数电教学规划计数报警器1.docx
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数电教学规划计数报警器1.docx
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数电教学规划计数报警器1
课程设计说明书
课程名称:
数字电子技术
设计题目:
计数报警器
院系:
电子信息与电气工程系
学生姓名:
学号:
专业班级:
指导教师:
张修太张玮玮李风雷
2012年5月14日
课程设计任务书
设计题目
计数报警器
学生姓名
所在院系
电子信息与电气工程系
专业、年级、班
设计要求:
1.设计制作一个计数报警电路;
2.计数最大值为99,用七段数码管显示;
3.计数溢出时发出声光报警信号,报警时间长度为10秒,报警光信号用红色LED表示;
4.计数脉冲用按钮产生。
学生应完成的工作:
设计计数报警器的工作原理,并利用Multisim9软件进行电路仿真。
利用DXP软件绘制电路原理图,并设计制作电路的PCB板。
根据设计原理对电路进行安装、调试,完成课程设计工作,并提交课程设计报告。
参考文献阅读:
[1]童诗白.模拟电子技术基础[M].北京:
高等教育出版社,2005.
[2]臧春华.电子线路设计与应用[M].北京:
高等教育出版社,2005.
[3]邱关源罗先觉.电路(第五版)[M].北京:
高等教育出版社,2006.
[4]阎石.数字电子技术(第五版)[M].北京:
高等教育出版社,2005.
[5]张阳天韩异凡Protel2004DXP电路设计[M].北京:
高等教育出版社,2005.
工作计划:
5月17号—19号完成原理图的设计;5月20号—23号进行PCB设计;5月24号—26号制作PCB板;5月27号—28号电路板安装与调试,提交课程设计报告。
任务下达日期:
2010年5月17日
任务完成日期:
2010年5月28日
指导教师(签名):
学生(签名):
计数报警器
摘要:
利用数字电子技术基础知识设计一个计数报警器,该计数报警器的设计采用的元件主要有译码器74LS247、十进制计数器74LS192、555组成的单稳态触发器。
该计数报警器计数最大值是99,当计数溢出时放出声光报警,报警时间为10秒,计数脉冲由按钮和555组成的单稳态触发器产生。
关键词:
555定时器;计数器;触发器;译码器;数码管
1.设计背景……………………………………………………………………1
1.1了解数字电路系统的定义及组成…………………………………………1
1.2掌握时钟电路的作用及基本构成…………………………………………1
2.设计方案……………………………………………………………………1
2.1任务分析……………………………………………………………………1
2.2方案论证……………………………………………………………………2
3.方案实施…………………………………………………………………3
3.1原理图设计…………………………………………………………………4
3.2电路仿真……………………………………………………………………4
3.3PCB制作……………………………………………………………………4
3.4安装与调试………………………………………………………………4
4.结果与结论…………………………………………………………………5
5.收获与致谢…………………………………………………………………6
6.参考文献……………………………………………………………………6
7.附件…………………………………………………………………………6
7.1电路原理图…………………………………………………………………6
7.2PCB布线图…………………………………………………………………7
7.3元器件清单…………………………………………………………………7
1.设计背景
1.1了解数字电路系统的定义及组成
数字电路系统一般包括输入电路、控制电路、输出电路、时钟电路和电源等。
输入电路主要作用是将被控信号转换成数字信号,其形式包括各种输入接口电路。
比如数字频率计中,通过输入电路对微弱信号进行放大、整形,得到数字电路可以处理的数字信号。
模拟信号则需要通过模数转换电路转换成数字信号再进行处理。
在设计输入电路时,必须首先了解输入信号的性质,接口的条件,以设计合适的输入接口电路。
随着科学技术的迅猛发展和社会的日新月异,数字电子信息技术这门科学在各行各业越来越得到广泛的应用,特别是集成芯片的应运,促使现代电子产品向小体积多功能发展。
