數(shù)字電路綜合實(shí)訓(xùn)報(bào)告書

數(shù)字電路綜合實(shí)訓(xùn)報(bào)告書

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

1.掌握數(shù)字鐘的基本組成和基本原理2.掌握相應(yīng)計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)方法3.掌握相應(yīng)譯碼器的設(shè)計(jì)方法

4.熟悉相應(yīng)中規(guī)模集成電路的檢測方法5.學(xué)會(huì)獨(dú)立分析和處理電路中的故障二、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備：

1.數(shù)字電路綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)2.萬用表1個(gè)

3.74LS006片，74LS204片，74LS746片，74LS1622片，74LS861片，CD4511集成塊6片4.共陰八段數(shù)碼管6個(gè)

5.連接導(dǎo)線（至少三種顏色）100條三、實(shí)驗(yàn)原理：1.實(shí)驗(yàn)原理圖

2.標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)發(fā)生器①.秒計(jì)數(shù)器：

由十進(jìn)制（個(gè)位）加法計(jì)數(shù)器和六進(jìn)制（十位）加法計(jì)數(shù)器組成，標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)給十進(jìn)制（個(gè)位）加法計(jì)數(shù)器提供CP脈沖，每隔一秒累加計(jì)數(shù)經(jīng)譯碼后顯示數(shù)字0、1、2、3……9，當(dāng)?shù)谑畟�(gè)脈沖到來時(shí)向六進(jìn)制（十位）加法計(jì)數(shù)器提供進(jìn)位脈沖即逢十進(jìn)一，六進(jìn)制（十位）加法計(jì)數(shù)器每隔十秒得到一個(gè)CP脈沖，經(jīng)譯碼后顯示數(shù)字0、1、2、……5。

②.分計(jì)數(shù)器：

同樣由十進(jìn)制（個(gè)位）加法計(jì)數(shù)器和六進(jìn)制（十位）加法計(jì)數(shù)器組成，但是只有當(dāng)?shù)诹�十個(gè)脈沖到來時(shí)，秒計(jì)數(shù)器才會(huì)為分個(gè)位計(jì)數(shù)器提供CP（進(jìn)位）脈沖，每個(gè)六十秒累加計(jì)數(shù)經(jīng)譯碼后顯示數(shù)0、1、2……9，當(dāng)?shù)诹�百個(gè)脈沖到來時(shí)，分個(gè)位向分十位加法計(jì)數(shù)器提供CP（進(jìn)位）脈沖，經(jīng)譯碼后顯示數(shù)0、1、2……5。

③.時(shí)計(jì)數(shù)器：時(shí)計(jì)數(shù)器主要由特殊十二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器和二十四進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器組成，它的CP由分的十位提供，即當(dāng)?shù)谌�千六百個(gè)脈沖到來時(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器得到進(jìn)位信號(hào)，如果采用十二進(jìn)制計(jì)時(shí)，經(jīng)譯碼后顯示數(shù)字01、02、03……12，如果采用二十四進(jìn)制計(jì)時(shí)，經(jīng)譯碼后顯示數(shù)字01、02、03……23。

3.計(jì)數(shù)部分

秒計(jì)數(shù)器:由十進(jìn)制（個(gè)位）加法計(jì)數(shù)器和六進(jìn)制（十位）加法計(jì)數(shù)器組成，標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)給十進(jìn)制（個(gè)位）加法計(jì)數(shù)器提供CP脈沖，每隔一秒累加計(jì)數(shù)經(jīng)譯碼后顯示數(shù)字0、1、2、3……9，當(dāng)?shù)谑畟�(gè)脈沖到來時(shí)向六進(jìn)制（十位）加法計(jì)數(shù)器提供進(jìn)位脈沖即逢十進(jìn)一，六進(jìn)制（十位）加法計(jì)數(shù)器每隔十秒得到一個(gè)CP脈沖，經(jīng)譯碼后顯示數(shù)字0、1、2、……5。分計(jì)數(shù)器：當(dāng)?shù)诹�十個(gè)脈沖到來時(shí)，秒計(jì)數(shù)器才會(huì)為分個(gè)位計(jì)數(shù)器提供CP（進(jìn)位）脈沖，每個(gè)六十秒累加計(jì)數(shù)經(jīng)譯碼后顯示數(shù)0、1、2……9，當(dāng)?shù)诹�百個(gè)脈沖到來時(shí)，分個(gè)位向分十位加法計(jì)數(shù)器提供CP（進(jìn)位）脈沖，經(jīng)譯碼后顯示數(shù)0、1、2……5。時(shí)計(jì)數(shù)器：它的CP由分的十位提供，即當(dāng)?shù)谌�千六百個(gè)脈沖到來時(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器得到進(jìn)位信號(hào)，如果采用十二進(jìn)制計(jì)時(shí)，經(jīng)譯碼后顯示數(shù)字01、02、03……12。

