三位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

1、 長(zhǎng) 沙 學(xué) 院數(shù)電課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書題目三位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器系(部)電子與通信工程系專業(yè)(班級(jí))光電信息工程專業(yè)一班姓名*學(xué)號(hào)*指導(dǎo)教師*起止日期010級(jí)光電信息工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書（課題）系（部）： 電子與通信工程系 專業(yè)： 光電信息工程學(xué)生姓名同組者 指導(dǎo)教師課題名稱三位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)參數(shù)1、 設(shè)計(jì)一個(gè)能計(jì)0999的三位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。2、 要求用數(shù)碼管顯示?；静糠郑涸O(shè)計(jì)制作一個(gè)能顯示三位的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，熟悉計(jì)數(shù)器的基本原理，電路的連線要求采用直線連接和總線連接兩種方式，補(bǔ)充完成LED顯示條對(duì)應(yīng)的真值表，并完成直流電源5V的設(shè)計(jì)。發(fā)揮部分：舉例說(shuō)明所設(shè)計(jì)的三位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器適用

2、于什么場(chǎng)合，設(shè)計(jì)增加一位（顯示4位）的計(jì)數(shù)器.設(shè)計(jì)工作量一周：1、查找資料，根據(jù)要求的格式并結(jié)合所查資料寫出理論設(shè)計(jì)方案的全過(guò)程，實(shí)驗(yàn)操作的步驟、數(shù)據(jù)以及結(jié)論。 2、學(xué)習(xí)使用MultiSim9軟件，利用MultiSim9畫出原理圖并進(jìn)行仿真。 3、學(xué)習(xí)使用Protel軟件，利用Protel結(jié)合原理圖完成PCB板設(shè)計(jì)制作。進(jìn)度安排起止日期工作內(nèi)容備注第1天課題介紹，答疑，收集材料，設(shè)計(jì)方案論證第2天系統(tǒng)設(shè)計(jì)第3天系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真第4天系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真第5天系統(tǒng)驗(yàn)收，編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書主要參考資料1、康華光。電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分（第五版）2、楊欣、王玉鳳、劉湘黔。電路設(shè)計(jì)與仿真基于Multisim9與pr

3、otel993、標(biāo)準(zhǔn)集成電路數(shù)據(jù)手冊(cè)TTL電路指導(dǎo)教師簽名 年 月 日系（部）主管領(lǐng)導(dǎo)意見(jiàn)年 月 日答辯評(píng)委老師年 月 日教研室意見(jiàn)年 月 日長(zhǎng)沙學(xué)院課程設(shè)計(jì)鑒定表姓名陽(yáng)怡飛學(xué)號(hào)2010041127專業(yè)光電信息班級(jí)一設(shè)計(jì)題目三位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器指導(dǎo)教師龍英指導(dǎo)教師意見(jiàn)：評(píng)定等級(jí)： 教師簽名： 日期： 答辯小組意見(jiàn)：評(píng)定等級(jí)：答辯小組長(zhǎng)簽名：日期：教研室意見(jiàn)：教研室主任簽名： 日期： 系（部）意見(jiàn)：系主任簽名：日期：說(shuō)明課程設(shè)計(jì)成績(jī)分“優(yōu)秀”、“良好”、“及格”、“不及格”四類；目 錄一課程設(shè)計(jì)的目的6二課程設(shè)計(jì)課題6三課程設(shè)計(jì)內(nèi)容7四、設(shè)計(jì)步驟：7五設(shè)計(jì)要點(diǎn)：7六設(shè)計(jì)原理：81.部分器件介紹：82

