数电课程设计-触碰抽奖机

1、郑州科技学院敖孛电子课程设计题 目触碰抽奖机的设计学生姓名黄聪专业班级电气工程及其自动化4班 学 号201347103院（系）电气工程学院指导教师王晓冬完成时间 2016年3月25日1设计目的12设计的任务与要求12.1设计任务12.2功能要求12.3设计要求23电路设计方案与论证24元器件功能说明34.1 74ls16134.2 74ls4844.3七段数码管65制作与调试75.1电路仿真75.2硬件电路制作与调试76 9参考文献10附录1:总体电路原理图11附录2:元器件清单12附录3:实物图131设计目的(1) 巩固和加深对电子电路基本知识的理解，提高综合运用本课程 所学知识的能力。(2

2、) 培养根据课题需要选学参考书籍，查阅手册、图表和文献资料 的自学能力。通过独立思考，深入钻研有关问题，学会自己分析并解决 问题的方法。(3) 通过电路方案的分析、论证和比较，设计计算和选取元器件； 初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。(4) 能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测；(5) 使用适当的软件进行仿真，提高电路仿真分析及操作能力；(6) 了解与课题有关的电子电路以及元器件的工程技术规范，能按 设计任务书的要求，编写设计说明书，正确地反映设计与实验的成果， 正确地绘制电路图等。2任务与要求2.1设计任务通过触碰产生触发，计数器47ls161在触发脉冲的作用下产生计数， 经

3、过与非门74ls00的反馈使得计数器逢十进位。计数器的计数方式采用 8421 bcd的编码形式，将输出信号传给译码器74ls48,译码器将计数 器的输出信号转换为七段数码管的数码信号，经过数码管显示出相应的 数字。产品由两块相同的计数译码相级连，从而实现099之间的数位跳 转，以达到随机数的功能。2.2功能要求1.使用74ls161、74ls48、74ls00七段数码管等要求能够实现接触式的随机数产生功能;2. 用手接触硬币时，数码管示数快速跳转以产生随机效果；3. 停止接触时，数码管稳定显示一个099之间的随机数。2.3设计要求(1) 分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、

4、 指标及应用环境等，构思出各种总体方案，绘制结构框图。(2) 确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、 结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，敲定可行方 案。(3) 设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单 元电路，逐个设计。(4) 组成系统。在一定幅而的图纸上合理布局，通常是按信号的流 向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。3设计方案与论证74ls161芯片为一 8421bcd编码的计数器，除了具有普通四位二进 制加法计数器的功能外，还具有可编程计数器的编程功能，使用灵活方 便。编程方法有两种：一是由计数器的不同输出组合来实现控制计数

5、器 模；另一种是通过改变计数器的预置输入数据来改变计数器的模。既可 以从零开始计数，也可以从非零开始计数。设计方案：通过用手接触而板上的硬币给以触发，将触发信号传给 计数器74ls161,再将计数信号传给译码器74ls48,译码器再将译码过 的信号经过数码管显示。电路运行框图如图3-1数码管显tpc触发计数器译码器图3-1电路运行流程框图4各元件功能说明4.1 芯片 74ls16174ls161为二进制同步计数器，具有同步预置数、异步清零以及保 持等功能。74ls161的功能表如下表4-1表4-1 74ls161功能表crldctr输ctp入d2d3qo输qi出cpdodiq2qs0xxxxx

6、xxx00001 0xxtdodld2d3dodld2d31 111txxxx计数1 10xxxxxx保持1 1x0xxxxx保持注：qcc= ctr qo qi q2 q3从功能表的第一行可知，当c7?=0 （输入低电平），则不管其他输入端（包括cp端）状态如何，四个数据输出端qo、qh q2、全部清 零。由于这一清零操作不需要吋钟脉冲cp配合（即不管cp是什么状态 都行），所以&为异步清零端，且低电平有效，也可以说该计数器具有 “异步清零”功能。从功能表的第二行可知，当巧=1且15=0时，时钟脉冲cp上升沿到达，四个数据输出端qo、qi、q2、（53同时分别接收并行数据输入信 号d

7、0、dl、d2、d3。由于这个置数操作必须有cp上升沿配合，并与cp 上升沿冋步，所以称那么该芯片具奋“同步置数”功能。从功能表的第三行可知，当z5 = = l, ctr=ctp=l时，则对 计数脉冲cp实现同步十进制加计数;而从功能表的第四行又知道，当巧= ld=1时，只要ctr和ctp中有一个为0,则不管cp状态如何（包括上升沿），计数器所有数据输出都保持原状态不变。因此，ctr和ctp 应该为计数控制端，当它们冋吋为1吋，计数器执行正常冋步计数功能; 而当它们有一个为0时，计数器执行保持功能。另外，进位输出qcc= ctrq（rqq2，q3表明，进位输出端仅当计数 控制端ctr=l且计数

