数电实训报告.docx

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数电实训报告

实习（设计）报告

姓名张子望

班级13电51

学号1

实习（设计）科目电子技术综合课程设计实习

实习（设计）地点403D

实习（设计）时间

电气工程及自动化学院

SchoolofElectricalEngineering&Automation

实习（设计）科目

电子技术综合课程设计实习

姓名

职务

所在部门

实习

刘丽君

教师

设计

谢新刚

教师

指导

黄玲琴

教师

姜行东

教师

教师

实习

张子望

设计

小组

成员

实习

1:

设计8位流水灯

设计

2:

可以控制流水灯的开始与停止

要求

3:

可以控制流水灯的变化方向

实习

设计

设计流水灯电路

任务

说明：

（1）本日志用于记录实习（设计）过程中的各项活动内容，要求学生必须填写具体、

齐全、工整。

（2）实习（设计）结束后由专业科主任审查签字。

第一篇电子技术综合课程设计4

一：

设计题目4

二：

设计任务4

三：

原理框图4

四：

设计电路原理分析5

总体电路图5

时钟发生电路6

按键控制电路6

移位寄存器部分7

5芯片介绍8

555定时器8

移位寄存器19411

控制电路与非门12

6整体电路图13

7仿真结果14

停止置数状态14

正向旋转状态14

反向旋转状态15

第二篇电子技术综合课程实习17

1课程实习任务17

2电机转速表功能介绍17

3电路原理图以及工作原理分析18

转速表的原理图18

转速表原理分析18

4芯片介绍23

CD40106介绍23

CD40110介绍23

第三篇总结25

一心得体会25

二参考文献26

第一篇电子技术综合课程设计

:

设计题目

设计一个循环彩灯控制电路

二：

设计任务

1设计制作一个八位循环彩灯，能够控制彩灯循环的开始与结束，也可以改变彩灯循环的方向；

2:

了解主要芯片使用方法；

3:

掌握所学数电知识；

三：

原理框图

四：

设计电路原理分析

总体电路图

图1流水灯电路总体电路图

本设计的流水灯为8位流水灯，能够实现8位循环移位。

并且可以通过按键控制循环的方向。

为了实现以上功能，本系统由时钟发生电路，按键控制电路，移位电路组成。

时钟发生电路

时钟发生电路由555定时器电路组成。

其震荡周期为T=（2R2+R1）*C2*In3其占空比为R2（R1+R2）若想改变其震荡频率，即改变流水灯变化时间，只需要改变R1或R2的大小就可以。

图三为时钟电路仿真结果：

图3时钟发生电路仿真图

利用555定时器的输出方波作为移位寄存器的时钟，即可驱动移位寄存器工作。

按键控制电路

为了实现流水彩灯的控制，加入了按键控制电路。

图四为按键控制电路:

NAND2

图4按键控制电路

按键控制电路可以实现流水灯的开始与结束，流水灯的正转与反转。

下表为其输出真值表：

S1

S2

U4

U5

0

0

1

1

0

1

1

1

1

0

:

1

0:

1

1

0

1

表1开关控制电路的真值表

当S2打开后，U4，U5输出都为1,则移位器处于预置数状态。

S1闭合后，移位器处于正常移位状态，这时可以通过改变S2开关状态来改变U4，U5的输出，改变移位器的控制线的状态，达到改变移位方向的目的。

特别注意的是，U4与U5的输出借到移位寄存器的SO,S1。

只有这样，我们才可以利用按键的输出改变电路的状态，达到控制电路的状态的目的。

移位寄存器部分

为了实现流水灯，我们需要使用相应的集成电路达到信号选择的目的。

移位

可以使用三线-八线译码器，或者计数器完成，也可以使用移位器完成。

方案1:

使用三线-八线译码器。

138是三线-八线译码器，可以通过对三位

输入信号选通对应的路。

但是为了实现流水灯的正反转还需要使用192加减计数

器。

相应的电路较为复杂

方案2:

使用移位寄存器。

194是四位移位寄存器，本身带有左移与右移功能，且控制简单，对于本设计较为简单。

所以，选择方案2；

图五为移位寄存器194的链接电路:

