電子跳繩計數(shù)器

1、沈陽工程學(xué)院課程設(shè)計1 設(shè)計任務(wù)描述1.1 設(shè)計題目：電子跳繩計數(shù)顯示器1.2 設(shè)計主要內(nèi)容及要求1.2.1設(shè)計目的 （1）掌握電子跳繩計數(shù)顯示器的構(gòu)成、原理與設(shè)計方法； （2）熟悉集成電路的使用方法。1.2.2 基本要求（1）跳繩顯示器中的傳感器將人每跳動一次的振動以脈沖形式發(fā)出，將此脈沖整形作為基準計數(shù)脈沖；（2）可以記錄跳繩的次數(shù)，最大值為9999。（3）假設(shè)每跳20次可消耗1卡的熱量，所消耗卡路里的三位計數(shù)譯碼顯示；（4）記錄本次跳繩的時間（可以兩位分鐘為單位）。1.2.3 發(fā)揮部分（1）計數(shù)器的預(yù)置，當達到預(yù)置值時，發(fā)出慶祝聲音； （2）每跳500次發(fā)出提示音；（3）跳繩的速度（次數(shù)

2、/分鐘） 2 設(shè)計思路2.1設(shè)計構(gòu)思跟據(jù)所給題目的要求，本次電子的課程設(shè)計的內(nèi)容為電子跳繩計數(shù)顯示器，其功能是記錄跳繩所跳的個數(shù)測量，與我們平時乘出租車時的交費表同一原理，我設(shè)計的電子跳繩計數(shù)顯示器的基本電路由四個主要部分組成分別是震蕩電路、分頻電路、跳繩記數(shù)電路、時間記錄電路、鬧鈴報警電路。(1)震蕩電路設(shè)計：本人選用石英晶體震蕩電路，利用石英晶體產(chǎn)生一個1kHz的震蕩頻率。(2)分頻電路設(shè)計：在此處可選用計數(shù)器來進行分頻，如選用74160芯片，將1kHz的頻率以十的N次冪來分頻。(3)跳繩記數(shù)電路：此處的記數(shù)可用二十進制、十進制的芯片集聯(lián)來實現(xiàn)N位記數(shù)。(4)時間記錄電路：在此同里程記數(shù)電

3、路的連接方法即可記時。(5)鬧鈴報警電路：實現(xiàn)目的地到達時的報警，應(yīng)用5G555芯片可實現(xiàn)。3 設(shè)計方框圖以下為設(shè)計方框圖，以此為框架構(gòu)造電路設(shè)計，如圖3.1所示。震蕩 分頻計數(shù)、譯碼顯示傳感器施密特觸發(fā)器譯碼、顯示500次報警器卡路里計數(shù)分頻圖3.1設(shè)計方框圖4 各部分電路設(shè)計及參數(shù)計算4.1 秒信號產(chǎn)生電路設(shè)計及其工作原理4.1.1振蕩電路本電路中的振蕩器是由石英晶體組合電路而構(gòu)成的振蕩器。由于石英晶體振蕩的穩(wěn)定最后，而且造價不高，它的振蕩頻率所以被廣范應(yīng)用于個種場合。工作原理：時間標準信號的頻率很高，要得到秒脈沖，需要分頻電路。振蕩器產(chǎn)生的振蕩頻率為1kHz，其石英振蕩器的連接方法如圖4

4、.1所示。 圖4.1石英振蕩器4.1.2 秒信號產(chǎn)生電路設(shè)計為了將1kHz的頻率分頻為1Hz的信號需用3片74160進行分頻后可得到1Hz的秒脈沖信號,其原理接線圖如圖4.2所示。圖4.2 振蕩分頻原理圖4.2 計數(shù)譯碼顯示電路設(shè)計秒計數(shù)器的十位和個位，輸出脈沖除用做自身清零外，同時還作為“分”計數(shù)器的輸入信號。分計數(shù)器電路與秒計數(shù)器相同,本電路設(shè)計為可以記錄“分、秒”的計數(shù)器，設(shè)計電路圖，如圖4.3所示圖4.3 顯示時間原理圖4.3 鬧鈴報警電路鬧鈴報警電路的設(shè)計是由一個5G555產(chǎn)生的電路外接揚聲器即可完成，其原理圖，如圖4.4所示。圖4.4 報警電路原理圖4.4 卡路里的三位計數(shù)譯碼顯示

5、4.4.1 分頻電路卡路里計數(shù)器需用2片74160進行分頻后可得到信號，其原理接線圖如圖4.5所示。圖4.5分頻電路原理圖4.4.2 三位卡路里計數(shù)譯碼顯示三位卡路里計數(shù)譯碼顯示器需要3片7448譯碼顯示組成，由2片74160與其相連接，組成電路，其計數(shù)方法為每跳20次可消耗1卡的熱量。其原理接線圖如圖4.6所示。圖4.6三位卡路里計數(shù)譯碼顯示原理圖4.5 跳繩計數(shù)顯示器跳繩計數(shù)顯示器的千位、百位、十位和個位，輸出脈沖除用做自身清零外，同時還作為“次數(shù)”計數(shù)器的輸入信號。本電路設(shè)計為可以記錄“千、百、十、個”位的計數(shù)器，可以記錄跳繩的次數(shù)，最大值為9999，設(shè)計電路圖，原理圖如圖4.7所示。圖