4、.+5V直流電源工作原理：133.三位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器工作原理：13七：電路仿真141.Multisim仿真圖142.Protel原理圖：163.PCB板：17八：心得體會(huì)19九：參考文獻(xiàn)19三位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)摘要本次課程設(shè)計(jì)的課題是三位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，就設(shè)計(jì)所選用的器材而言，主要用到了3個(gè)74LS192，3個(gè)CD4511，3個(gè)七段數(shù)碼管，1個(gè)555芯片以及一些電阻和電容。74LS192是雙時(shí)鐘方式的十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，這使得設(shè)計(jì)本身簡(jiǎn)單了許多。設(shè)計(jì)中采用555芯片制成一脈沖發(fā)生器，為電路提供連續(xù)脈沖。CD4511是7段數(shù)碼管譯碼器，將74LS192的輸出信號(hào)譯碼成數(shù)碼管可識(shí)別的信號(hào)。然后Mult

5、isim仿真軟件測(cè)試和分析電路性能，并用protel軟件繪制原理圖，設(shè)計(jì)pcb板，本次設(shè)計(jì)的計(jì)數(shù)器是三位十進(jìn)制加計(jì)數(shù)器，由上升沿觸發(fā)，通過(guò)CO輸出與其他的芯片級(jí)聯(lián)。達(dá)到進(jìn)位輸出！另外，本設(shè)計(jì)要求自己設(shè)計(jì)一個(gè)直流+5v電源，故用到了LM7805，以及變壓器和整流橋堆！關(guān)鍵詞：三位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，74LS192芯片，555芯片，脈沖發(fā)生器，加計(jì)數(shù)器，上升沿觸發(fā)，+5v直流電源，Multisim仿真，Protel原理圖，PCB板。一課程設(shè)計(jì)的目的1.激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，最大限度的發(fā)揮學(xué)生的潛能。2.對(duì)所學(xué)過(guò)的知識(shí)進(jìn)行強(qiáng)化加深，了解設(shè)計(jì)一般數(shù)電產(chǎn)品的基本程序，方法及過(guò)程。3.掌握相關(guān)元器件的應(yīng)用。4.培

6、養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新能力，獨(dú)立自主能力，以及和同學(xué)之間的學(xué)術(shù)交流能力！二課程設(shè)計(jì)課題三位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器三課程設(shè)計(jì)內(nèi)容1.設(shè)計(jì)一個(gè)能計(jì)0999的三位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。2.要求用數(shù)碼管顯示。基本部分：設(shè)計(jì)制作一個(gè)能顯示三位的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，熟悉計(jì)數(shù)器的基本原理，電路的連線要求采用直線連接和總線連接兩種方式，補(bǔ)充完成LED顯示條對(duì)應(yīng)的真值表，并完成直流電源5V的設(shè)計(jì)。3.發(fā)揮部分：舉例說(shuō)明所設(shè)計(jì)的三位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器適用于什么場(chǎng)合，設(shè)計(jì)增加一位（顯示4位）的計(jì)數(shù)器.或者增加清O功能和校準(zhǔn)功能。4.內(nèi)容要求：目錄、摘要、關(guān)鍵詞、設(shè)計(jì)方案、性能測(cè)試與分析、Multisim 仿真、Protel繪制原理圖、PCB版圖、心得體

7、會(huì)（設(shè)計(jì)方案、參數(shù)計(jì)算、相關(guān)軟件的使用、電路仿真遇到的問(wèn)題及解決辦法）；參考文獻(xiàn)：主要參考資料、書籍、相關(guān)網(wǎng)站等；四、設(shè)計(jì)步驟：1、理論設(shè)計(jì)：網(wǎng)絡(luò)、圖書館查找資料 軟件應(yīng)用：學(xué)習(xí)MultiSim軟件的操作并完成系統(tǒng)原理圖的繪制并要求仿真通過(guò)；2、在MultiSim環(huán)境下，檢測(cè)各課題的電路參數(shù)、波形；以備完成課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書；3、學(xué)習(xí)Protel軟件的操作并完成SCH原理圖的繪制以及PCB版圖設(shè)計(jì)（選做）；五設(shè)計(jì)要點(diǎn)：1.對(duì)設(shè)計(jì)器件的了解及選取，2.連續(xù)脈沖信號(hào)源的設(shè)計(jì)3.+5v直流電源設(shè)計(jì)4.計(jì)數(shù)器原理的了解六設(shè)計(jì)原理：1.部分器件介紹：74LS19274LS192同步可逆遞增/遞減BCD 計(jì)數(shù)

