电子课程设计自动循环计数器样本.doc

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除。河南科技学院新科学院电子课程设计自动循环计数器电路学生姓名: 耿 彦学 号: 040229班 级: 电子132指导老师: 李余钱时 间: .5.18-5.31目 录1、 设计目的12、 内容及要求13、 设计思想14、 单元电路的设计、 参数计算、 器件选择及介绍2 4.1、 译码驱动显示部分2 4.2、 单脉冲产生部分4 4.3、 电源部分6 4.4、 控制部分及循环加减计数部分75、 总体电路设计图、 工作原理及元器件清单106、 仿真电路仿真、 调试测试结果, 出现的问题、 原因及解决方 法137、 总结设计电路的特点和方案的优缺点14参考文献15设计题目: 自动循环计数器1、 设计目的: 1.熟练掌握计数器的应用。2.加深对加减循环计数和显示电路的理解。2、 内容及要求: 1. 用集成计数器实行39自动循环计数。2. 电路能实现39加法和39减法循环计数。3方案的总体思路根据题目要求, 系统能够划分为以下几个部分, 基本思想如下: 1、 译码显示电路部分: 计数器输出结果的数字显示2、 单脉冲产生部分: 功能是由它产生单个脉冲, 为循环计数部分提供计数脉冲。3、 电源部分, 由它向整个系统提供+5V电源。 4、 加/减控制循环电路部分: 实现加/减循环计数器功能由控制部分完成。完成3-9加或者减的可逆计数运算。系统方框图如图1所示。 图1 39加/减可逆自动循环计数器系统方框图4、 单元电路的设计、 参数计算、 器件选择及介绍 4.1、 译码驱动显示部分方案一: 采用74LS47 TTL BCD7段高电平有效译码/驱动器, 数码管需选用共阳极数码管。方案二: 采用74LS48 TTL BCD7段译码器/内部上拉输出驱动。确定方案: 由于74LS48输出是高有效且74LS48不需要外接电阻。, 故采用74LS48, 因此显示数码管选用LTS547R共阴极数码管。元器件型号的选择及参数计算: 数码管LTS547R, 译码/驱动器74LS48; 限流电阻的计算, 数码管压降一般为1.82.2V, 工作电流1020mA, 经查资料, 静态显示时10 mA亮度相当可观, 因此限流电阻R1R7=(5V-2V)/10mA=300,功率为0.012300=0.03W,故电阻选用R1R7=300( 1/16W) 。图2 74LS48引脚图 灯测试输入使能端。当0时, 译码器各段输出均为高电平, 显示器各段亮, 因此, 0可用来检查74LS48和显示器的好坏。 动态灭零输入使能端。在LT1的前提下, 当0且输入BDCA000时, 译码器各段输出全为低电平, 显示器各段全灭, 而当输人数据为非零数码时, 译码器和显示器正常译码和显示。利用此功能能够实现对无意义位的零进行消隐。 静态灭零输入使能端。只要0, 不论输入BDCA为何种电平, 译码器4段输出全为低电平, 显示器灭灯(此时/BIRBO为输入使能)。 动态灭零输出端。在不使用功能时, BIRBO为输出使能。该端主要用于多个译码器级联时, 实现对无意义的零进行消隐。实现整数位的零消隐是将高位的RBO接到相邻低位的RBI, 实现小数位的零消隐是将低位的RBO接到相邻高位的 RBI。74LS48引脚功能表七段译码驱动器功能表如表1表1 74LS48引脚功能表七段译码驱动器功能表十进数或功能输入BI/RBO输出LTRBID C B Aabcdefg0HH0 0 0 0H11111101Hx0 0 0 1H01100002Hx0 0 1 0H11011013Hx0 0 1 1H11110014Hx0 1 0 0H01100115Hx0 1 0 1H10110116Hx0 1 1 0H00111117Hx0 1 1 1H11100008Hx1 0 0 0H11111119Hx1 0 0 1H1110011xxx x x xL0000000HL0 0 0 0L0000000Lxx x x xH1111111 数码管显示原理见图5。图3 共阴/共阳极数码管内部电路图 图4共阴极数码管管脚图图5译码驱动显示电路4.2、 单脉冲产生部分 (a) 555定时器产生单脉冲 ( b) 单稳态触发器74LS121产生单脉冲(c)RS触发器产生单脉冲 方案一: 用集成555定时器产生单脉冲见图。图(a)方案二: 用TTL集成单稳态触发器74LS121。图(b)方案三: 用74LS00四2输入与非门与手动开关。图(c)用74LS00中的两个与非门构成基本RS触发器, 手动开关重复波动一次, 则触发器输出端将产生一个计数脉冲确定方案: 方案三: 用74LS00四2输入与非门与手动开关。图(c)数据参数: 经查阅资料电阻为1千欧。单脉冲产生电路PCB图( 如图6) 图6 单脉冲产生电路PCB图单脉冲产生电路PCB图3D图如图7图7单脉冲产生电路PCB图3D图 4.3、 电源部分直流稳压电源主要由变压器、 整流电路、 滤波电路、 稳压电路组成。