自行车里程测量仪 数字电路Word格式.docx
《自行车里程测量仪 数字电路Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自行车里程测量仪 数字电路Word格式.docx（25页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
（2）符合设计要求的报告一份，其中包括逻辑电路图、实际接线图各一份；
（3）设计过程的资料、草稿要求保留并随设计报告一起上交；
报告的电子档需全班统一存盘上交。
2.2课程设计论文的基本要求
（1）参照毕业设计论文规范打印，文字中的小图需打印。
项目齐全、不许涂改，不少于3000字。
图纸为A3，附录中的大图可以手绘，所有插图不允许复印。
（2）装订顺序：
封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要、关键词、目录、正文（设计题目、设计任务、设计思路、设计框图、各部分电路及参数计算（重要）、工作过程分析、元器件清单、主要器件介绍）、小结及致谢、参考文献、附录（逻辑电路图与实际接线图）。
3时间进度安排
顺序
阶段日期
计划完成内容
备注
1
2008.7.6
讲解主要设计内容，学生根据任务书做出原始框图
打分
2
2008.7.7
检查框图及初步原理图完成情况，讲解及纠正错误
3
2008.7.8
检查逻辑图并指出错误及纠正；
讲解接线图绘制及报告书写
4
2008.7.9
继续修正逻辑图，指导接线图绘制方法，布置答辩
5
2008.7.10
答辩、写报告
2008.7.1
数字逻辑电路课程设计成绩评定表
系（部）：
信息工程系班级：
计本065班学生姓名：
吴迪
指导教师评审意见
评价
内容
具体要求
权重
评分
加权分
调研
论证
能独立查阅文献,收集资料；
能制定课程设计方案和日程安排。
0.1
工作能力
态度
工作态度认真，遵守纪律，出勤情况是否良好，能够独立完成设计工作，
0.2
工作量
按期圆满完成规定的设计任务，工作量饱满，难度适宜。
说明书的质量
说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。
0.5
指导教师评审成绩
（加权分合计乘以12）
分
加权分合计
指导教师签名：
年月日
评阅教师评审意见
查阅
文献
查阅文献有一定广泛性；
有综合归纳资料的能力
工作量饱满，难度适中。
0.3
评阅教师评审成绩
（加权分合计乘以8）
分
评阅教师签名：
课程设计总评成绩
中文摘要
我们正处在一个信息的时代，随着科学技术的进步，数字逻辑电路在技术发展的前提下孕育而生。
数字逻辑电路使学生掌握数字系统分析与设计的基础知识与理论，集成工世水平和电路设计技术的不断发展，集成电路的品种也不断增多，所实现的功能范围迅速扩大，集成电路起来越得到人们的青睐，熟悉各种不同规模的逻辑器件，掌握各类逻辑电路分析与设计的基本方法，为数字计算机和其他数字系统的硬件分析与设计奠定坚实的基础。
“数字逻辑”是信息学科各专业学生必修的一门重要专业技术基础课，身为一名信息系的学生来说，我们平时要接触很多的数字电子，计算机就是一个对于我很重要的学习和工作的工具，而其构造的主要部分就是数字电子，我是一名主修计算机的学生所以对于我来讲，学好数字电子至关重要，对于本次的课程设计就是对我以前学习的一个巩固，也是一个考验。
本次课程设计的题目是自行车里程测量仪，好比类似计程车的计价表的功能，主要工作部分是设计秒脉冲产生信号行驶里程信号用传感器产生，里程数的计数、寄存、译码显示里程可以用数用数码管显示出来100公里计时赛且记录完毕能显示时间。
关键词里程测量仪，振荡，分频，输入电路，比较电路，门，触发器
课程设计（论文）任务书
课程设计（论文）成绩评定表
1设计任务描述
1.1设计题目：
1.2设计要求
1.2.1设计目的
⑴掌握自行车里程测量仪的构成、原理与设计方法。
⑵熟悉集成电路的使用方法。
1.2.2基本要求
⑴设计秒脉冲产生信号。
⑵行驶里程信号用传感器产生，假设车轮每转一圈为1米，里程数用数码管显示。
⑶里程数的计数、寄存、译码显示系统。
⑷100公里计时赛且记录完毕能显示时间。
1.2.3发挥部分
⑴公里数可调,比如50公里计时赛。
⑵到达终点音响提示。
⑶设计校时电路，可以核对时间。
⑷设计可调公里预制输入为十进制数输入。
2设计思路
2.1设计构思