图5194移位寄存器电路

五芯片介绍

555定时器

555定时器是一种多用途的数字-模拟混合集成电路，利用它能方便的构成施

密特触发器，单稳态触发器和多谐振荡器。

由于使用灵活，方便，所以555定时

器在波形的产生与变换，测量与控制，家用电器，电子原件等许多领域得到了应用。

图六是其内部原理图：

可以看到，在555定时器内部，有两个集成运放C1,C2。

C1同相输入端接到了2/3VCC并且由5号引脚引出，作为可变参考电压的输入端。

C2的反相输入端接到了1/3VCC在5号引脚悬空时，555定时器内部阀值电压为1/3VCC和23VCC表二为其功能表：

输入

输出

R

TH

TR

VO

Td状态

0

X

X

低

导通

1

>2/3VCC

>1/3VCC

低

导通

1

<2/3VCC

>1/3VCC

不变

不变

11

<2/3VCC

<1/3VCC

高

截止

1

>2/3VCC

<1/3VCC

高

截止

表2555定时器功能表

利用555定时器可以很方便的连接多谐振荡器，其连接方式如图二所示。

结合555定时器内部结构，多谐振荡器的电路原理如图七：

图7多谐振荡器原理图

由原理图可知，多谐振荡器实际上是在施密特触发器的基础上更改而来。

其

电容C上的电压在1/3Vcc与2/3Vcc之间变动。

设电容C的充电时间为T1,放电时间为T2,贝U

T1（RR2）CInVccVt

VccVt

其中，Vt=23Vcc,Vt=1/3Vcc；

由此得，T1（R1R2）Cln2；

0VT

T2&CIn—;

0VT

T2R2ln2;

TT1T2;

（R2R2）CIn2;

T

（R2R2）CIn2

即可得到此多谐振荡器的震荡频率;其中，其占空比为：

T1RiR2

T2Ri2R2

图八为电容C上的电压与输出电压的波形图:

图8多谐振荡器的波形

移位寄存器194

两片194组成8位移位电路，U1为低位片，U2为高位片。

U1的Q3接到

U2的DSR,Q0接至UU2的DSLU2的Q3接至UU1的DSR,Q0接至UDSL这样就将两片194接成可以左右移位的环形移位寄存器。

下表为194的功能表：

功能

输入

输出

CP

CR

S1

S0

SR

SL

D0

D1

D2

D3

Q0

Q1

Q2

Q3

清除

X

0

X

X

X

X

X

X

X

X

0

0

0

0

送数

T

1

1

1

X

X

a

b

c

d

a

b

c

d

右移

T

1

0

1

DR

X

X

X

X

X

DR

Q0

Q1

Q21

左移

T

1

1

0

X

DL

X

X

X

X

Q1

Q2

Q3

DL

保持

T

1

0

0

X

X

X

X

X

X

Q0

Q1

Q2

Q3：

保持

1

X

X

X

X

X

X

X

X

Q0

Q1

Q2

Q3

表3194功能表

由194的功能表可知，当S仁S2=1时，194处于预置数状态，其输出为预置数。

当S仁0,S0=1时，194在上升延进行右移。

当S仁1,S0=0时，194在上升延进行左移。

当S仁0,S0=0和下降延时，194保持。

利用S1与S2状态相反从而其移位方向的不同，可以顺利的链接出双向的移位控制电路；

下图为CC40194的引脚逻辑图：

SiSq丄1

沾Iidh|ia|is|ii|io|9；

Sf—!

Fii

*

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Qi

）CC40194174LS194]

Sl

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图9CC40194引脚图及逻辑图

控制电路与非门

由于按键控制电路需要三个与非门来实现，所以选择与非门芯片74LS00

其中有一路与非将两个输入端接到一起用作非门。

下图为74LS00芯片引脚以及逻辑图：

图974LS00引脚图

74LS00为74系列与非门，其上升时间为9ns,下降时间为10ns,功耗为9mW是74系列高速，低功耗的与非门。

其功能逻辑图如下：

A

B

Y

L

L

H

L

H

H

H

L

H

H

H

L

表4与非门逻辑表

利用与非门的配合，将控制电路的两个输出连接到两个移位寄存器的控制端上，实现对流水灯的开始，停止，正转，反转的控制。

六整体电路图

下图为本设计的整体电路仿真图

图10仿真整体图

七仿真结果

停止置数状态

图11停止置数状态

图12正向旋转状态

（1）

正向旋转状态

图13正向旋转状态

（2）

如图13

（1）,13

（2）所示，当S1闭合，S2打开，灯依次从上到下亮;

