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1、数字电子技术课程设计报告课题： 电梯楼层显示电路 班级 电气3072 学号 3072110237 学生姓名 虞光远 专业 电气工程及其自动化 系别 电子与电气学院 指导教师 电子技术课程设计指导小组 淮阴工学院电子信息工程系2009年12月电梯楼层显示电路1 设计目的电子技术课程设计是电子信息工程系三个专业的公共课程设计，是模拟电子技术、数字电子技术课程结束后进行的教学环节。其目的是：1、培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力。2、学习较复杂的电子系统设计的一般方法，了解和掌握模拟、数字电路等知识解决电子信息方面常见实际问题的能力
2、，由学生自行设计、自行制作和自行调试。3、进行基本技术技能训练，如基本仪器仪表的使用，常用元器件的识别、测量、熟练运用的能力，掌握设计资料、手册、标准和规范以及使用仿真软件、实验设备进行调试和数据处理等。4、培养学生的创新能力。2 技术指标与设计要求利用可逆计数器，译码器，数码管等器件，模拟电梯楼层显示1、技术指标（1）实现十层电梯楼层显示电路（2）电梯每经过一层，“楼层信号”输入一个脉冲。电梯上升时“上升”为高电平，“下降”为低电平，下降时相反。2、设计要求（1）按照任务书要求，进行电路设计，给出原理框图；（2）根据原理框图，进行整体电路设计；（3）选择主要单元器件、单元电路，给出选择方法与
3、选择理由；（4）安装、设计电路，实现预期功能；（5）提交格式符合要求、内容完整的设计报告。3 总体设计显 示译 码可逆计数 图1：总体框图1设计构想利用555构成的多谐振荡电路，震荡周期约为1秒，当脉冲上升沿来临时，即表示电梯到达上一层或下一层；74LS192为十进制可逆计数器，用来计算电梯所在层数，即当一个上升沿来临时，计数器加或减一，表示电梯上升或下降了一层；74HC4511为译码器，其输入端与74LS192输出端相连，输出端与7段式数码管相连，计数器输出值经译码后，由数码管显示当时所在的楼层数。2设计所需器件:电阻: 100 K1 20 K1 470 9 200 1 560 1电容: 1
4、0F1 10pF2 10nF1（104） 集成块： 5551 74LS1921 74LS321 74HC45111 74LS741 74LS002 其他: 数码管13总电路装置接线图图2，图3，图4分别为模拟电梯运行电路，可以计数电路以及数码显示电路。图2模拟电梯运行电路 图3可逆计数电路图4数码显示电路4 单元电路设计41模拟电梯运行单元电路设计4.1.1 电路图如上模拟电梯运行电路4.1.2 主要元器件功能介绍555定时器555定时器是一种模拟-数字混合式集成定时器，用它可以很方便的组成多谐振荡器、单稳态触发器和施密特触发器等脉冲电路，在工业控制等诸多方面有很广泛的应用。它的基本工作原理如
5、下：555 定时器的组成与功能图 5 555 定时器(a) 电路结构； (b) 引脚图 555 定时器的组成如图 5(a)所示，（b）为引脚图。其工作原理如下：比较器C1的反向输入端U6(接引脚 6)称为阈值输入端，用TH来表示，比较器C2的同向输入端U2(接引脚2)称触发输入端，用TR标注。C1和C2的参考电压(电压比较的基准)UR1和UR2由电源UCC经三个5k的电阻分压给出。当控制电压输入端UCO悬空时，；若UCO外接固定电压，则。RD为异步置 0 端（对应管脚4），只要在RD端加入低电平，无论U6、U2的输入电平如何，基本RS触发器就置 0，电路输出UO为零。平时处于高电平； 管脚6称
6、为高触发端，该引脚的电平与作比较；管脚2称为低触发端，该引脚与作比较，所以在RD=1时，U6和U2有三种状态组合。使555定时器电路的输出UO有低电平0、保持和高电平1三种状态。定时器的主要功能取决于两个比较器输出对RS触发器和放电管V1状态的控制。555定时器功能表如表2-1所示。 当时，比较器C1输出为 0，C2输出为 1，基本RS触发器被置 0，V1导通，UO输出为低电平。 当时，C1输出为 1，C2 输出为 0，基本RS触发器被置 1，V1截止，UO输出高电平。 当时，C1和C2输出均为 1，则基本RS触发器的状态保持不变，因而V1和UO输出状态也维持不变，定时器输出处于高阻状态。 R
