新年倒计时牌的设计Word格式文档下载.docx
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设计任务:
设计一个2012年除夕倒计时牌
要求:
1、显示9天,23小时,58分,53秒。
2、在0天到9天内,能任意设置倒计时长短。
3、采用Multisim10.0进行仿真,验证和完善设计方案。
指导教师签名:
年月日
二、指导教师评语:
三、成绩
验收盖章
年月日
2012年除夕倒计时牌的设计
1设计框图及整机概述
1、设计的总体方框图
时
位
显
示
器
秒
分
天
译
码
脉冲
计数器
控制电路
图1设计的总体方框图
其中,计数器模块和控制模块是系统的主要组成模块。
各功能模块的功能如下:
1、计数器模块:
主要的功能为倒计时;
2、译码显示模块:
显示倒计时的时间;
2各单元电路的设计方案及原理说明
1、74LS192D计数器模块
计数器是一个用以实现计数功能的时序逻辑部件,它不仅可以用来对脉冲进行计数,还常用做数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其他特定的逻辑功能。
本系统中,计数器的主要有74LS192D组成。
(1)74LS192D的主要功能:
1、异步清零:
MR=1,QAQBQCQ=0000。
(此功能可实现计数器的清零)
2、异步置数:
MR=0,
=0,Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0。
3、保持:
MR=0,
=1,CPU=CPD=1,Q3Q2Q1Q0保持原态。
4、加计数:
CR=0,
=1,CPU=CP,CPD=1,Q3Q2Q1Q0按加法规律计数。
5、减计数:
=1,CPU=1,CPD=CP,Q3Q2Q1Q0按减法规律计数。
本设计中用到的功能:
异步清零;
异步置数;
减计数;
加计数。
按照课程设计任务书要求,需要显示1位天,2位小时,2位时,2位分,因此该设计中需要用到7个74LS192D芯片。
其中显“天”用1片74LS192D,为10进制计数;
2片组成“小时”。
要注意的是,小时计数时,高位片为2进制计数器,低位片为4进制计数器。
因此,在给小时置数时,要注意置数值;
2片74LS192D组成倒计时器的秒钟,且高位为6进制计数器,低位为10进制计数器。
另外2片组成倒计时器的分钟,与秒钟一样,高位片为6进制计数器,低位片的10进制计数器。
(2)、74LS192D的功能设置
根据设计的要求,结合74LS192D芯片的功能和引脚图,设置各引脚的状态。
如图2为74LS192D芯片的引脚图。
表174LS192的功能表
输入
输出
MR
D3
D2
D1
D0
Q3
Q2
Q1
Q0
1
×
d
c
b
a
加计数
减计数
根据设计的要求,设计一个倒计时器,因此,74LS192芯片应工作于减计数状态。
各引脚状态设置如下:
MR=0;
=1;
CPU=1;
CPD=0;
1、倒计时牌秒位显示的引脚连接:
秒位分别为高位和低位,秒位的高位设置时要十分注意,由于设计的是倒计时器,秒位的高位在工作时与低位的工作状态是相同的,倒计时器的工作状态为减计数。
因此,高位减到0时重新回到9,但秒位的高位为6进制计数方式。
因在此时启动芯片的时,将秒位的高位片置数为Q3Q2Q1Q0=0101,秒位的低位置数为Q1Q2Q3Q4=1001。
当减计数产生借位时(TCD=0),将此借位信号作为高位片的脉冲输入,接到高位片的CPD使高位片进行减1工作。
秒位的高位片产生的借位信号再送给倒计时器的分位的低位片的CPD,使分的低位片进行减1工作,以此类推,连接剩下的计数器的借位和CPD端口。
2、倒计时器分位显示的引脚连接
倒计时器的分位的引脚连接于秒为的连接基本上是一样的。
3、倒计时器时位显示的引脚连接
根据时钟原理,小时的高位片为2进制,低位片为10进制,分钟的高位片为6进制工作方式,低位为10进制。
把两张芯片的BO端接入一个或门74LS32D,输出端接入两个芯片的置数端。
当两芯片BO端同时输出为0时74LS32D输出才为0。
因此当小时的高位片和低位片进行减法计数时数字同时减至0时,利用74LS32D内的功能在BO处产生一个错位端,输出低电平0。
将此低电平送给小时的高位片和低位片进行置数,将高位片置数为D3D2D1D0=0101,低位片置数为D3D2D1D0=1001。
