盲人報時器數(shù)電課程設計

1、<p>　　2011-2012 學年 第 二學期</p><p>　　《 數(shù)字電子技術 》</p><p>　　課 程 設 計 報 告</p><p>　　題 目： 盲人報時器的設計 </p><p>　　專 業(yè)： 電子信息專業(yè) </p><p>　　班 級

2、： 10信息本1 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　指導教師： </p><p><b>　　電氣工程系</b></p><p>　　2012年 5 月 24 日</p><p><

3、b>　　1、任務書</b></p><p><b>　　盲人報時器的設計</b></p><p><b>　　摘 要 </b></p><p>　　本次《數(shù)字電子技術》課程設計的目的是設計一個盲人報時器。盲人報時器是由控制電路，聲響模塊，時間模塊，數(shù)碼管組成。</p><p&g

4、t;　　通過對設計目的和要求的分析，振蕩器電路由555定時器構成，提供給數(shù)字鐘一個頻率穩(wěn)定準確的1kHz的脈沖，可以保證數(shù)字鐘的準確走時及穩(wěn)定性。時間計數(shù)器電路用74LS160同步十進制計數(shù)器分別構成電路構成秒個位和秒十位計數(shù)器、分個位和分十位計數(shù)器以及時個位和時十位計數(shù)器電路構成。譯碼驅(qū)動電路用74LS48來實現(xiàn)這個功能并且可以為數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流。數(shù)碼管采用共陰極LED數(shù)碼管。</p><p>

5、　　本次設計采用TTL集成電路。最后通過Multisim仿真軟件對設計的盲人報時器進行驗證。</p><p>　　關鍵詞：報時、振蕩器、時間計數(shù)器</p><p><b>　　目 錄 </b></p><p>　　緒論.............................................................

6、.................................................................4</p><p>　　系統(tǒng)設計方案論證及分析..........................................................................................5</p><p>　　2.1 原理

7、................................................................................................................................5</p><p>　　2.2 工作模塊及功能.........................................................

8、...................................................5</p><p>　　2.3 各單元模塊設計和分析................................................................................................5</p><p>　　2.3.1多諧振蕩器電

9、路...................................................................................................5</p><p>　　2.3.2 計數(shù)器......................................................................................

10、............................5</p><p>　　2.3 .3校時電路..............................................................................................................8</p><p>　　2.3.4報時電路...............

11、................................................................................................9</p><p>　　2.3.5譯碼顯示電路.........................................................................................

12、............12</p><p>　　2.4 工作過程......................................................................................................................13</p><p>　　2.5總電路圖的仿真......................

13、.....................................................................................14</p><p>　　結束語...........................................................................................................

14、.............................15</p><p>　　參考文獻....................................................................................................................................16</p><p>　　附錄一..

15、......................................................................................................................................17</p><p>　　附錄二..........................................................

16、..............................................................................18</p><p><b>　　插圖清單</b></p><p>　　圖2-1 盲人報時器原理框圖........................................................

17、.....................................5</p><p>　　圖2-2 555定時器構成多諧振蕩器..................................................................................5</p><p>　　圖2-3 74LS160管腳排列圖................

18、.............................................................................6</p><p>　　圖2-4 秒、分六十進制計數(shù)器.........................................................................................7</p>&

19、lt;p>　　圖2-5 小時十二進制計數(shù)器.............................................................................................8</p><p>　　圖2-6 基本RS觸發(fā)器.................................................................

20、.....................................9</p><p>　　圖2-7 74LS192管腳排列圖.............................................................................................9</p><p>　　圖2-8 報分電路..............

21、.................................................................................................10</p><p>　　圖2-9 報時電路........................................................................................

22、.......................11</p><p>　　圖2-10 74LS283引腳圖.................................................................................................11</p><p>　　圖2-11 共陰極七段顯示數(shù)碼管................

23、.....................................................................12</p><p>　　圖2-12 74LS48引腳圖...................................................................................................12</p>

24、;<p><b>　　表格清單</b></p><p>　　表2-1 74LS160功能表..........................................................................................................7</p><p>　　表2-2 74LS192功

25、能表.....................................................................................................9</p><p>　　表2-3 74LS48功能表..............................................................................

