基于十进制计数芯片74LS90的设计课程设计

基于十进制计数芯片74LS90的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 课程设计 . 目录 1 设计框图与 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 选择................................................ 1 1.1 设计思路 .................................................... 1 1.2 方案的选择与论证 ............................................ 1 2 单元电路的分析与设计.............................................. 3 2.1 脉冲电路设计 ................................................ 3 2.2显示电路设计................................................. 4 2.2.1 计数器的设计........................................... 4 2.2.2 显示单元电路........................................... 5 2.2.3 控制电路.............................................. 6 3 总体电路设计...................................................... 7 4 系统调试与仿真.................................................... 8 5 实物制作与调试................................................... 10 结束语............................................................. 11 参考文献........................................................... 12 . . 1 设计框图与方案选择 1.1 设计思路 首先，本次电子秒表的设计任务要求计数精度可达百分之一秒，因此基准脉冲应该获得频率为100HZ的脉冲信号。要求可显示时间99.99秒，因此每一位都为十进制位。控制部分可用三个控制键分别进行启动、暂停、清零功能。分别实现以上模块功能，即可设计出符合要求的电子秒表。 显示部分 译码器 计数电路 启动暂停多谐振荡 清零电路 电路 原理方框图 图1 1.2 方案的选择与论证 方案一 基于十进制计数芯片74LS90的设计 . . 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 目要求达到可计数99.99秒，则需要四个数码管;要求计数分辨率为0.01秒，那么我们需要相应频率的信号发生器。可采用集成电路555定时器与电阻和电容组成的多谐振荡器。秒表核心部分使用四个74LS90计数器级联而成，这种连接方式简单，使用元器件数量少。 图 2 74LS90引脚图 方案二 基于十进制计数芯片74LS160的设计 由555定时器组成的多谐振荡器作为秒脉冲发生器，74LS160作为计数器，使用四个74LS90计数器级联而成。74LS48作为译码器，再与数码管连接来显示。 图3 74LS160引脚图 比较两种方案，两套方案均可以达到设计目的，但是使用74LS90的计数芯片将会使设计变得更为简洁容易，也便于系统的连线，且在平时的实验中使用过LS90芯片，便于查找问题，我们最终选用74LS90来制作实物连线。 . . 2 单元电路的分析与设计 2.1 脉冲电路设计 设计采用555定时器作为脉冲发生器。 图 4 555定时器引脚图 图 5 多谐振荡电路 充电时间 TRRCRRC,，,，()ln20.7()11212 (1) 放电时间 TRCRC,,ln20.7222 (2) 矩形的振荡周期 TTTRRCRRC,，,，,，ln2(2)0.7(2)121212 (3) RR12因此改变、和电容C的值，便可改变矩形波的周期和频率。 当矩形波的频率f=100 Hz时，振荡周期T=0.01s。当取C=1µF,R,4.3K,，1 R,5K,若使T=0.01s，那么，。 2 . . 2.2显示电路设计 2.2.1 计数器的设计 基准脉冲通过四级计数器，“秒”十分位、百分位、个位、十位的计时。由方案可知计数器可以采用74LS90。 