數電課程設計--數字計步器

1、<p><b>　　數電課程設計</b></p><p>　　課程題目: 數字計步器 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要·············

2、;····································

3、83;·····························3</p><p>　　前言···

4、;····································

5、83;····································&

6、#183;··4</p><p>　　設計要求·····························&

7、#183;····································

8、;·····5</p><p>　　系統框圖···························

9、;····································

10、83;·······5</p><p>　　電路設計及元器件選擇·······················

11、83;·······················6</p><p>　　電路圖及工作原理········

12、;····································

13、83;··········9</p><p>　　元器件清單·····················&#

14、183;····································

15、········13</p><p>　　總結························&

16、#183;····································

17、;·················13</p><p>　　心得體會··············

18、3;····································&#

19、183;··················14</p><p><b>　　摘要：</b></p><p>　　本次課程設計設計的是一個數字計步器，通過采用脈沖信號來代替腳的每次行走所引起

20、的震動，通過運用74LS390實現計數功能，采用數碼管來顯示步數并通過74LS47來實現對數碼管的驅動，并且具有一定的復位清零功能。首先設計好原理圖，然后通過仿真軟件來實現電路圖的校正和檢驗，最終得到正確的電路圖。通過本次課程設計可以更好的掌握理論課所學數字電子技術基礎中的譯碼器和計數器部分。并增加動手實踐機會。</p><p><b>　　關鍵詞：</b></p><p

21、>　　脈沖信號、計數器、譯碼器、數碼管</p><p><b>　　前言：</b></p><p>　　當今社會生活節(jié)奏越來越快，人們習慣于公司、家里、路上倆點一線的生活，運動鍛煉越來越少，各種疾病越來越多。而走路作為最簡單且有效的鍛煉方式正越來越流行，所以本次課程設計選擇做一個數字計步器，可以有效的知道你運動的步數，具有很強的實際應用意義。</p>

22、<p>　　本數字計步器，采用4位數字顯示步數，設計采用可以每走一步，開關閉合一次的水銀開關，并配備相應的復位功能。由于經費和實驗條件問題，所以暫時采用脈沖信號來代替腳的每次行走所引起的震動。既然設計的是計步器，所以為了實現對移動步數的累計，我選取74LS390計數器來實現。為了知道自己走了多少步，采用了LED數碼管來顯示數據并采用74LS47七段譯碼器來驅動數碼管。</p><p>　　該電路由輸

23、入模塊，計數模塊，譯碼模塊，顯示模塊,清零模塊五部分構成。輸入模塊由按鍵開關產生脈沖信號來實現；記數模塊由兩塊雙十進位計數器74LS390和一塊74LS08連接而成；譯碼模塊是通過四片74LS47和LED管。 </p><p>　　通過此次試驗，更進一步了解什么是電子技術，知道如何設計電路來實

24、現某些具體的功能。此次試驗為以后的學習奠定堅實的基礎。</p><p><b>　　一、設計要求：</b></p><p>　　1、基本要求：采用4位數字顯示步數，傳感器采用水銀開關，主人走一步的時候，開關閉合一次</p><p>　　2、參考原理：本系統的原理和計數器相同、但是要注意開關的抖動以及信號的整形問題。</p><

25、;p><b>　　二、系統框圖:</b></p><p>　　通過2個74LS390級聯來達到數字計數功能，計數按十進制，采用四位制。每個74LS390的輸出端連接74LS47實現譯碼功能。然后接數碼管來實現顯示功能。</p><p>　　電路的結構可分為5部分：輸入模塊，計數模塊，譯碼模塊，顯示模塊,清零模塊。</p><p><

26、b>　　系統框圖：</b></p><p><b>　　計步器系統框圖</b></p><p>　　三、電路設計及元器件選擇：</p><p><b>　　輸入模塊:</b></p><p>　　采用一個按鍵開關，當開關打開時第一級計數芯片INA端接地為低電平，按鈕開關閉合時INA