26、..........................13</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　進入21世紀以來，人類的科學技術有了新的突破和發(fā)展，特別是近幾年來，電子技術的飛速發(fā)展給人們帶來了無限的便利和舒適，人類的傳統(tǒng)生活方式也發(fā)生著翻天覆地的變化。</p><p>　　隨著電子技術的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)集成電路

27、技術的缺點和局限性越發(fā)明顯，其不穩(wěn)定性、易干擾性等大大限制了該技術的應用，且有阻礙電子技術發(fā)展的趨勢。而后來興起的數(shù)字電子電路以其先天的便捷、穩(wěn)定的優(yōu)點在現(xiàn)代電子技術電路中占有越來越重要的地位。</p><p>　　本設計是設計的是盲人報時鐘，它是一種簡易盲人報時鐘電路，主要是采用一些簡單的電子元件即可，振蕩器電路由555定時器構成，提供給數(shù)字鐘一個頻率穩(wěn)定準確的1kＨz的脈沖，可以保證數(shù)字鐘的準確走時及穩(wěn)定性；

28、時間計數(shù)器電路用74LS160同步十進制計數(shù)器分別構成電路構成秒個位和秒十位計數(shù)器、分個位和分十位計數(shù)器以及時個位和時十位計數(shù)器電路構成。譯碼驅(qū)動電路用74LS48來實現(xiàn)這個功能并且可以為數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流。數(shù)碼管采用共陰極LED數(shù)碼管。報時電路，可以通過摁下開關，設定，分別每十分鐘，每小時報一次時，由與非門構成雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，再做為校時電路。</p><p>　　通過本次設計能使我們對電子工藝的理論

29、有了更進一步的系統(tǒng)了解。一方面使我充分了解了數(shù)字電子在實際中的應用，各元器件的工作原理及過程，讓我認識到自己對實踐環(huán)節(jié)知識的缺乏，鍛煉了我的實踐能力，同時我也深深的感到自己還不能將所學的東西完全理解掌握，在動手方面的能力還有待提高；另一方面我接觸到了Multisim仿真軟件，它的仿真過程很強大，這也更好的培養(yǎng)了我關于數(shù)字電子方面的興趣。</p><p>　　總而言之，這次課程設計我的收獲很大，在今后的學習中我會腳

30、踏實地，更好的將書本上的理論與實踐相結合，努力充實和完善自己我們了解到了設計小電子產(chǎn)品的一些常規(guī)方法，以及培養(yǎng)了我們團隊合作的能力，在討論設計方案，計算元件，仿真方面都體會到了團隊的力量。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)設計方案論證及分析</p><p><b>　　2.1.原理</b></p><p>　　原理框圖如圖2-1所示<

31、/p><p>　　圖2-1 盲人報時器原理框圖</p><p>　　2.2工作模塊及功能</p><p>　?。?）控制模塊：利用晶體振蕩電路控制脈沖信號，以保證時鐘走時的準確及穩(wěn)定。</p><p>　?。?）聲響模塊：揚聲器：利用脈沖信號控制聲響次數(shù)告訴盲人時間。</p><p>　　（3）時間模塊：利用脈沖信號控制計

32、數(shù)器實現(xiàn)時分秒的調(diào)試，開始報時后將信號送給掃描電路。</p><p>　?。?）掃描電路：掃描電路接受信號，與計數(shù)器同步工作。</p><p>　?。?）數(shù)碼管：連接數(shù)碼管顯示時間。</p><p>　　2.3各單元模塊設計和分析</p><p>　　2.3.1多諧振蕩器電路原理</p><p>　　多諧振蕩器采用集成

33、電路555定時器與RC組成，設產(chǎn)生振蕩頻率為f0=1000HZ，R3為可調(diào)電位器，微調(diào)R3可調(diào)出1000HZ的脈沖信號，如圖2-2

34、 </p><p><b>　　2.3.2 計數(shù)器</b></p><p>　　(1)由74LS160構成秒、分的六十進制計數(shù)器的十位和個位</p><p>　　

