课程设计数字测试系统Word下载.docx

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在这次课程设计中我们也清楚地看到了自己的实践经验比较缺乏，而且理论联系实际的能力有待进一步加强。

通过这次课程设计我收获颇多。

我相信在接下来的学习我将会中更加认真，同时也会更加深入地研究有关电子技术方面的设计。

学生签名：

年月日

二、指导教师评定

评分项目

平时成绩

论文

答辩

综合成绩

权重

30

40

单项成绩

指导教师评语：

指导教师（签名）：

注：

1、本表是学生课程设计（论文）成绩评定的依据，装订在设计说明书（或论文）的“任务书”页后面；

2、表中的“评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分标准确定。

摘要

实际生活里，经常有各种需要测量转速的场合，例如在发动机、电动机等旋转设备运转和控制中，工作人员都需要对其转速进行测量。

本设计是要求使用数字电子技术的知识设计一个测速系统，此系统可以测到的转速最大可达5000转/分以内的电机，并显示出以秒为计时单位的转速。

为了达到设计要求，我们计划将整个电路分成几个部分，最后将各个部分分别设计后就进行整合就可以得到满足要求的电路。

经过讨论，我们认为可以将其划分为信号发生器，定时电路，控制电路，计数电路以及显示电路五大部分。

信号发生器为整个电路提供工作脉冲信号。

定时电路部分用555构成的单稳态触发器实现一秒定时。

控制电路部分由同步二进制计数器74161与三只按钮SB1、SB2、SB3组成，用74161对定时信号进行控制使之只产生“一个”一秒定时，用SB1给74161预置数，用SB2连接定时电路，用SB3复位整个电路。

计数电部分由计数器和锁存器组成，用两片74LS290构成九十进制的计数器用于对由旋转传感装置传来的脉冲信号进行计数，用74273寄存器对信号进行锁存。

显示电路部分由七段译码器74LS47与两片七段数码管组成，用译码器将从锁存器传来的BCD码翻译成二进制数据，并送到数码管去显示数据。

在该设计中尽可能选用较少的芯片以方便使用，同时，对于一些芯片较多、容易导致线路繁琐的问题，电路设计尽量采用模块布局，力求连线简洁、美观，逻辑功能清晰、有条理。

这份课程设计报告详细描述了测速系统各个模块的功能和实现原理，给出了每个模块的电路图，同时，介绍了设计方案，能够使读者更深入地了解整个设计流程。

关键词：

数字电子技术；

数字测速；

定时电路；

计数电路

目录

摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅰ

1概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1

1.1设计题目．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1

1.2设计要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1

1.3原理说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1

2系统总体方框图及硬件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

2.1系统总体方框图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

2.2硬件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

2.3系统整体电路图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

3软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

3.1软件设计思想．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

3.2设计流程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

4心得体会．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

附录1电路仿真图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

附录2原器件清单．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11

1概述

1.1设计题目：

基于数字电子技术的测速系统

1.2设计要求

1．测量转速可达5000转/分以内；

2．要求显示出以1S为单位的转速

3．输出转速由数码管显示；

4.功能扩展部分（例如：

锁存器是否记下数据，可用发光二极管显示）。

1.3原理说明

我们进行设计的基本思路是用一秒定时信号与旋转传感系统传来的信号进行逻辑“与”，将这个信号作为计数器输入信号，驱动计数器进行计数。

计数器输出信号送到锁存器进行锁存，再通过BCD—七段译码显示电路将其显示出来。

由于本课题要求系统可以测到的最高转速为5000转/分（约为84转/秒），但又要求以秒为单位将其显示出来，所以我们直接测定一秒内转子旋转的圈数。

换句话说，我们需要计数的最大值是84，因此需要设计一个90进制的计数器，经过讨论，我们决定用两片74LS290构成九十进制的计数器。

其次，因为本设计用到的一些芯片需要触发信号，例如，555构成的定时器以及锁存器等，我们利用555构成多谐振荡器为整个电路提供工作脉冲信号，值得注意的是，这个脉冲信号的宽度要求小于1S。

