏或处于临界工作状态的元器件，使电路直流工作状态符合设计要求。 3、动态调试： 动态调试是在静态调试的基础上进行的，在电路的输入端加入合适的信号，按信号的流向，顺序检测各测试点的输出信号，若发现不正常现象，应分析其原因，并排除故障，再进行调试，直到满足要求。8. 课程问题和建议电路板在进行暂停、换挡的操作时容易发