35、報時鐘的“秒”、“分”信號產(chǎn)生電路都是由六十進制計數(shù)器構成，“時”信號產(chǎn)生電路為十二進制計數(shù)器。它們都可以用兩個“四位二進制同步加法計數(shù)器”來實現(xiàn)。利用74LS160芯片的預置數(shù)功能，也可以構成不同進制的計數(shù)器，如圖2-3 表2-1實現(xiàn)。</p><p>　　圖2-3 74LS160管腳排列圖</p><p><b>　　管腳圖介紹：</b></p>&

36、lt;p>　　時鐘CLK和四個數(shù)據(jù)輸入端A,B,C,D；</p><p>　　數(shù)據(jù)輸出端QA~QD</p><p><b>　　清零~CLR</b></p><p><b>　　置數(shù)~LOAD</b></p><p>　　使能ENP，ENT以及進位輸出RCO. (RCO=Q0·Q1

37、·Q2·Q3·ENT)<74LS160功能表> </p><p>　　從74LS160功能表功能表中可以知道，當清零端CLR=“0”，計數(shù)器輸出QD、QC、QB、QA立即為全“0”，這個時候為異步復位功能。當CLR=“1”且LOAD=“0”時，在CLK信號上升沿作用后，74LS161輸出端QD、QC、QB、QA的狀態(tài)分別與并行數(shù)據(jù)輸入端A，B，C，D的狀態(tài)一樣，為同步置

38、數(shù)功能。而只有當CLR=LOAD=ENP=ENT=“1”、CLK脈沖上升沿作用后，計數(shù)器加1。74LS160還有一個進位輸出端RCO，其邏輯關系是RCO= Q0·Q1·Q2·Q3·ENT。合理應用計數(shù)器的清零功能和置數(shù)功能，一片74LS160可以組成16進制以下的任意進制分頻器。</p><p>　　表2-1 74LS160功能表</p><p>　

39、　(2)秒與分個位計數(shù)器</p><p>　　74LS160被接成十進制計數(shù)器，其置數(shù)輸入端A、B、C、D被接成低電平，~LOAD接高電平,ENP、ENT接CLK端控制進位。計數(shù)器的輸出端QA~QD接譯碼電路74LS48的輸入端D~A。當秒脈沖輸入時，電路狀態(tài)按二進制自然序列依次遞增1，QA、QB、QC、QD輸出為0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001,

40、當輸出為1010，也就是10時，QA,QC輸出都為1，經(jīng)過一個與門后一路經(jīng)反相后送入或非門的一個輸入端，輸出送往計數(shù)器的清零端CLR使秒計數(shù)器清零，另一路經(jīng)反相后作為進位脈沖送入秒十位計數(shù)器的脈沖輸入端。</p><p>　　分計數(shù)器的連接方法與秒計數(shù)器的相同，分計數(shù)器向時計數(shù)器送進位脈沖。秒、分的六十進制計數(shù)器的構成如圖2-4所示。</p><p>　　圖2-4 秒、分六十進制計數(shù)器&l

41、t;/p><p>　　(3)由74LS160構成十二進制計數(shù)器</p><p>　　十二進制計數(shù)器由兩個74LS160構成，個位是十進制，要求狀態(tài)變化在0000~1001間循環(huán)，十位是二進制，狀態(tài)變化在0000~0010間循環(huán)，顯示為0~12小時。</p><p>　　原理是由分計數(shù)器送來的進位脈沖送入十個位計數(shù)器，電路在分進位脈沖的作用下按二進制自然序列遞增1，當計數(shù)

42、到12，這時小時個位輸出0010（也就是2），小時十位輸出0001（也就是1），小時十位計數(shù)器只有QC端有輸出，小時個位計數(shù)器只有QB端由輸出，將QB,QC端接入二輸入與非門，與非門輸出一路先送入十位計數(shù)器的清零端然后取反送入或非門的另一個輸入端，輸出接小時個位計數(shù)器的清零端，其每十小時清零并向小時十位計數(shù)器送進位脈沖，當十位輸出為一，小時個位輸出為二時，將整個電路清零。</p><p>　　兩個74LS160構

