電子線路課設(shè)報(bào)告病人呼叫大夫的電路設(shè)計(jì)、加法電路的設(shè)計(jì)、用74ls90實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)與制作

目錄1引言 32Multisim9簡(jiǎn)介 42.1Multisim特點(diǎn) 42.2Multisim9簡(jiǎn)介 43電路設(shè)計(jì) 53.1病人呼叫大夫的電路設(shè)計(jì) 53.1.1設(shè)計(jì)任務(wù) 53.1.2實(shí)驗(yàn)原理及思路分路 53.1.374ls148編碼器 53.1.4電路圖及仿真結(jié)果 63.2加法電路的設(shè)計(jì) 63.2.1設(shè)計(jì)任務(wù) 73.2.2實(shí)驗(yàn)原理及框圖 73.2.3電路圖及仿真結(jié)果 73.3用74ls90實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)與制作 83.3.1設(shè)計(jì)任務(wù) 83.3.274ls邏輯功能 93.3.3電路仿真 93.4數(shù)碼管顯示控制電路的設(shè)計(jì) 113.4.1設(shè)計(jì)任務(wù) 113.4.2實(shí)驗(yàn)原理及設(shè)計(jì)分析 113.4.3電路圖及仿真結(jié)果 133.5燈控電路的設(shè)計(jì) 143.5.1設(shè)計(jì)任務(wù) 143.5.2電路分析及原理框圖 153.5.3電路仿真 153.6直流穩(wěn)壓源的電路設(shè)計(jì) 173.6.1設(shè)計(jì)任務(wù) 173.6.2實(shí)驗(yàn)原理及思路分析 183.6.3電路仿真 184總結(jié)和體會(huì) 20致謝 21參考文獻(xiàn) 221引言1.1引言隨著時(shí)代的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)在電子電路設(shè)計(jì)中發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。傳統(tǒng)的電子線路設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，通常需要制作一塊試驗(yàn)板或在面包板上來(lái)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，以測(cè)試是否達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求；并且需要反復(fù)試驗(yàn)、調(diào)試，才能設(shè)計(jì)出符合要求的電路。這樣做，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，同時(shí)也提高了設(shè)計(jì)成本；另外，因受工作場(chǎng)所、儀器設(shè)備等因素的限制，許多試驗(yàn)（例如理想化、破壞性的實(shí)驗(yàn)）不能進(jìn)行。隨著計(jì)算機(jī)硬件與軟件的發(fā)展，解決以上問(wèn)題的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。利用計(jì)算機(jī)仿真軟件，電子設(shè)計(jì)師可以從概念、算法、協(xié)議等開(kāi)始設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)，大量工作可以通過(guò)計(jì)算機(jī)完成，并可以將電子產(chǎn)品從電路設(shè)計(jì)、性能分析到設(shè)計(jì)出版印刷板的整個(gè)過(guò)程在計(jì)算機(jī)軟件上自動(dòng)處理完成。本文就是采用電路仿真軟件Multisim9進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)和仿真。Multisim9是美國(guó)國(guó)家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。2Multisim9簡(jiǎn)介2.1Multisim特點(diǎn)操作界面方便友好，原理圖的設(shè)計(jì)輸入快捷。元器件豐富，有數(shù)千個(gè)器件模型。虛擬電子設(shè)備種類齊全，如同操作真實(shí)設(shè)備一樣。分析工具廣泛，幫助設(shè)計(jì)者全面了解電路的性能。對(duì)電路能進(jìn)行全面的仿真分析和設(shè)計(jì)?？芍苯哟蛴≥敵鰧?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，曲線，原理圖和元件清單等。2.2Multisim9簡(jiǎn)介Multisim被美國(guó)NI公司收購(gòu)以后，其性能得到了極大的提升。