方案一: 采用稳压二极管稳压, 主要优点是简单; 缺点是稳压二极管的稳压值离散性较大, 限流电阻的阻值和功率计算比较繁琐。方案二: 采用三端集成稳压器, 三端集成稳压器系列齐全, 稳压效果好, 性能可靠, 使用也非常方便。确定方案: 比较方案一和方案二, 考虑到数据的准确性和稳定性, 决定采用方案二。整个系统IC均由74系列的相关芯片组成, 故系统只需单一+5V电源。三端集成稳压器: 选用L7805CV; 变压器: 经过全波整流后7805的输入电压约为U21.2; 由于7805的输入电压范围是7V-15V, 采用220V/9V(3W)小型变压器, 则7805的输入电压范围是91.211V, 满足7805输入电压的要求。整流桥: 选择2W10/2A桥, C1、 C2、 C3、 C4为滤波电容, C1、 C2 采用电解电容, C1= 1000F/16V, C2= 1000F/10V, C3、 C4为高频滤波电容, C3=0.33F , C4=0.1F。电源部分电路图, 见图8。 图8电源部分电路图 图9电源部分PCB图 图10电源部分PCB图3D图4.4、 控制部分及循环加减计数部分方案一: 74HC138作为数据分配器。方案二: 74LS138作为数据分配器。确定方案: 74LS138作为加减控制器。74LS138引脚如图11图11 74LS138引脚图74LS138逻辑功能表如表2表2 74LS138逻辑功能表可逆计数器单元方案一: 用两块74LS73, 74LS04, 两块74LS08组成异步二进制加减计数器方案二: 74LS192 TTL 可预置BCD双时钟可逆计数器。方案三: 74LS191TTL同步加/减计数器确定方案: 方案三 74LS1901TTL同步加/减计数器( 1) 集成十进制同步加减计数器CT74LS191, 逻辑功能示意图见图12。图12 逻辑功能示意图 为异步置数控制端 为计数控制端 Do-D3为并行数据输入端 Q0-Q3为输出端为加/减计数方式控制端 /为进位输出/借位输出端 时钟输出端( 2) 74LS191功能表见表3表3 4LS191功能表( 3) 加减计数部分仿真电路如图13图13 加减计数部分仿真电路加减计数部分PCB图如图14图14 加减计数部分PCB图加减计数部分PCB图3D图如图15图15 加减计数部分PCB图3D图5、 总体电路设计图、 工作原理及元器件清单 ( 1) 总体仿真电路图如图16图16 总体仿真电路图 ( 2) 总体电路PCB图图17总体电路PCB图( 3) 总体电路PCB图3D图如图18图18总体电路PCB图3D图( 4) 工作原理介绍: 由单脉冲产生单元产生的计数脉冲送至74LS191的CP端, 做加法时, 190的/端需接地, 经过手动开关S1实现。加法计数当加过9时, 在端将发出一个进位正脉冲, 9再加1按照题目要求应该变成3; 做减法时按照题目要求3减1应该变成9, 在此利用开关S1将预置数据3( 0011) 或9( 1001) 选择一个数据送给191的预置数据端DCBA, 实现的方法是, 将加9后产生的正脉冲反相后与减法时减到2由138译码得到的负脉冲进行或运算送至191的L端, 从而使191进入数据传送状态从而实现3变9（5） 元器件清单表如表4表4 元器件清单表类别编号型号及参数功能及类别集成电路U674LS00四2输入端与非门表4 元器件清单表( 续表) U474LS04六反相器U574LS1383-8线译码器U274LS191BCD同步加/减计数器U374LS484线-7段译码器JP17805三端集成稳压器+5V电阻R1R7300(1/2W)碳膜电阻R8R91K/(1/16W)碳膜电阻C11000F/16V电解电容C21000F/10V电解电容C30.33F独石电容C40.1F独石电容整流桥BRIDGE12W10/2A变压器T220V/10V( W)数码管DS1LTS547R开关S1按钮开关S2按钮开关6、 仿真电路仿真、 调试测试结果, 出现的问题、 原因及解决方法在安装调试过程中, 遇到了一定的问题, 具体如下: 第一次仿真软件, 一些小的使用技巧没有掌握, 经常导致译码显示器不亮。设计原理都清楚, 一到仿真的时候就会出现问题。通电检查, 通电后做减法时, 显示数据不确, 可是做加法实现不了到9变回3, 一直从8变3。经过请教老师和去图书馆查阅资料最后明白原来是选择的芯片不对, 把74LS190换为74LS191后问题得到解决。7、 总结设计电路的特点和方案的优缺点本方案设计电路的特点是, 除了满足题目要求的指标外, 还应做适当的拓展。优点: 电路设计比较简明, 易于实现, 有些内容超过了题目要求, 例如, 单脉冲产生部分和电源部分。缺点: 此电路的实现与设计要求有一定差距, 虽然仿真出来, 可是制作为真实电路存在一定差距, 以后再遇到设计问题, 会从多个角度去考虑。参考文献1中国集成电路大全TTL集成电路 国防工业出版社, 19982实用电子电路手册北京: 高等教育出版社, 19913数字电子技术实验指导河南科技学院, 4电子技术基础 数字部分( 第五版) 高等教育出版社, 康光华, 1999