4.譯碼部分

六進(jìn)制譯碼器輸入的8421BCD碼只有000、001、……101，數(shù)碼管也只需顯示0、1……5，因此也相對簡單。

十進(jìn)制譯碼器輸入的8421BCD碼有0000、0001……1001，數(shù)碼管需顯示0、1……9，因此譯碼比較復(fù)雜，但是在實(shí)際應(yīng)用中多采用中規(guī)模集成電路74LS47和CD4511，而六進(jìn)制譯碼器通常也用74LS47和CD4511代替，只要把最高位接地即可。

5.顯示部分

顯示器件通常是和譯碼器連接在一起使用，六個(gè)數(shù)碼管（共陰極）恰好滿足了時(shí)、分、秒時(shí)間顯示的需求。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

由于實(shí)訓(xùn)室實(shí)驗(yàn)臺(tái)能插集成電路數(shù)量有限，所以數(shù)字時(shí)鐘實(shí)訓(xùn)分位兩部分完成。

1.計(jì)數(shù)部分：

①.用74LS161構(gòu)成六十進(jìn)制加法器（秒計(jì)數(shù)）。

②.用74LS74設(shè)計(jì)異步六十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器（分計(jì)數(shù)）。③.用74LS設(shè)計(jì)異步特殊十二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器（時(shí)計(jì)數(shù)）。④.把①、②、③連接起來組成完整的數(shù)字鐘計(jì)時(shí)電路。

在做實(shí)驗(yàn)前，首先檢查導(dǎo)線和芯片74LS006片，74LS204片，74LS746片，74LS1622片，74LS861片，是否受損。其次，畫分計(jì)時(shí)器的原理圖。最后，開始連接電路：秒計(jì)數(shù)器→分計(jì)數(shù)器→時(shí)計(jì)數(shù)器。秒計(jì)數(shù)器用到的芯片是：74LS1622片。分計(jì)數(shù)器用到的是：74LS744片。時(shí)計(jì)數(shù)器用到的是：74LS743片。（具體連接如下圖所述）

2.譯碼部分：

①.六進(jìn)制譯碼電路設(shè)計(jì)

輸入的8421BCD碼只有000、001……101，數(shù)碼管只需顯示0、1……5，要求用卡諾圖化簡并用與非門實(shí)現(xiàn)該電路。

②.十進(jìn)制譯碼器設(shè)計(jì)

輸入的8421BCD碼有0000、0001……1001，數(shù)碼管需顯示0、1……9，要求用卡諾圖化簡并用與非門實(shí)現(xiàn)該電路。

做譯碼部分是首先也是檢查導(dǎo)線和芯片74LS003片，74LS204片，74LS041片數(shù)字晶體管1個(gè)是否受損。其次，畫出譯碼實(shí)驗(yàn)原理圖。最后，開始連接電路。

五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：

1.導(dǎo)線及集成芯片的檢查

①.導(dǎo)線的檢查：將一段接+5V，另一端接顯示燈。如果燈亮說明導(dǎo)線是導(dǎo)通的;如果燈不亮說明導(dǎo)線是壞的，請及時(shí)更換。

②.74LS0074LS20的好壞利用與非門功能表檢查。要求每一個(gè)與非門都是好的；否則請輔導(dǎo)老師及時(shí)更換。

③.74LS74的檢查可用D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成計(jì)數(shù)型的觸發(fā)器。④.74LS162的檢查主要是否能正常將十進(jìn)制的加法計(jì)數(shù)。2.嚴(yán)格規(guī)范試訓(xùn)過程

①.正負(fù)極一定要用不同顏色的導(dǎo)線，其中負(fù)極一定要用黑色

②.計(jì)數(shù)部分實(shí)訓(xùn)一定要逐級(jí)完成，比如秒位計(jì)數(shù)，如果不正常不可繼續(xù)接分位計(jì)數(shù)部分。

③.譯碼器部分實(shí)訓(xùn)完成一段檢查一段，不可以帶問題繼續(xù)下一步的實(shí)驗(yàn)，要把問題及時(shí)處理好在進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)。六、實(shí)驗(yàn)感想和建議：

1.實(shí)驗(yàn)感想：

經(jīng)過本次實(shí)訓(xùn)周，讓我們豐富了課本知識(shí)，增加了自行設(shè)計(jì)電路圖的經(jīng)驗(yàn)。本次設(shè)計(jì)的數(shù)字鐘，讓我們更進(jìn)一步了解數(shù)字鐘的原理，為以后的學(xué)習(xí)墊定了基礎(chǔ)。在以后學(xué)習(xí)小規(guī)模集成塊電路的作用及使用方法，提高了我們的動(dòng)手能力。通過本次的實(shí)訓(xùn)，讓我們對集成塊有了更進(jìn)一步的了解。還能學(xué)到一些在課本上沒有的知識(shí)，對我們的收獲是非常的大。

