數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計-題目及數(shù)字頻率計電路

PAGE28數(shù)電課設(shè)說明1.單人單題，每個題目在同一班不能超過5人選擇！為了避免重復(fù)過多，請?zhí)顚憙蓚€心儀的題目。2.如果這些題目都進(jìn)不了尊駕法眼，請自行設(shè)計題目名稱、題目要求并提交給老師，審核通過后也可以正式進(jìn)場施工。3.建議先用Multisim或Proteus仿真測試再制作。4.經(jīng)費(fèi)由學(xué)校統(tǒng)一下達(dá)，每人20元，元器件請由班級或個人自行購買。5.請電信121、122填寫好下表，于下周二前發(fā)送到農(nóng)民工郵箱baojinghai@。姓名學(xué)號題目（第一選擇）題目（第二選擇）張三豐95271智力競賽搶答裝置的設(shè)計自擬：無記名投票表決器李四光自擬：欽州學(xué)院季后賽計分器33位半直流數(shù)字電壓表的設(shè)計欽州學(xué)院數(shù)電課設(shè)題目小全1．智力競賽搶答裝置的設(shè)計（1）基本功能①4名選手編號為：1，2，3，4。各有一個搶答按鈕，按鈕的編號與選手的編號對應(yīng)；②給主持人設(shè)置一個控制按鈕，用來控制系統(tǒng)清零（搶答顯示數(shù)碼管滅燈）和搶答的開始；③搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選手按動搶答按鈕，該選手編號立即鎖存，并在搶答顯示器上顯示該編號，同時給出音響提示，封鎖輸入編碼電路，禁止其他選手搶答。搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止；④搶答器具有定時（9秒）搶答的功能。當(dāng)主持人按下開始按鈕后，定時器開始倒計時，定時顯示器顯示倒計時間，若無人搶答，倒計時結(jié)束時，揚(yáng)聲器響，音響持續(xù)0.5秒。參賽選手在設(shè)定時間（9秒）內(nèi)搶答有效，搶答成功，揚(yáng)聲器響，音響持續(xù)0.5秒，同時定時器停止倒計時，搶答顯示器上顯示選手的編號，定時顯示器上顯示剩余搶答時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止；⑤如果搶答定時已到，卻沒有選手搶答時，本次搶答無效。系統(tǒng)揚(yáng)聲器報警（音響持續(xù)0.5秒），并封鎖輸入編碼電路，禁止選手超時后搶答，時間顯示器顯示0。（2）設(shè)計成果要求①利用集成芯片、分立元件制作線路板，實現(xiàn)有關(guān)電路功能；②設(shè)計報告一份。（3）主要器件74LS175、74LS20、74LS00、CC40192、CC4511、CC40106、555、數(shù)碼管、蜂鳴器2．多功能數(shù)字鐘的設(shè)計（1）基本功能①用七段LED數(shù)碼管以十進(jìn)制顯示“時”、“分”、“秒”；②計時計數(shù)器用24進(jìn)制計時電路；③可手動校時，能分別進(jìn)行時、分的校正；④整點報時。（2）設(shè)計成果要求①利用集成芯片、分立元件制作線路板，實現(xiàn)有關(guān)電路功能；②設(shè)計報告一份。（3）主要器件CC4013、CC4060、74LS90、CC4511、CC4068、數(shù)碼管3．3位半直流數(shù)字電壓表的設(shè)計（1）基本功能①量程：一檔：+1.999V～0～－1.999V二檔:+19.99V～0～－19.99V②用七段LED數(shù)碼管顯示讀數(shù)，做到顯示穩(wěn)定、不跳變；③保持/測量開關(guān)：能保持某一時刻的讀數(shù)；④指示值與標(biāo)準(zhǔn)電壓表示值誤差最低位在5之內(nèi)。（2）設(shè)計成果要求①利用集成芯片、分立元件制作線路板，實現(xiàn)有關(guān)電路功能；②設(shè)計報告一份。（3）主要器件CC14433、MC1413、MC1403、CC4511、七段LED數(shù)碼管器4．?dāng)?shù)字頻率計的設(shè)計（1）基本功能①量程：4位十進(jìn)制數(shù)第一檔：最小量程檔，最大讀數(shù)是9.999KHz，閘門信號的采樣時間為1s。第二檔：最大讀數(shù)為99.99KHz，閘門信號的采樣時間為0.1s。第三檔：最大讀數(shù)為999.9KHz，閘門信號的采樣時間為10ms。第四檔：最大讀數(shù)為9999KHz，閘門信號的采樣時間為1ms。②用七段LED數(shù)碼管顯示讀數(shù)，做到顯示穩(wěn)定、不跳變；③被測信號為方波信號。（2）設(shè)計成果要求①利用集成芯片、分立元件制作線路板，實現(xiàn)有關(guān)電路功能；②設(shè)計報告一份。（3）主要器件CC4518、CC4013、CC40106、CC4011、CC4511、七段LED數(shù)碼管5．拔河游戲機(jī)的設(shè)計（1）基本功能①拔河游戲機(jī)需用9個發(fā)光二極管排列成一行，開機(jī)后只有中間一個點亮，以此作為拔河的中心線，游戲雙方各持一個按鍵，迅速地、不斷地按動產(chǎn)生脈沖，誰按得快，亮點向誰方向移動，每按一次，亮點移動一次。移到任一方終端二極管點亮，這一方就得勝，此時雙方按鍵均無作用，輸出保持。只有經(jīng)復(fù)位后才使亮點恢復(fù)到中心線，比賽才可重新開始；②用七段LED數(shù)碼管顯示勝者的盤數(shù)。（2）設(shè)計成果要求①利用集成芯片、分立元件制作線路板，實現(xiàn)有關(guān)電路功能；②設(shè)計報告一份。（3）主要器件CC4514、CC40193、CC4518、CC4081、CC4030、CC4011、CC4511、數(shù)碼管6．交通燈控制電路的設(shè)計（1）基本功能①用紅、綠、黃三色發(fā)光二極管作信號燈；②當(dāng)主干道允許通行亮綠燈時，支干道亮紅燈，而支干道允許亮綠燈時，主干道亮紅燈；③主干道在支干道無車時放行；如支干道有車則主干道每次放行60s，支干道放行30s；④在每次由亮綠燈變成亮紅燈的轉(zhuǎn)換過程中間，要亮5s的黃燈作為過渡，以使行駛中的車輛有時間停到禁止線以外。（2）設(shè)計成果要求①利用集成芯片、分立元件制作線路板，實現(xiàn)有關(guān)電路功能；②設(shè)計報告一份。（3）主要器件74LS138、74LS153、CC4011、555、74LS161、CC4020、74LS00、發(fā)光二極管7．倒計時數(shù)字顯示器的設(shè)計（1）基本功能①采用倒計時方式定時，最大定時范圍60分鐘。時鐘信號源要精度較高；②定時時間可以對分、秒分別預(yù)置；③數(shù)字式顯示剩余時間的分、秒；④定時時間到，能提前十秒提供類似“的、的、的、的、的、的、的、的、的、的”聲響提示。（2）設(shè)計成果要求①利用集成芯片、分立元件制作線路板，實現(xiàn)有關(guān)電路功能；②設(shè)計報告一份。（3）主要器件CC40106、CC40192、CC4060、CC4511、CC4068、CC4013、數(shù)碼管8．