跟据所给题目的要求，本次电路的课程设计的内容为自行车里程测量仪，其功能是记录自行所行的里程测量，与我们平时乘出租车时的交费表同一原理，我设计的自行车里程测量仪的基本电路由六个主要部分组成分别是震荡电路、分频电路、里程记数电路、时间记录电路、校时电路、闹铃电路。
⑴震荡电路设计：
本人选用石英晶体震荡电路，利用石英晶体产生一个10kHz的震荡频率。
⑵分频电路设计：
在此处可选用计数器来进行分频，如选用74160、74161、74290等芯片，将10kHz的频率以十的N次幂来分频。
⑶里程记数电路：
此处的记数可用十六进制、十进制、二进制的芯片集联来实现N位记数。
⑷时间记录电路：
在此同里程记数电路的连接方法即可记时。
⑸校时电路：
应用与非门的连接实现记时电路的时钟调整和校对。
⑹闹铃报警电路：
实现目的地到达时的报警，应用5G555芯片可实现。
3设计方框图
以下为设计方框图，以此为框架构造电路设计，如图3.1所示。
图3.1设计方框图
4各部分电路设计及参数计算
4.1秒信号产生电路设计及其工作原理
本电路中的振荡器是由石英晶体组合电路而构成的振荡器。
由于石英晶体振荡的稳定最后，而且造价不高，它的振荡频率所以被广范应用于个种场合。
工作原理：
时间标准信号的频率很高，要得到秒脉冲，需要分频电路。
振荡器产生的振荡频率为10000Hz，为了将10kHz的频率分频为1Hz的信号需用4片74290进行分频后可得到1Hz的秒脉冲信号,其原理接线图如图4.1所示。
图4.1振荡分频原理图
4.2计数译码显示电路设计
秒计数器的十位和个位，输出脉冲除用做自身清零外，同时还作为“分”计数器的输入信号。
分计数器电路与秒计数器相同,本电路设计为可以记录“时、分、秒”的计数器，设计电路图，如图4.2所示。
图4.2显示时间原理图
4.3校时电路设计
当数字钟出现错差的时候，校时电路将会起到很大的作用，它可以对“时、分、秒”进行校正，所以要用三个开关来分别对这三个量来操作，还可以设置一个自动校时电路，如图4.3所示。
图4.3校时电路设计
4.4十进制数输入开关
一个十进制数输入开关可以用以下的接法制成，输入电路由二-十进制编码器组成（又称为BCD码编码器），二-十进制编码器执行的逻辑功能是将十进制的10个数字0~9分别编成4位BCD码。
这种编码器由10个输入端代表10个不同数字，4个输入端代表BCD代码。
I0~I9代表10个按键，I为输入密码完毕之后的确认键，A、B、C、D为代码输出端，当按下某一输入键时，在A、B、C、D输出相应的8421码，如图4.4所示。
图4.4十进制数输入开关
4.5闹铃报警电路
闹铃报警电路的设计是由一个5G555产生的电路外接扬声器即可完成，其原理图，如图4.5所示。
图4.5报警电路原理图
5工作过程分析
自行车里程测量仪根据工作要求可分为分频电路、计时电路、校时电路、报警电路、里程计数电路、输入里程开关电路、清零开关电路几个主要部分。
首先使用石英晶体振荡电路产生一个10kHz的频率将其作为计时电路的CP脉冲，但这个频率不可以直接分给计时电路，因为所接的计时电路是一个需要1Hz的脉冲信号，所以这里应用四个十进制计数器74160芯片作为分频电路，最后就可以输出一个1Hz的脉冲信号，此信号为一个高电平信号。
第二个主要部分是计时电路，选用了十进制异步计数器74290芯片的集联就可以完成。
第三个部分是校时电路，据要求是发挥部分，作用是校正时间，可以分别校正“时、分、秒”三个信号，可以根据图4.4的连接方法即可完成操作。
第四个部分是报警电路，使用5G555芯片，当到所须的里程时发出一声报警信号。
第五个部分是核心部分，里程计数电路，同样使用十进制计数器74160，应用6片相连最多可以计到999.999公里，但根据要求最高位可调，所以使用比较器7485芯片。
最后，设计两个清0开关。
计时电路应用了74290芯片，所以脉冲在下降沿有效，除了需要1Hz的脉冲信号以外还需要比较器所发出的信号，以保证预制里程数到达以后计时器停止计时，由于最初设计时所定的可以输入50/100公里可调且74290为上升沿停止计数，所以两个比较器的输出应该使用一个或非门，输出的信号正好也可作为报警器的脉冲。
但计时器有两个输入信号，此时可以使用一个与非门实现。
输入里程的开关直接接入7485比较器，清零开关接到74160与7290的清零端。
另外还要将传感器接入里程计数最低端的CP脉冲。
6元器件清单
元器件清单，如表6.1所示。
表6.1元器件清单
序号
元件名称
规格及用途
数量
定时器
5G555
1片
计数器
74290
6片
74160
10片
译码器
7448
12片
显示器
BS201
6