27、端接收到高電平，按鈕松開的瞬間回到低電平產生一個下降沿觸發(fā)信號，計數芯片接收到信號轉換成二進制輸出給譯碼器。</p><p><b>　　記數脈沖電路</b></p><p><b>　　計數模塊：</b></p><p>　　這是整個電路設計的關鍵，由于74LS390是雙十計數芯片，使其下一級計數器的脈沖輸入端INA的信

28、號由上一級的輸出端QA和QD通過74LS08相與后輸出提供，上一級（如個位計數器）計數到9時，QA,QD相與為1，下一級（如十位計數器）INA端接收到高電平，當上一級再接收到一個信號時，QD,QC,QB,QA輸出為0000，QA,QD相與為0，下一級INA端接收到低電平由高電平變成低電平，下降沿觸發(fā)使此級計數器（十位計數器）工作計數1，實現進位。</p><p><b>　　進位發(fā)生器</b>

29、;</p><p><b>　　顯示模塊：</b></p><p>　　在數字顯示系統中，經常采用簡易數字顯示電路，將實驗結果用數碼管直接顯示出來，以便監(jiān)視系統工作情況。在本設計顯示模塊中我們采用數碼管的顯示系統，它由74LS47和共陽數碼管組成。</p><p>　　七段數字顯示系統原理圖 </p><p><

30、;b>　　清零模塊：</b></p><p>　　清零模塊是將74LS390的清零端CLR短接后接到單刀雙置開關的一個管腳開關的另兩個角一個接電源一個接地。74LS390的清零端CLR高電平有效。當將開關接地端接通時清零端CLR無效當接電源端接通時清零端CLR有效將計數器清零數碼管顯示為零從而實現了清零功能。 </p><p>　　計數清零電路 </p>

31、<p>　　計數器74LS390管腳圖</p><p>　　當74LS390的QA端和INB端短接，QA作為輸出，INA作為脈沖的輸入端時該計數器實現的是8421碼計數如果將QD端和INA端短接，QD作為輸出INB作為脈沖的輸入端實現的是BCD5421碼計數。我們采用的是BCD8421碼計數故將QA端和INB端短接。</p><p>　　譯碼器74LS47管腳圖：</p

32、><p>　　數碼管管腳圖： 74LS08管腳圖：</p><p><b>　　電路圖及工作原理</b></p><p><b>　　計步器原理圖</b></p><p>　　74LS390是下降沿觸發(fā)的計數器，當開關J2開合時瞬間會產生一個下降沿脈沖，計數器開始工作。輸出端將數以二進制的

33、形式輸入到譯碼器的輸入端,譯碼器將數譯碼后輸入到數碼管使其顯示計數器所計的數。由于74LS390是一個雙十計數芯片，下一級的計數器的脈沖輸入端INA的信號是由上一級的74LS390的輸出端QA和QD相與后的輸出提供的。當第一級計數計到9以前，QA和QD相與的結果都是低電平，下一級的INA端始終為低電平。當計數到9時，二進制1001，QA和QD相與的結果由低電平變?yōu)楦唠娖?，?4LS390是下降沿觸發(fā)的故下級計數器此時不計數,當此級再來一

34、個脈沖時,由于芯片計數性質，此級計數器由9變?yōu)?,二進制對應0000，此刻下級的INA端由高電平變?yōu)榈碗娖?對于74LS390而言接收到一個下降沿,下一級的計數器開始計數,此時數碼管顯示的數為0010，依次類推，可以實現從0000到9999的計數。74LS390的CLR端高電平有效，當J2開關打到地端實現清零。在開關J1處用了積分電路，它的作用是防止開關的抖動造成計數器計數不準確而且電容可以用來濾波對信號進行整形。 當開關J1打開時電路

35、處于低</p><p>　　譯碼器的邏輯功能是將每個輸入的二進制代碼譯成對應的輸出的高、低電平信號。常用的譯碼器電路有二進制譯碼器、二--十進制譯碼器和顯示譯碼器。譯碼為編碼的逆過程。它將編碼時賦予代碼的含義“翻譯”過來。實現譯碼的邏輯電路成為譯碼器。譯碼器輸出與輸入代碼有唯一的對應關系。</p><p>　　74LS47是輸出低電平有效的七段字形譯碼器，它在這里與數碼管配合使用，下表列出