自動日歷表的設(shè)計（1）基本功能由電子電路實現(xiàn)一個自動日歷，完成大月31天，小月30天，二月28天的自動調(diào)節(jié)功能：①用兩片十進(jìn)制計數(shù)器級聯(lián)構(gòu)成日計數(shù)器，再用兩片十進(jìn)制計數(shù)器級聯(lián)構(gòu)成月計數(shù)器；②日計數(shù)器置數(shù)（復(fù)位）后應(yīng)為1，月計數(shù)器應(yīng)為12循環(huán)計數(shù)；③設(shè)計一個1Hz的脈沖作CP。（2）設(shè)計成果要求①利用集成芯片、分立元件制作線路板，實現(xiàn)有關(guān)電路功能；②設(shè)計報告一份。（3）主要器件CC40192、74LS20、74LS153、CC4511、CC40106、CC4020、數(shù)碼管9．彩燈控制器1的設(shè)計（1）基本功能設(shè)計一個彩燈控制器，控制綠黃紅三個燈，按一定規(guī)律依次點亮：①綠黃紅三個彩燈循環(huán)閃亮，變化規(guī)律是：全滅－紅－黃紅－黃－綠黃－綠－綠紅－全亮－全滅－…，如此循環(huán)；②設(shè)計一個脈沖電路控制各狀態(tài)轉(zhuǎn)換的時間：按下面8種循環(huán)輸出脈沖信號（每種循環(huán)的間隔為8個脈沖）：┅→2秒脈沖→1秒脈沖→0.5秒脈沖→0.25秒脈沖→0.125秒脈沖→0.25秒脈沖→0.5秒脈沖→1秒脈沖→2秒脈沖→┅（2）設(shè)計成果要求①利用集成芯片、分立元件制作線路板，實現(xiàn)有關(guān)電路功能；②設(shè)計報告一份。（3）主要器件74LS74、74LS00、CC4020、CC40106、74LS151、74LS161、發(fā)光二極管10．彩燈控制器2的設(shè)計（1）基本功能①控制圍成矩形的8盞彩燈；②點亮方式既可以順時針移動，也可逆時針移動，還可逆順時針交替移動；③起始狀態(tài)可以預(yù)置；④設(shè)計一個脈沖電路控制各狀態(tài)轉(zhuǎn)換的時間：按下面8種循環(huán)輸出脈沖信號（每種循環(huán)的間隔為8個脈沖）：┅→2秒脈沖→1秒脈沖→0.5秒脈沖→0.25秒脈沖→0.125秒脈沖→0.25秒脈沖→0.5秒脈沖→1秒脈沖→2秒脈沖→┅（2）設(shè)計成果要求①利用集成芯片、分立元件制作線路板，實現(xiàn)有關(guān)電路功能；②設(shè)計報告一份。（3）主要器件CC4020、CC40194、CC40106、74LS151、74LS161、74LS00、發(fā)光二極管11．彩燈控制器3的設(shè)計（1）基本功能①8個彩燈一字排開，彩燈的亮滅圖案及順序按下列8種花樣循環(huán)進(jìn)行。L1L2L3L4L5L6L7L8滅滅滅滅滅滅滅滅滅亮滅亮滅亮滅亮滅滅亮亮滅滅亮亮滅滅滅滅亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮滅滅滅滅亮亮滅滅亮亮滅滅亮滅亮滅亮滅亮滅②設(shè)計一個脈沖電路控制各狀態(tài)轉(zhuǎn)換的時間：按下面8種循環(huán)輸出脈沖信號（每種循環(huán)的間隔為8個脈沖）：┅→2秒脈沖→1秒脈沖→0.5秒脈沖→0.25秒脈沖→0.125秒脈沖→0.25秒脈沖→0.5秒脈沖→1秒脈沖→2秒脈沖→┅（2）設(shè)計成果要求①利用集成芯片、分立元件制作線路板，實現(xiàn)有關(guān)電路功能；②設(shè)計報告一份。（3）主要器件CC4020、CC40193、CC40106、74LS20、74LS138、74LS151、發(fā)光二極管12．汽車方向之星電路的設(shè)計（1）基本功能由電子電路設(shè)計一組燈飾，把它安裝在小汽車的后窗上，用以提示小汽車的左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、減速、剎車等行車情況，該組燈飾叫“方向之星”。①左右兩排各多個小燈，中間一個大紅燈；②正常直線行駛時后排小燈由中間分別向兩邊依次閃亮；③正常行駛左轉(zhuǎn)彎時，左排燈依次向左閃亮；④正常行駛右轉(zhuǎn)彎時，右排燈依次向右閃亮；⑤減速、剎車、緊急情況處理時屬非正常行駛大燈閃亮；閃亮速率1次/秒；⑥配套設(shè)計一個聲光，提示系統(tǒng)，提示駕駛員在轉(zhuǎn)彎結(jié)束后，及時關(guān)閉轉(zhuǎn)向燈。（2）設(shè)計成果要求①利用集成芯片、分立元件制作線路板，實現(xiàn)有關(guān)電路功能；②設(shè)計報告一份。（3）主要器件74LS00、CC4020、CC40106、CC40193、74LS138、蜂鳴器、發(fā)光二極管13．步進(jìn)電機(jī)脈沖分配電路的設(shè)計（1）基本功能設(shè)計一個能自啟動的具有正反轉(zhuǎn)功能的三相六拍步進(jìn)電機(jī)脈沖分配電路。電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖1所示。圖中M為控制變量，當(dāng)M=0時，電路按順時針轉(zhuǎn)；當(dāng)M=1時，電路按逆時針轉(zhuǎn)。（2）設(shè)計成果要求①利用集成芯片、分立元件制作線路板，實現(xiàn)有關(guān)電路功能；②設(shè)計報告一份。（3）主要器件CC4020、CC40106、74LS74、CC4085、發(fā)光二極管14．洗衣機(jī)定時正反轉(zhuǎn)控制電路的設(shè)計（1）基本功能用中規(guī)模集成電路實現(xiàn)洗衣機(jī)總洗滌時間、定時正反轉(zhuǎn)的模擬控制。①采用倒計時方式定時洗滌，最大定時范圍99秒鐘，時鐘信號源要精度較高；②總的洗滌時間可以預(yù)置，數(shù)字式顯示剩余時間；③完成洗滌電機(jī)實現(xiàn)“正轉(zhuǎn)（7秒）→停（3秒）→反轉(zhuǎn)（7秒）→停（3秒）→正轉(zhuǎn)（7秒）→┅”的工作循環(huán)；④用三個LED表示正轉(zhuǎn)、停、反轉(zhuǎn)狀態(tài)，并可顯示各種狀態(tài)運(yùn)行的剩余時間。（2）設(shè)計成果要求①利用集成芯片、分立元件制作線路板，實現(xiàn)有關(guān)電路功能；②設(shè)計報告一份。（3）主要器件CC40192、CC4013、CC4060、CC4511、CC4081、74LS157、數(shù)碼管15．?dāng)?shù)列顯示電路的設(shè)計（1）基本功能①用一個LED數(shù)碼管依次循環(huán)顯示：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9（自然數(shù)列）1、3、5、7、9（奇數(shù)列）0、2、4、6、8（偶數(shù)列）1、2、3、4、5、6、7、1（音樂字符列）②每個數(shù)字顯示時間基本相同，且從0.5S～2S連續(xù)可調(diào)。（2）設(shè)計成果要求①利用集成芯片、分立元件制作線路板，實現(xiàn)有關(guān)電路功能；②設(shè)計報告一份。（3）主要器件CC40106、CC4020、CC4511、CC40193、74LS244、74LS20、74LS00、6264、數(shù)碼管16．交通燈時間顯示控制電路的設(shè)計（1）基本功能用中規(guī)模集成電路實現(xiàn)交通燈時間顯示控制電路的模擬控制。