8、器6NJ838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)-各種圖紙74LS193同步可逆遞增/遞減四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器6NJ838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)-各種圖紙?zhí)攸c(diǎn)：電路可進(jìn)行反饋，而很容易的被級(jí)聯(lián)。即把借位輸出端和進(jìn)位輸出端分別反饋到后級(jí)計(jì)數(shù)器的減計(jì)數(shù)輸入端和加計(jì)數(shù)輸入端上即可。6NJ838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)-各種圖紙·芯片內(nèi)部有級(jí)聯(lián)電路6NJ838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖

9、-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)-各種圖紙 ·同步操作6NJ838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)-各種圖紙 ·每觸發(fā)器有單獨(dú)的預(yù)置端6NJ838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)-各種圖紙 ·完全獨(dú)立的清零輸入端6NJ838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)-各種圖紙真值表（表（1）：6NJ838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基

10、本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)-各種圖紙圖（1）MR PL CPU CPD MODE工作模式 H X X X Reset (Asyn.)清除 L L X X Preset (Asyn.)預(yù)置 L H H H No Change保持 L H H Count Up加計(jì)數(shù)圖（2）L H H Count DowN 減計(jì)數(shù) 6NJ838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)-各種圖紙 6NJ838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)-各種圖紙H=高電平 L=低電平 X=不

11、定（高或低電平） =由“低”“高”電平的躍變6NJ838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)-各種圖紙引腳功能表：6NJ838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)-各種圖紙 CPU 計(jì)數(shù)芯片時(shí)鐘脈沖輸入 CPD 倒計(jì)時(shí)時(shí)鐘脈沖輸入 MR 異步主復(fù)位（清除）輸入 PL 異步并行負(fù)載（低電平）輸入 Pn 并行數(shù)據(jù)輸入838電子 Qn 觸發(fā)器輸出（附注b ） TCD 終端倒計(jì)時(shí)（借）輸出（注b ） TCU 終端數(shù)最多輸出 表（1）CD4511CD4511是一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)共陰極 LED

12、 （數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼七段碼譯碼器，特點(diǎn)：具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能的CMOS電路能提供較大的拉電流?？芍苯域?qū)動(dòng)LED顯示器。 CD4511 是一片 CMOS BCD鎖存/7 段譯碼/驅(qū)動(dòng)器，引腳排列如圖 2 所示。其中a b c d 為 BCD 碼輸入，a為最低位。LT為燈測(cè)試端，加高電平時(shí)，顯示器正常顯示，加低電平時(shí)，顯示器一直顯示數(shù)碼“8”，各筆段都被點(diǎn)亮，以檢查顯示器是否有故障。BI為消隱功能端，低電平時(shí)使所有筆段均消隱，正常顯示時(shí)， B1端應(yīng)加高電平。另外 CD4511有拒絕偽碼的特點(diǎn)，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)越過(guò)十進(jìn)制數(shù)9(1001)時(shí)，顯示字形也自行消隱。LE

13、是鎖存控制端，高電平時(shí)鎖存，低電平時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。ag是 7 段輸出，可驅(qū)動(dòng)共陰LED數(shù)碼管。另外，CD4511顯示數(shù)“6”時(shí)，a段消隱；顯示數(shù)“9”時(shí)，d 段消隱，所以顯示 6、9 這兩個(gè)數(shù)時(shí)，字形不太美觀 圖3是 CD4511和 CD4518配合而成一位計(jì)數(shù)顯示電路，若要多位計(jì)數(shù)，只需將計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)，每級(jí)輸出接一只 CD4511 和 LED 數(shù)碼管即可。所謂共陰 LED 數(shù)碼管是指 7 段 LED 的陰極是連在一起的，在應(yīng)用中應(yīng)接地。限流電阻要根據(jù)電源電壓來(lái)選取，電源電壓5V時(shí)可使用300的限流電阻。如圖（3）,。 圖（3） 555概述 是美國(guó)Signetics公司1972年研制的用于取代機(jī)械式