最大的改變就是：Multisim9與LABVIEW8的完美結(jié)合：可以根據(jù)自己的需求制造出真正屬于自己的儀器；所有的虛擬信號(hào)都可以通過(guò)計(jì)算機(jī)輸出到實(shí)際的硬件電路上;所有硬件電路產(chǎn)生的結(jié)果都可以輸回到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理和分析。3電路設(shè)計(jì)3.1病人呼叫大夫的電路設(shè)計(jì)3.1.1設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)8個(gè)病人呼叫大夫的電路，0號(hào)病人病情最輕，7號(hào)最重，病情最重的病人優(yōu)先級(jí)最高；8個(gè)病人按照優(yōu)先級(jí)的高低得到響應(yīng)，即兩人或兩人以上同時(shí)呼叫大夫，至相應(yīng)最重病人的呼叫請(qǐng)求，呼叫時(shí)用蜂鳴器發(fā)聲，同時(shí)顯示病人的號(hào)碼；通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)手動(dòng)模擬8個(gè)病人的呼叫；按照以上技術(shù)要求設(shè)計(jì)電路，對(duì)設(shè)計(jì)的電路用Multisim仿真。3.1.2實(shí)驗(yàn)原理及思路分路當(dāng)某一路有呼叫信號(hào)輸入時(shí)，該信號(hào)會(huì)被送到優(yōu)先編碼器中進(jìn)行編碼，編碼器信號(hào)通過(guò)鎖存器經(jīng)鎖存后輸入到譯碼器，然后譯碼器在輸出到顯示電路，顯示這一路的編號(hào)同時(shí)蜂鳴器報(bào)警，狀態(tài)可以手動(dòng)通過(guò)按鍵消除。當(dāng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上按鍵同時(shí)輸入時(shí)，顯示電路會(huì)顯示優(yōu)先級(jí)高的編號(hào)同時(shí)蜂鳴器報(bào)警。用撥碼開(kāi)關(guān)作為8間病房的求助按鈕，從上而下分別用0、1、2、3、4、5、6、7來(lái)控制。當(dāng)有病人按下求助按鈕時(shí)，則74ls148D的GS輸出端為高電平，其端接反相器，去推動(dòng)晶體管使蜂鳴器發(fā)聲，以提醒大夫有病人呼叫，并用LED數(shù)碼管顯示該病人的房間號(hào)。3）考慮到病人的呼叫有優(yōu)先級(jí)之分，可以使用優(yōu)先編碼器74LS148來(lái)區(qū)分病人的優(yōu)先級(jí)。3.1.374ls148編碼器在優(yōu)先編碼器電路中，允許同時(shí)輸入兩個(gè)以上編碼信號(hào)。在同時(shí)存在兩個(gè)或兩個(gè)以上輸入信號(hào)時(shí)，優(yōu)先編碼器只按優(yōu)先級(jí)高的輸入信號(hào)編碼，優(yōu)先級(jí)低的信號(hào)則不起作用。74ls148編碼器的真值表格1示：表格SEQ表格\*ARABIC1輸入輸出EID0D1D2D3D4D5D6D7A2A1A0GSEO0111111111××××××××00000000×××××××1××××××10×××××100××××1000×××10000××100000×10000001000000000000011111010110001101000100000011010101010101010由74ls148真值表可列輸出邏輯方程為：3.1.4電路圖及仿真結(jié)果病人呼叫大夫的電路連接如圖表1示：圖表SEQ圖表\*ARABIC1此單元電路進(jìn)行仿真測(cè)試，如圖，當(dāng)按下4鍵時(shí)，數(shù)碼管顯示數(shù)字4，對(duì)應(yīng)輸入信號(hào)的按鍵，同時(shí)蜂鳴器發(fā)聲。同上對(duì)其他按鍵進(jìn)行仿真測(cè)試，得到的結(jié)果與期望值一致，因此表明設(shè)計(jì)的電路原理正確，元器件選擇恰當(dāng)，參數(shù)選擇合理。3.2加法電路的設(shè)計(jì)3.2.1設(shè)計(jì)任務(wù)2個(gè)無(wú)符號(hào)4位二進(jìn)制數(shù)相加，其和不大于15；要求加數(shù)及和均以十六進(jìn)制數(shù)的形式顯示；通過(guò)2個(gè)撥碼開(kāi)關(guān)控制改變2個(gè)加數(shù)的大小；當(dāng)和大于15時(shí)，說(shuō)明有進(jìn)位，用邏輯探針點(diǎn)亮進(jìn)行指示。3.2.2實(shí)驗(yàn)原理及框圖2個(gè)無(wú)符號(hào)4位二進(jìn)制數(shù)想加可以使用芯片74ls283，74ls283芯片的管腳圖如圖表2：圖表SEQ圖表\*ARABIC2圖表SEQ圖表\*ARABIC2用撥碼開(kāi)關(guān)產(chǎn)生2個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)，分別接入到74LS283管腳圖73LS283的兩個(gè)輸入端，邏輯探針與芯片的C4口連接，當(dāng)有進(jìn)位輸出時(shí)，邏輯探針將點(diǎn)亮。輸入信號(hào)和輸出信號(hào)同時(shí)與十六進(jìn)制顯示芯片連接，顯示成十六進(jìn)制形式。