通过不同的连接方式，74LS90可以实现四种不同的逻辑功能，而且还可借助R0(1),R0(2)对计数器清零，借助S0(1),S0(2)将计数器置9，其具体功能详述如下: 1)计数脉冲从CP1输入，QA作为输出端，为二进制计数器 2)计数脉冲从CP2输入，QDQCQB作为输出端，为异步五进制加法计数器 3)若将CP2和QA相连，计数脉冲由CP1输入，QDQCQBQA作为输出端，则构成异步8421码10进制加法计数器 4)若将CP2和QA相连，计数脉冲由CP1输入，QDQCQBQA作为输出端，则构成异步5421码10进制加法计数器 5)清零功能:当R0(1),R0(2)均为“1”，S0(1),S0(2)中有“0”时，实现异步清零功能，即QDQCQBQA=0000 6)置9功能:当S0(1),S0(2)均为“1”，R0(1),R0(2)中有“0”时，实现置9功能，即QDQCQBQA=1001 本次设计用到上述的3)、5)功能，对应的连线如下: 表 1 74LS90接线表 译码器 D6 C2 B1 A7 计数器 11QQQQ 8 9 12 DCBA 1.本设计中NC悬空 2.按照功能3)接线构成10进制 . . 2.2.2 显示单元电路 本设计中选用的74LS48是BCD码七段译码器兼驱动器，输出端(Ya,Yg)为高电平有效，可驱动共阴极LED显示器，其外引线排列图和功能表分别如图和表所示。 4~BI/RBOU1 513~RBIOA 312~LTOB 11OC 710AOD 19BOE 215COF 614DOG 图6 74LS48引脚图 显示器采用七段发光二极管显示器，它可直接显示出译码器输出的十进制数。七段发光显示器有共阳和共阴两种接法。与74LS48译码器配套的显示器为共阴型。 74LS48D 图 7 七段共阴极数码管引脚图 . . 根据74LS48和数码管的功能，接线如下: 表2 对应管脚接线图 显示器 7a 6b 4c 2d 1e 9f 10g 译码器 13 12 11 10 9 15 14 1.本设计实验中LT, RBI, BI/RBO均接高电平(+5V); 2. D, C, B, A按顺序为从高位到低位，为4输入端。 2.2.3 控制电路 1) 暂停功能: 在脉冲信号接入端接上单刀开关，根据暂停/连续原理可知开关闭合时为连入脉冲，此时计数开始;断开开关时为停止脉冲，此时暂停计数。 2) 清功能零: 由74LS90的上述功能可知，当R0(1),R0(2)均为“1”，S0(1),S0(2)中有“0”时，实现异步清零功能，因此，需要有开关控制R0(1),R0(2)为1。 在99.99的情形下，只需要一个单刀双掷开关，不需要门电路; 在59.99的的情形下，最高位的6进制存在着一个强制清零的连线，需要对QQ的输出进行变换。QQ接与门输出，作为总清零端的输入，可实现6进制。 BCBC . . 3 总体电路设计 总体电路图 图8 电子秒表设计电路图 J1是暂停功能开关; J2是清零/计数开关; J3实现59.99秒计数功能和99.99秒计数功能的切换。 . . 4 系统调试与仿真 在Multisim中将总体简化电路图画好以后，启动仿真会发现虽然理论计算值的基准脉冲信号确实为0.01秒脉冲，在秒脉冲处加上一个示波器测量也的确基本上为0.01秒，但是由于仿真软件有一定延迟性因此秒计数并没有达到应该达到的速度，因此在调试中我们加大了基准脉冲，使秒计数达到预计的效果如图: 图 9 59.99秒计数功能仿真图 . . 图 10 99.99秒计数功能仿真图 在仿真图中省去了译码显示器74LS48，用连续脉冲电源替代了555定时器构成的多谐振荡电路，简化了接线。 . . 5 实物制作与调试 整个电路调试过程中可以发现，理论计算出的值在实际运行中还是误差很 大，需要在实际调试中试出最恰当的电阻和电容值。最终确定R,10KR,10K12 。 C,1uF 图 11 电子秒表实物接线图 . . 结束语 在这次课程设计中，本来以为我们这一组的题目比较简单，应该能很快就完成，就像平时做数电实验一样。可是我发现平时我们做数电实验也就连一下导线，什么显示器脉冲信号都是给好了的，但是课程设计不一样，它是要求从根本上理解和运用，这让我深深体会到了设计过程的辛苦与甘甜。首先，我花了一两天时间在图书馆里翻阅相关资料，其间，我经常在网上搜阅资料，网上的资料浩如烟海，找到自己需要的东西也不易;最后，我们队友之间还要经常在一起讨论设计方案。这一过程真的好辛苦，以前可没有这种感受，不过，这一过程同时也是甘甜的，因为我学到了好多知识，感到很充实，将自己所学知识用于实物制作也感到很自豪。真正感觉是自己在设计，在制作，而不是机械地对着书连线而已。 总之，这次的课程设计，它锻炼了我找寻资料的能力，锻炼了我自主解决问题的能力，更锻炼了我的动手能力。它让我体会到了队友合作的重要性，更让我真实的体会到了学与用的不可分割性。学习知识是一个长期的过程，这个过程也就是我们不断的遇到问题、解决问题。通过我们解决问题，就可掌握新的知识。这次是我第一次接触课程设计，对我来说是一个难得的历练机会，尽管它很短暂，但我收获颇多，让我明白了以后怎样学习知识，也为以后设计制作打下了基础。由于所学知识有限，我们小组所设计的电路在理论达到要求时在实际电路中还需要不断调试才能达到要求，这也真正让我们脱离书本运用理论到实际。 . . 参考文献 [1]伍时和.数字电子技术基础.北京:清华大学出版社,2009 [2]周新民.工程实践与训练教程.武汉:武汉理工大学出版社.2009 [3]罗中华.数字电路与逻辑设计教程:北京.电子工业出版社,2006 [4]欧阳星明,数字电路逻辑设计.北京:人民邮电出版社,2011 .