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数字电子技术课程设计报告书

数字电子技术课程设计报告书
课题名称姓学名号
2012 年除夕倒计时牌杨凯 0912202*27 物理与电信工程系电子信息工程叶勇院、系、部专业指导教师
2011 年 07 月 01 日
一、设计任务及要求：设计任务及要求：设计任务：设计任务：
设计一个 2012 年除夕倒计时牌
要
求：
1、显示 9 天，23 小时，58 分，53 秒。 2、在 0 天到 9 天内，能任意设置倒计时长短。 3、采用 Multisim10.0 进行仿真，验证和完善设计方案。指导教师签名：年月日
二、指导教师评语：指导教师评语：
指导教师签名：年
月
日
三、成绩
验收盖章年月日
2012 年除夕倒计时牌的设计
1 设计框图及整机概述
1、设计的总体方框图天位显示器时位显示器分位显示器秒位显示器译码器译码器
译码器
译码器
计数器
计数器
计数器
计数器
脉冲
控制电路
设计的总体方图 1 设计的总体方框图
其中，计数器模块和控制模块是系统的主要组成模块。各功能模块的功能如下： 1、计数器模块：主要的功能为倒计时； 2、译码显示模块：显示倒计时的时间；2 各单元电路的设计方案及原理说明1、74LS192D 计数器模块计数器是一个用以实现计数功能的时序逻辑部件，它不仅可以用来对脉冲进行计数，还常用做数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其他特定的逻辑功能。本系统中，计数器的主要有 74LS192D 组成。（1） 74LS192D 的主要功能： 1、异步清零：MR=1，QAQBQCQ=0000 。（此功能可实现计数器的清零） 2、异步置数：MR=0， PL =0，Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0 。 3、保持： MR=0， PL =1，CPU=CPD=1,Q3Q2Q1Q0 保持原态。
4、加计数：CR=0, PL =1，CPU=CP，CPD=1，Q3Q2Q1Q0 按加法规律计数。 5、减计数：CR=0, PL =1，CPU=1，CPD= CP，Q3Q2Q1Q0 按减法规律计数。本设计中用到的功能：异步清零；异步置数；减计数；加计数。按照课程设计任务书要求，需要显示 1 位天，2 位小时，2 位时，2 位分，因此该设计中需要用到 7 个 74LS192D 芯片。其中显“天”用 1 片 74LS192D，为 10 进制计数；2 片组成“小时” 。要注意的是，小时计数时，高位片为 2 进制计数器，低位片为 4 进制计数器。因此，在给小时置数时，要注意置数值；2 片 74LS192D 组成倒计时器的秒钟，且高位为 6 进制计数器，低位为 10 进制计数器。另外 2 片组成倒计时器的分钟，与秒钟一样，高位片为 6 进制计数器，低位片的 10 进制计数器。（2）、74LS192D 的功能设置根据设计的要求，结合 74LS192D 芯

片的功能和引脚图，设置各引脚的状态。如图 2 为 74LS192D 芯片的引脚图。
图2
74lLS192 芯片的引脚
表 1 74LS192 的功能表
输入 MR
输出 D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q 0
1 0 0 0
× 0 1 1
× × 0 1
× × 1 0
× d × ×
× c × ×
× b × ×
× a × ×
0 d
0 c
0 b
0 a
加计数减计数
根据设计的要求，设计一个倒计时器，因此，74LS192 芯片应工作于减计数状态。各引脚状态设置如下： MR = 0； PL = 1；CPU = 1；CPD =0； 1、倒计时牌秒位显示的引脚连接: 秒位分别为高位和低位，秒位的高位设置时要十分注意，由于设计的是倒计时器，秒位的高位在工作时与低位的工作状态是相同的，倒计时器的工作状态为减计数。因此，高位减到 0 时重新回到 9，但秒位的高位为 6 进制计数方式。因在此时启动芯片的时，将秒位的高位片置数为 Q3Q2Q1Q0=0101，秒位的低位置数为 Q1Q2Q3Q4=1001。当减计数产生借位时（TCD=0），将此借位信号作为高位片的脉冲输入，接到高位片的 CPD 使高位片进行减 1 工作。秒位的高位片产生的借位信号再送给倒计时器的分位的低位片的 CPD ，使分的低位片进行减 1 工作，以此类推，连接剩下的计数器的借位和 CPD 端口。 2、倒计时器分位显示的引脚连接倒计时器的分位的引脚连接于秒为的连接基本上是一样的。 3、倒计时器时位显示的引脚连接根据时钟原理，小时的高位片为 2 进制，低位片为 10 进制，分钟的低位为 10 进制。把两张芯片的 BO 端接入一个高位片为 6 进制工作方式，或门 74LS32D,输出端接入两个芯片的置数端。当两芯片 BO 端同时输出为 0 时 74LS32D 输出才为 0。因此当小时的高位片和低位片进行减法计数时数字同时减至 0 时，利用 74LS32D 内的功能在 BO 处产生一个错位端, 输出低电平 0。将此低电平送给小时的高位片和低位片进行置数，将高位片置数为 D3D2D1D0=0101，低位片置数为 D3D2D1D0=1001。然后利用芯片的功能进行数字递减，秒表的地位片接入 1HZ 的脉冲信号。图 3 为倒计时牌编码器的连接图图3倒计时牌编码器的连接图倒计时牌编码器的连接图4、译码显示模块译码显示模块由 7 片 4511BD-5V 和 7 片 RPACK7 组成，主要作用是驱动数字显示管，使之正常工作。由于数码管显示需要较大的功率，因此，在设计中要加上一个阻值大约为 510 欧的电阻，主要的作用为将点位拉高，提高输出功率。每块显示器下面借一块 4511BD_5V 的译码器，通过翻译编码器的代码使得显示器按时钟显示。图 4 为计时牌显示模块的仿真电路图。
图 4
计时牌显示模块的仿真电路图计