比较器
7485
2片
7
六反向器
7404
3片
8
四二输入与非门
7408
9
三三输入与非门
7410
10
10—4优先编码器
74147
11
电阻
3k
2个
12
3.3k
4个
13
5.1k
1个
14
1k
224个
15
10k
16
可调电阻
17
电容
0.1uF
18
0.01uF
7主要元器件介绍
7.1计数器74290
7.1.1引脚图
74290芯片的引脚图，如图7.1所示。
图7.174290芯片引脚图
7.1.2功能表
74290芯片的功能表，如表7.1所示。
表7.174290芯片的功能表
复位输入
R0
（1）R0
（2）
置位输入
R9
（1）R9
（2）
时钟
CPINA
输出
QBQCQD
HH
×
L×
×
L
L
L ×
L
H H
L×
L
L×
L
H
下降沿
下降沿
LLL
LLH
计数
7.1.3功能介绍
是常用的二－五－十进制异步计数器，做八进制的就先把74290接成十进制的（INB与QA接，以CPA做输入，Q3做输出就是十进制的），然后用异步置数跳过一个状态达到八进制计数。
以从0000计到0111为例：
先接成加法计数状态，从上图中的74290功能表可知，在输出为1000时（既Q4为高电平时）把Q4输出接到R01和R02脚上（即异步置0），这个时候当计数到1000时则立刻置0，重新从0开始计。
1000的状态为瞬时状态。
7.2计数器74160
7.2.1引脚图
74160芯片的引脚图，如图7.2所示。
图7.274160芯片引脚图
7.2.2功能表
74160芯片的功能表，如表7.2所示。
表7.274160芯片的功能表
清零
Cr
预置
LD
使能
S1
S2
时钟
CP
预置数输入
ABCD
输出
QAQBQCQD
01
0
11
上升沿
0000
ABCD
保持
计数
7.2.3功能介绍
是常用的十进制计数器，可以做分频使用，以十的整数次幂降频，一般情况下用做计数器。
7.3数值比较器7485
7.3.1引脚图
7485芯片的引脚图，如图7.3所示。
图7.37485芯片引脚图
7.3.2功能表
7485芯片的功能表，如表7.3所示。
表7.37485芯片的功能表
7.3.3功能介绍
7485芯片的功能是将两个输入端AX与BX值进行比较，之后输出值显示值的大于小于等情况。
7.4七段显示译码器
7.4.1引脚图
7448芯片的引脚图，如图7.4所示。
图7.47448芯片引脚图
7.4.2功能表
7448芯片的功能表，如表7.4所示。
表7.47448芯片的功能表
7.4.3功能介绍
七段译码器也称为BCD—七段显示译码器，顾名思义，它是将输入的BCD码翻译成LED显示该BCD的七段信息输出。
七段译码器有输出低电平有效和高电平有效的多种型号。
当选用的LED是共阳极接法时，应使用低电平输出有效的七段译码器7447；
当选用的LED是共阴极接法时，应使用高电平输出有效的七段译码器，如7448（OC输出）等。
七段译码器内部一般包含了LED的驱动电路，驱动共阳极LED的译码器（输出低电平对应段亮）驱动电流一般较大（灌电流），如果该电流与LED器件的正常工作电流近似，那么可以直接驱动LED，如果驱动电流大于LED正常电流许多，那么两者之间要加限流电阻，根据LED的参数估算限流电阻的大小；
如果七段译码器驱动能力不够大，特别是驱动共阴极LED时，可以在两者之间加适当的上拉电阻，比如7447驱动共阴极的BS201时，要LED有正常显示亮度就要加上拉电阻。
LED也有多种型号，如BS211、BS212、BS213为共阳型；
BS201、BS202、BS203为共阴型。
每种型号的LED厂家手册都提供了详细功能及参数介绍（可以通过资料或网络查找），比如，七段共阴磷砷化镓显示器BS201主要参数：
1）消耗功率PM＝150mW
2）最大工作电流IFM＝100mA
3）正常工作电流IF＝40mA
7448七段显示译码器输出高电平有效，用以驱动共阴极显示器。
该集成显示译码器设有多个辅助控制端，以增强器件的功能。
7448的功能表如表5.3.4所示，它有3个辅助控制端LT、RBI、BI/RBO。
7.5优先编码器74147
7.5.1引脚图
74148芯片的引脚图，如图7.5所示。
图7.574148芯片引脚图
7.5.2功能表
74147芯片的功能表，如表7.5所示。
表7.574147芯片的功能表
7.5.3功能介绍
优先编码器是数字系统中实现优先权管理的一个重要逻辑部件。
它允许多个输入端同时为有效信号。