6、4.7跳繩計數(shù)顯示器原理圖5 工作過程分析電子跳繩計數(shù)顯示器根據(jù)工作要求可分為分頻電路、計時電路、報警電路、計數(shù)電路幾個主要部分。首先使用石英晶體振蕩電路產(chǎn)生一個1kHz的頻率將其作為計時電路的CP脈沖，但這個頻率不可以直接分給計時電路，因為所接的計時電路是一個需要1Hz的脈沖信號，所以這里應(yīng)用三個十進制計數(shù)器74160芯片作為分頻電路，最后就可以輸出一個1Hz的脈沖信號，此信號為一個高電平信號。第二個主要部分是計時電路，選用了十進制異步計數(shù)器74160芯片的集聯(lián)就可以完成。第三個部分是報警電路，使用5G555芯片，當?shù)剿毜拇螖?shù)時發(fā)出一聲報警信號。第四個部分是核心部分，跳繩計數(shù)電路，同樣使用

7、十進制計數(shù)器74160，應(yīng)用4片相連最多可以計到9999次數(shù)。最后，設(shè)計兩個清0開關(guān)。計時電路應(yīng)用了74160芯片，所以脈沖在下降沿有效，除了需要1Hz的脈沖信號以外還需要比較器所發(fā)出的信號，以保證預(yù)制里程數(shù)到達以后計時器停止計時，由于最初設(shè)計時所定的可以輸入100次數(shù)可調(diào)且74160為上升沿停止計數(shù)，所以兩個比較器的輸出應(yīng)該使用一個或非門，輸出的信號正好也可作為報警器的脈沖。但計時器有兩個輸入信號，此時可以使用一個與非門實現(xiàn)。另外還要將傳感器接入跳繩計數(shù)最低端的CP脈沖。6 元器件清單元器件清單，如圖6.1所示。圖6.1元器件清單序號元件名稱規(guī)格及用途數(shù)量1定時器5G5551片2計數(shù)器741

8、6016片3譯碼器744811片4顯示器BS20111片5四二輸入與非門74084片6三三輸入與非門74106片7電阻1k1個8電阻10k2個9電容0.047uF1個10電容0.1 uF1個11電容0.01 uF2個7 主要元器件介紹7.1計數(shù)器 741607.1.1引腳圖 74160芯片的引腳圖，如圖7.1所示。圖7.1 74160芯片引腳圖7.1.2功能表74160芯片的功能表，如表7.1所示表7.1 74160芯片的功能表清 零Cr預(yù) 置LD使 能S1  S2 時 鐘 CP預(yù) 置 數(shù) 輸 入A B C D輸 出QA QB QC QD011110111 0 1 01 1 上 升

9、沿 上 升 沿 A B C D 0 0 0 0 A B C D 保 持 保 持 計 數(shù)7.1.3功能介紹是常用的十進制計數(shù)器，可以做分頻使用，以十的整數(shù)次冪降頻，一般情況下用做計數(shù)器。7.2七段顯示譯碼器7.2.1引腳圖7448芯片的引腳圖，如圖7.2所示。圖7.2 7448芯片引腳圖7.2.2功能表7448芯片的功能表，如表7.3所示。表7.4 7448芯片的功能表7.2.3功能介紹七段譯碼器也稱為BCD七段顯示譯碼器，顧名思義，它是將輸入的BCD碼翻譯成LED顯示該BCD的七段信息輸出。七段譯碼器有輸出低電平有效和高電平有效的多種型號。當選用的LED是共陽極接法時，應(yīng)使用低電平輸出有效的七

10、段譯碼器7447；當選用的LED是共陰極接法時，應(yīng)使用高電平輸出有效的七段譯碼器，如7448（OC輸出）等。七段譯碼器內(nèi)部一般包含了LED的驅(qū)動電路，驅(qū)動共陽極LED的譯碼器（輸出低電平對應(yīng)段亮）驅(qū)動電流一般較大（灌電流），如果該電流與LED器件的正常工作電流近似，那么可以直接驅(qū)動LED，如果驅(qū)動電流大于LED正常電流許多，那么兩者之間要加限流電阻，根據(jù)LED的參數(shù)估算限流電阻的大小；如果七段譯碼器驅(qū)動能力不夠大，特別是驅(qū)動共陰極LED時，可以在兩者之間加適當?shù)纳侠娮?，比?447驅(qū)動共陰極的BS201時，要LED有正常顯示亮度就要加上拉電阻。LED也有多種型號，如BS211、BS212、B