然后利用芯片的功能进行数字递减,秒表的地位片接入1HZ的脉冲信号。
图3为倒计时牌编码器的连接图
4、译码显示模块
译码显示模块由7片4511BD-5V和7片RPACK7组成,主要作用是驱动数字显示管,使之正常工作。
由于数码管显示需要较大的功率,因此,在设计中要加上一个阻值大约为510欧的电阻,主要的作用为将点位拉高,提高输出功率。
每块显示器下面借一块4511BD_5V的译码器,通过翻译编码器的代码使得显示器按时钟显示。
图4为计时牌显示模块的仿真电路图。
3仿真调试过程及结果分析
根据实验任务书的要求,完成了倒计时器的设计。
具体的调试步骤如下:
1、根据仿真的原理图,设置好调试模块。
2、根据仿真的原理图,连接好各个模块。
3、连接好计数器模块电路,检查完电路准确后,接通电源,并给定标准额1HZ的脉冲,观察计数器是否工作于减计数状态,若工作于减计数状态,则对其他的计数器进行级联,检查电路是否连接正确,后接通电源,观察各个计数器是否工作于减计数,是否输出借位信号,使高位减1。
对小时的工作状态进行观察,是否当减计数减到0后自动置位为23,以及分钟为和秒钟为是否减到0后自动置位为59。
4、连接控制电路,检查完电路连接正确后,接通电源,检验控制电路是否能对电路进行控制,以及控制是否正确。
5、若各个功能模块的电路连接和调试完成后,对各个模块进行组装连接。
完成整个电路,并对整个电路进行调试。
6、主要故障与故障排除
实验过程中主要出现的故障:
1、数码管不亮;
2、倒计数时,高位无法自动减计数;
3、倒计数过快;
故障排除:
1、检查数码管为共阴极连接还是共阳极连接,是否接错;
2、是否接上拉电阻;
3、计数器工作于倒计时状态,且为低电平有效,查看是否为减计数的连接正确;
图9为倒计时牌设计结果展示图
4设计、安装及调试中的体会
经过一个星期,在艰苦奋斗的基础下2012新年倒计时牌的设计终于顺利的完成,再此要感谢本次课程设计的指导老师叶勇老师的指导。
在刚刚开始到课程设计时,看到设计的题目(2012新年倒计时牌的设计),很是高兴,因为我认为这是一个很简单的设计题目,因此自己也并没有很放在心上。
但我开始设计时就碰到了难题,因为我对设计图的芯片的功能表一点也不熟悉。
随后我通过上网查相关资料和复习书本的知识才有一些眉目,这才开始了自己的设计。
电路连接的过程并不是一帆风顺,由于对Multimis10软件不是很熟悉导致有一次设计出来的电路图没保存,结果只能重新连接。
后来经过自己不断的努力,我终于能够熟练的运用Multisim10仿真软件。
通过此次课程设计,我对数字电子技术有了更深的认识。
特别是通过对设计的电路的设计、仿真,我发现自己所学的知识是相当的少。
同时它也激发了我对课程设计和本门专业知识的热爱。
在今后的专业课学习中我会更加的刻苦,更加的努力,争取做一个优秀的电子信息工程专业方面的学生。
5对本次课程设计的意见及建议
1、此次课程设计过程中,由于考核人数过多,而题目有限,很多同学都选了一样的课题。
希望以后课程设计时,可以有多几个的课题。
同时本次课程设计并未在实验室独立的做实验而只是用仿真软件Multisim10,希望以后老师能够让我们到实验室自己动手设计。
2、课程设计中的许多课题都是以前做过的题目,有些题目甚至上网一查,电路图,仿真图等等,一应俱全。
大家很多都是照着网上的电路图连接,而不是自己创作的。
希望以后有多点题目可供大家选择,并且网上查不到完整资料。
6主要仪器与设备
Mulitisim10
集成电路74LS192—7片,4511BD-5V—7片,4511BD_5V—7片。
电阻RPACK7—7片。
开关SPDT—4个
其它CLOCK_VOLTAGE—4个,74LS32D—3个,VDD—8个,
GND—14个
参考资料
[1]付家才《电子工程实践技术》,化学出版社,2003年9月。
[2]高吉祥《电子技术基础实验与课程设计》,电子工业出版社,2005年6月。
[3]周红军《数字电子技术实验指导书》,重庆科技学院电子信息学院电工电子实验教学
中心2006年7月。
[4]康华光《电子技术基础模拟部(第五版)》,高等教育出版社,2007年12月。
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