2.實(shí)驗(yàn)建議：

希望老師在實(shí)訓(xùn)的時(shí)候，不僅要完成設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)還要對在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的一些故障進(jìn)行排查，故障排查也作為實(shí)驗(yàn)考核的一部分。讓我們真真體會(huì)到本次試驗(yàn)的意義所在。

鐵道電信系信號(hào)1002班張乾國201*年12月5日

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數(shù)字電子電路綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告書

簡易電子速度表

課設(shè)組號(hào)：15組學(xué)號(hào)：05020204姓名：王樹祺

201*年5月

一、簡易電子速度表設(shè)計(jì)綜述

如今，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子技術(shù)在日常生活和社會(huì)生活中已得到了廣泛的應(yīng)用。特別是微電子技術(shù)的飛躍發(fā)展，更為設(shè)計(jì)、直觀和性能優(yōu)越、功能全的裝置創(chuàng)造了良好的條件。可以說，電子技術(shù)的應(yīng)用水平是現(xiàn)代化進(jìn)程的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。

目前，數(shù)字電子技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、電子測量儀表、通信等各個(gè)領(lǐng)域。例如在現(xiàn)代測量技術(shù)中，數(shù)字測量儀表不僅比模擬儀表精度高，而且容易實(shí)現(xiàn)測量的自動(dòng)化和智能化。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，要求我們理論聯(lián)系實(shí)際，數(shù)字電路綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的安排使我們擁有了一個(gè)難得機(jī)會(huì)，通過它我們可以在實(shí)際運(yùn)用知識(shí)的同時(shí)得到更好的鍛煉。在日常生活中我們可以發(fā)現(xiàn)自行車、摩托車、電動(dòng)車已經(jīng)成為人們必不可少的工具，所以簡易速度表的設(shè)計(jì)可以給人們帶來更多的方便和安全，并且有一定的使用價(jià)值。

二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1、設(shè)計(jì)任務(wù)

根據(jù)車輪周長、輻條數(shù)和車輪轉(zhuǎn)數(shù)等設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)、調(diào)試并完成一個(gè)簡易車用速度表。2、設(shè)計(jì)要求

（1）顯示數(shù)字為三位，精度為0.1公里，即（00.0~99.9公里）。

（2）數(shù)碼管要有小數(shù)點(diǎn)顯示，即個(gè)位與十位之間的小數(shù)點(diǎn)要亮起來。（3）表明你所設(shè)計(jì)的條件（輪周長、條幅數(shù)等），給出根據(jù)不同車型進(jìn)行調(diào)

整的根據(jù)。

（4）要求有根據(jù)不同車型隨時(shí)調(diào)整的功能，以保證速度表顯示的正確性。（5）結(jié)構(gòu)簡單，所用器件少，便于調(diào)整，成本低。

三、參考元件與使用元件清單1、參考元件

CD40106、NE555、CD4553、CD4543、CD4511、LG5631AX共陰數(shù)碼管、三極管（NPN、PNP）、紅外光電傳感器、電位器、電阻、電容等。

2、使用元件清單

CD40106一片NE555一片CD4553一片CD4511一片LG5631AX共陰數(shù)碼管一個(gè)

三極管（NPN、PNP）9014*1、9012*3紅外光電傳感器一個(gè)電位器一個(gè)電阻、電容若干

四、設(shè)計(jì)思路與方案1、設(shè)計(jì)思路

通過測量在單位時(shí)間內(nèi)通過紅外光電傳感器的輪輻數(shù)，折算出車輪走過的距離，即每秒通過多少根條幅等于1公里/小時(shí)的速度。時(shí)速值按十進(jìn)制由三位數(shù)碼管顯示。

換算公式如下：

前提條件：兩根輻條間的輪周長為2cm

（1）1公里/小時(shí)=27.8cm/s相當(dāng)于(27.8cm/2cm)根條/s即：13.9根條/s（2）由于顯示最小精度為0.1公里/小時(shí)，所以要以0.1公里/小時(shí)為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，用以折合其它速度對應(yīng)在每秒的條幅數(shù)：

0.1公里/小時(shí)=2.78cm/s相當(dāng)于(2.78cm/2cm)根條/s即：1.39根條/s（3）1/（1.39根條/s）=1根條/0.719s,則0.719s為兩根輻條間的輪周長為2cm的標(biāo)準(zhǔn)下的測條幅數(shù)的時(shí)間基準(zhǔn)，用于統(tǒng)一換算與對應(yīng)速度值。

2、設(shè)計(jì)方案

速度表方案一：

在自行車的前主撐架的兩邊離軸到輪鋼圈的最遠(yuǎn)處分別安裝光電式傳感器接收和發(fā)射兩元器件。當(dāng)一根鋼絲輪輻通過光電傳感器元件就可以檢測到脈沖，將脈沖數(shù)經(jīng)過施密特觸發(fā)器整形，或用反相器整形、555來整形后。將其換算好的速度脈沖單位時(shí)間常數(shù)的施密特觸發(fā)器多諧振蕩器，來控制用2片74HC161集成計(jì)數(shù)器和2片74LS48七段譯碼器組成的檢測計(jì)數(shù)顯示電路以來顯示速度。