8、器状态为15时它才为1,否则为0。4.2芯片74ls48译码驱动器在数字显示系统中，用显示器把字符显示出来，就需耍将代表具体 数字符号的二进制代码，经译码器、驱动显示器显示出个字段。译码器 的类型有很多，本方案只涉及用于led数码管的8421bcd码7段译码 器74ls48,这种译码器是常用的中规模集成芯片，内部带有驱动电路， 使用时无需再接驱动电路。74ls48 （输岀高电平有效）配共阴极的led 数码管，其输出各段可直接与数码管各段相连接。一、74ls48的引脚如图4-2bi/rbo 匸23456 7rbid匚 ac gnd e 89vcc f g a b c e图4-1 74ls48引脚

9、图二、各使能端的功能说明：ar:测灯输入端。lr=0时，显示各段都亮，主要用来检查74ls48及显示器好坏。rbi :动态灭零输入端。lt=1条件下，当rbi =0且输入数码 dcba=oooo时，显示器各段全灭，当输入数码非零时，正常译码显示。bi：静态灭灯输入使能端。只要兩=0,无论输入数据如何，译码 器各段输出全为低电平，显示器灭灯。rbo：动态灭零输出端。在不使用兩功能时，兩/rbo为输出使能， 只有在译码器实现动态灭零时，rbo=0，否则rbo=lo实现整数位的 消隐，是将高位的厉/rbo接到低位的屈7端；实现小数点位的零消隐，是将低位的初/rbo接到相邻高位的端。三、74ls48的

10、功能表如图4-2表4-2 74ls48功能表4.3七段数码管共阴极数码管是一类数字形式的显示屏，通过对k不同的管脚输入 相对的电流，会使其发亮，从而显示出数字能够显示时间、日期、温度 等所有可用数字表示的参数。由于它的价格便宜、使用简单、在电器， 特别是家电领域应用极为广泛，空调、热水器、冰箱等等。绝大多数热 水器用的都是数码管，其他家电也用液晶屏与荧光屏。一、数码管的驱动方式1. 直流驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的i/o端 口进行驱动，或者使用如bcd码二-十进制译码器译码进行驱动。优点 是编程简单，显示亮度高，缺点是占用i/o端口多。格入输出blzrboa b0x0 o 1

11、 o o 1 oo i oo 1 o o i o )010ooilllloillllllo looolllolloolllo lolooolololooolo lollollftlollollo llollllll 1 o 1 o o o o llllloollloolooo lollololllooolooltrbi d c b axxg xxox x nx x ox x ooiolololo 1 o ) o o 1oolioolloolloollooooll lloooolllloooooooo1xxxxx-xxxxxkxxxx零tn灭式态动01234567890123452. 七段数码管

12、动态显示驱动是将所有数码管通过分时轮流控制各个 数码管的控制端，就使各个数码管轮流受控显示。将每个数码管的公共 极增加位选通控制电路，位选通由各自独立的i/o线控制，当单片机输 出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管 会显示出字形，取决于单片机对位选通控制端电路的控制。二、七段数码管引脚图+5v图4-2七段数码管结构图图中（a）为共阴极数码管，（b）中左边为共阴极数码管结构，右 边为共阳极数码管结构。5制作与调试5.1电路仿真在.电子仿真实验室用multisim软件进行电路仿真实验，multisim是 美国国家仪器(ni)有限公司推出的以windows为基础的仿真工具，

13、适 用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输 入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。通过直观 的电路图捕捉环境，轻松设计电路。仿真模拟实验避免了实物实验的危 险性，损坏性以及能源损耗性。在仿真电路中，当开关闭合接触一下 再弹起时，数码管就会在原来数据的基础上加一。其仿真电路如图5-1。q|3a74ls48d4als00maca coc 3ex*1.1gtosaou1三1ao c d c r gu4aacaoctsnsansee*loxs74als161bmvzcx9cact*xexct02an:u77lsoo&4ls48d4700470q图5-1