反向旋转状态

图14反向旋转状态

（1）

如图14

（1）

14

（2）所示，当S2闭合，S1打开，灯依次从下到上亮;

I;

图15反向旋转状态

（2）

.10（1

LJEPI

第二篇电子技术综合课程实习

一课程实习任务

组装一台数字转速表

二电机转速表功能介绍

当电动机转动时，我们人眼无法统计电动机单位时间转过的圈数，即使电动机每秒钟只转过几圈，我们也无法准确的数数来得到电动机每分钟转动的圈数。

本套件就可以测量电动机每秒转动多少圈，最大测量范围为每秒999圈，简单的修改电路，还可以当做电子计数器来使用。

如果要显示更大的数字，用户可以自行增加CD40110和数码管，

按照原理图的级联的方法进行跟多的级联。

每增加一级，计数可增加10倍再加上9。

本制作采用CD40110和CD40106来实现电动机转速表功能，其中CD40110是加减计数，译码，驱动，锁存专用芯片，可实现十进制加一，十进制减一，将计数值译成10进制LED显示码，并驱动LED其内部计数器和显示驱动是分开的，受计数允许

（TE），清零复位（RST，显示锁存控制（LE），其中计数器还有独立的加减输入端（+-IN）和进（借）位输出端（+-out）,本制作中，只需用到加计数，因此减计数对地短接，借位输出留空。

三电路原理图以及工作原理分析转速表的原理图

转速表原理图如下

图16电子转速表原理图

转速表原理分析

电机驱动部分

电机转速表测量的电机的转速，由于电机的电压为模拟量，需要驱动电路进行驱动，下图为直流电机的驱动电路:

图17电机驱动电路

如图所示电机驱动电路实际为三极管放大电路驱动，三极管的UB为:

I

wR22

R

Ub22Vcc；

RwR22

其中Rw为滑动电阻，贝V三极管的输入电压可调，从而控制电机转速;

由于电机具有非线性，Ia也为非线性。

测速部分

电机的测速有许多的方法，有测电流法，有电压法，有光电法。

其中光电法最为简单，本套件采用光电法。

其基本原理是，在电机的轴上套有码盘，利用码盘上的光栅与发光二极管进行测速。

下图为其原理图：

图18光电测速

U5为光电编码器。

光电编码器由发光二极管，光电三极管组成。

当编码盘的光栅镂空部分转过发光二极管，发光二极管发

出的光就照射到光电三极管，光电三极管由截止变为导通，Bi由

高电平跳转为低电平，当光线被遮住，光电三极管则有导通变为截止，Bi由低电平跳为高电平。

由此完成转速的测量。

Bi输出到CD40106的第一路反相器。

波形整定

由于光电三极管不可能完全工作在饱和或者截止状态，另外

由于测量噪声的存在，Bi输出的波形不是标准的方波，此信号不能直接作为编码器CD40110的计数脉冲，所以需要进行波形的整定与变换。

下图为波形整定部分：

■i|

图19波形整定

波形整定是利用CD40106的第一路和第二路反相器组成滞

回比较器，阀值电压为和；此电压完全可以做到波形的整定，使

输出给CD40110的A1为方波。

定时与控制信号

测速需要计算单位时间脉冲数，而这个计数时间即为测速周

期。

本套件的测速周期也由CD40106电路组成。

图20测速周期与控制信号

反相器5将反相器的矩形波变成一个毫秒级宽度（由C6

R25决定宽度）的正脉冲；反相器6在反相器5正脉冲的上升沿

产生一个毫秒级宽度的负脉冲（由C7、R27决定宽度）作为

CD40110读取计数器值让abcdefg显示并锁存，反相器6在反相器5正脉冲的下降沿产生一个毫秒级宽度的正脉冲（由C8R26决定宽度）作为CD40110计数器清零的复位信号。

