（一）、 單脈沖產生部分

（二）、譯碼驅動顯示部分

（三）、控制部分及循環加減計數部分

（四）、燈光顯示電路

六、 總結與體會

七、參考文獻

設計題目：自動循環計數器與燈光顯示電路

一、設計內容及具體要求

二、設計思想與系統方案

根據題目要求，系統可以劃分為以下幾個部分，基本思想如下：

（1）自動循環計數器

      

圖1    3~9加/減可逆自動循環計數器系統設計方框圖

說明：由于本次課設為兩個題目疊加而成，為了實現電路的燈光顯示功能本次課設的實際作品中將只顯示0~7自動循環計數。

（2）燈光顯示電路

根據彩燈顯示的狀態表分析，該電路由信號發生、計數器、顯示譯碼器模塊、顯示驅動電路構成。信號產生的脈沖作用于計算器，計數器實現000~111狀態的輸出，顯示譯碼模塊將計數器的輸出轉換成彩燈顯示狀態，由發光二極管顯示輸出。彩燈顯示電路框圖如圖所示：

三、單元電路的設計、參數計算、器件選擇及介紹：

（一）、 脈沖產生部分

555定時器多諧振蕩器如圖所示：

由于接通電源瞬間，電容C來不及充電，電容器兩端電壓Uc為低電平，小于（1/3）Vcc，故高電平觸發端與低電平觸發端均為低電平，輸出Uo為高電平，放電管VT截止。這時，電源經R1，R2對電容C充電，使電壓Uc按指數規律上升,當Uc上升到（2/3）Vcc時，輸出Uo為低電平，放電管VT導通，把Uc從（1/3）Vcc上升到（2/3）Vcc這段時間內電路的狀態稱為第一暫穩態，其維持時間的長短與電容的充電時間有關。

由于放電管VT導通，電容C通過電阻R2和放電管放電，電路進人第二暫穩態.其維持時間的長短與電容的放電時間有關，隨著C的放電，Uc下降，當Uc下降到（1/3）Vcc時，輸出Uo為高電平，放電管VT截止，Vcc再次對電容C充電，電路又翻轉到第一暫穩態。所以，接通電源后，電路就在兩個暫穩態之間來回翻轉，則輸出可得矩形波。電路一旦起振后，uc電壓總是在（1/3～2/3）Vcc 之間變化。工作波形如下：

振蕩周期T=T1+T2 ，T1為電容充電時間， T2為電容放電時間

充電時間  T1=0.7(R1+R2)C

放電時間  T2=0.7R2C

頻率      f=1/T

（二）、譯碼驅動顯示部分

1、方案論證

方案一：采用74LS47 TTL BCD—7段高有效譯碼/驅動器，數碼管需選用共陽極數碼管。

方案二：74LS48 TTL BCD—7段譯碼器/內部上拉輸出驅動。采用74LS48不需要外接上拉電阻。

確定方案：故采用74LS48。由于74LS48輸出是高有效，所以顯示數碼管選用LTS547R共陰極數碼管。

2、元器件型號的選擇及參數計算：

數碼管LTS547R，譯碼/驅動器74LS48；限流電阻的計算，數碼管壓降一般為1.8~2.2V，工作電流10~20mA，經試驗，靜態顯示時10 mA亮度相當可觀，所以限流電阻R1~R7=(5V-2V)/10mA=300Ω,功率為0.012×300=0.03W,故電阻選用R1~R7=300Ω（1/16W）。

3、譯碼驅動、顯示電路的設計

74LS48的引腳見圖4，74LS48的功能表如表1所示，其中，D C B A為8421BCD碼輸入端，a—g為 7段譯碼輸出端。

燈測試輸入使能端。當LT＝0時，譯碼器各段輸出均為高電平，顯示器LT＝0可用來檢查74LS48和顯示器的好壞。

動態滅零輸入使能端。在LT＝1的前提下，當/RBI＝0且輸入BDCA＝000時，譯碼器各段輸出全為低電平，顯示器各段全滅，而當輸人數據為非零數碼時，譯碼器和顯示器正常譯碼和顯示。利用此功能可以實現對無意義位的零進行消隱。