3.2.3電路圖及仿真結(jié)果兩個(gè)輸入的二進(jìn)制數(shù)是3、2對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)也是3、2，則和為5，沒(méi)有向高位的進(jìn)位。指示燈不亮。如圖表3：圖表SEQ圖表\*ARABIC3兩個(gè)二進(jìn)制輸入數(shù)是4、d對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)是4、13，即和為17，有向高位的進(jìn)位。指示燈亮。如圖表4示：圖表SEQ圖表\*ARABIC43.3用74LS90實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)與顯示3.3.1設(shè)計(jì)任務(wù)以0，1，2，...，9為計(jì)數(shù)順序；以0，2，4，6，8，1，3，5，7，9為計(jì)數(shù)順序。3.3.274LS90的邏輯功能通過(guò)不同的連接方式，74LS90可以實(shí)現(xiàn)四種不同的邏輯功能；而且還可借R0(1)、R0(2)對(duì)計(jì)數(shù)器清零，借助S9(1)、S9(2)將計(jì)數(shù)器置9。其具體功能詳述如下：計(jì)數(shù)脈沖從CP1輸入，QA作為輸出端，為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)脈沖從CP2輸入，QDQCQB作為輸出端，為異步五進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。若將CP2和QA相連，計(jì)數(shù)脈沖由CP1輸入，QD、QC、QB、QA作為輸出端，則構(gòu)成異步8421BCD碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。若將CP1與QD相連，計(jì)數(shù)脈沖由CP2輸入，QA、QD、QC、QB作為輸出端，則構(gòu)成異步5421BCD碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。74LS90的功能表如表格2所示：表格SEQ表格\*ARABIC2將74LS90的輸出QA與輸入INB相接，構(gòu)成8421BCD碼計(jì)數(shù)器；將輸出QD與輸入INA相接，構(gòu)成5421BCD碼計(jì)數(shù)器。8421BCD碼計(jì)數(shù)器和5421BCD碼計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)順序如表格3和表格4所示：表格SEQ表格\*ARABIC3計(jì)數(shù)輸出對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)QDQCQBQA000000100011200102300113401004501015601106701117810008910019表格SEQ表格\*ARABIC4計(jì)數(shù)輸出對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)QAQDQCQB000000100012200104300116401008510001601103710105810117911009由表格和表格4可知，將74LS90的輸出QA與輸入INB相接時(shí)，74LS90的計(jì)數(shù)順序?yàn)?、1、2、3、4、5、6、7、8、9。將74LS90輸出QD與輸入INA相接時(shí)，74LS90的計(jì)數(shù)順序?yàn)?、2、4、6、8、1、3、5、7、9，正好符合設(shè)計(jì)要求。3.3.3電路仿真將74LS90N的INB和QA相連，計(jì)數(shù)脈沖由INA輸入，QD、QC、QB、QA作為輸出端，R01、R02、R91、R92同時(shí)接地，則構(gòu)成異步8421BCD碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。如圖表5所示：圖表SEQ圖表\*ARABIC5將74LS90N的INA和QD相連，計(jì)數(shù)脈沖由INB輸入，QD、QC、QB、QA作為輸出端，R01、R02、R91、R92同時(shí)接地，則構(gòu)成異步5421BCD碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。如圖表6所示：圖表SEQ圖表\*ARABIC63.4數(shù)碼管顯示控制電路的設(shè)計(jì)3.4.1設(shè)計(jì)任務(wù)使用器件74LS00（二輸入與非門(mén)）、74LS10（四輸入與非門(mén)）、74LS47（七段譯碼器）、74LS90（二-五-十進(jìn)制計(jì)數(shù)器）、七段數(shù)碼顯示管，設(shè)計(jì)能自動(dòng)循環(huán)顯示數(shù)字0,1,2,3,4,1,3,0,2,43.4.2實(shí)驗(yàn)原理及設(shè)計(jì)分析數(shù)碼管顯示控制電路原理框圖標(biāo)7示：圖表圖表SEQ圖表\*ARABIC7十進(jìn)制計(jì)數(shù)器部分采用74ls90的8421BCD碼計(jì)數(shù)或5421BCD碼計(jì)數(shù)；運(yùn)用組合譯碼電路將十進(jìn)制計(jì)數(shù)器5—9的輸出分別譯碼成1、3、0、2、4。