上傳人：r***

認(rèn)證信息

認(rèn)證類型：個人認(rèn)證

認(rèn)證主體：余**（實(shí)名認(rèn)證）

IP屬地：貴州

IP屬地：貴州 上傳時間：2022-03-01 格式：DOC 頁數(shù)：17 大?。?.67MB 積分：20 舉報 版權(quán)申訴

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 北京工業(yè)大學(xué)電子課程設(shè)計報告學(xué)院_專業(yè)_班級_組號_題目1._ 2._姓名_學(xué)號_指導(dǎo)教師_成績_ 年 月 日 數(shù)字部分：自行車?yán)锍瘫硪辉O(shè)計要求（一）設(shè)計任務(wù)設(shè)計、制作一個根據(jù)車輪周長、輻條數(shù)等參數(shù)來記錄行駛里程的簡易里程表。要求具有可調(diào)整的手段，以適應(yīng)不同車型。（二）參考設(shè)計方案 、首先使用紅外光電傳感器對轉(zhuǎn)動的車輪輻條進(jìn)行測量，產(chǎn)生基本技術(shù)脈沖。若以0.1公里作為里程表的計數(shù)單位，則需測量出車輪的周長、一周有多少根輻條、沒走0.1 公里要有多少根輻條通過傳感器。若將此計數(shù)值轉(zhuǎn)化為里程表的一個計數(shù)脈沖，提供給一個多位十進(jìn)制里程計數(shù)器，則記錄分辨率就為0.1公里，最

2、后由多位數(shù)碼管顯示出來。 、框圖：（三）設(shè)計要求1、顯示數(shù)字為3位，精度為0.1公里，即（00.099.9公里）。2、數(shù)碼管要有小數(shù)點(diǎn)，即個位與十位間的小數(shù)點(diǎn)要亮起來。3、要標(biāo)明你所設(shè)計的條件（輪周長、輻條數(shù)等），給出根據(jù)條件不同進(jìn)行調(diào)整的方法。4、結(jié)構(gòu)簡單、所用芯片盡量少、成本低、易于制作。5、所用芯片與元件盡量在參考元器件范圍內(nèi)選擇（實(shí)驗(yàn)室沒有的需自行解決）（四）發(fā)揮部分從使用角度考慮，嘗試加上你認(rèn)為可以完善、改進(jìn)的功能（如節(jié)電功能、顯示清零等）。（五）參考元件CD40106；CD4518(或CD4017,74LS161等)；74LS21,74LS08,CD4011(或74LS00)；CD

3、4553,CD4543；共陰（共陽）數(shù)碼管；NPN(PNP)開關(guān)管；紅外光電傳感器等；電阻，電容若干二、設(shè)計方案（一）實(shí)驗(yàn)初步設(shè)計經(jīng)過對參考設(shè)計方案框圖的分析得出該實(shí)驗(yàn)主要分為4個部分：光控電路設(shè)計及脈沖整形、輪輻計數(shù)電路、0.1公里計數(shù)電路、數(shù)碼管顯示電路（包括譯碼驅(qū)動）。首先要將紅外傳感器接收到的輪輻脈沖整形成為規(guī)則的方波，據(jù)所學(xué)知識，整形可以用施密特觸發(fā)器，當(dāng)車的輪輻掃過紅外傳感器后，紅外傳感器將感應(yīng)得到的脈沖送到施密特觸發(fā)器進(jìn)行整形，然后接入設(shè)計的輪輻計數(shù)器中。脈沖整形電路選用555定時器作為波形整流器，但是老師推薦使用的是CD40106，通過查閱資料，我們才知道，原來CD40106內(nèi)