这不仅节省了原材料,降低了产品成本,还减少了很多劳动力,所以很有必要学习好这门课程。
1.2掌握时钟电路的作用及基本构成
时钟电路是数字电路系统中的灵魂,它属于一种控制电路,整个系统都在它的控制下按一定的规律工作。
时钟电路包括主时钟振荡电路及经分频后形成各种时钟脉冲的电路。
比如多路可编程控制器中的555多谐振荡电路,数字频率计中的基准时间形成电路等都属于时钟电路。
设计时钟电路,应根据系统的要求首先确定主时钟的频率,并注意与其他控制信号结合产生系统所需的各种时钟脉冲。
通过数字电子技术课程设计,使学生较系统地、全面地掌握数字电路系统的基本设计方法,设计步骤,熟悉和掌电路参数的计算,电路元器件的选择与应用,学习数字电路原理图设计、PCB板设计和实物电路系统的制作、安装、调试、测试、故障查找和排除的方法和技巧,并在此基础上,逐步调试改进、完善电路的性能。
学会积极地按照设计任务的要求,查阅并理解相关技术文献,能进行方案的论证比较,方案的具体实施。
使学生较深入地了解与课程设计有关的知识,培养学生分析和解决实际的问题。
2.设计方案
2.1任务分析
1、课题分析与研究
了解上述设计要求后,明确设计系统的全部功能,要求及计数指标,熟悉处理信号与控制对象的各种参数,关系和特点。
2、总体方案确定
根据系统的逻辑关系将系统分解,画出系统的原理框图,确定框图间各种信号的逻辑关系与时序关系。
3、单元电路绘制与仿真
选择合适的数字器件,用Multism9仿真,并应用DXP绘制各单元的逻辑电路图。
4、分析电路
充分分析单元电路,尤其对控制信号要从逻辑关系,正反极性,时序几个方面进行深入考虑,确保不发生冲突,在深入分析的基础上通过对原设计电路的不断修改,最后获得最佳的设计方案。
2.2方案论证
(1)555定时器的连接
555定时器是一种功能强大的模拟数字混合集成电路,如图1所示,有二个比较器A1和A2,有一个RS触发器,R和S高电平有效。
三极管VT1对清零起跟随作用,起缓冲作用。
三极管VT2是放电管,将对外电路的元件提供放电通路。
比较器的输入端有一个由三个5kW电阻组成的分压器,由此可以获得和两个分压值,一般称为阈值。
555定时器的1脚是接地端GND,2脚是低触发端TL,3脚是输出端OUT,4脚是清除端Rd,5脚是电压控制端CV,6脚是高触发端TH,7脚是放电端DIS,8脚是电源端VCC。
555定时器的输出端电流可以达到200mA,因此可以直接驱动与这个电流数值相当的负载,如扬声器、发光二极管等。
图1555定时器
(2)发光二极管的连接
LED产品的种类繁多,有共阴极电路,还有共阳极电路。
本次设计采用共阳极电路。
如图所示:
图2发光二极管
(3)74ls192和74ls247
74ls192异步十进制计数器这个计数器是十进制的,在设计时电路比较简单,我们在学习进制设计时已经使用过,基本了解它的各项功能。
对于六进制的设计不是很大的问题,同时由于RST清零,L`D`的保持功能可以很方便的实现清零开始,暂停继续这两个功能。
因此我选用这种方案。
74LS247是一种BCD码输入的四线-七段译码器。
1、灯测试输入端/LT
当/LT=0时,发光数码管各发光段全亮,显示8字,用以检查数码管各发光段是否良好。
当/LT=1时,译码器按输入BCD码正常译码显示。
2、灭灯输入端/BI
当/BI=0时,其输出端均为高电平,显示器各段都不亮。
当/BI=1时,显示器各段才根据输入译码输出。
3、灭零输入端/RBI
当/RBI=0时,若输入DCBA=0000,则输出不显示0,若输入为其他代码,则照常显示。
此输入端可以用来熄灭译码器输出中多余的0,如果输出02。
10时,只需在对应位使/RBI=0。
4、灭零输出端/RBO
该端同/BI端共用一个引脚,它既是灭灯输入端用来接收信号,又是灭零输出端输出信号,为相邻位提供灭零输入信号。
3.方案实施
3.1原理图设计
选择74ls192两片、74ls247两片、74ls04一片、数码管两枚、电阻若干、电容若干、开关一个。
首先根据74ls192的功能表的功能,将两片74ls192连成十进制计数器,是输出的数字为从1到99,然后清零。
用相应电阻和电容以及555组成单谐振荡器,和74ls192相连,根据74ls247的功能,分别将两片74ls247连接到两片74ls192的相应端,然后将共阳极数码管两枚分别于两片74ls247相连,中间加100欧电阻,先在草稿纸上绘制实现功能的草图,经过反复的修改论证,以期达到最理想的状态。
然后用multism9软件根据原先绘制的电路图绘制各单元的相应逻辑电路图,进行仿真。
3.2电路仿真