时牌显示模块的仿真电路图3 仿真调试过程及结果分析根据实验任务书的要求，完成了倒计时器的设计。具体的调试步骤如下： 1、根据仿真的原理图，设置好调试模块。 2、根据仿真的原理图，连接好各个模块。 3、连接好计数器模块电路，检查完电路准确后，接通电源，并给定标准额 1HZ 的脉冲，观察计数器是否工作于减计数状态，若工作于减计数状态，则对其他的计数器进行级联，检查电路是否连接正确，后接通电源，观察各个计数器是否工作于减计数，是否输出借位信号，使高位减 1。对小时的工作状态进行观察，是否当减计数减到 0 后自动置位为 23，以及分钟为和秒钟为是否减到 0 后自动置位为 59。 4、连接控制电路，检查完电路连接正确后，接通电源，检验控制电路是否能对电路进行控制，以及控制是否正确。 5、若各个功能模块的电路连接和调试完成后，对各个模块进行组装连接。完成整个电路，并对整个电路进行调试。 6、主要故障与故障排除实验过程中主要出现的故障： 1、数码管不亮； 2、倒计数时，高位无法自动减计数； 3、倒计数过快；故障排除： 1、检查数码管为共阴极连接还是共阳极连接，是否接错； 2、是否接上拉电阻； 3、计数器工作于倒计时状态，且为低电平有效，查看是否为减计数的连接正确；图 9 为倒计时牌设计结果展示图倒计时牌设计结果展示图图 9 倒计时牌设计结果展示图设计、 4 设计、安装及调试中的体会经过一个星期，在艰苦奋斗的基础下 2012 新年倒计时牌的设计终于顺利的完成，再此要感谢本次课程设计的指导老师叶勇老师的指导。在刚刚开始到课程设计时，看到设计的题目（2012 新年倒计时牌的设计），很是高兴，因为我认为这是一个很简单的设计题目，因此自己也并没有很放在心上。但我开始设计时就碰到了难题，因为我对设计图的芯片的功能表一点也不熟悉。随后我通过上网查相关资料和复习书本的知识才有一些眉目，这才开始了自己的设计。电路连接的过程并不是一帆风顺，由于对 Multimis10 软件不是很熟悉导致有一次设计出来的电路图没保存，结果只能重新连接。后来经过自己不断的努力，我终于能够熟练的运用 Multisim10 仿真软件。通过此次课程设计，我对数字电子技术有了更深的认识。特别是通过对设计的电路的设计、仿真，我发现自己所学的知识是相当的少。同时它也激发了我对课程设计和本门专业知识的热爱。在今后的专业课学习中我会更加的刻苦，更加的努力，争取做一个优秀的电子信息工程专业方面的学生。
5 对本次课程设计的意见及建议

1、此次课程设计过程中，由于考核人数过多，而题目有限，很多同学都选了一样的课题。希望以后课程设计时，可以有多几个的课题。同时本次课程设计并未在实验室独立的做实验而只是用仿真软件 Multisim10，希望以后老师能够让我们到实验室自己动手设计。 2、课程设计中的许多课题都是以前做过的题目，有些题目甚至上网一查，电路图，仿真图等等，一应俱全。大家很多都是照着网上的电路图连接，而不是自己创作的。希望以后有多点题目可供大家选择，并且网上查不到完整资料。
6 主要仪器与设备 Mulitisim10
集成电路电阻开关其它 74LS192—7 片，4511BD-5V—7 片，4511BD_5V—7 片。 RPACK7—7 片。 SPDT—4 个 CLOCK_VOLTAGE—4 个，74LS32D—3 个，VDD—8 个， GND—14 个参考资料[1] 付家才《电子工程实践技术》，化学出版社，2003 年 9 月。 [2] 高吉祥《电子技术基础实验与课程设计》，电子工业出版社，2005 年 6 月。 [3] 周红军《数字电子技术实验指导书》重庆科技学院电子信息学院电工电子实验教学，中心 2006 年 7 月。 [4] 康华光《电子技术基础模拟部（第五版），高等教育出版社，2007 年 12 月。》
https://www.wendangku.net/doc/0f17352619.html,/JKZQ/成都子宫肌瘤医院_妇科肿瘤健康专区
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