43、成小時的十二進制計數(shù)器框圖，如圖2-5所示</p><p>　　圖2-5 小時十二進制計數(shù)器</p><p><b>　　2.3.3校時電路</b></p><p>　　當時鐘顯示不準確時，需要校準時間，校準時間的方法有很多，常有的有“快速校時法”。由與非門構成雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，可以將1Hz的“計數(shù)進位信號”送至“計數(shù)器的CP端”，其工作過程為：

44、當接通校時開關時，與非門輸出一個低電平和一個高電平。“計數(shù)器進位信號”通過“校時CP端”送至“計數(shù)器的CP端”，是“計數(shù)器”在“秒”信號的控制下“快速”計數(shù)，當校時電路打到A時，秒計數(shù)器經(jīng)過與非門，發(fā)出一個分計數(shù)脈沖，進行一次計數(shù)。當校時電路打到B的分計時器CP時，開始進行校時，以達到準確的時間。當校時電路打到C時，開始進行準確的校時，當校時電路打到D時，時計數(shù)器可以接收到由分計數(shù)器發(fā)出的脈沖信號。但本設計要求有手動校時，因此要分別設定

45、校分，校時開關，并用基本的RS觸發(fā)器設定相應的消抖電路，如圖2-6所示。</p><p>　　圖2-6 基本RS觸發(fā)器</p><p><b>　　2.3.4報時電路</b></p><p>　　報時電路要求為人按動報時、報分電路開關時分別用不同的聲響報告時間。當按報時開關時，能以聲響次數(shù)告訴盲人；當按報分開關時，同樣以聲響次數(shù)告訴盲人，不同

46、為每響一次代表十分鐘。</p><p>　　由于設計的報時報分具有實時性，所以器件方面選用74LS192的減法功能直接連接產(chǎn)生的脈沖，用以驅(qū)動蜂鳴器， 74LS192的邏輯引腳圖如圖2-7，表2-2所示</p><p>　　圖2-7 74LS192管腳排列圖</p><p>　　74LS192為同步十進制可逆計數(shù)器，它具有雙時鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能，管腳圖

47、介紹：</p><p><b>　　UP為加計數(shù)端</b></p><p><b>　　DOWN為減計數(shù)端</b></p><p><b>　　~LOAD為置數(shù)端</b></p><p>　　~CO為非同步進位輸出端</p><p>　　~BO為非同步借

48、位輸出端</p><p>　　A~D為四個數(shù)據(jù)輸入端</p><p>　　QA~QD為四個數(shù)據(jù)輸出端</p><p><b>　　CLR為清零端</b></p><p>　　表2-2 74LS192功能表</p><p><b>　　H：高電平</b></p>

49、<p><b>　　L：低電平</b></p><p><b>　　X：高低電平皆可</b></p><p>　　報分，報時電路如圖2-8，圖2-9所示</p><p><b>　　圖2-8 報分電路</b></p><p><b>　　圖2-9 報時電

50、路</b></p><p>　　報時電路由74LS192連接74LS283組成，74LS283引腳如圖2-10所示。</p><p>　　圖2-10 74LS283引腳圖</p><p>　　74LS283為4 位二進制超前進位全加器，283 可進行兩個4 位二進制數(shù)的加法運算，每位有和輸出Σ1~Σ4，進位由第四位得到C4。其電源電壓為7v。</p

51、><p>　　引出端符號A1–A4 運算輸入端B1–B4 運算輸入端C0 進位輸入端Σ1–Σ4 和輸出端C4 進位輸出端</p><p>　　2.3.5譯碼顯示電路</p><p>　　電路由譯碼器集成電路74LS48，共陰極LED數(shù)碼管構成。計數(shù)器74LS161及74LS192輸出的為四位二進制數(shù)，經(jīng)譯碼電路譯碼輸出端控制LED管顯示十進制數(shù)0~9。<

52、/p><p>　　譯碼顯示電路選用BCD-7段鎖存譯碼。七段顯示數(shù)碼管的外部引線排列如圖2-11圖2-12，表2-3所示。</p><p>　　圖2-11 共陰極七段顯示數(shù)碼管</p><p>　　圖2-12 74LS48引腳圖</p><p>　　表2-3 74LS48功能表</p><p><b>　　