4、部由6個施密特觸發(fā)器組成，因而可以與信號輸出線直接連接實(shí)現(xiàn)波形整形，而555定時器需要先進(jìn)性外部連接構(gòu)成施密特觸發(fā)器才具有整形的功能。因此從簡化電路的要求考慮，我們最終選擇了CD40106作為波形整形器。在考慮輪輻計數(shù)分頻器的時候，想到了CD4518和161兩種芯片。由于以前并沒有接觸過CD4518，所以在網(wǎng)上查了一下資料。通過CD4518芯片數(shù)據(jù)手冊，我知道了CD4518是十進(jìn)制的計數(shù)器，比161的二進(jìn)制計數(shù)器使用起來更加方便。因此最終決定選用CD4518作為輪輻計數(shù)分頻器。根據(jù)提供的參考元件，初步確定了以下方案：以CD40106為脈沖整形，若干CD4518作為輪輻計數(shù)分頻器，CD4553作

5、為三數(shù)字BCD譯碼器的數(shù)位顯示部分，CD4543作為7段共陰數(shù)碼管驅(qū)動芯片。（二）元件清單74LS00（1）；40106（1）；CD4553（1）；CD4518（2）；CD4543（1）；三位共陰八位數(shù)碼管（1個）；NPN三極管9012（4）；470歐姆電阻（12） （三）光控電路及脈沖整形部分1此部分設(shè)計要求：當(dāng)輪輻掃過紅外傳感器后，接收到的信號通過施密特觸發(fā)器進(jìn)行脈沖整形，得到標(biāo)準(zhǔn)的方波信號，然后將信號輸入輪輻計數(shù)器中。施密特觸發(fā)器輸入脈沖由紅外對管（光偶）來提供，通過光偶將信號記錄下來然后將信號輸入到CD40106中進(jìn)行整形得到規(guī)則的信號。電路圖如下： 2光控電路及脈沖整形芯片 1）光電

6、耦合器的結(jié)構(gòu)如下： 紅外傳感器 2）CD40106芯片資料 CD40106引腳圖 引腳功能：2 4 6 8 10 12  數(shù)據(jù)輸出端1 3 5 9 11 13   數(shù)據(jù)輸入端14 電源正7 接地 CD40106由六個斯密特觸發(fā)器電路組成。每個電路均為在兩輸入端具有斯密 特觸發(fā)器功能的反相器。觸發(fā)器在信號的上升和下降沿的不同點(diǎn)開、關(guān)。上升電壓(V T+)和下降電壓(V T-)之差定義為滯后電壓。 （三）輪輻計數(shù)電路 1此部分設(shè)計要求：當(dāng)電路接收到方波信號后開始計數(shù)，當(dāng)計數(shù)達(dá)到車輪走過0.1公里所需的輪輻數(shù)時，此計數(shù)電路進(jìn)位輸出一并自動清零，開始進(jìn)入下一個計數(shù)周期。最

7、初設(shè)定車輪（風(fēng)扇代替）直徑為7.7cm則傳感器處每通過3820個輪輻，車輪走過0.1公里，由此確定此計數(shù)器應(yīng)為3820進(jìn)制 根據(jù)所給元件，可以用2片CD4518組成3820進(jìn)制計數(shù)器， 2輪輻計數(shù)器電路芯片簡介： CD4518引腳圖 引腳功能： 引腳符號功能1 9CLOCK時鐘輸入端7 15RESET消除端2 10ENABLE計數(shù)允許控制端3 4 5 6Q1A-Q4A計數(shù)輸出端11 12 13 14Q1B-Q4B計數(shù)輸出端8 VSS地16VDD電源正 真值表功能：CLKENABLERESETACTION上升沿 10加計數(shù) 0下降沿 0加計數(shù) 下降沿 X0不變 X上升沿 0不變 上升沿 00不變

8、 1下降沿 0不變 XX1Q0Q4=0CD4518的控制功能CD4518有兩個時鐘輸入端CP和EN，若用時鐘上升沿觸發(fā)，信號由CP輸入，此時EN端為高電平（1），若用時鐘下降沿觸發(fā),信號由EN輸入，此時CP端為低電平（0），同時復(fù)位端Cr也保持低電平（0），只有滿足了這些條件時，電路才會處于計數(shù)狀態(tài)，否則沒辦法工作。（四）0.1公里計數(shù)電路此部分設(shè)計要求：通過輪幅計數(shù)器的進(jìn)位輸出，每0.1公里輸出一高電平，此計數(shù)電路記錄一次，要求可記錄0.1公里到99.9公里，所以此計數(shù)電路需要一個1000進(jìn)制的計數(shù)器。所給元器件中CD4553能夠?qū)崿F(xiàn)3位十進(jìn)制輸出，但只有1個輸出端，要完成3位輸出，采用掃描