速度表方案二：

此電路由速度脈檢測電路、計(jì)數(shù)譯碼顯示電路和控制電路組成。工作原理是用前輪支撐腳的兩側(cè)，輪胎稍下光電傳感器檢測到脈沖經(jīng)過整形后輸入CD4553的時(shí)鐘脈沖CLK端。用555電路組成的多諧振蕩器，控制由3位BCD計(jì)數(shù)器CD4553和7段譯碼器CD4511及3位共陰極數(shù)碼顯示管組成的計(jì)數(shù)譯碼顯示電路。共同組成速度表。

3、方案比較

方案一需要芯片較多，功能集成度較低，且在接線時(shí)容易出錯(cuò)，故不選擇。方案二使用芯片較少，功能集成度較高，各芯片執(zhí)行功能相對獨(dú)立，易于設(shè)計(jì)與組裝，故選擇方案二。4、使用方案設(shè)計(jì)框圖與電路圖脈沖整形輪輻計(jì)數(shù)器紅外傳感譯碼驅(qū)動(dòng)器整形復(fù)位脈沖門控脈沖電路鎖存信號(hào)

3

數(shù)碼管五、主要元件說明

1、CD40106：六施密特觸發(fā)器（1）管腳圖：

（2）原理與功能：

CD40106是一個(gè)擁有六個(gè)施密特觸發(fā)器的集成芯片，施密特觸發(fā)器的最大用途在于整波，它可以把任何一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)方波整形為標(biāo)準(zhǔn)方波，且可以提升方波幅值至5V�？梢援�(dāng)反向器來使用。

2、NE555：定時(shí)器（1）管腳圖：

（2）原理與功能：

NE555是一個(gè)功能強(qiáng)大的定時(shí)器芯片，接發(fā)多種多樣，可執(zhí)行的功能也不盡相同。其主要功能有：施密特觸發(fā)器、多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器等。本設(shè)計(jì)方案只涉及由NE555接成多諧振蕩器，故只對多諧振蕩器加以詳細(xì)說明。

由以上電路可以在輸出端得到一定占空比的方波。占空比計(jì)算公式如下：

左圖中：output輸出波形即為由NE555多

諧振蕩器產(chǎn)生的方波

3、CD4553：帶鎖存、復(fù)位功能的3位BCD計(jì)數(shù)器（1）管腳圖：

（2）原理與功能：

CD4553是集計(jì)數(shù)、鎖存、復(fù)位功能為一身的3位BCD計(jì)數(shù)器，是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)掃描的關(guān)鍵，由它控制的BCD3位數(shù)碼管能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示，由于其輸出端（管腳：2、1、15）分時(shí)依次輸出低電平，且時(shí)間間隔很短，來控制數(shù)碼管的顯示與刷新，故人肉眼無法識(shí)別，只認(rèn)為數(shù)碼管是靜態(tài)顯示的。

Nochange：由于外界和自身輸入信號(hào)不滿足變化條件，輸出信號(hào)不變。Advance：表示輸出信號(hào)隨輸入端的信號(hào)而計(jì)數(shù)。Latched：表示芯片工作，但輸出信號(hào)由于鎖存功能而不變，要注意其與Nochange

的區(qū)別。

以下是動(dòng)態(tài)掃描控制DS1,DS2,DS3依次有效輸出的波形關(guān)系：

以下是CD4553的設(shè)計(jì)原理圖：

4、CD4511：BCD鎖存、7段譯碼驅(qū)動(dòng)器（1）管腳圖：

（2）原理與功能：

CD4511自身具有鎖存功能（LE端，管腳：5），可以保持出信號(hào)在一定條件下不變。其最大功能是可以驅(qū)動(dòng)共陰數(shù)碼管。與CD4543不同之處在于，CD4511只能用來驅(qū)動(dòng)共陰數(shù)碼管，而CD4543既可以驅(qū)動(dòng)共陰數(shù)碼管，也可以驅(qū)動(dòng)共陽數(shù)碼管。本設(shè)計(jì)方案中沒有用到其鎖存功能，故LE端，管腳：5接地。

5、LG5631AX：3位7段共陰數(shù)碼管（1）管腳圖：

（2）原理與功能：

三位共陰數(shù)碼管，帶小數(shù)點(diǎn)，自身無顯示驅(qū)動(dòng)，需要外接顯示驅(qū)動(dòng)。

六、技術(shù)難點(diǎn)分析與解決

1、如何將輻條計(jì)數(shù)信號(hào)與速度聯(lián)系起來？

由于CD4553是DIS端（管腳：11）輸入低電平時(shí)電路執(zhí)行計(jì)數(shù)功能，所以要想將輻條計(jì)數(shù)信號(hào)與速度聯(lián)系起來，則需要設(shè)定合理的計(jì)數(shù)時(shí)間，這個(gè)功能由NE555搭成的多諧振蕩器來實(shí)現(xiàn)。低電平時(shí)間長度為0.719s（具體算法請見設(shè)計(jì)思路部分）。

