数电课设报告

本文格式为Word版，下载可任意编辑——数电课设报告1、内容摘要

课设所要求实现的电路功能有以下功能：

1.用LED数码管作为控制器的显示元件，它能自动地依次显示出数字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9（自然数列），1、3、5、7、9（奇数列），0、2、4、6、8（偶数列），和1、2、3、4、5、6、7（音乐符号数列），然后又依次显示

出自然数列，奇数列、偶数列和音乐数列……如此周而复始，不断循环。

2.开启电源时首先进入自然数列的“0〞。

3.每个数字的一次显示时间基本相等，这个时间在0.5S－2S范围内连续可调。

本次课程设计的题目是循环彩灯控制器，而彩灯控制器的实质是利用数字电路的特性，产生课程设计所要求的有规律循环序列，然后通过显示期间显示出数字的数字电路。而制作循环彩灯控制器的方法有好多，高级的还有使用可编程控制器进行实现，而此次课设的背景是数字电子技术基础课程，所以主要使用基础的芯片进行设计。

而要产生课程要求的设计方案也不尽一致，本报告所设计的方案是以计数器芯片为主要芯片，辅助以多路选择器进行选择信号，产生题目要求的数字序列。另外还有诸如脉冲信号发生电路，分频器，以及数码管显示驱动电路等周边基础电路。

2、目录（必需标注页码）

3、理论设计

设计方案（框图），工作原理；设计方案的框图如下：

工作原理：彩灯控制器实质是一个显示有序的循环数列，与进制计数器有比较类似的规律功能，只是彩灯控制器比计数器有更繁杂的规律功能，所以需要以计数器作为基础元件，并辅助以多路选择器进行产生数字的筛选与计数器的清零，然后将生成的计数器和多路选择器序列作为输出信号，输入进译码芯片，再通过LED数码管输出数字。而产生脉冲信号需要使用震荡芯片。作为时钟信号进行计数。

单元电路设计（原理电路图，电路工作原理，参数计算，器件选择）；1.输入时钟信号的设计。

选取NE555芯片作为时钟信号产生芯片，辅助一定的电阻和电容，产生多谐振荡电路，达到实现时钟信号的功能。题目要求数字显示时间在0.5s~2s内可调，于是利用多谐振荡器周期的计算公式可知，可以通过改变电阻R1来实现，于是将R1变成一个变阻器。

LED数码管驱动芯片计数器多路选择器分频器时钟信号发生器高电平日间：低电平日间：

ttph?0.7C(R1??0.7CR2)

plR2

一个周期时间：tph?0.7C(R1?2R2)

输出频率：f?得出电路需要的

1tph?tpl?1.43?R1?2R2?C

电阻为：200K，最大阻值为470k的滑动变阻器。电容为：1nf电容和1uf电容。设计的555电路如下图所示：

2.分频电路的设计：

分频器采用JK触发器芯片74LS112，时钟信号输入时需要使用一个非门芯片74LS04进行反转，然后输入到触发器的时钟控制端，而此JK触发器起到的作用为反转时钟信号的功能，讲J脚和K脚都进行接vcc处理。74ls112的功能表如下：

设计的分频电路电路图如下：

3.主体计数器和多路选择器电路

采用74LS153和74LS160进行电路设计，每个芯片都要使用两个。进行屡屡计数与选择的回路实现繁杂的规律功能，并且辅助三路与门74LS10与两路与门74LS08以及非门74LS04，非门可以和分频电路公用同一个74LS04芯片，起到节省芯片与空间的作用。其中74LS160计数器的规律图如下：

74LS153双4选1多路选择器规律表如下：

其中一个74LS160芯片产生0-9的循环信号，它的使能端连接在另一个74LS160芯片的输出端，以起到筛选信号计数的作用。

多路选择器芯片的选择信号输入端口由产生基础信号的74LS160的输出端所接入，此选择器的功能是为另一个74LS160做时钟信号，起到控制计数的作用。

两个74LS160输出作为最终一个多路选择器的输入端，筛选输出信号。最终输出的信号是由74LS160和74LS153两个芯片分别两个输出端所组成的。选择和计数单元电路图如下：

4.译码和输出单元

常用的LED数码管驱动芯片有CD4511和74LS48两个。但是主体电路都是由74LS系列芯片组成，为了让芯片的工作环境一致，所以使用74LS48芯片作为

译码芯片。74LS48输入一个四位二进制数，输出为七位的显示信号，分别代表LED数码管的笔画。芯片的状态表如下图：

另外需要在芯片输出端接一定阻值的限流电阻进行限流，防止LED数码管烧坏，但是电阻不宜过大，否则达不到LED的工作条件，遂选择200欧姆的电阻。LED数码管采用共阳极数码管，所以需要接地。设计的电路如下：

总体电路图（可用EDA软件作图）；

器件清单。

Quantity:171122111111

References

220k2001nF1uF

Value

OrderCode

R1R2-R8C1C2U1,U9U2,U3U4U5U6U7U8U10

74LS15374LS16074LS04555

74LS1074LS0874LS11274LS48

4、安装调试记录

（1）使用的主要仪器仪表；

万用表一个，型号为DT9205A面包板一块。

（2）调试电路的方法和技巧；

调试前期需要准备，应当准备好一些文件，如产品技术条件和技术说明书，原理图等等，并且细心阅读，熟悉电路原理。除了准备好文件，还要准备好调试工具，譬如万用表，以防调试的时候万用表异常，导致调试不准。

调试时不要慌张连接电源，而是要检查电路连线是否符合原理图的连接，是否连错，这其中有直观检查和借助万用表来测试两种。直观检查就是看连线是否和原理图一致，而用万用表就是使用万用表欧姆档测定各个元件之间的阻值，看是否符合软件模拟的结果。

假使连线符合原理图，但是依旧无法实现原理图的模拟功能，则需要检查器件是否有异常，譬如芯片和面包板是否有问题。也常采用万用表测量的方法。

（3）调试中出现的故障、原因及排除的方法。

首先发觉LED数码管无法发光，系统无法工作，与仿真图比较之后发现LED数码管的接地端未连接导致无法点亮。连接正常之后发现数码管有发光，但是依旧不能正常显示序列。

继续与仿真图比较，发现无误，细心查看芯片工作的参数以及管脚接法，发现芯片工作需要接地和VCC，但是仿真图未显示两管脚，于是接上VCC和地线，发现依旧无法工作。

与仿真图比较之后连线没有错，开始使用万用表进行调试，测量一定元件的电阻发现与仿真图相差不大。发现可能是芯片供电问题，用万用表测量芯片接地端和接VCC端电压差，发现电压不足3V甚至为0，用电池端分别接芯片接地端和VCC端，电压正常，芯片才正常工作，发现面板最上和最下用来接地和接VCC的相邻口接触不大正常，需要使用线接到离芯片很近的孔中才能供电正常。

5、总结设计电路的特点和方案的优缺点，指出课题的核心及实用价值，提出改进看法和展望。

电路的优点有:模块区分较为明了，便利进行分模块的调试与安装。方案比较简单，所用的芯片种类比较单一，易于学习芯片功能便利调试，芯片数目也不多，便利进行实物的制作。

电路的缺点是：规律功能比较难理解，芯片之间的回连较为繁杂，在主体模块的调试中不易找到问题的所在。整体设计的原理图布局不合理，导致制作实物需要连接很长的导线，导致导线简单松动，