7、DU6（TH） U2(TR)U0V100导通11截止10导通1不变不变555定时器功能表74LS00,74LS3274LS00为2输入4与非门电路，即在一块集成块内含有4个互相独立的与非门，每个与非门有2个输入端。其符号及引脚排列如图(a)、(b)所示。(a) (b)与非门的逻辑功能是：当输入端中有一个或一个以上是低电平时，输出端为高电平；只有当输入端全部为高电平时，输出端才是低电平（即有“0”得“1”，全“1”得“0”。）其逻辑表达式为 Y 74LS32为2输入4或门电路，即在一块集成块内含有4个互相独立的或门，每个或门有2个输入端。其符号及引脚排列如图(c)、(d)所示。(c) (d)或门
8、的逻辑功能是：输入变量只要有一个为高电平时，输出就为高电平；只有输入全为低电平时，输出才为低电平(即有“1”得“1”，全“0”得“0”。)其逻辑表达式描述为：Y=A+B+4.1.3 注意事项发射电路主要是有555定时器构成的多谐振荡器产生脉冲波来工作的，其中555构成多谐振荡器，振荡频率fo143（RI2R2）C，42可逆计数单元电路设计4.2.1 电路图如上可逆计数电路图4.2.2 主要元器件介绍74LS19274LS192是同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如图61所示。图61 CC40192引脚排列及逻辑符号图中 置数端 CPU加计数端 C
9、PD 减计数端 非同步进位输出端 非同步借位输出端 D0、D1、D2、D3 计数器输入端 Q0、Q1、Q2、Q3 数据输出端 CR清除端 CC40192（同74LS192，二者可互换使用）的功能如表62，说明如下： 表62输 入输 出CRCPUCPDD3D2D1D0Q3Q2Q1Q01000000dcbadcba011加 计 数011减 计 数 当清除端CR为高电平“1”时，计数器直接清零；CR置低电平则执行其它功能。 当CR为低电平，置数端也为低电平时，数据直接从置数端D0、D1、D2、D3 置入计数器。当CR为低电平，为高电平时，执行计数功能。执行加计数时，减计数端CPD 接高电平，计数脉冲
10、由CPU 输入；在计数脉冲上升沿进行 8421 码十进制加法计数。执行减计数时，加计数端CPU接高电平，计数脉冲由减计数端CPD 输入。74LS74在输入信号为单端的情况下，D触发器用起来最为方便，其状态方程为Qn+1Dn，其输出状态的更新发生在CP脉冲的上升沿，故又称为上升沿触发的边沿触发器，触发器的状态只取决于时钟到来前D端的状态，D触发器的应用很广，可用作数字信号的寄存，移位寄存，分频和波形发生等。有很多种型号可供各种用途的需要而选用。如双D 74LS74、四D 74LS175、六D 74LS174等。图63 为双D 74LS74的引脚排列及逻辑符号。功能如表64。图63 74LS74引
11、脚排列及逻辑符号输 入输 出DDCPDQn1n10110100100111101100111Qnn表64 4.3数码显示单元电路4.3.1 电路图如数码显示电路图4.3.2 主要元器件介绍74HC451174HC4511为 BCD码锁存七段译码驱动器。驱动共阴极LED数码管。图7-1为CC4511引脚排列 其中 A、B、C、D BCD码输入端 a、b、c、d、e、f、g 译码输出端，输出“1”有效，用来驱动共阴极LED数码管。 测试输入端，“0”时，译码输出全为“1” 图71 CC4511引脚排列 消隐输入端，“0”时，译码输出全为“0” LE 锁定端，LE“1”时译码器处于锁定（保持）状态，