其中的滑動(dòng)變阻器用于調(diào)整輸出信號(hào)占空比，使輻條計(jì)數(shù)信號(hào)與速度對應(yīng)關(guān)系可調(diào)，以適應(yīng)于不同輪子的記速要求。

2、如何在合適時(shí)刻產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)？

復(fù)位信號(hào)應(yīng)該是在CD4553DIS端輸入信號(hào)處于下降沿時(shí)產(chǎn)生一個(gè)占空比較小的高電平復(fù)位脈沖。我組原設(shè)想是用NE555搭建一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，即由多諧振蕩器產(chǎn)生的脈沖下降沿來觸發(fā)單穩(wěn)產(chǎn)生復(fù)位脈沖，但是仿真總無法通過，且仿真時(shí)兩個(gè)NE555產(chǎn)生的信號(hào)總不能同時(shí)正常得到。后得知原因?yàn)椋篘E555無法搭成占空比很小的單穩(wěn)觸發(fā)器，故另求它法。想到了用電阻、電容和反向器搭建單穩(wěn)觸發(fā)器的方法，且反向器最好用CMOS芯片，因?yàn)镃MOS功耗小，電壓在其上損失較小。

3、如何實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示，而肉眼卻無法觀察到？

我組初始設(shè)計(jì)的電路總能用肉眼看到數(shù)碼管在掃描，原是以為由于送數(shù)時(shí)間較長造成的。后經(jīng)指導(dǎo)老師指點(diǎn)和自己的思考發(fā)現(xiàn)：送數(shù)時(shí)間是很短的，只是我們沒有很好地利用起CD4553的鎖存功能造成的。

起初的電路圖為：

NE5553端輸出直接CD4553的LE和DIS端，沒有認(rèn)真分析兩者波形關(guān)系下的作用，忽略了CD4553鎖存功能的使用方法。

后來改進(jìn)的電路圖為：

正如上圖中所寫的：多諧振蕩器輸出端：一段直接CD4553的DIS管腳，另一端經(jīng)CD40106接CD4553的LE管腳上。完整示意圖見下圖。

由其產(chǎn)生的時(shí)間閘門、復(fù)位、鎖存信號(hào)的關(guān)系為：

其中，復(fù)位信號(hào)與時(shí)間閘門信號(hào)關(guān)系如下：

（即：CD4553DIS管腳與MR管腳的輸入信號(hào)關(guān)系）

4、如何只點(diǎn)亮個(gè)位與十位之間的小數(shù)點(diǎn)，且保持“常亮”？

所謂“常亮”并不是說小數(shù)點(diǎn)總亮不滅，而是由于小數(shù)點(diǎn)亮滅速度太快，人的肉眼無法分辨出來而產(chǎn)生的錯(cuò)覺。

我組起初的小數(shù)點(diǎn)點(diǎn)亮總是有兩位同時(shí)亮，無法做到只使某一位亮。當(dāng)時(shí)CD4553與數(shù)碼管的連接方式是：DS2(控制數(shù)碼管十位)端直接數(shù)碼管的3管腳（LP端，該端高電平有效，為小數(shù)電供電），產(chǎn)生的現(xiàn)象為百位的小數(shù)點(diǎn)亮，個(gè)位的小數(shù)點(diǎn)亮，唯獨(dú)十位管子上的小數(shù)點(diǎn)不亮。起初根本無法搞懂這是為什么，但是經(jīng)過偶然的一試，發(fā)現(xiàn)如果在DS2(控制數(shù)碼管十位)端先接一個(gè)CD40106再接數(shù)碼管的3管腳（LP端，該端高電平有效，為小數(shù)電供電），現(xiàn)象為只有十位管子上的小數(shù)點(diǎn)亮，就對上了，且數(shù)碼管的亮度比以前更亮了。

觀察上圖可以發(fā)現(xiàn)：CD4553上的DS輸出為低電平有效。我由此猜測出了使任意一位小數(shù)點(diǎn)工作的控制方法。

小數(shù)點(diǎn)亮的條件：

（1）數(shù)碼管3號(hào)管腳保持在高電平狀態(tài)。

（2）CD4553上的DS2輸出為低電平時(shí)，數(shù)碼管十位上所接的三極管導(dǎo)通，數(shù)

碼管十位處于點(diǎn)亮狀態(tài)。

得到不同試驗(yàn)現(xiàn)象的原因：起初不接CD40106：

DS2=0時(shí)，十位工作，但由于LP端=0，小數(shù)點(diǎn)不亮

DS2=1時(shí)，十位不工作，個(gè)位、百位依次為低電平一次，此時(shí)控制小數(shù)點(diǎn)的LP端=1，所以在個(gè)位、百位依次工作時(shí)，小數(shù)點(diǎn)也就跟著亮了。再加上快速的亮滅，好似百位、個(gè)位的小數(shù)點(diǎn)保持“常亮”。