①采用倒計時方式計時，并可顯示各種狀態(tài)運(yùn)行的剩余時間，時鐘信號要精度較高；②模擬實現(xiàn)通道四種狀態(tài)的循環(huán)控制：直走綠燈亮25秒，左轉(zhuǎn)綠燈亮25秒，注意停車黃燈亮5秒，停車紅燈亮35秒；③用四個LED表示直走、左轉(zhuǎn)、注意、停車四種狀態(tài)。（2）設(shè)計成果要求①利用集成芯片、分立元件制作線路板，實現(xiàn)有關(guān)電路功能；②設(shè)計報告一份。（3）主要器件CC40192、CC4013、CC4060、CC4511、74LS138、74LS153、CC40106、數(shù)碼管17.循環(huán)彩燈控制電路的設(shè)計設(shè)計要求：節(jié)日彩燈由采用不同色彩搭配方案的8路彩燈構(gòu)成,有以下四種演示花型;花型1:8路彩燈同時亮滅,亮、滅節(jié)拍交替進(jìn)行?；ㄐ?：8路彩燈每次8路燈亮，8路燈滅，且亮、滅相間，交替亮滅?；ㄐ?：8路彩燈先從左至右逐路點亮，到全亮后再從右至左逐路熄滅，循環(huán)演示。 要求彩燈亮、滅一次的時間為2秒，每256秒自動轉(zhuǎn)換一種花型?；ㄐ娃D(zhuǎn)換的順序為：花型1、花型2、花型3、花型4，演出過程循環(huán)演示。18.位二進(jìn)制數(shù)密碼鎖系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計要求（2人為一組）：具有密碼預(yù)置功能。輸入密碼采用串行方式，輸入過程中不提供密碼數(shù)值信息。當(dāng)輸入8位密碼完全正確時，密碼鎖打開。密碼鎖一旦打開，只有按下RST復(fù)位鍵時才能脫離開鎖狀態(tài)，并返回初始狀態(tài)。密碼輸入過程中，只要輸錯1位密碼，系統(tǒng)便進(jìn)入錯誤狀態(tài)。此時，只有按下RST復(fù)位鍵時才能脫離錯誤狀態(tài)，返回初始狀態(tài)。如果連續(xù)3次輸錯密碼，系統(tǒng)將報警。一旦報警，將清楚錯誤此數(shù)記錄，且只有按下RST復(fù)位鍵才能脫離報警狀態(tài)，返回初始狀態(tài)。19.簡易計算器設(shè)計任務(wù)：計算器具有加,減和乘的功能；用開關(guān)輸入運(yùn)算數(shù)據(jù)；用LED顯示運(yùn)算結(jié)果設(shè)計要求：設(shè)計要求：1.分析設(shè)計要求，明確性能指標(biāo)。必須仔細(xì)分析課題要求、性能、指標(biāo)及應(yīng)用環(huán)境等，廣開思路，構(gòu)思出各種總體方案，繪制結(jié)構(gòu)框圖。2.確定合理的總體方案。對各種方案進(jìn)行比較，以電路的先進(jìn)性、結(jié)構(gòu)的繁簡、成本的高低及制作的難易等方面作綜合比較，并考慮器件的來源，敲定可行方案。3.設(shè)計各單元電路?？傮w方案化整為零，分解成若干子系統(tǒng)或單元電路，逐個設(shè)計。4.組成系統(tǒng)。在一定幅面的圖紙上合理布局，通常是按信號的流向，采用左進(jìn)右出的規(guī)律擺放各電路，并標(biāo)出必要的說明。20.乒乓球游戲機(jī)設(shè)計參數(shù)：1．用8個發(fā)光二極管表示球；用兩個按鈕分別表示甲乙兩個球員的球拍；2．一方發(fā)球后，球以固定速度向另一方運(yùn)動（發(fā)光二極管依次點亮），當(dāng)球達(dá)到最后一個發(fā)光二極管時，對方擊球（按下按鈕）球?qū)⑾蛳喾捶较蜻\(yùn)動，在其他時候擊球視為犯規(guī)，給對方加1分；都犯規(guī)，各自加1分；3．甲、乙各有一數(shù)碼管計分；4．裁判有一個按鈕，是系統(tǒng)初始化，每次得分后，按下一次。設(shè)計要求：1.分析設(shè)計要求，明確性能指標(biāo)。必須仔細(xì)分析課題要求、性能、指標(biāo)及應(yīng)用環(huán)境等，廣開思路，構(gòu)思出各種總體方案，繪制結(jié)構(gòu)框圖。2.確定合理的總體方案。對各種方案進(jìn)行比較，以電路的先進(jìn)性、結(jié)構(gòu)的繁簡、成本的高低及制作的難易等方面作綜合比較，并考慮器件的來源，敲定可行方案。3.設(shè)計各單元電路?？傮w方案化整為零，分解成若干子系統(tǒng)或單元電路，逐個設(shè)計。4.組成系統(tǒng)。在一定幅面的圖紙上合理布局，通常是按信號的流向，采用左進(jìn)右出的規(guī)律擺放各電路，并標(biāo)出必要的說明。21.速度表設(shè)計參數(shù)：1．顯示汽車Km/h數(shù)；2．車輪每轉(zhuǎn)一圈，有一傳感脈沖；每個脈沖代表1m的距離；3．采樣周期設(shè)為10S；4．要求顯示到小數(shù)點后邊兩位；5．用數(shù)碼管顯示；6，最高時速小于300Km/h。設(shè)計要求：1.分析設(shè)計要求，明確性能指標(biāo)。必須仔細(xì)分析課題要求、性能、指標(biāo)及應(yīng)用環(huán)境等，廣開思路，構(gòu)思出各種總體方案，繪制結(jié)構(gòu)框圖。2.確定合理的總體方案。對各種方案進(jìn)行比較，以電路的先進(jìn)性、結(jié)構(gòu)的繁簡、成本的高低及制作的難易等方面作綜合比較，并考慮器件的來源，敲定可行方案。3.設(shè)計各單元電路?？傮w方案化整為零，分解成若干子系統(tǒng)或單元電路，逐個設(shè)計。4.組成系統(tǒng)。在一定幅面的圖紙上合理布局，通常是按信號的流向，采用左進(jìn)右出的規(guī)律擺放各電路，并標(biāo)出必要的說明。22.籃球比賽電子記分牌設(shè)計參數(shù)：1、有得1分、2分和3分的情況，還有減分的情況，電路要具有加分、減分及顯示的功能。2、有倒計時時鐘顯示，在“暫停時間到”和“比賽時間到”時，發(fā)出聲光提示。3、有比賽規(guī)則規(guī)定的其他計時、記分要求。設(shè)計要求：1.分析設(shè)計要求，明確性能指標(biāo)。必須仔細(xì)分析課題要求、性能、指標(biāo)及應(yīng)用環(huán)境等，廣開思路，構(gòu)思出各種總體方案，繪制結(jié)構(gòu)框圖。2.確定合理的總體方案。對各種方案進(jìn)行比較，以電路的先進(jìn)性、結(jié)構(gòu)的繁簡、成本的高低及制作的難易等方面作綜合比較，并考慮器件的來源，敲定可行方案。3.設(shè)計各單元電路?？傮w方案化整為零，分解成若干子系統(tǒng)或單元電路，逐個設(shè)計。4.組成系統(tǒng)。在一定幅面的圖紙上合理布局，通常是按信號的流向，采用左進(jìn)右出的規(guī)律擺放各電路，并標(biāo)出必要的說明。23.出租汽車?yán)锍逃媰r表設(shè)計參數(shù)：1.不同情況具有不同的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。白天、晚上、途中等待（>10min開始收費(fèi)）2.能進(jìn)行手動修改單價3.具有數(shù)據(jù)的復(fù)位功能4.白天/晚上收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換開關(guān)，數(shù)據(jù)的清零開關(guān)，單價的調(diào)整，單價輸出2位，路程輸出2位，總金額輸出3位5.