（一）、 單脈沖產(chǎn)生部分

（二）、譯碼驅(qū)動(dòng)顯示部分

（三）、控制部分及循環(huán)加減計(jì)數(shù)部分

（四）、燈光顯示電路

六、 總結(jié)與體會(huì)

七、參考文獻(xiàn)

設(shè)計(jì)題目：自動(dòng)循環(huán)計(jì)數(shù)器與燈光顯示電路

一、設(shè)計(jì)內(nèi)容及具體要求

二、設(shè)計(jì)思想與系統(tǒng)方案

根據(jù)題目要求，系統(tǒng)可以劃分為以下幾個(gè)部分，基本思想如下：

（1）自動(dòng)循環(huán)計(jì)數(shù)器

      

圖1    3~9加/減可逆自動(dòng)循環(huán)計(jì)數(shù)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)方框圖

說明：由于本次課設(shè)為兩個(gè)題目疊加而成，為了實(shí)現(xiàn)電路的燈光顯示功能本次課設(shè)的實(shí)際作品中將只顯示0~7自動(dòng)循環(huán)計(jì)數(shù)。

（2）燈光顯示電路

根據(jù)彩燈顯示的狀態(tài)表分析，該電路由信號(hào)發(fā)生、計(jì)數(shù)器、顯示譯碼器模塊、顯示驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。信號(hào)產(chǎn)生的脈沖作用于計(jì)算器，計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)000~111狀態(tài)的輸出，顯示譯碼模塊將計(jì)數(shù)器的輸出轉(zhuǎn)換成彩燈顯示狀態(tài)，由發(fā)光二極管顯示輸出。彩燈顯示電路框圖如圖所示：

三、單元電路的設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算、器件選擇及介紹：

（一）、 脈沖產(chǎn)生部分

555定時(shí)器多諧振蕩器如圖所示：

由于接通電源瞬間，電容C來不及充電，電容器兩端電壓Uc為低電平，小于（1/3）Vcc，故高電平觸發(fā)端與低電平觸發(fā)端均為低電平，輸出Uo為高電平，放電管VT截止。這時(shí)，電源經(jīng)R1，R2對(duì)電容C充電，使電壓Uc按指數(shù)規(guī)律上升,當(dāng)Uc上升到（2/3）Vcc時(shí)，輸出Uo為低電平，放電管VT導(dǎo)通，把Uc從（1/3）Vcc上升到（2/3）Vcc這段時(shí)間內(nèi)電路的狀態(tài)稱為第一暫穩(wěn)態(tài)，其維持時(shí)間的長(zhǎng)短與電容的充電時(shí)間有關(guān)。

由于放電管VT導(dǎo)通，電容C通過電阻R2和放電管放電，電路進(jìn)人第二暫穩(wěn)態(tài).其維持時(shí)間的長(zhǎng)短與電容的放電時(shí)間有關(guān)，隨著C的放電，Uc下降，當(dāng)Uc下降到（1/3）Vcc時(shí)，輸出Uo為高電平，放電管VT截止，Vcc再次對(duì)電容C充電，電路又翻轉(zhuǎn)到第一暫穩(wěn)態(tài)。所以，接通電源后，電路就在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)之間來回翻轉(zhuǎn)，則輸出可得矩形波。電路一旦起振后，uc電壓總是在（1/3～2/3）Vcc 之間變化。工作波形如下：

