數(shù)電課程設計--數(shù)顯秒發(fā)生器

1、<p><b>　　設</b></p><p><b>　　計</b></p><p><b>　　報</b></p><p><b>　　告</b></p><p>　　課 題：數(shù)顯秒發(fā)生器</p><p>　　摘

2、要：本課程設計設計的數(shù)顯秒主要由電源電路、自激振蕩器和十進制計數(shù)器、譯碼顯示電路、上電及按鍵復位電路數(shù)碼管組成，實現(xiàn)時鐘信號周期為1秒觸發(fā)兩位數(shù)碼管顯示00、01、02、…99秒，并且周而復始</p><p>　　關鍵字：數(shù)碼管顯示 時鐘信號 555多諧振蕩器 復位功能 加法計數(shù)器 </p><p>　　復位電路 譯碼驅動 輸出端</p><

3、;p>　　設計任務：(含工作電源)</p><p>　　(1)能讓兩位數(shù)碼管顯示00、01、02、……99秒，周而復始；</p><p>　　(2)時鐘信號來自振蕩電路</p><p>　　(3)有上電及按鍵復位功能。</p><p><b>　　設計方案：</b></p><p>　　根據(jù)

4、設計的要求,分四部分進行設計：</p><p>　　第一部分：電源電路。</p><p>　　第二部分：由74LS90組成的十進制計數(shù)器；</p><p>　　第三部分：由555芯片接成自激振蕩電路，</p><p>　　第四部分：譯碼顯示電路；</p><p>　　第五部分：上電及按鍵復位。</p>&

5、lt;p><b>　　系統(tǒng)總框圖如下：</b></p><p><b>　　各功能模塊設計：</b></p><p><b>　　（一）、電源電路：</b></p><p><b>　　1、電路圖</b></p><p>　　2、工作原理：220V交

6、流電，通過變壓器T變壓后輸出9V交流電，經(jīng)D1-D4橋式整流、C5電解電容濾波、三端穩(wěn)壓集成電路7805穩(wěn)壓后輸出5V直流電，供給控制電路工作。</p><p>　?。ǘ?十進制計數(shù)器</p><p>　　1、 十進制計數(shù)器電路</p><p>　　IC1和IC2 7490是二－五－十進制，利用兩塊7490可以構成10進制異步加法計數(shù)器，其時鐘信號頻率來自555的

7、OUT端的信號。清零端（R01、R02）信號來自復位電路的信號。置位端（R91、R92）接地。這樣CLKA每接收到一個下降沿信號，輸出端就加一。如圖所示：</p><p><b>　　2、工作原理</b></p><p>　　74LS90是二-五-十進制計數(shù)器，把輸入計數(shù)脈沖加在CLKA端，即CLK0=10倍頻信號，且把Q0與CLK1相接，則電路對計數(shù)脈沖按照8421

8、BCD碼進行異步十進制加法計數(shù)。若將低位的74LS90的Q3端連接高位74LS90的CLK0端，則構成100進制的加法計數(shù)器。74LS90的真值表如表一所示，當R01=R02=1，R91=R92=0時，則計數(shù)器清零， 時鐘輸入端CLK0=1均無效；當R01=R02=0，R91=R92=0時，則計數(shù)器計數(shù)。</p><p>　　表一： 74LS90真值表</p><p>　　（三）、555

9、芯片構成自激振蕩電路：</p><p>　　1、NE555芯片封裝</p><p>　　555芯片的內(nèi)部含有兩個電壓比較器，一個RS觸發(fā)器，一個分壓器，一個放電晶體管三極管和一個功率后極輸出級。是CMOS工藝制造的, 具體請見下圖片.</p><p>　　NE555引腳功能介紹:8電源電壓Vcc 1地 GND 2觸發(fā) 3輸出 4復位 5控制電壓 6門限

10、(閾值) 7放電</p><p>　　此芯片的內(nèi)部中心電路是2個晶體三極管加正反饋組成的RS觸發(fā)器。NE555輸入控制端有直接復位Reset端，通過比較器A1，復位控制端的TH、比較器A2置位控制的T。輸出端為F，還有集電極開路的放電管DIS。它們控制的優(yōu)先權是R、T、TH</p><p><b>　　2、原理圖</b></p><p>　　

11、利用555芯片構成多諧振蕩電路，將555芯片的2腳和6腳連在一起，從555芯片的輸出端（Q端）輸出脈沖寬度為的矩形波，</p><p>　　設電容的初始電壓＝０，t＝０時接通電源，由于電容電壓不能突變，所以高、低觸發(fā)端＝＝０<ＶＣＣ，比較器Ａ1輸出為高電平，Ａ２輸出為低電平，即，（1表示高電位，0表示低電位），觸發(fā)器置１，定時器輸出此時，時刻，下降到，比較器輸出由1變?yōu)?，R---S觸發(fā)器的1，0，觸發(fā)器處

12、于1，定時器輸出。此時電源再次向電容C放電，重復上述過程。</p><p>　　通過上述分析可知，電容充電時，定時器輸出，電容放電時，0，電容不斷地進行充、放電，輸出端便獲得矩形波。多諧振蕩器無外部信號輸入，卻能輸出矩形波，其實質是將直流形式的電能變?yōu)榫匦尾ㄐ问降碾娔堋?lt;/p><p>　　由圖（D）可知，振蕩周期。為電容充電時間，為電容放電時間。</p><p>

13、　　充電時間 </p><p><b>　　放電時間 </b></p><p><b>　　矩形波的振蕩周期</b></p><p>　　因此改變、和電容C的值，便可改變矩形波的周期和頻率。</p><p><b>　?。ㄋ模┳g碼顯示電路</b&