9、輸出方式，通過它的選通脈沖信號，依次控制3位十進(jìn)制的輸出，從而實(shí)現(xiàn)掃描顯示方式。芯片資料：CD4553是3位十進(jìn)制計數(shù)器，但只有1個輸出端，要完成3位輸出，采用掃描輸出方式，通過它的選通脈沖信號，依次控制3位十進(jìn)制的輸出，從而實(shí)現(xiàn)掃描顯示方式。引腳功能：CLOCK：計數(shù)脈沖輸入端，下調(diào)沿有效。 CIA、CIB：內(nèi)部振蕩器的外界電容端子。 MR：計數(shù)器清零（只清計數(shù)器部分），高電平有效。 LE：鎖定允許。當(dāng)該端為低電平時，3組計數(shù)器的內(nèi)容分別進(jìn)入3組鎖存器，當(dāng)該端為高電平時，鎖存器鎖定，計數(shù)器的值不能進(jìn)入。 DIS：該端接地時，計數(shù)脈沖才能進(jìn)行計數(shù)。 DS1、DS2、DS3：位選通掃描信號的輸出

10、，這3端能循環(huán)地輸出低電平，供顯示器作為位通控制。 Q0、Q1、Q2、Q3：BCD碼輸出端，它能分時輪流輸出3組鎖存器的BCD碼。 CD4553內(nèi)部雖然有3組BCD碼計數(shù)器（計數(shù)最大值為999），但BCD的輸出端卻只有一組Q0Q3通過內(nèi)部的多路轉(zhuǎn)換開關(guān)能分時輸出個、十、百位的BCD碼，相應(yīng)地，也輸出3位位選通信號。例如：當(dāng)Q0Q3輸出個位的BCD碼時，DS1端輸出低電平；當(dāng)Q0Q3輸出十位的BCD碼時，DS2端輸出低電平；當(dāng)Q0Q3輸出百位的BCD碼時，DS3端輸出低電平時，周而復(fù)始、循環(huán)不止。真值表： Inputs 輸入Outputs 輸出MasterResetClock DisableLE

11、000No Change 沒有變化000Advance 進(jìn)行0x1xNo Change 沒有變化010Advance 進(jìn)行010No Change 沒有變化00xxNo Change 沒有變化0xxLatched 鎖存0xx1Latched 鎖存1xx0Q0=Q1=Q2=Q3=0              圖1  CD4553引腳圖電路介紹：CD4553能夠?qū)崿F(xiàn)1000進(jìn)制計數(shù)，只需正常輸入輸出即可。CD4553的輸入就是輪幅計數(shù)電路的進(jìn)位輸出，由于CD4

12、553由下降沿控制計數(shù)，因此其時鐘輸入應(yīng)將輪輻計數(shù)電路的進(jìn)位輸出經(jīng)過非門充當(dāng)。此部分電路的輸出直接連接下一步的譯碼驅(qū)動。由于CD4553同時控制下部分?jǐn)?shù)碼顯示的三位顯示順序，所以還要將cd4553的數(shù)據(jù)選擇輸出端與數(shù)碼顯示的三位數(shù)碼管連接。由于cd4553的數(shù)據(jù)選擇輸出端輸出信號很弱，所以要在cd4553的數(shù)據(jù)選擇輸出端與三位數(shù)碼管的數(shù)據(jù)控制端的之間加上三極管放大電路。(五)譯碼驅(qū)動電路及數(shù)碼管顯示電路此部分設(shè)計要求：0.1公里計數(shù)器的輸出信號經(jīng)本級電路譯碼驅(qū)動后由數(shù)碼管顯示輸出。根據(jù)參考元件，譯碼驅(qū)動器可選用CD4543，經(jīng)三極管放大后與數(shù)碼管相連。芯片介紹： 管腳圖 電路介紹：將CD454