12、译码输出保持在LE0时的数值，LE0为正常译码。表72为74HC511功能表。74HC4511内接有上拉电阻，故只需在输出端与数码管笔段之间串入限流电阻即可工作。译码器还有拒伪码功能，当输入码超过1001时，输出全为“0”，数码管熄灭。 表72输 入输 出LEDCBAabcdefg显示字形01111111010000000消隐0110000111111001100010110000011001011011010110011111100101101000110011011010110110110110110001111101101111110000011100011111110111001111
13、001101110100000000消隐01110110000000消隐01111000000000消隐01111010000000消隐01111100000000消隐01111110000000消隐111锁 存锁存接线时，将十进制数的BCD码接至译码器的相应输入端A、B、C、D即可显示09的数字。四位数码管可接受四组BCD码输入。74HC4511与LED数码管的连接如图7-3所示。 图37 CC4511驱动一位LED数码管七段发光二极管(LED)数码管 LED数码管是目前最常用的数字显示器，图76(a)、(b)为共阴管和共阳管的电路，(c)为两种不同出线形式的引出脚功能图。一个LED数码管可
14、用来显示一位09十进制数和一个小数点。小型数码管（0.5寸和0.36寸）每段发光二极管的正向压降，随显示光（通常为红、绿、黄、橙色）的颜色不同略有差别，通常约为22.5V，每个发光二极管的点亮电流在510mA。LED数码管要显示BCD码所表示的十进制数字就需要有一个专门的译码器，该译码器不但要完成译码功能，还要有相当的驱动能力。 (a) 共阴连接（“1”电平驱动） (b) 共阳连接（“0”电平驱动）(c) 符号及引脚功能图 74 LED数码管5 调试5.1 总体调试先将模拟电梯运行电路，可逆计数电路以及数码管显示电路的电源接通，按下上升，下降按钮，观查数码管数字是否按要求变化，然后再进行分单元
15、调试。5.2 单元电路调试5.2.1 电梯模拟运行电路首先将Vcc接+5V直流电,接地端接地；然后双踪示波器的输入端接在74LS32的3脚和6脚上。当按下上升按钮时，3脚输出周期约为1HZ的方波，6脚输出高电平；当按下下降按钮式，6脚输出周期约为1HZ的方波，3脚输出高电平。将74LS00的6脚与发光二级管相连，若二极管发光，则表示电路正常。5.2.2 可逆计数电路调试将74LS192的3，2，6，7脚与发光二极管相连，接通电源后，与3脚所连二极管发光，在按下“上升”或“下降”按钮后，计数器分别执行加/减计数，二极管分别显示二进制的“0”“9”。并且在显示“0001”时，按“下降”按钮无效，在
16、显示“0000“时，按下”上升“按钮无效。5.2.3数码显示电路调试将74HC4511输入端（7，1，2，6脚）接高低电平输入信号，将信号非标从“0000”变化到“1001”看，数码管是否显示“0”“9”。若显示不正确，检查译码器输出端与数码管链接情况。6 电路测试及测试结果首先将Vcc接+5V直流电,接地端接地，在按下“上升”或“下降”按钮后，数码管数字按要求变化，并在显示“1”时，“下降”按钮无线，显示“0”时，“上升”按钮无效。7 设计总结以前只是学些理论，现在要真正的实践了才发现一切并没有想象的那么简单那么顺利，遇到了很多困难，同时也学到了不少东西。譬如在设计过程中如何用最少的元器件，
17、实现要求的功能，如何处理一些细节问题；在焊接电路的过程中，要注意各个芯片的布局和接线的顺序，注意焊接时不要将芯片及其他原器件烧坏，避免虚焊，漏接，错焊，调试时，查找问题的时候要仔细。通过这次课程设计，增加了我们将理论运用于实践的能力，学会了用已有的知识来解决实际问题的方法，培养自身的动手能力和操作能力，对仪器仪表的认识和使用有了更深刻的了解，对所学专业有了更进一步的认识，为以后的学习打下了坚实的基础。8 参考文献1 康华光主编.电子技术基础(模拟部分).第5版.北京:高等教育出版社,20062 康华光主编.电子技术基础(数字部分).第5版.北京:高等教育出版社, 20063 陈帅主编，数字电子技术实验指导书.第2板.淮安：淮阴工学院出版社，2009