14、定時(shí)器的中規(guī)模集成電路，因輸入端設(shè)計(jì)有三個(gè)5k的電阻而得名。此電路后來(lái)竟風(fēng)靡世界。目前，流行的產(chǎn)品主要有4個(gè)：BJT兩個(gè)：555，556（含有兩個(gè)555）；CMOS兩個(gè)：7555，7556（含有兩個(gè)7555）。 555定時(shí)器可以說(shuō)是模擬電路與數(shù)字電路結(jié)合的典范。 兩個(gè)比較器 C1和 C2各有一個(gè)輸入端連接到三個(gè)電阻R組成的分壓器上，比較器的輸出接到RS觸發(fā)器上。此外還有輸出級(jí)和放電管。輸出級(jí)的驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)200mA。 比較器C1和C2的參考電壓分別為UA和UB，根據(jù)C1和C2的另一個(gè)輸入端觸發(fā)輸入和閾值輸入，可判斷出RS觸發(fā)器的輸出狀態(tài)。當(dāng)復(fù)位端為低電平時(shí)，RS觸發(fā)器被強(qiáng)制復(fù)位。若無(wú)需復(fù)位操作

15、，復(fù)位端應(yīng)接高電平。 555 定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為 555，用 CMOS 工藝制作的稱為 7555，除單定時(shí)器外，還有對(duì)應(yīng)的雙定時(shí)器 556/7556。555 定時(shí)器的電源電壓范圍寬，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 318V 工作，輸出驅(qū)動(dòng)電流約為 200mA，因而其輸出可與 TTL、CMOS 或者模擬電路電平兼容。 555 定時(shí)器成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時(shí)器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測(cè)量及自動(dòng)控制等方面。555 定時(shí)

16、器的內(nèi)部電路框圖和外引腳排列圖分別如圖 和圖 2.9.2 所示。它內(nèi)部包括兩個(gè)電壓比較器，三個(gè)等值串聯(lián)電阻，一個(gè) RS 觸發(fā)器，一個(gè)放電管 T 及功率輸出級(jí)。它提供兩個(gè)基準(zhǔn)電壓VCC /3 和 2VCC /3 555 定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制 RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng) 5 腳懸空時(shí)，則電壓比較器 A1 的反相輸入端的電壓為 2VCC /3，A2 的同相輸入端的電壓為VCC /3。若觸發(fā)輸入端 TR 的電壓小于VCC /3，則比較器 A2 的輸出為 1，可使 RS 觸發(fā)器置 1，使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于

17、 2VCC/3，同時(shí) TR 端的電壓大于VCC /3，則 A1 的輸出為 1，A2 的輸出為 0，可將 RS 觸發(fā)器置 0，使輸出為 0 電平。555的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可等效成23個(gè)晶體三極管.17個(gè)電阻.兩個(gè)二極管.組成了比較器.RS觸發(fā)器.等多組單元電路.特別是由三只精度較高5k電阻構(gòu)成了一個(gè)電阻分壓器.為上.下比較器提供基準(zhǔn)電壓.所以稱之為555.555屬于cmos工藝制造. 555引腳圖介紹如下（如圖（4）1地 GND，2觸發(fā) 3輸出，4復(fù)位，5控制電壓，6門限(閾值），7放電，8電源電壓Vcc 圖（4）LM7805用lm78/lm79系列三端穩(wěn)壓IC來(lái)組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部