之后接CD40106：

DS2=0時(shí)，十位工作，由于LP端=1，十位小數(shù)點(diǎn)亮

DS2=1時(shí)，十位不工作，個(gè)位、百位依次為低電平一次，此時(shí)控制小數(shù)點(diǎn)的LP端=0，所以盡管個(gè)位、百位依次工作，但其相應(yīng)小數(shù)點(diǎn)卻不會(huì)亮。再加上快速的亮滅，好似十位管子上的小數(shù)點(diǎn)保持“常亮”。

七、改進(jìn)意見及收獲體會(huì)

1、改進(jìn)意見

由于時(shí)間倉促，完成實(shí)驗(yàn)已然很緊迫，沒有再做擴(kuò)展功能。但是，實(shí)際起初我已經(jīng)向好了擴(kuò)展的設(shè)想。就是在速度表的基礎(chǔ)之上，追加超速報(bào)警功能，可以在數(shù)碼管的某個(gè)管腳或者是計(jì)數(shù)裝置上引出一根線接在發(fā)光二極管或蜂鳴器上，當(dāng)超過某一限速時(shí)，引發(fā)報(bào)警裝置的反應(yīng)。本想法的具體實(shí)現(xiàn)方案還有待商討與深思。

此外，數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片也可以選用CD4511,因?yàn)镃D4511既可驅(qū)動(dòng)共陽數(shù)碼管，又可以驅(qū)動(dòng)共陰數(shù)碼管，使用起來比較靈活，兼容性較強(qiáng)。

2、收獲體會(huì)

通過這次課設(shè)，我對數(shù)電的認(rèn)識(shí)又更深了一步。使我對數(shù)電的感覺從以往的靜態(tài)感向現(xiàn)在的現(xiàn)實(shí)感有著明顯的轉(zhuǎn)變。盡管在實(shí)驗(yàn)中遇到了不少困難，但是在指導(dǎo)老師的幫助和自己的努力下解決了困難又是十分讓人振奮的！我從其中體驗(yàn)到了快樂，一種從忙碌到沮喪到豐收的快樂。我感覺自己成熟了，其中有對知識(shí)的感悟的，也有對小組伙伴的交流相處的。

最后，衷心感謝學(xué)校，感謝電工電子試驗(yàn)中心，感謝指導(dǎo)幫助過我的紀(jì)寶倫老師，真心希望我校的學(xué)生課設(shè)活動(dòng)越辦越好，讓更多同學(xué)從中受益！

參考資料：

[1]閻主編石，《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》。北京：高等教育出版社，201*(12)[2]童詩白華成英，《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》。北京：高等教育出版社，201*（4）[3]黃智偉，《全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽訓(xùn)練教程》。北京：電子工業(yè)出版社，201*[4]潘松黃繼業(yè)，《EDA技術(shù)實(shí)用教程》。北京：科學(xué)出版社，201*[5]彭介華，《電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》。北京：高等教育出版社，1997（4）[6]電子技術(shù)基礎(chǔ)康華光主編北京：高等教育出版社

[7]電子電路實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用課題設(shè)計(jì)盧結(jié)成編著中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社[8]全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)竟賽歷年題析上海交通大學(xué)出版社[9]74系列集成電子元件手冊

[10]數(shù)字集成電路應(yīng)用300例徐巧魚主編

附錄：主要器件的PDF文件和外擴(kuò)電路選截

計(jì)數(shù)器編譯碼器應(yīng)用舉例8十擋互鎖觸摸開關(guān)

十擋互鎖觸摸開關(guān)電路見圖8。F1、F2組成時(shí)鐘脈沖振蕩器。由于CD4017的

端通過一10M電阻接高電平，故時(shí)鐘被抑制。當(dāng)用手觸摸某一觸片時(shí)，

如果與其相連的輸出端為高電平，則電路無任何反應(yīng)；如果為低電平，則相當(dāng)于將

端接低電平，故CD4017開始計(jì)數(shù)，直至與觸片相連的輸出端輸出高電平

為止。由此形成觸摸互鎖。

9三位半計(jì)數(shù)、顯示電路

三位半計(jì)數(shù)、顯示電路由CD4553、CD4511組成，如圖9所示。該電路最高計(jì)數(shù)值為“1999”。譯碼器采用一片CD4511，顯示部分使用了三只共陰極LED數(shù)碼管和兩只扁方形LED。其中千位的“1”由兩只扁方形LED組成。電路加電時(shí)，由于01μF電容的復(fù)位作用使“或非”門HF2輸出低電平，兩只LED均不亮；當(dāng)電路計(jì)數(shù)值由“999”變?yōu)椤?00”時(shí)，CD4553的{14}腳輸出一個(gè)正脈沖，此脈沖使HF1輸出低電平、HF2輸出變?yōu)楦唠娖�，故兩只LED點(diǎn)亮，整個(gè)顯示部分顯示出“1000”字樣，從而組成了三位半計(jì)數(shù)電路。此電路加上適當(dāng)?shù)妮斎虢涌�，如光電轉(zhuǎn)換、磁電轉(zhuǎn)換、聲電轉(zhuǎn)換等，便可直接用于各種計(jì)數(shù)場合；如在時(shí)鐘輸入端加一單穩(wěn)電路，便可用于人工手動(dòng)計(jì)數(shù)。