36、了74LS47的真值表，表示出了它與數碼管之間的關系。</p><p>　　74LS47是BCD-7段數碼管譯碼器/驅動器， 74LS47的功能用于將BCD碼轉化成數碼塊中的數字,通過它解碼， 可以直接把數字轉換為數碼管的顯示數字。 74LS47為低電平作用．</p><p><b>　　引腳功能  </b></p>

37、<p>　　(1)LT(——)：試燈輸入，是為了檢查數碼管各段是否能正常發(fā)光而設置的。當</p><p>　　LT(——)=0時，無論輸入A3 ，A2 ，A1 ，A0為何種狀態(tài)，譯碼器輸出均為低電平，也就是七段將全亮,若驅動的數碼管正常，是顯示8。 </p><p>　　(2)BI(—)：滅燈輸入，是為控制多位數碼顯示的滅燈所設置的。當BI(—)

38、=0時，不論LT(——)和輸入A3 ，A2 ，A1，A0為何種狀態(tài)，譯碼器輸出均為高電平，使共陽極數碼管熄滅。   </p><p>　　(3)RBI(——)：滅零輸入，它是為使不希望顯示的0熄滅而設定的。當對每一位A3= A2 =A1 =A0=0時，本應顯示0，但是在RBI(——-)=0作用下，使譯碼器輸出全為高電平。其結果和加入滅燈信號的結

39、果一樣，將0熄滅。 </p><p>　　(4)RBO(———)：滅零輸出，它和滅燈輸入BI(—)共用一端，兩者配合使用，可以實現多位數碼顯示的滅零控制。</p><p><b>　　仿真電路</b></p><p><b>　　硬件消抖電路設計</b></p><p><b>

40、　　五、元器件清單：</b></p><p><b>　　六、總結</b></p><p>　　我認為本數字記步器特點就是當開關K1被不斷的開關時形成下降沿脈沖，通過74LS390的脈沖輸入端INA輸入到計數器74 LS 390 ，由于74LS390是下降沿觸發(fā)的計數器所以當它的有效沿到來時計數器就開始計數。計數器計的數通過其輸出端輸入到BCD七段譯碼器7

41、4LS247中使其驅動 LED數碼管顯示計數器所計的數。將計數器的輸出端QA和QD相與后的輸出作為高位的脈沖，利用QA和QD在時才相與為高電平其它時候都為低電平和74 LS 390是下降沿觸發(fā)的可以實現進位，這樣就完成了從0000到9999的計數功能 。將其清零端短接后用開關K2來控制來實現清零功能。</p><p>　　缺點：電路不夠簡潔，連線比較麻煩容易出錯誤。</p><p><

42、;b>　　七、心得體會</b></p><p>　　在課程設計過程中，首先不知道選擇那個題目，經過查閱資料和篩選，根據當今熱門的“低碳生活”和鍛煉健身話題，選擇了數字計步器。然后借助于圖書館，互聯網等信息平臺，收集到了相關資料，經過一系列的分析問題解決問題，不斷的修改和驗證，最終成功地完成了本次課程設計實驗。在本次課程設計中，我不僅加深了對課本知識的了解，而且鍛煉了動手能力，分析能力，和解決問題

43、的能力。</p><p>　　例如：本次課程設計中，我首先查找了市面上該產品的類型和相關原理圖并最終定下本設計原理，然后對原理圖加以分析改進后，開始選取元器件，并設計電路圖，開始做好仿真實驗。通過不斷驗證修改確定最終電路圖，接著開始焊接電路，但在調試中發(fā)現接好電路后卻發(fā)現數碼管不顯示，經過檢查電路后發(fā)現，沒有在3，8兩端給+5V電壓。本次課程設計通過將理論與實踐結合起來，使我們更好的學習了課程，并為畢業(yè)設計打下了

44、基礎。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 王毓銀.《數字電路邏輯設計（脈沖與數字電路 第三版）》.高等教育出版社.1999</p><p>　　[2]陳有卿.集成電路妙用巧用300例.人民郵電出版社.1999</p><p>　　[3]康華光.《電子技術基礎&#