13、3的輸入端與CD4553的輸出端連接，七段數(shù)碼管連接CD4543輸出端，由于數(shù)碼管對電流大小有要求，所以要在數(shù)碼管與芯片連接時加入限流電阻，阻值約為1K歐。CD4553的DS1,DS2,DS3經(jīng)過三極管分別與數(shù)碼管三位控制端與相連，小數(shù)點(diǎn)控制端與DS2經(jīng)非門相連，以控制其點(diǎn)亮。（六）完整電路圖三、實(shí)驗(yàn)過程（一）實(shí)驗(yàn)整體方案初始電路圖(仿真)（二）輪輻計數(shù)電路的接線通過對輪輻計數(shù)器的設(shè)定，使其達(dá)到3820進(jìn)制時，通過門電路產(chǎn)生一個脈沖來驅(qū)動下一部分的里程計數(shù)器。脈沖信號進(jìn)行整形后，產(chǎn)生規(guī)則的方波脈沖信號，將此信號接入到輪輻計數(shù)器（由三片74LS161芯片組成），輪輻計數(shù)器計到3820進(jìn)制之后，再

14、由三個74LS芯片系列的門電路對之后的0.1公里計數(shù)器（即芯片CD4553）產(chǎn)生脈沖。知道車輪的輻條數(shù)n=9,半徑D=7.5 cm。則:車輪周長C=D=3.1416×7.5 cm0.25562m設(shè)輪輻計數(shù)器為N進(jìn)制。那么：C/n×N=100m解之，得： N=3820所以，脈沖計數(shù)器為3820進(jìn)制這部分電路要用到的器件為CD4518、74LS21、74LS00。我們采用兩片雙十進(jìn)制的CD4518，通過對管腳圖即工作原理圖的分析，我們了解了CD4518的基本工作原理。它是一個同步加數(shù)器，一個封裝里有兩個加數(shù)器，可實(shí)現(xiàn)二/十進(jìn)制互換，其功能管腳為17和915。該計數(shù)器是單脈沖輸入

15、（1或2，9或10），4路BCD碼輸出（3到6，11到14）。從其真值表得知，CD4518由兩個時鐘輸入端：enable和clock ,當(dāng)時鐘上升沿觸發(fā)，則脈沖從CP(clock)端輸入，此時EN端接高電平。當(dāng)時鐘的下降沿觸發(fā)，則脈沖從EN端輸入，此時CP端接低電平。此外，CD4518清零端為高電平有效，所以在不清零時，應(yīng)接低電平。這樣接線之后，CD4518就可以實(shí)現(xiàn)計數(shù)功能。如圖所示，將CD4518轉(zhuǎn)變成四位十進(jìn)制計數(shù)器。從下圖可看出，第一片計數(shù)器用的是時鐘上升沿觸發(fā)，從CP端輸入脈沖。由于CD4518沒有進(jìn)位端，所以利用EN端，利用第四位輸出與EN端相連，作為信號輸入端，接到EN端時用下降

16、延觸發(fā)，又由于CD4518計數(shù)是十進(jìn)制的，所以用輸出的第四位能體現(xiàn)出它在從9到0時從高電位到低電位，得以實(shí)現(xiàn)進(jìn)位功能。此外，將計算好的3820按個，十，百，千的順序分別從四個十進(jìn)制計數(shù)器中連出，通過74LS21與門聯(lián)在一起，再將74LS21的輸出反饋給兩片CD4518的四個十進(jìn)制計數(shù)器的清零端，從而實(shí)現(xiàn)計完3820個脈沖CD4518就重新計數(shù)。因?yàn)镃D4553時低電平觸發(fā)的，所以應(yīng)另外將輸出信號轉(zhuǎn)為低信號，所以我們用74LS08與非門完成這個作用。在實(shí)際操作中，將二輸入的與非門的一個輸入接高電平。這樣就實(shí)現(xiàn)了非的運(yùn)算。再通過與非門74LS00將結(jié)果輸送給CD4553。（三）0.1公里計數(shù)電路的