10六位計(jì)數(shù)顯示電路

六位計(jì)數(shù)顯示電路由CD4553、CD4543組成，見圖10。最高計(jì)數(shù)值為

“999999”。兩片CD4553級(jí)聯(lián)使用，利用一組分時(shí)控制輸出形成六位動(dòng)態(tài)顯示。兩片CD4553的掃描振蕩均取自一個(gè)芯片，由此形成只用一組三只晶體管對六位數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)。譯碼器采用兩片CD4543，顯示部分所用六位數(shù)碼管是共陽極的。

11系數(shù)變換電路

系數(shù)變換電路見圖11。利用CD4553的一些控制輸入端，可以組成一種“系數(shù)變換”電路。此電路可以將具有固定比例關(guān)系的一對“可測量”(ED)和“欲測量”(UD)中的“ED”變換成“UD”，并以數(shù)字方式予以顯示。概而言之，這種“系數(shù)變換電路”實(shí)際上是一個(gè)數(shù)字乘法器兼計(jì)數(shù)顯示電路。例如，我們要測量汽車的行駛速度(UD)，可以通過測量推動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速(ED)來間接得到。假設(shè)根據(jù)某汽車的缸數(shù)及齒輪比，已求出當(dāng)推動(dòng)軸轉(zhuǎn)速為2200轉(zhuǎn)／分時(shí)，車速為80km／小時(shí)，設(shè)推動(dòng)軸每轉(zhuǎn)一圈得到4個(gè)輸入脈沖，這可以通過在推動(dòng)軸上均勻設(shè)置四只小磁鐵來得到，則每秒輸入脈沖的個(gè)數(shù)為2200×4÷60=146.66個(gè)。我們的要求是將推動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速最后轉(zhuǎn)變成以“公里／小時(shí)”為單位的車速，即要完成當(dāng)輸入脈沖頻率為146.66Hz時(shí)，數(shù)字顯示正好為80這樣一個(gè)線性變換。顯然，只需在CD4553中建立一個(gè)合適的清零周期即“閘門時(shí)間”、再適時(shí)進(jìn)行鎖存和送數(shù)就行了。

圖11a就是為執(zhí)行“系數(shù)變換”而附加的一部分電路，其中譯碼顯示部分同圖9，故略去未畫。IC1A組成多諧振蕩器，產(chǎn)生計(jì)數(shù)時(shí)基閘門。IC1B用作緩沖放大。IC1C及其輸入端的微分電路產(chǎn)生鎖存脈沖。IC1D及其輸入端的微分電路產(chǎn)生復(fù)位脈沖。電路各點(diǎn)波形如圖11b所示。按如上介紹，當(dāng)輸入脈沖頻率為146.66Hz時(shí)，數(shù)碼顯示應(yīng)為80，則閘門時(shí)間應(yīng)調(diào)定為80／146.66=0545秒。它是通過細(xì)調(diào)R來實(shí)現(xiàn)的。此電路的精度完全取決于閘門時(shí)間的準(zhǔn)確度，如

用在特殊要求場合，時(shí)基閘門應(yīng)通過晶振分頻來實(shí)現(xiàn)。圖中IC1使用一片CMOS六施密特觸發(fā)器CD40106。12脈沖數(shù)字編碼多路收發(fā)裝置

發(fā)射電路見圖12。PT2262是一片數(shù)字編碼電路，A0～A7是地址輸入，可編成1、0、開路3種狀態(tài)。D0～D3是數(shù)據(jù)輸入，只可編為1、0兩種狀態(tài)。是發(fā)送控制端，當(dāng)

為低電平時(shí)，由D0UT端輸出代表地址和數(shù)據(jù)狀態(tài)的串行

端的狀態(tài)和D0～D3的輸入狀態(tài)由

信號(hào)，經(jīng)發(fā)射機(jī)調(diào)制放大后經(jīng)天線發(fā)射。

前面講過的CD4532組成的鍵盤編碼器控制，完整的鍵盤編碼器電路見第五講的圖3。為示區(qū)別，將原圖3中的輸入D0～D15改成I0～I(xiàn)15。靜態(tài)時(shí)，I0～I(xiàn)15均為低電平，GS′端為低電平，所以任一端變高時(shí)，GS′亦變高，