按鍵：啟動計時開關(guān)，數(shù)據(jù)復(fù)位（清零）。白天/晚上轉(zhuǎn)換設(shè)計要求：1.分析設(shè)計要求，明確性能指標(biāo)。必須仔細(xì)分析課題要求、性能、指標(biāo)及應(yīng)用環(huán)境等，廣開思路，構(gòu)思出各種總體方案，繪制結(jié)構(gòu)框圖。2.確定合理的總體方案。對各種方案進(jìn)行比較，以電路的先進(jìn)性、結(jié)構(gòu)的繁簡、成本的高低及制作的難易等方面作綜合比較，并考慮器件的來源，敲定可行方案。3.設(shè)計各單元電路?？傮w方案化整為零，分解成若干子系統(tǒng)或單元電路，逐個設(shè)計。4.組成系統(tǒng)。在一定幅面的圖紙上合理布局，通常是按信號的流向，采用左進(jìn)右出的規(guī)律擺放各電路，并標(biāo)出必要的說明。24.電容數(shù)字測量儀設(shè)計參數(shù)：1.要求能測試的電容容量在100pF至100μF范圍內(nèi)。2.至少設(shè)計制作兩個以上的測量量程。3.用三位數(shù)碼管顯示測量結(jié)果。設(shè)計要求：1.分析設(shè)計要求，明確性能指標(biāo)。必須仔細(xì)分析課題要求、性能、指標(biāo)及應(yīng)用環(huán)境等，廣開思路，構(gòu)思出各種總體方案，繪制結(jié)構(gòu)框圖。2.確定合理的總體方案。對各種方案進(jìn)行比較，以電路的先進(jìn)性、結(jié)構(gòu)的繁簡、成本的高低及制作的難易等方面作綜合比較，并考慮器件的來源，敲定可行方案。3.設(shè)計各單元電路?？傮w方案化整為零，分解成若干子系統(tǒng)或單元電路，逐個設(shè)計。4.組成系統(tǒng)。在一定幅面的圖紙上合理布局，通常是按信號的流向，采用左進(jìn)右出的規(guī)律擺放各電路，并標(biāo)出必要的說明。25.自動出售郵票機(jī)電路的設(shè)計設(shè)計參數(shù)：設(shè)計一個自動售郵票機(jī)的邏輯電路。每次只允許投入一枚五角或一元的硬幣，累計投入一元五角硬幣給出一張郵票，如果投入二元硬幣，則給出郵票的同時還應(yīng)找回五角錢。要求用D觸發(fā)器和門電路實現(xiàn)，完成狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、卡諾圖化簡、三個方程（驅(qū)動、輸出、狀態(tài)）、邏輯電路圖。設(shè)計要求：1.分析設(shè)計要求，明確性能指標(biāo)。必須仔細(xì)分析課題要求、性能、指標(biāo)及應(yīng)用環(huán)境等，廣開思路，構(gòu)思出各種總體方案，繪制結(jié)構(gòu)框圖。2.確定合理的總體方案。對各種方案進(jìn)行比較，以電路的先進(jìn)性、結(jié)構(gòu)的繁簡、成本的高低及制作的難易等方面作綜合比較，并考慮器件的來源，敲定可行方案。3.設(shè)計各單元電路。總體方案化整為零，分解成若干子系統(tǒng)或單元電路，逐個設(shè)計。4.組成系統(tǒng)。在一定幅面的圖紙上合理布局，通常是按信號的流向，采用左進(jìn)右出的規(guī)律擺放各電路，并標(biāo)出必要的說明。26.多功能數(shù)字鐘一、任務(wù)設(shè)計一個數(shù)字鐘。二、基本要求1．準(zhǔn)確計時，以數(shù)字形式顯示時、分和秒的時間。2．分和秒的時間要求為60進(jìn)制。三、擴(kuò)展功能1．定時控制。2．仿廣播電臺正點報時。3．報整點時數(shù)。四、數(shù)字鐘電路的組成框圖數(shù)字鐘電路的組成如上圖所示，其主體電路的工作原砌口下：由555定時器產(chǎn)生1kHz的脈沖信號，經(jīng)由74LS90構(gòu)成的幾級分頻器后，輸出1Hz的時鐘，為由74LS90和74LS92構(gòu)成的60進(jìn)制秒計數(shù)器提供時鐘，秒計數(shù)器十位再向74Ls90和74L592構(gòu)成的60進(jìn)制分計數(shù)器提供時鐘，其高位再為由74LSl91和74LS74構(gòu)成的12進(jìn)制時計數(shù)器提供時鐘。秒、分和時計數(shù)器的輸出分別接到各自的譯碼器的輸入端，驅(qū)動數(shù)碼管顯示。五、可選無器件與非門：74LS004片；譯碼器：74LS476片；計數(shù)器：74LS905片74LS922片74LS1912片；發(fā)光二極管4只；數(shù)碼管4只；555定時器：NE5552片；觸發(fā)器：741LS742片；74LS03（OC）片：74LS042片：74LS202片。27.設(shè)計一個時鐘電路基本要求：采用24小時制計時；用數(shù)碼管顯示時、分，用發(fā)光管閃爍表示秒信號（或者采用時鐘專用數(shù)碼管，中間有兩點表示秒信號）；具有調(diào)時等操作按擴(kuò)展要求：具有鬧鐘功能；28.設(shè)計一個紅綠燈控制電路如圖所示，東西方向為主干道，南北方向為支干道。主干道綠燈亮27秒，再黃燈亮3秒，再紅燈亮20秒；次干道綠燈亮17秒，再黃燈亮3秒，再紅燈亮30秒。一條道綠燈或黃燈亮?xí)r，另一條道紅燈亮。東東西北南基本要求：黃燈亮?xí)r，紅燈以1Hz的頻率閃爍；采用市電供電，自行設(shè)計電源電路。擴(kuò)展要求：在兩條道上增加數(shù)字顯示功能，顯示通行或等待的剩余時間；

29.設(shè)計一個循環(huán)彩燈控制器123456123456如右圖所示，1、4為紅燈，2、5為綠燈，3、6為黃燈，循環(huán)要求為順時針時1→2→123456123456基本要求：通電后彩燈能自動點亮并循環(huán)；具有順時針和逆時針循環(huán)選擇；循環(huán)頻率可調(diào)；具有復(fù)位、暫停、繼續(xù)等按鈕；采用市電供電，自行設(shè)計電源電路。擴(kuò)展要求：具有控制按鈕能控制同時亮1盞、2盞或3盞燈，順時針同時亮2盞燈的亮燈順序為：12→23→34→45→56→61→12……，其余類推；第二章電路的總體設(shè)計方案2.1方案論證與選擇2.1.1方案的提出方案一電路整體框架如圖一所示。被測信號經(jīng)過放大，整形電路將其轉(zhuǎn)換成同頻率的脈動信號，送入計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)，閘門的一個輸入信號是秒脈沖發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號，秒脈沖信號源含有個高穩(wěn)定的石英振蕩器和一個多級分頻器共同決定，其時間是相當(dāng)精確的，計數(shù)器顯示電路采用七段共陰極LED數(shù)碼管。圖2-1方案一框架圖方案二：本方案采用單片機(jī)程序處理輸入信號并且將結(jié)果直接送往LED顯示，為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，輸入信號前進(jìn)行放大整形，在通過A/D轉(zhuǎn)換器輸入單片機(jī)系統(tǒng)，采用這種方法可大大提高測試頻率的精度和靈活性，并且能極大的減少外部干擾，采用VDHL編程設(shè)計實現(xiàn)的數(shù)字頻率計，除被測信號的整形部分、鍵輸入部分和數(shù)碼顯示部分以外，其余全部在一片F(xiàn)PGA芯片上實現(xiàn)，整個系統(tǒng)非常精簡，而且具有靈活的現(xiàn)場可更改性。