再次，由于每次只需测一秒内转子旋转的圈数，而555构成的单稳态触发电路形成定时器的定时周期很短，导致可能测得的数据不是一秒内的旋转圈数，因此我们需要一个控制装置来控制定时器只产生一个周期的一秒定时。

为实现这个控制要求我们采用计数器74161，让它在定时器产生的一秒脉冲下，只计一次数。

对于我们的设计，优势在于我们设计了三个开关来实现相关控制操作。

劣势在于我们不能随时刷新显示的转速。

另外，在延时部分，我们本来选择RC电路进行延时，但在实际操作中效果欠佳，所以再选择了555构成的单稳态触发器电路。

2系统总体方案及硬件设计

2.1功能模块

该电路主要分为模拟产生给定信号部分、计数部分、显示部分、功能扩展部分，结构图如下：

该系统分为五部分，信号发生器、定时部分、控制部分、计数部分、显示部分。

旋转传速系统由外部现场提供。

计数器与锁存器构成技术部分。

显示器由两片七段数码管组成，译码器和显示器组成显示部分。

图2.1系统总体方框图

2.2硬件设计

在这一部分我们将五个部分分别对应五个模块，一个模块、一个模块地进行硬件设计，使其满足模块功能要求。

2.2.1信号发生器的硬件设计

系统的定时器需要用于定时的脉冲信号，而锁存器需要沿触发信号，因此，我们利用555构成一个多谐振荡器，用它为系统提供工作脉冲。

但是，由于555构成的定时器要求输入脉冲宽度小于它的暂稳时间Tw，而Tw就是我们需要的定时时间，即Tw=1s。

多谐振荡器的脉冲宽度可由公式

T1=0.6939（R1+R2）C1（2.1）

计算得到。

因此我们选定R1=R2=72KΩ，C1=10μF。

555的Q端子经非门连到定时器的TR端。

图2.2信号发生器电路

2.2.2定时模块的硬件设计

利用555构成的单稳态触发器作为一秒定时器。

单稳态触发器输出脉冲宽度

Tw=1.1R4C3=1s（2.2）

我们取R4=91KΩ，C3=10μF。

图2.3定时模块电路

555的Q端子经开关SB2连到74161的CLK端子，TR端子经非门与信号发生器的Q端子相连。

2.2.3控制模块的硬件设计

控制电路要实现二大功能，第一，控制定时器在系统整个运行过程中只定时一次；

第二，在完成一次测速后使系统复位，为下一次测速做好准备。

为控制定时器只在系统运行后只定时一次，我们需要用到74161以及两个开关。

将74161预置数为D3D2D1D0=Q3Q2Q1Q0=1110后，使之开始计数，当它接受了定时器发出的一个计数脉冲以后，Q3Q2Q1Q0=1111，进位信号CO=1，这个信号就成为真正的定时信号。