用multism9软件根据原先绘制的电路图绘制各单元的相应逻辑电路图后,进行仿真,期间可能会出现不能正常实现原先所设定的功能,但经过思考与修改,以及在老师的帮助下发现自己的错误与不足,并接受老师给予的意见和建议,设计出能正常实现所要求的功能的电路图,用multism9进行仿真,得出所要的结果。
。
在各单元电路设计的基础上,用multism9软件把各单元电路连接起来,绘制出符合软件要求的系统整体逻辑电路图。
系统整体电路设计完成后,对系统整体进行仿真,验证设计的正确性。
仿真图如图3所示。
3.3PCB制作
首先建立PCB文件,对元件选择正确封装,利用网络表导入元件,然后进行布线,先要进行一系列的参数设置,并要移动元件的位置尽量得到最佳布局,我们采用的是手动布线的方法。
3.4安装与调试
首先建立PCB文件,对元件选择正确封装,利用网络表导入元件,然后进行布线,先要进行一系列的参数设置,并要移动元件的位置尽量得到最佳布局,我们采用的是手动布线的方法。
然后,在老师的帮助下制出电路板,我明白了电路板制作的过程,并没有想像中的困难。
最后进行焊接.安装,由于设备问题,电路板印制的不是十分理想,需先对其短线进行焊接,然后进行安装。
在安装过程中也出现了一些易犯的错误,如芯片装反,引脚没焊接好等错误,都是
图3multism9仿真图
以后应该注意的。
在调试过程中,也发现一些设计错误,这也是应该注意的。
4.结果与结论
由于设计的原因,结果并不十分理想。
其元件布局不是十分合理,导致外接导线多,功能基本可以实现。
由于在设计过程中,众多因素考虑的不够周全,使实验的误差很大,以致最后设计出的电路不能够实现,导致前功尽弃,以后要注意加强动手动脑的能力,不能够再犯想当然的错误了。
通过设计,我认识到了自己对数电这门课的理解程度以及熟练和掌握程度,了解了自己的不足,和以前学习过程中的方法的选择的不适当,有助于我们更好地学好数字电子技术基础,并为我们今后的学习打下了坚实的基础。
得出的结论是:
计数报警器的设计是一项非常好的设计课程,非常适合初学者。
这次设计使我认识到了自己身上的不少缺点和不足,并且对它不够重视,缺乏耐心恒心和毅力,以前养成了眼高手低的坏毛病,在今后学习和工作过程中,尽最大努力克服这些缺点和不足。
一些实际问题,通过逻辑电路可以实现。
有一个良好的学习及钻研的习惯,认真踏实的态度,才能作好每一件事。
5.收获与致谢
在这次课程设计中,我学到了许多书本上不可能学到的东西,同时对数电这门课有了更深的了解,锻炼了我们的动手操作能力,以及把所学知识运用到实际的生活当中去的能力。
例如本次课程设计的计数报警器,只有通过组合书本上的零碎知识,并运用才能很好的制作。
通过此次课程设计,我学会了运用Multism9制作仿真图,运用DXP制图,布线,了解了制作电路板的全过程及原理,让我受益匪浅,我也认识到我所学的知识并不是空的理论,而是能用到生活和工作每一方面的。
切实增加了我的学习积极性,只有我们动手做,才可以学到书本上学不到的东西。
感谢系里给我这次学习的机会,特别感谢张天鹏老师、翟亚芳老师、杨欣老师的耐心辅导以及在设计中给出的宝贵建议和意见,在此,我表示深深的感谢!
6.参考文献
[1]童诗白.模拟电子技术基础[M].北京:
高等教育出版社,2005.
[2]臧春华.电子线路设计与应用[M].北京:
高等教育出版社,2005.
[3]邱关源罗先觉.电路(第五版)[M].北京:
高等教育出版社,2006.
[4]阎石.数字电子技术(第五版)[M].北京:
高等教育出版社,2005.
[5]张阳天韩异凡Protel2004DXP电路设计[M].北京:
高等教育出版社,2005.
7.附件
7.1电路原理图
7.2PCB布线图
7.3元器件清单
器件
数量和规格
74ls192
2片
74ls247
2片
74ls04
1片
电阻
100欧15个,1k欧1个,100k欧1个
电容
100nF1个,10uF1个
发光二极管
1个
扬声器
1个
导线
若干
555定时器
1片
指导教师评语:
课程设计报告成绩:
,占总成绩比例:
40%
课程设计其它环节成绩:
环节名称:
原理图设计与仿真,成绩:
,占总成绩比例:
20%
环节名称:
PCB设计,成绩:
,占总成绩比例:
20%
环节名称:
电路安装调试,成绩:
,占总成绩比例:
20%
总成绩:
指导教师签字:
年月日
本次课程设计负责人意见:
负责人签字:
年月日
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- 电教 规划 计数 报警器