振蕩周期T=T1+T2 ，T1為電容充電時(shí)間， T2為電容放電時(shí)間

充電時(shí)間  T1=0.7(R1+R2)C

放電時(shí)間  T2=0.7R2C

頻率      f=1/T

（二）、譯碼驅(qū)動(dòng)顯示部分

1、方案論證

方案一：采用74LS47 TTL BCD—7段高有效譯碼/驅(qū)動(dòng)器，數(shù)碼管需選用共陽極數(shù)碼管。

方案二：74LS48 TTL BCD—7段譯碼器/內(nèi)部上拉輸出驅(qū)動(dòng)。采用74LS48不需要外接上拉電阻。

確定方案：故采用74LS48。由于74LS48輸出是高有效，所以顯示數(shù)碼管選用LTS547R共陰極數(shù)碼管。

2、元器件型號(hào)的選擇及參數(shù)計(jì)算：

數(shù)碼管LTS547R，譯碼/驅(qū)動(dòng)器74LS48；限流電阻的計(jì)算，數(shù)碼管壓降一般為1.8~2.2V，工作電流10~20mA，經(jīng)試驗(yàn)，靜態(tài)顯示時(shí)10 mA亮度相當(dāng)可觀，所以限流電阻R1~R7=(5V-2V)/10mA=300Ω,功率為0.012×300=0.03W,故電阻選用R1~R7=300Ω（1/16W）。

3、譯碼驅(qū)動(dòng)、顯示電路的設(shè)計(jì)

74LS48的引腳見圖4，74LS48的功能表如表1所示，其中，D C B A為8421BCD碼輸入端，a—g為 7段譯碼輸出端。

燈測(cè)試輸入使能端。當(dāng)LT＝0時(shí)，譯碼器各段輸出均為高電平，顯示器LT＝0可用來檢查74LS48和顯示器的好壞。

動(dòng)態(tài)滅零輸入使能端。在LT＝1的前提下，當(dāng)/RBI＝0且輸入BDCA＝000時(shí)，譯碼器各段輸出全為低電平，顯示器各段全滅，而當(dāng)輸人數(shù)據(jù)為非零數(shù)碼時(shí)，譯碼器和顯示器正常譯碼和顯示。利用此功能可以實(shí)現(xiàn)對(duì)無意義位的零進(jìn)行消隱。

靜態(tài)滅零輸入使能端。只要BI＝0，不論輸入BDCA為何種電平，譯碼器4段輸出全為低電平，顯示器滅燈(此時(shí)/BI／RBO為輸入使能)。

動(dòng)態(tài)滅零輸出端。在不使用功能時(shí)，BI／RBO為輸出使能。該端主要用于多個(gè)譯碼器級(jí)聯(lián)時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)無意義的零進(jìn)行消隱。實(shí)現(xiàn)整數(shù)位的零消隱是將高位的RBO接到相鄰低位的RBI，實(shí)現(xiàn)小數(shù)位的零消隱是將低位的RBO接到相鄰高位RBI。

（三）、控制部分及循環(huán)加減計(jì)數(shù)部分

1、方案論證

方案一：74LS191TTL為4位二進(jìn)制同步加/減計(jì)數(shù)器。

方案二：74LS190 TTL BCD同步加/減計(jì)數(shù)器。

方案三：74LS192 TTL 可預(yù)置BCD雙時(shí)鐘可逆計(jì)數(shù)器。

方案四：74193 TTL 可預(yù)置四位二進(jìn)制雙時(shí)鐘可逆計(jì)數(shù)器。

確定方案：經(jīng)過比較，結(jié)合系統(tǒng)要求，決定采用方案二。

2、控制部分及循環(huán)加減計(jì)數(shù)部分的設(shè)計(jì)

  

⑶ 主要邏輯功能(四)、顯示驅(qū)動(dòng)電路

1、74LS138譯碼器

138為3線-8線譯碼器。譯碼器是將每個(gè)輸入的二進(jìn)制代碼譯成對(duì)應(yīng)的輸出高、低電平信號(hào)或另外一個(gè)代碼。以下是74LS138的邏輯圖：

當(dāng)一個(gè)選通端（G1）為高電平，另兩個(gè)選通端（(G2A)和(G2B)）為低電平時(shí)，可將地址端（A、B、C）的二進(jìn)制編碼在一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平（反碼）譯出。