17、接線1仿真電路圖：（四）譯碼驅(qū)動電路及數(shù)碼管顯示電路的插線1仿真電路圖四、實(shí)驗(yàn)調(diào)試（一）計數(shù)電路的調(diào)試將該部分電路接線完成后，先進(jìn)行3820進(jìn)制的調(diào)試。將輸出端接示波器，風(fēng)扇每轉(zhuǎn)過3820圈示波器上將顯示一高電平。通過觀察，該部分電路能夠正常實(shí)現(xiàn)計數(shù)功能，原設(shè)計方案可行。（二）0.1公里計數(shù)電路及驅(qū)動電路與數(shù)碼管的調(diào)試將該部分電路與上級電路連接，觀察數(shù)碼管的變化。在網(wǎng)上查到了平時對數(shù)碼管串聯(lián)的電阻，阻值大概是470歐姆。并通過9012開關(guān)管使數(shù)碼管亮度適中。（三）發(fā)揮部分 清零功能：在本實(shí)驗(yàn)電路中我們還設(shè)計了清零的功能，當(dāng)我們需要重新計算里程是，可以通過此開關(guān)來進(jìn)行清零。而清零段的原理就是CD

18、4518，CD4553的清零端，由于這兩個芯片的清零端都是高電平有效，所以用一個開關(guān)就能夠?qū)崿F(xiàn)清零的作用。所以用一個開關(guān)就可以控制給CD4518的7，14管腳以及CD4553的13管腳高電平或低電平來實(shí)現(xiàn)清零的目的。當(dāng)用戶想重新計里程時只要將開關(guān)先接通高電平再接回低電平，就沒有問題了。（三）調(diào)試中的問題剛開始第一次連完電進(jìn)行調(diào)試過程時，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管有些亂碼情況。后來檢查排線，發(fā)現(xiàn)是由于電阻排布過密導(dǎo)致的。有一部分短路，后來重新排了一下線。就解決了問題。以后在進(jìn)行電子設(shè)計時，應(yīng)在事前將電路規(guī)劃一下，不能想一步看一步。否則到時候返工會很麻煩。小電路也就拆拆裝裝，大電路就會造成經(jīng)濟(jì)損失。五、心得體會本

19、次實(shí)驗(yàn)是以數(shù)字電子技術(shù)理論為基礎(chǔ)，需要學(xué)生獨(dú)立完成的課題設(shè)計，中途涉及到的電路設(shè)計方案、芯片的選擇、EDA仿真、實(shí)際插線、試驗(yàn)調(diào)試、撰寫總結(jié)報告等環(huán)節(jié)都要通過個人的資料查詢、知識積累來完成，根本上曾強(qiáng)了個人的知識掌握以及實(shí)踐動手能力。以前做電子實(shí)驗(yàn)都是依照老師給好的電路圖，然后進(jìn)行仿真或者焊接。而這次完全是自己和同伴設(shè)計。起初我覺得很不習(xí)慣，一遇到問題想到的第一個解決辦法就是去問老師，但老師絕不能成為我成功的必要條件。漸漸的我學(xué)會了自己解決問題，擺脫了對于老師的依賴性。我想，只有學(xué)會了自己解決問題，學(xué)到的東西才是自己的。通過光控電路及脈沖整形部分電路的實(shí)驗(yàn)設(shè)計，了解了CD40106施密特觸發(fā)器芯片的具體用法，通過實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)證了施密特觸發(fā)器的脈沖整形功能，加深了對施密特觸發(fā)器的認(rèn)識。在遇到兩種技術(shù)器（CD4518和161）都可以進(jìn)行使用時，自己通過芯片的數(shù)據(jù)手冊，對芯片進(jìn)行分析，最終使用最優(yōu)芯片。插線是此次課設(shè)的又一