14、gt;</p><p>　　1、譯碼顯示電路如圖所示</p><p><b>　　工作原理</b></p><p>　　CD4511是一個用于驅動共陰極 LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼—七段碼譯碼器，特點如下：具有BCD轉換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅動功能的CMOS電路能提供較大的拉電流。可直接驅動LED顯示器。4腳（BI）是消隱輸

15、入控制端，、3腳(LT)是測試輸入端，主要用來檢測數(shù)碼管是否損壞。 5腳（LE）是鎖定控制端，當LE=0時，允許譯碼輸出。A1、A2、A3、A4、為8421BCD碼輸入端。 a、b、c、d、e、f、g為譯碼輸出端，輸出為高電平1有效。CD451的內(nèi)部有上拉電阻，在輸入端與數(shù)碼管筆段端接上限流電阻就可工作。</p><p><b>　　CD4511真值表</b></p><

16、p><b>　　3、參數(shù)選擇</b></p><p>　　數(shù)碼管顯示數(shù)的方式為靜態(tài)顯示，數(shù)碼管的段電流約為, 壓降約為1.8V,CD4511的輸出的電壓約為5V。限流電阻的阻值為：</p><p>　　則取電阻R=1KΩ可滿足要求。</p><p><b>　?。ㄎ澹臀浑娐?lt;/b></p><p

17、><b>　　工作原理</b></p><p>　　上電復位：當通電的瞬間，由于電解電容C3兩端的電壓不會突變，使得P2輸出高電平，從而是電路復位，等到電容充電完成后電容兩端電壓為5V，使得P2輸出低電平，從而電路正常計數(shù)。</p><p>　　按鍵復位：按鍵沒按下時，電路處于斷開，P2為低電平，從而電路正常計數(shù)；當按鍵按下時電路導通，R17分壓使得P2為高電平

18、，從而是電路復位。</p><p><b>　　參數(shù)選擇</b></p><p>　　由于74LS90芯片為TTL門電路，當引腳外接的接地電阻超過2.5時，會使得引腳一直處于高電平，所以R20選即可。TTL門電路的穩(wěn)定高電平為3V以上，為了能使按鍵按下去后P2為高電平則：，所以R18選。為了確保上電復位的穩(wěn)定性，讓電容充電時間T=RC長，延長P2的高電平時間，可選C3

19、為。</p><p><b>　　調試結果:</b></p><p>　　1、電路板的測試（1） 電路板焊好后，所有芯片未插上時，檢查所有芯片的電源腳和接地腳是否有錯。(2) 7490、4511 等集成塊先不要插上，檢查電路板有沒有斷路或短路，電路正確無誤后，接通電源 9VAC，測試 5V 工作電源正常 ；(3) 測試 7490、4511 等集成塊工作電源是

20、否正常。當工作電源正常后，可插上 7490、4511 等集成塊，如果電路正確，兩位數(shù)碼管顯示 00、01、02、~99 ，周而復始。(4) 按下復位按鈕 K 可以看到數(shù)碼管顯示 00，并從 00 開始遞增跳變。當數(shù)碼管顯示99 后，下一個脈沖到來后數(shù)碼管顯示重新回到 00，并重新從 00 遞增跳變，周而復始。 </p><p>　　2、測試儀器名稱數(shù)量 名稱數(shù)量名稱

21、 數(shù)量</p><p>　　萬用表 1 示波器 1 直流穩(wěn)壓電源 1</p><p><b>　　結果分析：</b></p><p>　　結果1：當通電后，復位電路上電復位，數(shù)碼管顯示00,后隔一秒數(shù)值加一。</p><p>　　分析：因為在通電瞬間，復位電路的電解電容C3兩端電壓不會突變

22、 ，使得P2輸出高電平，從而是電路復位，等到電容充電完成后電容兩端電壓為5V，使得P2輸出低電平，從而電路正常計數(shù)。</p><p>　　結果2：當按鍵按下時，數(shù)碼顯示會恢復為00，松開按鍵后，又會重新計數(shù)。</p><p>　　分析：當按鍵按下時電路導通，R20分壓使得P2為高電平，從而是電路復位。當按鍵松開時，電路處于斷開狀態(tài)，P2為低電平，從而電路正常計數(shù)。</p>&

23、lt;p><b>　　設計工作總結：</b></p><p>　　經(jīng)過上學期的課程設計，對這次課程設計還是很有信心的。畫原理圖還是很順的，但是到畫PCB版圖時，沒有大問題，倒是小問題不斷。從對器件的排版到布線，花費了大部分的時間，幾經(jīng)修改才算滿意。</p><p>　　做板比起上次要熟練多了。到了焊接元器件，謹記老師的叮囑，小心翼翼的把元器件焊接完成。而后認真檢

24、查電路、調試。幸運的是，沒有發(fā)現(xiàn)電路問題。</p><p>　　在此過程中，我學到了課程設計中LED數(shù)碼管、CD4511、74LS90、NE555、7805等各方面的知識，數(shù)秒顯示電路各部分的原理。對課程設計產(chǎn)生了濃厚的興趣。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]童詩白 華成英. 模擬電子技術基礎 [第四

25、版].北京:高等教育出版社</p><p>　　[2]閻 石. 數(shù)字電子技術基礎 [第五版].北京:高等教育出版社</p><p><b>　　附件</b></p><p><b>　　一、元器件清單：</b></p><p><b>　　二、原理圖：</b>