但采用這種方案相對設(shè)計復(fù)雜度將會大大提高并且采用單片機(jī)系統(tǒng)成本也會大大提高。圖2-2方案二框架圖方案三:采用頻率計專用模塊,即大規(guī)模集成電路將計數(shù)器、鎖存器、譯碼、位和段驅(qū)動，量程及小數(shù)點選擇等電路集成在一塊芯片中，該方案在技術(shù)上是可行的，可以簡化電路的設(shè)計，當(dāng)對于設(shè)計要求中的某些指標(biāo)，采用專用模塊來完成比較困難，即擴(kuò)展極為不便。圖2-3方案三框架圖2.1.2方案的的比較方案一：具有設(shè)計復(fù)雜度小、電路簡潔、功能實用且成本低廉等特點，其穩(wěn)定性較好基本能滿足設(shè)計要求。方案二：采用單片機(jī)處理能較高要求，但成本提高且設(shè)計復(fù)雜，雖然可以達(dá)到很高的精度要求，但是，VHDL編程語言是我們在學(xué)習(xí)過程中沒有接觸過的，短期內(nèi)也很難掌握并且熟練運(yùn)用。方案三：用專用頻率計設(shè)計模塊固然設(shè)計簡單且穩(wěn)定但系統(tǒng)可擴(kuò)展性能較差。2.1.3方案的選擇綜合三種方案比較：我感覺方案一和我以前學(xué)的專業(yè)知識更接加近些，電路原理容易理解，所設(shè)計的數(shù)字頻率計穩(wěn)定性好，基本上能夠滿足設(shè)計要求，所以我采用第一種設(shè)計方案。圖2—5數(shù)字頻率計組成框圖在我的畢業(yè)設(shè)計中，數(shù)字頻率計由信號輸入電路、分頻電路、放大整形電路、閘門電路、時基電路、邏輯控制電路、計數(shù)電路、鎖存電路、譯碼顯示電路，小數(shù)點移位電路，量程選擇開關(guān)等組成。所謂頻率，就是周期性信號的在單位時間（1s）內(nèi)變化的次數(shù)，若在一定時間間隔T內(nèi)測得這個周期性信號的重復(fù)變化次數(shù)為N，則其頻率可表示為：（2—1）上圖是數(shù)字頻率計的結(jié)構(gòu)框圖。被測信號經(jīng)放大整形電路變成計數(shù)器所要求的脈沖信號Ⅰ，其頻率與被測信號的頻率fx相同。時基電路提供標(biāo)準(zhǔn)時間基準(zhǔn)信號Ⅱ，其高電平持續(xù)的時間t1=1s,當(dāng)1s信號來到時，閘門開通，被測脈沖信號通過閘門，計數(shù)器開始計數(shù)，直到1s信號結(jié)束時閘門關(guān)閉，停止計數(shù)。若在閘門時間1s內(nèi)計數(shù)器計得的脈沖個數(shù)為N，則被測信號頻率fx=NHz。邏輯控制電路的作用有兩個：一是產(chǎn)生鎖存脈沖，使顯示器上的數(shù)字穩(wěn)定；二是產(chǎn)生清“0”脈沖Ⅴ，使計數(shù)器每次測量從零開始計數(shù)。頻率計中各信號波形如圖2—6所示：圖2—6頻率計中各信號波形說明：1、脈沖信號Ⅰ為被測信號經(jīng)放大整形電路后變成的計數(shù)器所要求的脈沖信號，其頻率與被測信號的頻率fx相同，或與被測信號的頻率呈一定的比例關(guān)系。2、信號Ⅱ為時基電路提供的標(biāo)準(zhǔn)時間基準(zhǔn)信號，其高電平持續(xù)時間為1S，當(dāng)此信號來到，閘門開通，被測脈沖信號通過閘門，使計數(shù)器開始計數(shù)；此信號結(jié)束，則閘門關(guān)閉，計數(shù)器停止計數(shù)。Ⅱ脈沖信號又可稱為閘門時間脈沖，用T表示。3、脈沖信號Ⅲ為閘門時間脈沖控制下閘門所輸出的脈沖，因為要將它送入計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)，所以又將閘門所輸出的Ⅲ信號稱為計數(shù)脈沖信號。若在閘門時間1S內(nèi)計數(shù)器計得的脈沖個數(shù)為N，則被測信號頻率fx=NHz。4、脈沖信號Ⅳ即為鎖存信號，是邏輯控制電路產(chǎn)生的，控制鎖存器鎖存計數(shù)結(jié)果的控制信號，它由時基信號Ⅱ結(jié)束時產(chǎn)生的負(fù)跳變來產(chǎn)生。5、脈沖信號Ⅴ是計數(shù)器的清零信號，也是邏輯控制電路所產(chǎn)生，用于控制計數(shù)器進(jìn)行清零，使計數(shù)器每次測量從零開始計數(shù)。它是由鎖存信號Ⅳ結(jié)束產(chǎn)生的負(fù)跳變來產(chǎn)生。在這個總的電路設(shè)計中包含有幾個不同功能的分電路，每個電路在本設(shè)計中都有著自己特有的功能，也只有這幾個分電路組合在一起才使得整個的電路實現(xiàn)其所要達(dá)到的功能。所以還是先介紹一下每一個分電路的功能特點。第三章硬件電路設(shè)計3.1時基電路和閘門電路3.1.1時基電路時基電路的作用是產(chǎn)生一個標(biāo)準(zhǔn)時間信號，其高電平持續(xù)時間為1s，由555定時器構(gòu)成的多諧蕩器產(chǎn)生。a．555定時器內(nèi)部結(jié)構(gòu)555定時器是一種模擬電路和數(shù)字電路相結(jié)合的中規(guī)模集成電路,其內(nèi)部邏輯電路結(jié)構(gòu)如圖3—1(a)所示及管腳圖如圖3—1(b)所示：圖3—1（a）555定時器內(nèi)部邏輯電路結(jié)構(gòu)圖3—1（b）555定時器管腳圖它由分壓器、比較器、基本R--S觸發(fā)器和放電三極管等部分組成。分壓器由三個5的等值電阻串聯(lián)而成。分壓器為比較器、提供參考電壓，比較器的參考電壓為，加在同相輸入端，比較器的參考電壓為，加在反相輸入端。比較器由兩個結(jié)構(gòu)相同的集成運(yùn)放、組成。高電平觸發(fā)信號加在的反相輸入端，與同相輸入端的參考電壓比較后，其結(jié)果作為基本R--S觸發(fā)器端的輸入信號；低電平觸發(fā)信號加在的同相輸入端，與反相輸入端的參考電壓比較后，其結(jié)果作為基本R—S觸發(fā)器端的輸入信號?；綬--S觸發(fā)器的輸出狀態(tài)受比較器、的輸出端控制。b．多諧振蕩器工作原理由555定時器組成的多諧振蕩器如圖3—2(a)所示，其中R1、R2和電容C為外接元件。其工作波如圖3—2(b)所示：圖3—2(a)由555定時器構(gòu)成的多諧謝振蕩器圖3—2(b)由555定時器構(gòu)成的多諧謝振蕩器工作波形設(shè)電容的初始電壓＝０，t＝０時接通電源，由于電容電壓不能突變，所以高、低觸發(fā)端＝＝０<ＶＣＣ，比較器Ａ1輸出為高電平，Ａ２輸出為低電平，即，（1表示高電位，0表示低電位），觸發(fā)器置１，定時器輸出此時，定時器內(nèi)部放電三極管截止，電源經(jīng)，向電容Ｃ充電，逐漸升高。當(dāng)上升到時，輸出由０翻轉(zhuǎn)為１，這時，觸發(fā)順保持狀態(tài)不變。所以0<t<期間，定時器輸出為高電平１。時刻，上升到，比較器的輸出由１變?yōu)椋?，這時，，觸發(fā)器復(fù)０，定時器輸出。期間，，放電三極管Ｔ導(dǎo)通，電容Ｃ通過放電。按指數(shù)規(guī)律下降，當(dāng)時比較器輸出由０變?yōu)椋?