优先编码器的每个输入具有不同的优先级别，当多个输入信号有效时，能识别输入信号的优先级别，并对其中优先级别最高的一个进行编码，产生相应的输出代码。
7.6其他门电路集成芯片
7.6.1TTL与非门7410芯片
7410芯片为一个三输入与非门集成芯片,此芯片集成了三个与非门，分别是：
1脚、2脚、13脚为输入端12脚为输出端，3脚、4脚、5脚为输入端6脚输出端，9脚、10脚、11脚为输入端8脚为输出端，如图7.6所示。
图7.67410芯片
7.6.1TTL非门7404芯片
7404芯片为一个常用的TTL非门集成电路有六所相器，输入端为1脚、3脚、5脚、9脚、11脚、13脚，相对应的输出2脚、4脚、6脚、8脚、10脚、12脚，如图7.7所示。
图7.77404芯片
小结
在本周我们进行了逻辑数字电路的课程设计这一周是我上大学以来最忙的一周，同时也是获益最多的一周。
尽管我们吃了很多的苦。
但是我们也乐在其中。
对于数字电子我们都很熟悉，因为我们就生活在这个数字的时代，无论是生活学习还是工作，数字电路无处不在，我才发现，人们的生活已经无法再离开电了，而数字电路的优点越发的显示出来，使用它我们到是得心应手，但是如果要让我们利用书本上的定理公式来设计一个电路甚至是一个电子产品就是一个很艰难的问题了。
经过这一周，使我对书本上的知识有了更近一步的了解，知道所学的知识在实际中的应用。
课程设计课题拿到手里后，我们组的成员不是想了多久，聚到一起讨问题，去图书馆找材料几乎不曾闲过，由于题目比较复杂，所以解决起来有不少方案，而我的解决方案就是一我们组众多解决方案中的一种。
有了解决方案，我们便开始动手解决问题。
首先是画出原理框图，根据原理框图设计逻辑电路图，但在老师检查中，还是有好几处不合理或不能实现的地方。
经过老师耐心的讲解，将其中不合理的地方一一改正，在不明白的地方查找参考书，完成了设计的内容。
在这次课程设计中，我不但学会了理论知识同时也学会了怎样与人合作，与人沟通。
我和小组同学经过激烈的讨论，查找了许多资料，互相帮助，把设计中遇到的难题一一解决，通过自主性学习，圆满地完成了老师分配的任务。
通过这次设计，我学到了许多书本上学不到的知识，不再仅仅局限于课本上学的几种TTL器件，还了解了许多功能更全的器件和集成电路。
刚开始在图书馆查找资料的时候，我感觉像大海捞针，不知道从何查起，而经过了多次的思考总结之后，我能更快的高效率的找到自己想要的资料，顺利完成了课程设计。
致谢
紧张的数字逻辑电路课程设计结束了。
虽然只有一周，但在这紧张的一周我学到不少知识。
不仅有课堂内的知识，还有许多书本外的知识，所以在这里首先对老师安排此次课程设计表示感谢。
如果说一个团队很好的配合可以让团队中的每一个人发挥自己的优势，那么我们两位辅导老师的加入，无疑让这个团队的工作效率更上一城楼，在曲延华曲老师的帮助下我才能顺利的完成，如若不然，我是万难完成，由其让我感动的是，曲老师在帮助我们完成课程设计的时候几乎不曾吃过一顿午饭，但她还是依然细心的回答我们每一个问题，帮我们找到错误之处，还教我们应该用什么方法去改正。
在此我对曲老师表示诚挚的致谢。
课程设计的一周，是团体配合的一周，一个的力量始终有限，团体的力量才是战胜困难的武器。
在课程设计的一周我和我组的成员相互讨论、研究、愉快的完成任务。
我由衷的对我组的每一位成员表示感谢，感谢他们让我组的每一个成员感到我们的课程设计是愉快的。
课程设计中，是少不了各种资料的，而学校图书管里大量的资料让我们可以从容的按自己的设计方案实现电路，这回的课程设计在网络上无法找到一个完整的课题，所以这次的课题几乎是我们自己完完整整自己设计的，所以我也应该感谢学校给与我们如此的难题，培养了我们自己完工作的能力，并且学校图书馆充足的图书及各种资料表示感谢。
最后再次感谢在本次课程设计中帮助我及每一位同学的老师和同学。
参考文献
[1]何希才.常用集成电路简明速查手册:
国防工业出版社，2006
[2]王彩君，杨睿，周开邻.数字电路实验:
国防工业出版社，2005
[3]陈梓城.实用电子电路设计与调试:
中国电力出版社,1994
[4]魏海明，杨兴瑶.实用电子电路500例:
化学工业出版社，1996
[5]张宪，何宇斌.电子电路制作与指导:
化学工业出版社，2000
[6]欧阳星明.欧阳星明数字逻辑（第三版）:
华中科技大学出版社，2007
[7]于增安，秦宏，着重厚，胡宇.电子技术试验:
中国电力出版，2007
[8]尹雪飞，陈克安.集成电路速查大全:
西安电子科技大学出版社，1996
附录A1逻辑电路图
附录A2实际接线图
升级会员 