在本實(shí)驗(yàn)電路中，將計(jì)數(shù)器74LS160的輸出端的信號(hào)作為譯碼器的輸入信號(hào)，G1接入高電平,G1、G2接入低電平，譯碼器處在工作狀態(tài)。A、B、C地址輸入端對(duì)應(yīng)著一個(gè)輸出Yi。            

譯碼器的輸出信號(hào)將轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)燈管發(fā)光的信號(hào)，譯碼器的輸出每次只能有一個(gè)狀態(tài)，通過一個(gè)與非門可以達(dá)到輸出的循環(huán)顯示。

U1=（Y1Y4Y7）’

U2=（Y2Y4Y6）’

U3=（Y3Y4Y5）’

四、總體電路設(shè)計(jì)圖、工作原理及元器件清單

1、總體電路圖

2、器件清單

5V電源    1個(gè)

50KΩ滑動(dòng)變阻器1個(gè)

50KΩ電阻1個(gè)

0.01uF電容 1個(gè)

1uF電容 1個(gè)

555定時(shí)器多諧振蕩器   1個(gè)

74LS190計(jì)算器    1個(gè)

74LS138譯碼器    1個(gè)

74LS10與非門     4個(gè)

74LS112觸發(fā)器    1個(gè)

LED（紅、黃、綠） 各1個(gè)

導(dǎo)線若干

五、 硬件電路安裝、調(diào)試測(cè)試結(jié)果，出現(xiàn)的問題、原因及解決方法

在安裝調(diào)試過程中，遇到了一定的問題，具體如下：

1、通電檢查，通電后數(shù)碼管又反應(yīng)，無數(shù)據(jù)顯示，懷疑是190焊接有誤，經(jīng)查果然如此，經(jīng)重新調(diào)整，故障排除。

2、仿真中，由于多諧振蕩器設(shè)計(jì)不夠合理，使得振蕩頻率過高，采用加大電阻的解決辦法，不過效果不夠明顯。

3、我們使電平信號(hào)從最初0000到最終的0111，一次循環(huán)下去，即三個(gè)led燈的三個(gè)亮滅情況按二進(jìn)制變換情況而變化。仿真結(jié)果分析驗(yàn)證了我們組設(shè)計(jì)電路的正確性。

六、總結(jié)與體會(huì)

在這短暫的幾天時(shí)間里，我們進(jìn)行了數(shù)電課程設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐練習(xí)，是我們將理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐的一次機(jī)會(huì)。通過這次課程設(shè)計(jì)，加深我們對(duì)該課程的一些理論的理解和應(yīng)用，是對(duì)課程的一次綜合性學(xué)習(xí)。

由于剛剛結(jié)束了數(shù)電課程考試，對(duì)一些理論的知識(shí)印象都還很深刻，運(yùn)用起來也還很得心應(yīng)手。我們這次的選題很接近生活，燈光在我們的日常生活中已經(jīng)是不可缺少的一部分了，如果沒有燈光在夜晚的照明，我們的生活中將會(huì)有很多的不方便的時(shí)候。

課程設(shè)計(jì)真的很磨練我們的意志，剛開始的時(shí)候，拿著仿真軟件卻不會(huì)用，大家在一起討論，慢慢地摸索出來了．在設(shè)計(jì)的過程中，我們參看教材和相關(guān)書目，也在網(wǎng)上找了相應(yīng)資料，綜合各種方案，最終選擇了一種最簡(jiǎn)潔的方案，用的元器件最少，排線最優(yōu)。當(dāng)我整理著自己的設(shè)計(jì)成果時(shí)，回味這幾天的心路歷程，一種少有的成功喜悅即刻使倦意頓消．雖然這次的設(shè)計(jì)不是最完美的，但是我們經(jīng)歷過后，總是會(huì)收獲很多的珍貴的經(jīng)驗(yàn)的，這對(duì)于我們以后的學(xué)習(xí)是很重要的。

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