靜態滅零輸入使能端。只要BI＝0，不論輸入BDCA為何種電平，譯碼器4段輸出全為低電平，顯示器滅燈(此時/BI／RBO為輸入使能)。

動態滅零輸出端。在不使用功能時，BI／RBO為輸出使能。該端主要用于多個譯碼器級聯時，實現對無意義的零進行消隱。實現整數位的零消隱是將高位的RBO接到相鄰低位的RBI，實現小數位的零消隱是將低位的RBO接到相鄰高位RBI。

（三）、控制部分及循環加減計數部分

1、方案論證

方案一：74LS191TTL為4位二進制同步加/減計數器。

方案二：74LS190 TTL BCD同步加/減計數器。

方案三：74LS192 TTL 可預置BCD雙時鐘可逆計數器。

方案四：74193 TTL 可預置四位二進制雙時鐘可逆計數器。

確定方案：經過比較，結合系統要求，決定采用方案二。

2、控制部分及循環加減計數部分的設計

  

⑶ 主要邏輯功能(四)、顯示驅動電路

1、74LS138譯碼器

138為3線-8線譯碼器。譯碼器是將每個輸入的二進制代碼譯成對應的輸出高、低電平信號或另外一個代碼。以下是74LS138的邏輯圖：

當一個選通端（G1）為高電平，另兩個選通端（(G2A)和(G2B)）為低電平時，可將地址端（A、B、C）的二進制編碼在一個對應的輸出端以低電平（反碼）譯出。

在本實驗電路中，將計數器74LS160的輸出端的信號作為譯碼器的輸入信號，G1接入高電平,G1、G2接入低電平，譯碼器處在工作狀態。A、B、C地址輸入端對應著一個輸出Yi。            

譯碼器的輸出信號將轉化為驅動燈管發光的信號，譯碼器的輸出每次只能有一個狀態，通過一個與非門可以達到輸出的循環顯示。

U1=（Y1Y4Y7）’

U2=（Y2Y4Y6）’

U3=（Y3Y4Y5）’

四、總體電路設計圖、工作原理及元器件清單

1、總體電路圖

2、器件清單

5V電源    1個

50KΩ滑動變阻器1個

50KΩ電阻1個

0.01uF電容 1個

1uF電容 1個

555定時器多諧振蕩器   1個

74LS190計算器    1個

74LS138譯碼器    1個

74LS10與非門     4個

74LS112觸發器    1個

LED（紅、黃、綠） 各1個

導線若干

五、 硬件電路安裝、調試測試結果，出現的問題、原因及解決方法

在安裝調試過程中，遇到了一定的問題，具體如下：

1、通電檢查，通電后數碼管又反應，無數據顯示，懷疑是190焊接有誤，經查果然如此，經重新調整，故障排除。

2、仿真中，由于多諧振蕩器設計不夠合理，使得振蕩頻率過高，采用加大電阻的解決辦法，不過效果不夠明顯。

3、我們使電平信號從最初0000到最終的0111，一次循環下去，即三個led燈的三個亮滅情況按二進制變換情況而變化。仿真結果分析驗證了我們組設計電路的正確性。

六、總結與體會

在這短暫的幾天時間里，我們進行了數電課程設計。課程設計是我們專業課程知識綜合應用的實踐練習，是我們將理論知識應用到實踐的一次機會。通過這次課程設計，加深我們對該課程的一些理論的理解和應用，是對課程的一次綜合性學習。

由于剛剛結束了數電課程考試，對一些理論的知識印象都還很深刻，運用起來也還很得心應手。我們這次的選題很接近生活，燈光在我們的日常生活中已經是不可缺少的一部分了，如果沒有燈光在夜晚的照明，我們的生活中將會有很多的不方便的時候。

課程設計真的很磨練我們的意志，剛開始的時候，拿著仿真軟件卻不會用，大家在一起討論，慢慢地摸索出來了．在設計的過程中，我們參看教材和相關書目，也在網上找了相應資料，綜合各種方案，最終選擇了一種最簡潔的方案，用的元器件最少，排線最優。當我整理著自己的設計成果時，回味這幾天的心路歷程，一種少有的成功喜悅即刻使倦意頓消．雖然這次的設計不是最完美的，但是我們經歷過后，總是會收獲很多的珍貴的經驗的，這對于我們以后的學習是很重要的。

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