組合邏輯電路對(duì)計(jì)數(shù)器的輸出進(jìn)行譯碼，輸出時(shí)要求顯示8421BCD碼。令輸入到七段譯碼電路的信號(hào)的邏輯函數(shù)表達(dá)式為：(、、次為最高位、次高位和最低位)，其中：表格SEQ表格\*ARABIC5計(jì)數(shù)對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)0 00000000100010011200100102300110113401001004501010011601100113701110000810000102910011004由上表可得邏輯表達(dá)式Y(jié)隨計(jì)數(shù)的變化規(guī)律正好符合題目要求。3.4.3電路圖及仿真結(jié)果電路連接圖如圖表8所示：圖表SEQ圖表\*ARABIC8數(shù)碼顯示管仿真結(jié)果如圖所示：數(shù)碼顯示順序的電路仿真圖如圖示：3.5燈控電路的設(shè)計(jì)3.5.1設(shè)計(jì)要求3.5燈控電路的設(shè)計(jì)3.5.1設(shè)計(jì)任務(wù)用兩個(gè)開(kāi)關(guān)A和B控制四盞燈L1、L2、L3和L4。要求AB=00時(shí)燈全滅；AB=01時(shí)燈左移；AB=10時(shí)燈右移；AB=11時(shí)燈全亮；（2）74LS00,74LS86（二輸入異或門(mén)），74LS138（三八譯碼器）和74LS161（十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器）。3.5.2電路分析及原理框圖AB燈11全亮10右移01左移00全滅圖表SEQ圖表\*ARABIC9電路設(shè)計(jì)的原理框圖如圖所示，由要求得當(dāng)A、B中有一個(gè)為高電平時(shí)，就有燈亮；當(dāng)A、B都為低電平時(shí)，燈都滅，因此可以用A和B相或后的值來(lái)控制74LS138的使能端（即）。整個(gè)顯示部分共有四盞燈，圖表9電路原理框圖圖表SEQ圖表\*ARABIC10可以使這四盞燈通過(guò)組合電路接74LS138的低四位圖表SEQ圖表\*ARABIC1074LS138的管腳圖如圖表10所示，其功能表如表格6所示：表格SEQ表格\*ARABIC63.5.3電路仿真電路連接如圖表11所示：圖表SEQ圖表\*ARABIC11AB=11，四個(gè)燈全亮，如圖表12示：圖表SEQ圖表\*ARABIC12AB=01,四個(gè)燈從右向左依次亮，即左移如圖表13示：圖表SEQ圖表\*ARABIC13AB=10,四個(gè)燈從左向右依次亮即右移，如圖表14示：圖表SEQ圖表\*ARABIC14AB=00,四個(gè)燈全滅。如圖表15示：圖表SEQ圖表\*ARABIC153.6直流穩(wěn)壓源的電路設(shè)計(jì)3.6.1設(shè)計(jì)任務(wù)要求輸出直流電壓在一定范圍內(nèi)可調(diào)10~12V。3.6.2實(shí)驗(yàn)原理及思路分析圖表SEQ圖表\*ARABIC圖表SEQ圖表\*ARABIC16直流穩(wěn)壓電源各部分電路的功能:變壓器用于把220V的交流電轉(zhuǎn)換成整流電路所需要的電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。整流電路把交流電轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動(dòng)的直流電。再經(jīng)濾波電路濾除較大的紋波成分，輸出紋波較小的直流電壓。濾波電路的作用是將脈動(dòng)直流電壓變?yōu)槊}動(dòng)較小的直流電。穩(wěn)壓電路的作用是將比穩(wěn)定的直流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓。3.6.3電路仿真直流穩(wěn)壓源電路的電路圖如圖3.6.2所示：圖表SEQ圖表\*ARABIC17直流穩(wěn)壓源電路的電路仿真圖如圖表18所示：圖表SEQ圖表\*ARABIC18圖3.6.3直流穩(wěn)壓源的電路仿真圖通過(guò)改變滑動(dòng)變阻器的阻值可以驗(yàn)證直流穩(wěn)壓電路達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，上左圖曲線不斷改變的地方即為改變滑動(dòng)變阻器的結(jié)果。4總結(jié)和體會(huì)通過(guò)以上設(shè)計(jì)課件，運(yùn)用Multisim軟件，可方便地在計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)電路，并進(jìn)行仿真。通過(guò)改變電路參數(shù)可以觀擦不通電路對(duì)電路性能高的影響，用虛擬儀器可以觀擦整個(gè)