為高，PT2262不發(fā)射信號(hào)。當(dāng)I0～I(xiàn)15

變低，PT2262開始發(fā)射信號(hào)，其數(shù)據(jù)輸入由代

表I0～I(xiàn)15輸入狀態(tài)的Y0～Y3提供。

接收電路見圖13。接收機(jī)將發(fā)射機(jī)輸出的信號(hào)接收并恢復(fù)到與D0UT輸出相同的波形，送至PT2272譯碼。PT2272是一片數(shù)字譯碼電路，當(dāng)其地址輸入A0～A7與PT2262相同時(shí)，在D0～D3端即恢復(fù)出原來加在PT2262的D0～D3端的數(shù)據(jù)，且VT變高，指示傳輸有效。D0～D3這4位數(shù)據(jù)輸出經(jīng)CD4514譯碼后輸出，驅(qū)動(dòng)其它控制或指示裝置，輸出Y0～Y15和發(fā)射端I0～I(xiàn)15相對應(yīng)，由此形成多路收發(fā)。對于A0～A7的每一個(gè)固定地址，可形成D0～D3共15路信號(hào)，而A0～A7一共可編成38=6561種碼。所以，此種電路一共可形成15×38=98415種編碼。當(dāng)然，在發(fā)射電路中可將鍵盤編碼換成第五講中的圖2，相應(yīng)地在接收電路中，將CD4514換成CD4028。工作原理類似，只是編碼路數(shù)稍少。

1316通道DTMF紅外遙控系統(tǒng)

發(fā)射電路見圖14。發(fā)射指令鍵采用標(biāo)準(zhǔn)的4×4導(dǎo)電橡膠鍵盤，當(dāng)任一鍵按下時(shí)，MK5087的{16}腳便輸出一對應(yīng)的DTMF信號(hào)，經(jīng)三極管互補(bǔ)放大電路放大后，驅(qū)動(dòng)兩只紅外發(fā)射管發(fā)射紅外遙控指令信號(hào)。

接收電路見圖15。由發(fā)射器發(fā)出的DTMF紅外指令信號(hào)被PH302光電管接收、三極管放大后送至CM8870內(nèi)部進(jìn)一步放大、檢測，輸出8421碼，由CD4514譯碼，輸出Y0～Y15一共16種控制信號(hào)。

14多路數(shù)顯收發(fā)電路

發(fā)射電路見圖16。MK5087輸出DTMF信號(hào)，經(jīng)發(fā)射電路輸出。傳輸媒介可以是射頻、紅外、超聲、有線、電力線載波等。編碼鍵盤只選用0～9，因在DTMF編碼中，代表二進(jìn)制數(shù)據(jù)“0000”的是字母“D”，所以用“D”鍵形成阿拉伯?dāng)?shù)字“0”。

接收電路見圖17。CM8870將接收到的DTMF信號(hào)譯成8421碼，輸出至各片CD4511譯碼器的輸入端，但各片CD4511傳輸鎖存由CD4017的Y1～YN來控制。當(dāng)接收到第一個(gè)DTMF編碼信號(hào)時(shí)，CM8870的{15}腳變?yōu)楦唠娖�，觸發(fā)CD4017，使其Y1輸出高電平，經(jīng)施密特門后形成一負(fù)脈沖，使第一片CD4511的LE端傳輸有效，所以，第一片CD4511譯碼顯示的是第一個(gè)DTMF信號(hào)。當(dāng)接收到第二個(gè)DTMF信號(hào)時(shí)，CD4017的Y2輸出高電平，如上所述，最終使第二片CD4511譯碼顯示第二個(gè)DTMF信號(hào)。依此類推，可逐位顯示各個(gè)DTMF信號(hào)。當(dāng)最后一位傳輸完畢后，CD4017復(fù)零，為下一次接收做好準(zhǔn)備。

15DTMF選呼電路

DTMF選呼電路見圖18。

CM8870將DTMF信號(hào)譯為8421碼，CD4028將8421碼譯成十進(jìn)制碼。當(dāng)發(fā)射端分別按D、1～9這10個(gè)按鍵時(shí)，CD4028的Y0～Y9會(huì)對應(yīng)輸出高電平。CD4043組成密碼對碼電路，詳細(xì)工作原理請參見觸發(fā)器一講中應(yīng)用舉例中第一個(gè)例子說明。此處只把結(jié)論表述如下：僅當(dāng)K1～K4順序輸入高電平時(shí)，Q4輸出才由高變低，控制低放工作，使揚(yáng)聲器發(fā)聲。因此，選呼密碼設(shè)置是通過Y1～Y9至K1～K4的連線來完成的。由于有4位密碼，且Y1～Y9不能重復(fù)連接，所以發(fā)射端最多可控制9×8×7×6=3024路接收機(jī)。S1是復(fù)位開關(guān)。按S1時(shí)，Q4即輸出高電平。在發(fā)射端按“D”鍵，CD4028的Y0輸出高電平，其作用相當(dāng)于S1。所以在發(fā)射端可用“D”鍵關(guān)閉所有的接收電路。

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