數字電子技術課程設計

1、目錄前言2第一章設計目的和原理31.1 設計目的31.2 基本原理3第二章電路的各個部分及系統(tǒng)原理圖42.1 信號轉換電路42.2 脈沖整形電路52.3 計數器連接電路62.4 系統(tǒng)原理圖8第三章系統(tǒng)的調試9總結10參考文獻11前言課程設計做為模擬電子技術課程及數字電子技術課程的重要組成部分，在學完模擬電子技術和數字電子技術課程后，應進行課程設計，其目的是使學生更好的鞏固和加深對基礎知識的理解，更好的在實際問題中更好的應用所學的知識。學會設計各種模擬電路和數字電路，比如溫度報警器的設計、波形發(fā)生器、數字時鐘等。獨立完成調試過程，增強學生理論聯系實際的能力，提高學生電路分析和設計能力。通過實踐教

2、學引導學生在理論指導下有所創(chuàng)新，為專業(yè)課的學習和日后工程實踐奠定基礎。第一章 設計目的和原理1.1 設計目的(1)進一步熟悉和掌握常用數字電路元器件的應用。(2)學習和練習在面加深理解數字電路的基本理論知識，學習基本理論在實踐中綜合運用的初步經驗，掌握數字電路系統(tǒng)設計的基本方法包括板上接線的方法、技術、要注意的問題。(3)學習數字電路實物制作、調試、測試、故障查找和排除的方法。(4)學習仔細的做實驗的習慣，積極的查找資料。(5)提高分析和解決實際問題的能力。1.2 基本原理當成品從流過，通過光源和光電三極管組成的特殊計數軌道時，造成瞬時遮光，使發(fā)射極的電流隨光的強弱而變化，進而把光信號能夠用電

3、壓來表示，使用555定時器改裝成的施密特觸發(fā)器對電壓信號整形獲得比較理想的矩形脈沖波形，送入4個74160并聯計數器的計數輸入口，計數器能夠從0000-9999計數，每個計數器連接一個7448譯7448驅動BS201半導體數碼管，顯示計數，即流過產品的個數。設計方案方框圖:成品通過光電轉換電路脈沖整形電路4位十進制計數電路數碼管顯示電路第二章 電路的各個部分及系統(tǒng)原理圖2.1 信號轉換電路使用光電三極管作為信號轉換元件，其基本電路圖如下： 信號轉換電路當光電三極管受光源照射時，流過射極的電流ie增大，因為電阻的值不變，從而導致電壓vi增大，產生高電平；當成品通過時，遮住光源，導致射極的電流ie

4、減小，產生低電平。由于產生的高低電平不規(guī)則，所以需要整形電路，此次設計選用555定時器組成的施密特觸發(fā)器用做整形電路。2.2 脈沖整形電路把555定時器改接成施密特觸發(fā)器，它工作原理如下：A：當vi=0V時，由于VTH=VTR=vi=0V時，電壓比較器C1輸出高電平，C2輸出低電平；基本RS觸發(fā)器被置“1”態(tài)；放電三極管VTD截止；555定時器vo端和vo1端的輸出均為高電平，即vo=vo1=1。vi繼續(xù)升高，但在未上升到達2/3Vcc以前，vo=vo1=1的狀態(tài)不會改變。B：當vi升高到2/3Vcc時，電壓比較器C1輸出低電平，C2輸出高電平，基本RS觸發(fā)器被置“0”態(tài)；放電三極管VTD飽和

5、導通；555定時器vo端和vo1端的輸出均為低電平，即vo=vo1=0。此后，vi繼續(xù)上升到Vcc，然后再降低，但在降低未達到1/3Vcc以前，vo=vo1=0的狀態(tài)同樣也不會改變。C：當vi下降到1/3Vcc時，電壓比較器C1輸出高電平，C2輸出低電平；基本RS觸發(fā)器被置“1”態(tài)；放電三極管VTD截止；555定時器vo端和vo1端的輸出均為高電平，即vo=vo1=1。此后vi繼續(xù)下降到0，然后再上升到達2/3Vcc以前，vo=vo1=1的狀態(tài)不會改變。施密特觸發(fā)器的結構圖和波形轉換圖如下：施密特觸發(fā)器波形轉換圖2.3 計數器連接電路選用十位計數器74LS160 ，其Rd端為0 時所有觸發(fā)器將