显示部分

本套件使用了LED8段数码管，使用CD40110驱动，具体电路如下：

图21显示部分

CD40110为10进制译码，锁存，驱动一体的芯片，可以级

四芯片介绍

CD40106介绍

CD40106是低功耗宽电压供电的COMS芯片是带迟滞功能的

6个反向器，本套件采用的是14脚DIP双列直插封装的芯片，每

个反向器有具一个输入端和一个输出端，6反向器占用了12个

引脚，剩下的14脚为电源正极，7脚为电源负极，工作电压为

3-12V，推荐工作电压为5-6V。

下图为其引脚逻辑图：

图22CD40106引脚图

CD40106实际就是反相施密特触发器。

CD40110介绍

CD40110是加减计数、译码、驱动、锁存专用芯片，可以实现10进制加1、10进制减1、将计数值译成10进制的LED显示码、驱动LED,其内部的计数器和显示驱动是分开的，受计数允许（/TE）、清零复位（RST、显示锁存控制（LE），其中计数器还具有独立的加减输入端（+-IN）和进（借）位输出端（+-OUT）,本制作中，只需要用到加计数，因此减输入端（-IN）对地短路，减借位输出端（-OUT）留空。

宽电压的CD40110，16脚为电源正极，8脚为电源负极，工作电压为3-12V,推荐工作电压为5-6V，其中abcdefg为7段LED数码管的驱动输出，输出不能短路，接数码管需要接限流电阻，限流电阻的大小一般为200欧到2000欧之间，电源电压高，限流电阻可适当取大；采用高亮LED数码管，限流电阻可适当取大；只有在电源电压较低、采用普通LED数码管或者大尺寸的数码管时，限流电阻可适当取小。

本套件采用1K欧的电阻为限流电阻。

/TE脚为计数器低电平允许脚，如果该脚为高电平，计数器在有输入信号时也会停止计数，本套件该脚接地，长为低电平，表示计数器一直处理计数状态。

RST脚为计数器清零脚。

清零，表示从0开始计数，允许计数时，+IN输入一个脉冲信号，在上升沿就会进行+1计数，如果逢9,+OUT还会输出一个进位信号给高位计数器的+IN；如果-IN

输入一个脉冲信号，在上升沿就会进行-1计数，如果逢0，-OUT还会输出一个进位信号给高位计数器的-IN;这样就达到了多位数自动加减计数的效果。

LE为显示锁存，平时该脚为低电平时，abcdefg的输出和计

数器的值是相等，如果计数器这时是3，abcdefg输出会让LED显示成3；如果计数器加减计数变化成5，abcdefg输出就会让LED

显示成5。

当LE脚为高电平时，这时，显示的数字就会固定不变，

不论计数器是加还是减还是清零，显示的数字一律不变，就好象

被“锁”住了一样。

下图为CD40110引脚逻辑图：

1

n—

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图23CD40110引脚图

第二篇总结

心得体会

两个星期的数电实习让我了解了数字系统设计的一般步奏

和方法，掌握了一些常用的芯片功能和他的功能表，巩固了数电

理论知识，查找了平时学习的不足，为以后学习打下了一定的基础。

在一开始的设计阶段，在设计的过程中，由于缺少经验，刚开始基本不知道怎么设计。

在翻阅了理论书后，再结合自己设计的要求进行设计，慢慢的有了头绪，一点点的将所学的知识串联起来，真真的做到了将所学的知识用于平时的实践，做到了学以致用。

在第二部分的练习部分，我练习了自己的焊接技术，学习了分析电路的基本方法，进一步熟息数电知识，并且学会了掌握没有学过的芯片的方法。

在实习过程中，我得到了许多老师和同学的支持，在这里多谢老师和同学的帮助。

二参考文献

《数字系统设计数字电路课程设计指南»

北京邮电学院出版社

《数字电路逻辑设计脉冲与数字电路》

《数字电子技术基础》

高等教育出版社

高等教育出版社

实习（设计）成绩评定表

班级13电51姓名张子望学号1

1、实习（设计）名称：

电子技术综合课程设计实习

循环彩灯控制电路

2、实习（设计）题目：

3、实习（设计）时间：

自2015年12月28日至2016年1月8日

4、实习（设计）地点：

12#403D

5、主要内容简述：

&指导教师评语：

7、指导小组复评意见：

8、成绩:

指导教师签名：

年月日

指导小组组长签名：

年月日

教研室主任签名：