53、2.4 工作過程</b></p><p>　　計數(shù)器由74LS160構成秒分的六十進制計數(shù)器的十位和個位，74LS160的CLK直接接脈沖發(fā)生器，QA~QD接74LS48譯碼器用來顯示二進制自然序列，利用這個芯片的預置數(shù)功能構成12,60,60進制的時分秒計數(shù)器。</p><p>　　校時電路是由兩個與非門構成的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，將1Hz的“計數(shù)器的進位信號”送至“計數(shù)器的CP端”

54、，電路設有四個開關分別進行校時、校分。</p><p>　　報時電路由74LS192的減法功能、74LS283和蜂鳴器直接接收秒脈沖組成，通過改變不同的頻率報告不同的時間；譯碼顯示電路由譯碼器74LS48連接共陰極LED數(shù)碼管構成，顯示計數(shù)器輸出的四位二進制數(shù)。</p><p>　　2.5總電路圖的仿真(見附錄二)</p><p><b>　　結束語<

55、;/b></p><p>　　經(jīng)過一周的努力，我們終于完成了電子課程設計——盲人報時鐘。對盲人報時鐘的設計，我們了解了關于盲人報時鐘的原理與設計理念。通過這一周不斷的查找資料的過程中讓我們接觸了許多可以完成一項功能的電路，而在選擇中我們體會到了數(shù)字電子設計的靈活性與技巧性，它要求我們必須具備熟練的專業(yè)知識，同時讓我們積累了很多實際操作經(jīng)驗，已初步掌握了數(shù)電的應用技術，以及數(shù)字電路的知識和有關器件的應用。在此

56、次的設計過程中，更進一步地熟悉了芯片的結構及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法。也鍛煉了自己獨立思考問題的能力和通過查看相關資料來解決問題的習慣。也是我們深刻地體會到數(shù)字電子技術對當代社會發(fā)展的重要作用。</p><p>　　經(jīng)過這次課程設計，我們學到很多東西，如對word、畫圖等軟件有了更進一步的了解，學會了如何利用網(wǎng)絡資源,學會了怎么看電路圖,讀電路圖,這些都使我們受益匪淺。我們想這些一定能夠為我以后的

57、學習和工作積累了豐富的經(jīng)驗。社會的不斷發(fā)展，電子產(chǎn)品設計實踐使我認識到我們現(xiàn)在所學的知識還遠遠不夠，在實際操作應用中有些問題還不能解決，所以我們要在今后的學習中更加努力，學好自己的專業(yè)知識以充實自己，來適應日新月異的現(xiàn)代社會</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1].閻石.數(shù)字電子技術基礎（第五版）[M].高等教育出版社，2006-5.

58、 </p><p>　　[2].童詩白．模擬電子技術基礎（第四版）[M].高等教育出版社，2006-5. </p><p>　　[3].邱關源．電路（第五版）．高等教育出版社，2006-05．</p><p>　　[4] 孫鵬，陳景. 數(shù)字電子技術基礎與設計[M] .大連：大連理工大學出版社，2004：4~5</p><p>　　[5].蔡明

59、生.電子設計[M]，高等教育出版社，2003.</p><p>　　[6] 劉朝英，宋哲英,宋雪玲.MATLAB在模糊控制系統(tǒng)中的應用[J].計算機仿真,2001.18.</p><p>　　[7]．康華光．電子技術基礎（模擬部分）（第五版）[M]．高等教育出版社， 2006-01</p><p>　　[8] 趙立民，于海雁，胡慶，龐杰. 可編程邏輯器件與數(shù)字系統(tǒng)設

60、計[M]. 北京： 機械工業(yè)出版社，2003：4~5.</p><p>　　[9].郭培源.電子電路及電子元件[M]．北京：高等教育出版社，2000.</p><p>　　[10]彭介華．電子技術課程設計指導[M]．北京：高等教育出版社，1997.</p><p><b>　　附錄一</b></p><p><b&