11、S213為共陽型；BS201、 BS202、 BS203為共陰型。每種型號的LED廠家手冊都提供了詳細功能及參數(shù)介紹（可以通過資料或網(wǎng)絡(luò)查找），比如，七段共陰磷砷化鎵顯示器BS201主要參數(shù)：1)消耗功率 PM150mW2)最大工作電流 IFM100mA3)正常工作電流 IF40mA7448七段顯示譯碼器輸出高電平有效，用以驅(qū)動共陰極顯示器。該集成顯示譯碼器設(shè)有多個輔助控制端，以增強器件的功能。 7448的功能表如表5.3.4所示，它有3個輔助控制端LT、RBI、BI/RBO。小 結(jié)在本周我們進行了數(shù)字電子的課程設(shè)計這一周是我上大學(xué)以來最忙的一周，同時也是獲益最多的一周。盡管我們吃了很多的苦。

12、但是我們也樂在其中。對于數(shù)字電子我們都很熟悉，因為我們就生活在這個數(shù)字的時代，無論是生活學(xué)習還是工作，數(shù)字電路無處不在，我才發(fā)現(xiàn)，人們的生活已經(jīng)無法再離開電了，而數(shù)字電路的優(yōu)點越發(fā)的顯示出來，使用它我們到是得心應(yīng)手，但是如果要讓我們利用書本上的定理公式來設(shè)計一個電路甚至是一個電子產(chǎn)品就是一個很艱難的問題了。經(jīng)過這一周，使我對書本上的知識有了更近一步的了解，知道所學(xué)的知識在實際中的應(yīng)用。課程設(shè)計課題拿到手里后，我們組的成員不是想了多久，聚到一起討問題，去圖書館找材料幾乎不曾閑過，由于題目比較復(fù)雜，所以解決起來有不少方案，而我的解決方案就是一我們組眾多解決方案中的一種。有了解決方案，我們便開始動手

13、解決問題。首先是畫出原理框圖，根據(jù)原理框圖設(shè)計邏輯電路圖，但在老師檢查中，還是有好幾處不合理或不能實現(xiàn)的地方。經(jīng)過老師耐心的講解，將其中不合理的地方一一改正，在不明白的地方查找參考書，完成了設(shè)計的內(nèi)容。在這次課程設(shè)計中，我不但學(xué)會了理論知識同時也學(xué)會了怎樣與人合作，與人溝通。我和小組同學(xué)經(jīng)過激烈的討論，查找了許多資料，互相幫助，把設(shè)計中遇到的難題一一解決，通過自主性學(xué)習，圓滿地完成了老師分配的任務(wù)。通過這次設(shè)計，我學(xué)到了許多書本上學(xué)不到的知識，不再僅僅局限于課本上學(xué)的幾種器件，還了解了許多功能更全的器件和集成電路。剛開始在圖書館查找資料的時候，我感覺像大海撈針，不知道從何查起，而經(jīng)過了多次的思

14、考總結(jié)之后，我能更快的高效率的找到自己想要的資料，順利完成了課程設(shè)計。致 謝緊張的數(shù)字電子課程設(shè)計結(jié)束了。雖然只有一周，但在這緊張的一周我學(xué)到不少知識。不僅有課堂內(nèi)的知識，還有許多書本外的知識，所以在這里首先對老師安排此次課程設(shè)計表示感謝。如果說一個團隊很好的配合可以讓團隊中的每一個人發(fā)揮自己的優(yōu)勢，那么我們兩位輔導(dǎo)老師的加入，無疑讓這個團隊的工作效率更上一城樓，在曲延華曲老師的幫助下我才能順利的完成，如若不然，我是萬難完成，由其讓我感動的是，秦老師在幫助我們完成課程設(shè)計的時候幾乎不曾吃過一頓午飯，但她還是依然細心的回答我們每一個問題，幫我們找到錯誤之處，還教我們應(yīng)該用什么方法去改正。在此我對

15、曲老師表示誠摯的致謝。課程設(shè)計的一周，是團體配合的一周，一個的力量始終有限，團體的力量才是戰(zhàn)勝困難的武器。在課程設(shè)計的一周我和我組的成員相互討論、研究、愉快的完成任務(wù)。我由衷的對我組的每一位成員表示感謝，感謝他們讓我組的每一個成員感到我們的課程設(shè)計是愉快的。課程設(shè)計中，是少不了各種資料的，而學(xué)校圖書管里大量的資料讓我們可以從容的按自己的設(shè)計方案實現(xiàn)電路，這回的課程設(shè)計在網(wǎng)絡(luò)上無法找到一個完整的課題，所以這次的課題幾乎是我們自己完完整整自己設(shè)計的，所以我也應(yīng)該感謝學(xué)校給與我們?nèi)绱说碾y題，培養(yǎng)了我們自己完工作的能力，并且學(xué)校圖書館充足的圖書及各種資料表示感謝。最后再次感謝在本次課程設(shè)計中幫助我及每一位同學(xué)的老師和同學(xué)。參考文獻1 于增安，秦宏，趙重厚，胡寧.電子技術(shù)試驗:中國電力出版，20072 何希才.常用集成電路簡明