14、实验仿真电路图5.2硬件电路制作与调试一、硬件制作1. 元器件焊接之前先用万用表分别检测电阻、数码管和各个芯片等 电子元器件是否损坏；2. 按技术要求和焊盘间距对元器件的引脚成形，将元器件各个引脚 按需要弯曲直角或其它要求;3. 将元器件按照电路图中的位置插入万能板；4. 按电路圈连接线路，焊接电子元器件；5. 半导体元件的焊接最好采用较细的低温焊丝，为防止烙铁温度过 高而烧毁半导体元件，烙铁在焊接处停留的时间不宜过长，元器件的焊接 时最好控制在23秒；二、硬件的调试通电前，首先直观检查电路各部分接线是否正确，检查电源、地线、 信号线、元器件引脚之间有无短路，器件有无接错。接入电路所要求的电源

15、电压，观察电路屮各部分器件有无异常现象。 如果出现异常现象，则应立即关断电源，待排除故障后方可重新通。路图连线，按一定顺序安装好的线路，这样比较容易查出哪里有错 误。按连线是否正确，按照电路图检查安装的线路。把每个元件引脚的 连线一次查清，检杳每个去处在电路图上是否存在，这种方法不但可以 查出错线和少线，还容易查出多线。为了防止出错，对于已查过的线通 常应在电路图上做出标记。把经过准确测量的电源接入电路。观察有无异常现象，毡括有无元 件发热，甚至胃烟有异味电源是否有短路现象等；如有此现象，应立即 断电源，待排除故障后才能通电。若故障排查后电路无异常现象在供电电压正常的前提下，可由前级 至后逐级

16、测量各级输出端有无变化的电压信号，以判断电路各级工作状 态。这时需要用万用表测量各元器件两端的电压及其电流是否达到工作 有效值，根据电路实际情况适当调整电路中元器件的参数。参数调节完成后电路正常工作，当用手接触电路而板正而的硬币时， 就相当于给芯片一个触发脉冲，但由于人体相当于一个大电容，将对电 路产生一个干扰，正是由于这个干扰，使得芯片的脉冲输入端产生频率 很快而且乂不稳定的跳变，使得计数器以很快的频率计数。当手松开时，计数器计数停止，数码管显示的数相当于从099中随机产生的一个数。6总结在本次课程设计中，通过一周的数字电路课程设计与实践，我学到 了很多。这次课程设计是对知识的全新理解和巩固

17、，让我重新感受到了 电子技术在实际中的应用，也让我学会了如何将学到的知识应用到实践 中去，进一步熟悉了一些基本的的数字电路的设计、仿真与焊接等基本 技能，我在设计时也在不断的学习，了解每一个器件的结构、工作原理 及-其运用。在此期间我还学到了很多关于电子技术的相关知识，同吋也 更加清晰的明白了一些元件在电路中的作用以及它的工作原理，只有在 实践中能真正体会到它的作用。任何一个课题包含的专业知识点都是 很多的，我们只有很熟练的完成自己的每一个课题，才能完全的掌握自 己所学到的专业知识。整个实训课程设计屮也遇到了不少的问题与苦恼。 首先是电路触发机制没搞明白，以至于电路仿真连续失败，再到后来的 焊

18、接调试，整个过程都是非常的艰辛。由此我感受到了一件电子产品的 设计与生产并不是一件容易的事，它需耍有很高的知识水平和专业素养。 有很多的问题都需要靠自己不断地学习才能解决的了，只有通过不断地 学习才能提高了自己获得新知识的能力。一件电子产品的设计与制作必 须要求严谨的科学态度和认真对待每一个细节的精神，这样才能按部就 班的把一件产品做好。一分耕耘，一份收获，只有不怕艰难的去探索才 能沿着科技的轨道走的更远。参考文献1 电气工程学院编写.数字电子技术课程设计指导书u.郑州科技学院.20152 夏路易石宗义.电路原理图与电路板设计教程m.希望电子出版社.20033 陈光明.电子技术课程设计与综合实

19、训m.北京：北京航空航天大学出版 社，20074 张新喜.multisim 10电路仿真及应用m.北京：机械工业出版社，20115 张瑜璞.电子技术课程没计m.北京：北京理工大学出版社.1994.26 江晓安，董秀峰.数字电子技术（第三版）m.西安：西安电子科技大学 出版社，20087 s路易石宗义.电路原理图与电路板设计教程m.北京：北京希望电子出版 社.20028 康华光.电子技术基础-数字部分（第五版）高等教育出版社9 （美）弗洛伊德著.数字电子技术（第九版）.电子工业出版社，2008.510 张惠敏主编.数字电子技术.化工工业出版社，200911 宋卫海杨现德主编.数字电子技术.北京大学出版社，2010si附录1:总体电路原理:_srhii <atq銷a> cf-