，Ｒ－Ｓ觸發(fā)器的，Ｑ的狀態(tài)不變，的狀態(tài)仍為低電平。時刻，下降到，比較器輸出由1變?yōu)?，RS觸發(fā)器的1，0，觸發(fā)器處于1，定時器輸出。此時電源再次向電容C放電，重復(fù)上述過程。表3—1555集成定時器的功能表本設(shè)計需要的時基信號波形如圖3-3所示圖3-3本設(shè)計要求的時基波形振蕩器的輸出波形如圖3-3所示,其中。由公式和,可計算出電阻及電容的值.若取電容則，取取可得到本設(shè)計的時基電路，如圖3—4所示：圖3-4時基電路3.1.2閘門電路測量控制電路（閘門電路）：用于控制輸入脈沖是否送給計數(shù)器計數(shù)。由一個數(shù)字邏輯元件與非門來獨立完成，其一端輸入高電平持續(xù)時間為1s（0.25s）的時基信號，另一端輸入經(jīng)過放大整形后的未知頻率的待測信號，與非門的輸出端接低位計數(shù)器的信號輸入端。如圖3-5所示：圖3-5閘門電路閘門電路部分的與非門選用74LS00，74LS00是四2輸入與非門。其管腳圖如圖3-6所示。圖3-674LS00管腳圖表3-274LS00真值表3.2放大和整形電路為了能測量不同電平值與波形的周期信號的頻率，必須對被測信號進(jìn)行放大與整形處理，使之成為能被計數(shù)器有效識別的脈沖信號。信號放大與波形整形電路的作用即在于此。3.2.1放大電設(shè)計低頻放大電路采用由3DG100構(gòu)成帶電流串聯(lián)負(fù)反饋的分壓式單管共射放大電路比較合適，工作點穩(wěn)定，工作頻率范圍較寬，放大器輸入阻抗比較大。電路結(jié)構(gòu)如圖3-7所示：圖3-7低頻信號放大電路在圖3-7所示低頻信號放大電路中，三極管3DG100起電流放大作用，是組成放大器電路的關(guān)鍵元件。直流電源Vcc提供整個放大電路的能源，并且與電阻R1,R2,Rp確定三極管合適的靜態(tài)工作狀態(tài)，即保證三極管的發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置，使三極管處于正常放大的狀態(tài)。集電極通過一個電阻Re接地，通過該電阻的反饋來自動調(diào)節(jié)Ube的大小，使Ube基本保持不變。為了增大放大倍數(shù)，減少輸入阻抗，在Re的兩端并聯(lián)一個較大的旁路電容Ce，若Ce兩端的交流壓降可以忽略，則電壓放大倍數(shù)將不會因此而下降。電容C的作用是隔直流。高頻放大電路采用的是ucp1651芯片對高頻信號進(jìn)行放大，放大電路如圖3-8所示：圖3-8高頻信號放大電路3.2.2整形電路設(shè)計整形電路的作用是將輸入的周期性信號，如正弦波、三角波或其他呈周期性變化的波形變換成脈沖波，其周期不變。將其他波形變換成脈沖波的電路有多種，如施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、比較器等，本設(shè)計用到是過零比較器，如圖3-9所示：圖3-9被測信號整形電路在整形電路中比較放大電路采用OP37將輸入得非方波信號（如正弦波，三角波等）轉(zhuǎn)換為方波加以限幅，消波，在利用7404整形使其轉(zhuǎn)換成TTL電平輸出。輸出波形如圖3-10所示：圖3-10脈沖形成電路波形圖本電路由放大電路與整形電路兩部分組成。對于輸入幅度比較小的正弦波，三角波，方波信號，要測量其頻率大小，首先要進(jìn)行放大整形，變成同頻率的方波信號，實現(xiàn)此功能的電路如圖3-11所示：圖3-11放大與整形原理圖3.3邏輯控制電路控制電路是通用電子計數(shù)器完成邏輯控制的指揮系統(tǒng)，控制著主閘門的開啟和關(guān)閉。在控制電路的協(xié)調(diào)指揮下，全機(jī)各部分電路協(xié)調(diào)動作，完成各項測量工作。通用電子計數(shù)器的測量程序是計數(shù)—顯示—復(fù)零。也就是說，在主門開啟的時間內(nèi)進(jìn)行計數(shù)，然后由顯示電路將計數(shù)結(jié)果顯示出來，接著發(fā)出復(fù)零信號使儀器又恢復(fù)到測量前的初始工作狀態(tài)。邏輯控制電路用來產(chǎn)生兩種控制信號，一種是控制鎖存器鎖存的脈沖信號，另一種是產(chǎn)生計數(shù)器的清零信號，這兩種信號都需要由信號負(fù)跳變觸發(fā)，其中控制鎖存的信號是由時基信號負(fù)跳變觸發(fā)，清零信號則是由鎖存信號的負(fù)跳變觸發(fā)產(chǎn)生，這里就需要用到單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，兩種信號各由一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器負(fù)責(zé)產(chǎn)生。經(jīng)選擇采用雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS123，手動復(fù)位開關(guān)S按下時，計數(shù)器清“0”。其電路如圖3-12所示：圖3-12邏輯控制電路圖圖3-1374LS123管腳圖表3-474LS123功能表設(shè)鎖存信號和清零信號的脈沖寬度相同，如果要求=0.02s,則得若取=10K則取標(biāo)稱值3.4鎖存器3.4.1電路的選擇鎖存器是構(gòu)成各種時序電路的存儲單元，具有0和1兩種狀態(tài)，一旦狀態(tài)確定就能自行保持，即長期保持一位二進(jìn)制碼，直到有外部信號作用時才有可能改變。鎖存器是一種對脈沖電平敏感的存儲單元電路，它們可以在特定輸入脈沖電平作用下改變狀態(tài)。鎖存器的作用是將計數(shù)器在1s結(jié)束時所計得的數(shù)進(jìn)行鎖存，使顯示器上獲得穩(wěn)定的測量值。因為在1s內(nèi)要計成千上萬個輸入脈沖，若不加鎖存器，顯示器上的數(shù)字將隨計數(shù)器的輸出而變化，不便于讀數(shù)。1s計數(shù)結(jié)束時，邏輯控制電路發(fā)出鎖存信號，將計數(shù)器此時的值送譯碼顯示器，因此顯示器的數(shù)字是穩(wěn)定的。選用8D鎖存器74LS273可以完成上述功能.當(dāng)時鐘脈沖CP的正跳變來到時，鎖存器的輸出等于輸入，即Q=D。從而將計數(shù)器的輸出值送到鎖存器的輸出端。正脈沖結(jié)束后，無論D為何值，輸出端Q的狀態(tài)仍保持原來的狀態(tài)Qn不變．所以在計數(shù)期間內(nèi)，計數(shù)器的輸出不會送到譯碼顯示器。鎖存器連接如圖3-14所示：圖3-14鎖存器連接電路圖選用三個8位鎖存器74L273可以完成上述功能。當(dāng)時鎖存信號CP的正跳變來到時，鎖存器的輸出等于輸入。從而將計數(shù)器的輸出值送到鎖存器的輸出端。高電平結(jié)束后，無論D為何值，輸出端的狀態(tài)仍保持原來的狀態(tài)不變。所以,在計數(shù)期間內(nèi)，計數(shù)器的輸出不會送到譯碼顯示器。D觸發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表如圖所示：表3-5D觸發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表3.4.28位數(shù)據(jù)/地址鎖存器74LS27374LS273是帶清除端的八D觸發(fā)器，只有清除端為高電平時才具有鎖存功能，鎖存控制端為11腳CLK，在上升沿鎖存。74LS273的1腳是復(fù)位CLR,低電平有效,當(dāng)1腳是低電平時,輸出腳2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)全部輸出0,即全部復(fù)位;