6、同時被置零，而且置零操作不受其他輸入端狀態(tài)的影響。當Rd端為1、Ld端為0時，電路工作在預置數狀態(tài)。當Rd和Ld端同時為1而EP為0、ET為1時，這時計數器工作在保持狀態(tài)。如果ET為0，則EP不論為何狀態(tài)，計數器的狀態(tài)也將保持不變，但這時進位輸出CO等于0。當Rd、Ld、EP、ET端皆為1時，電路工作在計數狀態(tài)。74160的外部引腳圖及功能表圖如下所示。 引腳圖74LS160的功能表本次課程設計用四個74LS160串行進位方式連接接法。以第一片的進位輸出CO作為第二片的CP輸入，當第一片計成（1001）時，C端輸出高電平，經反相器后，第二片的CP為低電平。下個計數脈沖信號到達第二片時為計數工作

7、狀態(tài)，計入1，而第一片計成（0000）狀態(tài)，它的CO端回到低電平。第一片的EP和ET恒為1，始終處于計數工作狀態(tài)。依次類推，四個74106工作范圍為0000-9999.2.4 顯示系統(tǒng)電路用7448可以直接驅動共陰極的半導體數碼管BS201。由7448的輸出電路可以看到，當輸出管截止，輸出為高電平時，流過數碼管的電流是有Vcc經1K上拉電阻提供的。當Vcc=5V時候，這個電阻只有2mA左右。 用7448驅動BS201的連接方法圖:7448七段顯示譯碼器輸出高電平有效，用以驅動共陰極顯示器三個輔助控制端：LT、RBI、BI/RBO(1) 試燈輸入LT當LT=0,且RBO=1，此時無論其他輸入端是

8、什么狀態(tài)，所有各段輸出均為，字形全顯，以檢查各段能否正常發(fā)光。(2)動態(tài)滅零輸入RBI當LT=1,RBI=0且A3A2A1A0=0000時，滅零。該端主要用于顯示多位數字時，多個譯碼器之間的連接。(3) 滅燈輸入BI/RBO有時作輸入，有時作輸出。作輸入時，且BI=0，無論其他輸入端是什么電平，所有各段均為，所以字形熄滅。(4)動態(tài)滅零輸出RBOBI/RBO作為輸出使用時，為滅零輸出指示。從分析滅零輸入端RBI的作用中已知，當滅零成功時，BI/RBO =0。此時的RBO=0，在使七個發(fā)光二極管全滅的同時們也是表明“0”已熄滅的指示信號。將滅零輸入與滅零輸出配合使用，即可實現多位數碼顯示系統(tǒng)的滅

9、零控制。只需在整數部分把高位的RBO與低位的RBI連接，就可以把前面多余的零滅掉了。2.4 系統(tǒng)原理圖設計的電路圖如下：第三章 系統(tǒng)的調試在整個電路連接好之后，便可以進行以下方式的調試。對于整個電路，首先用生產線上的一個成品不斷遮擋光線，得到一組數據，看所得數據與遮擋次數是否一致，如一致，再對電路進行復位操作（按開關見），看結果是否為0，如是，則符合要求。相同情形試驗幾次，如都是這樣結果，說明一切正常，符合預期結果！說明：現場情況多變，由TTL電路輸出電壓信號可能不能滿足要求，此時可對此輸出端電壓進行適當放大或縮小，以滿足要求！器材整理：電阻 35個 光電三極管 1個 555定時器 1個 74LS160 4個 74LS248 4個 LED數碼顯示器 4個總結通過這次課程設計實踐，讓我體會到了只學習課本上知識是不夠的，理論和實踐應當結合起來學習。在課程設計過程中，出現了各種各樣的問題。比如元器件太多就出現連接錯誤，另外在實驗之前，要用調零電位器將運算放大器調零。雖然在課程設計過程中有各種困難，但我通過查資料、和同學交流、咨詢老師等方法，克服了遇到的問題。這不僅增強了我自學的能力，也提高了我的實踐能力。在做設計的過程中，我學會了如何與同學相互協作，從中我體會到了成功的滋味，也品嘗到了失敗的痛苦。雖然這次課程設計結束了，但是我還希望能做更多的課外實踐，因為只通過實踐