18、還有過(guò)流、過(guò)熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來(lái)可靠、方便，而且價(jià)格便宜。該系列集成穩(wěn)壓IC型號(hào)中的lm78或lm79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如lm7806表示輸出電壓為正6V，lm7909表示輸出電壓為負(fù)9V。 因?yàn)槿斯潭煞€(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。 在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器（當(dāng)然小功率的條件下不用）。當(dāng)穩(wěn)壓管溫度過(guò)高時(shí)，穩(wěn)壓性能將變差，甚至損壞。 當(dāng)制作中需要一個(gè)能輸出1.5A以上電流的穩(wěn)壓電源，通常采用幾塊三端穩(wěn)壓電路并聯(lián)起來(lái)，使其最大輸出電流為N個(gè)1.5A，但應(yīng)用時(shí)需注意：并聯(lián)使用的集成穩(wěn)壓電路應(yīng)采用同一廠家、同一批號(hào)的產(chǎn)品

19、，以保證參數(shù)的一致。另外在輸出電流上留有一定的余量，以避免個(gè)別集成穩(wěn)壓電路失效時(shí)導(dǎo)致其他電路的連鎖燒毀。在lm78 * 、lm79 * 系列三端穩(wěn)壓器中最常應(yīng)用的是TO-220 和TO-202 兩種封裝。這兩種封裝的圖形以及引腳序號(hào)、引腳功能如附圖所示。圖中的引腳號(hào)標(biāo)注方法是按照引腳電位從高到底的順序標(biāo)注的。這樣標(biāo)注便于記憶。引腳為最高電位，腳為最低電位，腳居中。從圖中可以看出，不論正壓還是負(fù)壓，腳均為輸出端。對(duì)于lm78*正壓系列，輸入是最高電位，自然是腳，地端為最低電位，即腳，如附圖所示。對(duì)與lm79*負(fù)壓系列，輸入為最低電位，自然是腳，而地端為最高電位，即腳，如附圖所示。 2011年11

20、月28日更正：7805引腳正確的順序：1腳接輸入，2腳接地，3腳接輸出 2.+5V直流電源工作原理：一、直流穩(wěn)壓電源的工作原理 直流穩(wěn)壓電源是一種將220V工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置，它需要經(jīng)過(guò)變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個(gè)環(huán)節(jié)才能完成。圖（7） 圖（5） 四個(gè)環(huán)節(jié)的工作原理如下： (1)電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網(wǎng)220V交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。 (2)整流濾波電路：整流電路將交流電壓Ui變換成脈動(dòng)的直流電壓。再經(jīng)濾波電路濾除較大的紋波成分，輸出紋波較小的直流電壓U1。常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波

21、等。 (3)濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓各濾波電容C滿足RL-C（35）T/2，或中T為輸入交流信號(hào)周期，RL為整流濾波電路的等效負(fù)載電阻。 (4)穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓和負(fù)載的變化而變化。常用的集成穩(wěn)壓器有固定式三端穩(wěn)壓器與可調(diào)式三端穩(wěn)壓器。常用可調(diào)式正壓集成穩(wěn)壓器有CW317（LM317）系列，它們的輸出電壓從1.25V37伏可調(diào)，最簡(jiǎn)的電路外接元件只需一個(gè)固定電阻和一只電位器。其芯片內(nèi)有過(guò)渡、過(guò)熱和安全工作區(qū)保護(hù)，最大輸出電流為1.5A。其典型電路如下圖，其中電阻R1與電位器R2組成輸出電壓調(diào)節(jié)器，輸出電壓Uo的表達(dá)式為：Uo1.25（1R2/R1）式中R1一般取120240歐姆，輸出端與調(diào)整端的壓差為穩(wěn)壓器的基準(zhǔn)電壓 3.三位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器工作原理：計(jì)數(shù)是一種最簡(jiǎn)單基本的運(yùn)