當(dāng)1腳為高電平時，11(CLK)腳是鎖存控制端,并且是上升沿觸發(fā)鎖存,當(dāng)11腳有一個上升沿,立即鎖存輸入腳3、4、7、8、13、14、17、18的電平狀態(tài),并且立即呈現(xiàn)在在輸出腳2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)上。

74LS273的邏輯功能是，當(dāng)時鐘脈沖CP的正跳變來到時，鎖存器的輸出等于輸入，既Q=D。正脈沖結(jié)束后，無論D為何值，輸出端Q的狀態(tài)仍保持原來的狀態(tài)Qn不變。74LS237的引腳圖如圖3-15所示圖3-1574LS273管腳圖當(dāng)脈沖CLK的正跳變到達(dá)，鎖存器的輸出等于輸入，即Q=D。從而將從而將六個十進(jìn)制計數(shù)器即個位、十位、百位、千位、萬位、十萬位的輸出值送到鎖存器的輸出端，正脈沖結(jié)束后，無論D為何值，輸出端Q的狀態(tài)仍保持原來的狀態(tài)不變，所以在計數(shù)期間計數(shù)器的輸出不會送到譯碼顯示器。3.5譯碼顯示電路設(shè)計3.5.1七段數(shù)字顯示器在數(shù)字測量儀表和各種數(shù)字系統(tǒng)中，都需要將數(shù)字量直觀地顯示出來，一方面供人們直接讀取測量和運(yùn)算的結(jié)果；另一方面用于監(jiān)視數(shù)字系統(tǒng)的工作情況。因此，數(shù)字顯示電路是許多的數(shù)字設(shè)備不可缺少的部分。數(shù)字顯示電路通常由譯碼器，驅(qū)動器和顯示器等幾個部分組成，如圖3-16所示：圖3-16數(shù)字顯示框圖下面對顯示器和譯碼器驅(qū)動器分別進(jìn)行介紹。電子顯示技術(shù)的應(yīng)用與研究涉及的范圍很廣，包括各種發(fā)光材料的發(fā)光機(jī)理的研究、實驗；各種顯示方式的基本原理及其結(jié)構(gòu)形式，顯示用的材料與器件的選擇和制作工藝；顯示信息的輸入、變換、處理和控制，等等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，隨著經(jīng)濟(jì)、軍事、社會與人們生活的發(fā)展，信息的種類和數(shù)量不斷增加。人們生活在信息計會中，每時每刻都在獲得某種信息。數(shù)碼顯示器是用來顯示數(shù)字，文字或符號的器件，現(xiàn)在已有很多種不同類型的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用與各種數(shù)字設(shè)備中，目前數(shù)碼顯示器件正朝著小型，低功耗，平面化方向發(fā)展。數(shù)碼顯示方式一般有三中：第一種是字形重疊式，它是將不同字符的電極重疊起來，要顯示字符，只需要使相應(yīng)的電極發(fā)光即可，如輝光放電管，邊光顯示管等。第二種是分端式，數(shù)碼是由分布在同一平面上若干端發(fā)光的筆劃組成，如熒光數(shù)碼管等。第三種是點陣式，它由一些按一定規(guī)律排列的可發(fā)光的點陣組成，利用光點的不同的組合便以顯示不同的數(shù)碼，如場發(fā)光記分牌。近年來，由于半導(dǎo)體的制作和加工工藝逐步成熟和完善，發(fā)光二極管（LED：LightEmittingDiode）已日趨在固體顯示中占主導(dǎo)地位。LED之所以受到廣泛重視而得到迅速發(fā)展，是與它本身所具有的優(yōu)點分不開的。這些優(yōu)點概括起來是：亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化而易與集成電路匹配、驅(qū)動簡單、壽命長、耐沖擊和性能穩(wěn)定。LED的發(fā)展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性、可靠性、全色化方向發(fā)展。由組成半導(dǎo)體的材料不同而可以得到能發(fā)出不同色彩的LED晶點。近幾年，隨著微電子技術(shù)、自動化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，半導(dǎo)體制作工藝日趨成熟，導(dǎo)致LED顯示點尺寸越來越小，解析度越來越高，而可將顯示光的三基色（紅、綠、藍(lán)）復(fù)原成全彩色效果，使得發(fā)光二極管（LED）作為顯示器件的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大。為了使數(shù)碼管能將數(shù)碼所代表的數(shù)顯示出來，必須將數(shù)碼經(jīng)譯碼器譯出，然后經(jīng)驅(qū)動器點亮對應(yīng)的段計數(shù)顯示電路采用十進(jìn)制計數(shù)/七段譯碼器和七段LED數(shù)碼管組成8位十進(jìn)制計數(shù)顯示器。內(nèi)部包含十進(jìn)制計數(shù)和七段譯碼器兩部分，譯碼輸出可以直接驅(qū)動LED數(shù)碼管。R為清零端，當(dāng)R=1時計數(shù)器全部清零。INH端接閘門控制信號，當(dāng)INH=0時，計數(shù)器計數(shù)；當(dāng)INH=1時，停止計數(shù)，但顯示的數(shù)字被保留。電路中的RBI與RBO端多級級聯(lián)，作用是自動消隱無效零。例如，計數(shù)狀態(tài)為“000680”，電路自動消隱左邊三位無效零，顯示為“680”，以符合習(xí)慣。LED顯示LED（Light-EmittingDiode,發(fā)光二極管）有七段和八段之分，也有共陰和共陽兩種。LED數(shù)碼顯示管顯示原理和結(jié)構(gòu)單個LED是由7段發(fā)光二極管構(gòu)成的顯示單元，有10個引腳，對應(yīng)于7個段、一個小數(shù)點和兩個公共端。LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜。圖2.7.1是八段LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)和原理圖：圖3—16（a）為八段共陰數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖。八段數(shù)碼管由八只發(fā)光二極管組成，編號是a、b、c、d、e、f、g和dp，分別與同名管腳相連。圖3-17八段LED數(shù)碼管原理和結(jié)構(gòu)八段LED數(shù)碼顯示管原理很簡單，是通過同名管腳上所加電平的高低來控制發(fā)光二極管是否點亮從而顯示不同字形的。例如，若在共陰LED管的dp、g、f、e、d、c、b、a管腳上分別家上7FH控制電平（即dp上為0伏，不亮；其余為TTL高電平，全亮），則LED顯示管顯示字形“8”。