此外，我们设置了一个亮灯信号，用以提示定时时间到，测速已完成。

由于74161预置数属于沿触发，我们用SB1提供触发信号。

预置数之后，74161由定时器提供计数脉冲，因此我们要将SB2保持在接通状态。

SB3是系统的复位键，一次测速完成后，按下它，将对74161和锁存器74273进行复位。

由于两块芯片的复位信号都是低电平有效，我们需在SB3之后接一个非门。

SB2一端接74161的CLK端，另一端接定时器的Q端子。

SB3经非门后分两路，一路连到74161的MR端子，一路连到锁存器74273的MR端子。

图2.4控制模块电路

2.2.4计数模块的硬件设计

由于要求最大计数为84，我们用两片74LS290构成九十进制的计数器，并将其八个输出端子接到锁存器74273的输入端将信号锁存。

图2.5计数模块电路

芯片编号U5的CLK端经“与门”与定时信号和旋转传感系统信号相连，芯片编号U7的CLK端接信号发生器输出端，MR端接SB3处非门。

2.2.5显示模块的硬件设计

由于从计数模块出来的信号是BCD码的形式，我们要用BCD—七段译码显示电路将其转换为二进制，再转化为十进制显示出来。

图2.6显示模块电路

芯片编号U8、U9分别提供低、高位片信号，其输入端接锁存器输出端。

2.3系统整体电路图

设计好各个模块的电路图后，将其依次相连即可得到系统整体的电路图。

图见附录图2.7系统整体电路图。

图中的波形发生器用于模拟旋转传感系统。

3软件设计

3.1设计思想

对于转速的设计主要集中在可以方便使用，使得对于转速的测量更加的更加的直观方便。

因此我们选择了数码显示并且为了简化电路设计的复杂性，尽量使用统一的芯片，减少芯片的使用种类，从而提高系统的安全性。

因此首先在我们已经接触过的芯片和试验中寻找合适的芯片，并对以往试验中的内容和本次设计相比对，从中寻找解决问题的方法。

3.2设计流程

认真阅读设计任务要求，列出需要实现的功能，并结合成模块，列出各个模块框图。

统计每个模块所需使用到的芯片，了解各个芯片管脚的接法和用途。

遵循操作顺序来设计电路。

由输入操作――分析计算――输出，把芯片的管脚一一连接起来。

检查各连线是否有误，再把芯片排列整齐。

最后，把各模块的输出和输入连接起来。

画出电路图，并且写出各个芯片的功能，将芯片连接起来。

为了使设计更具有可行性，我们首先使用了Proteus7Professional把讨论出的模块拼合起来并进行多次的仿真同时也保留几个设计方法以防出错。

通过仿真测试后，我们到了实验室里利用实验箱检查。

检查完毕后为了让设计更加统一焊接，总而言之，我们总的设计方式是讨论――画图――仿真――测试。

4心得体会

通过这几天的数字电子技术实习，使发现了自己学习中的很多不足，同时也是我们对于数字电子技术的学习和认识上升到了一个不一样的高度。

更加使我们认识到数字电子技术这门课如果单纯的用理论化的语言来描述是很枯燥的也是很抽象的，但是如果实际动手操作就会发现自己的不足，因此本周课程设计是在理论的高度之上进行实践操作，当然也只能够有充分的掌握理论知识才能够更好的进行实践。

数字电路作为将现实中的各种不规则信号转化为计算机可以识别的信号的桥梁，对于以后的自动控制课程的学习起到了至关重要的作用。

面对数字电子技术的一系列问题，我们需要首先分析其具体的要求，分析主要的功能是实现什么，然后根据所要求实现的功能选择合适的芯片，然后用什么样的方法将芯片连接起来，这些都是在设计中需要考虑的问题。

为了能够更好的设计电路，也由于自己的所学不足，所以我们在网上查找了大量有关电路设计的资料，这也极大的丰富了我的电路知识，开阔了我的视野，这种学习方式，相信也会在以后的学习当中让我们受益匪浅。

电子电路的课程设计即将结束，通过几天的学习让我们明白学习当中遇到的困难只有通过自己的努力才能让自己对所学的知识掌握的牢固。

参考文献：

[1]谢云.现代电子技术实践课程指导[M].北京：

机械工业出版社，2003.2.

[2]阎石.数字电子技术基础[M].北京：

高等教育出版社，2006.5.

[3]张克农.数字电子技术[M].北京：

高等教育出版社，2003.4.

[4]周誉昌.电工电子技术实验[M].北京：

高等教育出版社，2007.3.

附录1电路仿真图

附录2元器件清单

名称

数目（片）

555芯片

2

74LS290

74LS47

74LS04

74LS161

1

74LS273

74LS08

数码显示管

致谢

本文从选题的确定，论文的写作、修改到最后定稿得到了我的指导老师xxx老师的悉心指导。

特别是他多次询问写作进程，并为我指点迷津，帮助我开拓思路，精心点拨，热忱鼓励。

他严肃的教学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风深深地感染和激励着我。

在此，谨向xxx老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。

同时，论文的顺利完成，离不开其它各位老师、同学和朋友的关心和帮助。

在整个的论文写作中，各位老师、同学和朋友积极的帮助我查资料和提供有利于论文写作的建议和意见，在他们的帮助下，论文得以不断的完善，最终帮助我完整的写完了整个论文。

再次衷心地感谢所有在我论文写作过程中给予过我帮助的人们，谢谢！