7FH是按dp、g、f、e、d、c、b、a順序排列后的十六進(jìn)制編碼（0為TTL低電平，1為TTL高電平），常稱為字形碼。因此，LED上所顯示的字形不同，相應(yīng)的字形碼也不一樣。八段共陰能顯示的字形及相應(yīng)字形碼如表1所列。該表常放在內(nèi)存中，SGTB為表的起始地址，個地址偏移量為相應(yīng)字形碼對表起始地址的項數(shù)。由于“B”和“8”、“D”和“0”字形相同，故“B”和“D”均以小寫字母“b”和“d”顯示。圖3—16（b）為共陽八段LED管的原理圖。圖中，所有發(fā)光二極管陰極共連后接到引腳G，G腳為控制端，用于控制LED是否點亮。若G腳接地、則LED被點亮；若G腳接TTL高電平，則它被熄滅。圖3—16（c）為共陽八段LED數(shù)碼顯示管原理圖。圖中，所有發(fā)光二極管陽極共連后接到G腳。正常顯示時G腳接+5V，各發(fā)光二極管是否點亮取決于a～dp各引腳上是否低電平0伏。因此，共陰和共陽所需字形碼恰好相反，如表3—6所列。表3-6八段LED數(shù)碼顯示管字形碼表3.5.2譯碼顯示電路譯碼器是組合邏輯電路的一個重要的器件，其可以分為：變量譯碼和顯示譯碼兩類。變量譯碼一般是一種較少輸入變?yōu)檩^多輸出的器件，一般分為2n譯碼和8421BCD碼譯碼兩類。顯示譯碼主要解決二進(jìn)制數(shù)顯示成對應(yīng)的十、或十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換功能，一般其可分為驅(qū)動LED和驅(qū)動LCD兩類。在數(shù)字系統(tǒng)中常見的數(shù)碼顯示器通常有：發(fā)光二極管數(shù)碼管(LED數(shù)碼管)和液晶顯示數(shù)碼管(LCD數(shù)碼管)兩種。發(fā)光二極管數(shù)碼管是用發(fā)光二極管構(gòu)成顯示數(shù)碼的筆劃來顯示數(shù)字，由于發(fā)二極管會發(fā)光，故LED數(shù)碼管適用于各種場合。液晶顯示數(shù)碼管是利用液晶材料在交變電壓的作用下晶體材料會吸收光線，而沒有交變電場作用下有筆劃不會聽吸光，這樣就可以來顯示數(shù)碼，但由于液晶材料須有光時才能使用，故不能用于無外界光的場合（現(xiàn)在便攜式電腦的液晶顯示器是用背光燈的作用下可以在夜間使用），但液晶顯示器有一個最大的優(yōu)點就是耗電相當(dāng)節(jié)省，所以廣泛使用于小型計算器等小型設(shè)備的數(shù)碼顯示。顯示譯碼器由譯碼輸出和顯示器配合使用，最常用的是BCD七段譯碼器。其輸出是驅(qū)動七段字形的七個信號。常見產(chǎn)品型號有74LS48、74LS47等。在本次設(shè)計中我采用了74LS48。74LS48邏輯功能及說明邏輯功能：燈測試輸入：當(dāng)且時，無論狀態(tài)如何，輸出全部為高電平，都可使被驅(qū)動數(shù)碼管的七段同時點亮，以檢查該數(shù)碼管各段能否正常發(fā)光。利用這個功能可以判斷顯示器的好壞；消隱輸入：也稱滅燈輸入。為消隱輸入，當(dāng)時，無論及輸入為何值，所有各段輸出均為低電平，顯示器處于熄滅狀態(tài)。為滅零輸出；滅零輸入：可以按數(shù)據(jù)顯示需要，將顯示器所顯示的0予以熄滅，而在顯示時不受影響。它在實際應(yīng)用中是用來熄滅多位數(shù)字前后不必要的零位。將滅零輸入端與滅零輸出端配合使用，很容易實現(xiàn)多位數(shù)碼顯示系統(tǒng)的滅零控制。圖3-1874LS48芯片管腳圖表3-774LS48芯片功能表3.6計數(shù)電路設(shè)計數(shù)字頻率計的核心內(nèi)容就是電子計數(shù)器,近年來大規(guī)模的集成電路得到廣泛的應(yīng)用,在電子計數(shù)器電路上也是如此,比如現(xiàn)在的ICM7216集成IC就是CMOS工藝制造的專用IC,專用于對時間,頻率,周期等參數(shù)的測量.我在這里并不是用這個集成IC,我用的是小集成塊74LS90。74LS90是異步二—五—十進(jìn)制加法計數(shù)器，它既可以作二進(jìn)制加法計數(shù)器，又可以作五進(jìn)制和十進(jìn)制加法計數(shù)器。計數(shù)器連接電路如圖3-19所示：圖3-19計數(shù)電路圖3-2074LS90引腳排列表3-874LS90功能表通過不同的連接方式，74LS90可以實現(xiàn)四種不同的邏輯功能；而且還可借助R0（1）、R0（2）對計數(shù)器清零，借助S9（1）、S9（2）將計數(shù)器置9。其具體功詳述如下：1．計數(shù)脈沖從CP1輸入，QA作為輸出端，為二進(jìn)制計數(shù)器。2．計數(shù)脈沖從CP2輸入，QDQLQH作為輸出端，為異步五進(jìn)制加法計數(shù)器。3.若將CP2和QA相連，計數(shù)脈沖由CP1輸入，QD、QC、QB、QA作為輸出端，則構(gòu)成異步8421碼十進(jìn)制加法計數(shù)器。4.若將CP1與QD相連，計數(shù)脈沖由CP2輸入，QA、QD、QC、QB作為輸出端，則構(gòu)成異步5421碼十進(jìn)制加法計數(shù)器。5.清零、置9功能。a：異步清零當(dāng)R0（1）、R0（2）均為“1”；S9（1）、S9（2）中有“0”時，實現(xiàn)異步清零功能，即QDQCQBQA=0000。b：置9功能當(dāng)S9（1）、S9（2）均為“1”；R0（1）、R0（2）中有“0”時，實現(xiàn)置9功能，即QDQCQBQA=1001.74LS90采用的是8421BCD計數(shù)方式，計數(shù)脈沖CP由CP0輸入，Q0接CP1，則該計數(shù)器先進(jìn)行2進(jìn)制計數(shù)，再進(jìn)行5進(jìn)制計數(shù)，從而完成8421BCD的十進(jìn)制計數(shù)，連接圖如圖3-21所示：圖3-218421BCD碼計數(shù)3.7分頻器電路設(shè)計高頻率信號從輸入端口進(jìn)入，經(jīng)過放大器放大，在經(jīng)過分頻器進(jìn)行10分頻，得到需要的信號。分頻電路選用集成電路74LS90進(jìn)行設(shè)計較簡便。74LS90是異步二—五—十進(jìn)制加法計數(shù)器，它既可以作二進(jìn)制加法計數(shù)器，又可以作五進(jìn)制和十進(jìn)制加法計數(shù)器。采用1片74LS90實現(xiàn)10分頻。10分頻電路如圖3-22所示：圖3-2210分頻電路3.8電源電路設(shè)計穩(wěn)壓電路用于當(dāng)電網(wǎng)電壓產(chǎn)生波動時穩(wěn)壓電路利用其反饋使輸出電壓保持穩(wěn)定。對于整個電源電路來說穩(wěn)壓電路的設(shè)計是整個電路的設(shè)計至關(guān)重要的一環(huán)，它直接影響一個穩(wěn)壓電源的好壞。對于頻率計電源電路的設(shè)計，我采用一個7805三端穩(wěn)壓器電源，由三端穩(wěn)壓器提供穩(wěn)定的+5V直流電源供整機(jī)電路使用。電源電路圖如3-23所示：圖3-23電源電路在上述電路中，電路中使用一個7805來為其他模塊提供穩(wěn)定可靠的電源。電源變壓器將交流電網(wǎng)220V的電壓變?yōu)樗枰碾妷褐?，然后通過整流電路將交流電壓變成脈動的直流電壓。由于此脈沖的直流電壓還含有較大的紋波，必須通過濾波電路加