数字转速表设计.docx

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1、信息与通信学院课程设计课程名称数字电子技术基础课题名称3.数字转速表的设计专业电子信息工程2012年2月17日摘要数字电路包括了脉冲电路和数字逻辑电路两部分。脉冲电路主要研究脉冲的产生、变换和测量。尽管脉冲波形形状多样，但它们都有共同点，就是整个波形都由若干个暂态和稳态过程组成。为了获得暂态过程，脉冲电路必须包括两个组成部分：一个是开关电路，用来接通和断开电路，以破坏电路稳态建立暂态；一个是惰性电路，用以控制暂态过程时间。我们使用的开关是晶体三极管、二极管、MOS管及由它们构成的集成电路。常用的惰性电路有RC、RL、RLC和延迟线，其中以RC电路

2、为主。 数字逻辑电路是一门研究数字信号的编码、运算、记忆、计数、存储、分配、测量和传输的科学技术。简单地说是用数字信号去实现运算、控制和测量的科学。 数字电路与模拟电路相比有如下优点： 1．电路结构简单，容易制造，便于集成和系列化生产。成本低廉，使用方便。2．由数字电路组成的数字系统，工作准确可靠，精度高。3．不仅能完成数值运算，还可以进行逻辑运算和判断，在控制系统中这是不可缺少的．因此数字电路又可称作数字逻辑电路。数字电路相对于模拟电路的这一系列优点，使它在通信、自动控制、测量仪器及计算机等各个科学领城内得到广泛的应用。所以熟练数字电路的设计在

3、未来的电路设计中占据重要的地位。一、方案设计1.方案一51/52单片机脉冲源小键盘数码管显示如上图所示，该方案要用到单片机，电路简单，而且制作成本低，但是对于我们没有学过单片机的学生来说，该方案的难度很大。所以不采取这个方案。2.方案二选择时间显示还是转速显示锁存转速测量时间统计脉冲源数码管显示信号发生器如上图所示，该方案使用十进制计数器，一方面用来时间的统计，一方面用来统计转速。同时利用按钮来实现转速和时间的切换显示。避免了使用单片机带来的困难。但是缺点是使用芯片多，且电路复杂。但是对于刚刚学完数电和模电的我们来说这能选择这个方案。二、设计思路

4、分析1.转速信号：用信号发生器提供信号，来模拟转速。转速的测量方法：测量一分钟内信号发生器的信号的上升沿的个数即为转速。2.脉冲源部分采用555集成芯片组成的多谐振荡器来产生分脉冲，通过多谐振荡电路可以产生分脉冲，通过调节1、3引脚之间电阻的比例来调节产生的脉冲。该部分在输出端还连接了一个按钮，方便控制脉冲源的输出。图一3.时间统计以及转速锁存部分：3.1：时间统计有74ls160来统计，17ls160脉冲信号来自脉冲源，当脉冲源达到上升沿时，74ls160十进制加法计数器加一。如下图所示，时间统计电路构成了100进制加法计数器，当时间达到100

5、分钟时自动清零。3.2：转速锁存电路的作用由于转速测量是在一分钟内信号发生器上升沿的个数转速，但是如果不加锁存电路，直接把转速测量电路的值传递给译码电路，数码管会因为人眼的残留效应，数码管会处于闪烁状态，完全看不出转速是多少，所以要加锁存电路，定时给锁存器一个脉冲信号，只有当脉冲信号到达时，数码管的值才会，这样才是真正的转速值。4.转速测量部分转速测量部分是用来测量转速值，当信号发生器的信号到达上升沿的时候，计数器就加一，只有当计数器的值达到100或者脉冲源到达高电平的时候计数器就清零。只有当脉冲源下降为低电平时，计数器才会继续计数，所以脉冲源的

6、占空比尽量的小，以减小测量转速的误差。时间统计及转速锁存部分转速测量部分5.时间与转速切换部分A/B网络控制显示时间还是转速，74ls157是4-二选一数据选择器，为了是数据选择器能够正常工作，G端必须接地。A/B端接按钮用来控制。6.译码部分译码器用74ls48（共阴）译码器，为了使译码器正常工作，LT、BIRBO、RBI端必须全部接高电平。时间与转速切换部分译码部分7.显示部分数码管是共阴极数码管，由于数码管内部是由二极管结构构成，又由于二极管允许流过的电路有限制，所以为了防止数码管被烧坏，必须加限流电阻。但是限流电阻不能太小，也不能太大。

7、电阻太小，会有可能烧坏数码管。电阻太大的话数码管的亮度很低。所以300欧姆电阻比较合适。三、完整的原理图四、电路调试1.在做第一块电路板时出现的问题：1.1.由于粗心，没有芯片的电源网络和地网络，导致芯片不能正常工作。1.2.脉冲源后面的按钮封装画错，导致按钮放不进，是电路板失败的原因之一。1.3.由于第一次做电路板，数码管的封装完全错了，数码管不亮。1.4.由于缺乏经验，电路板的设计时，忘记在每一个模块后面加插针来验证这部分功能是否实现。1.5.在这次电路板的设计中应该要在脉冲源部分加二极管如图一所示，作用是防止芯片被烧。五、设计电路时应该注意

8、的地方1.在仿真的过程中，因为在计数的芯片清零端上加上+5v的恒定电压，导致在显示转速的时候，转速值是不断叠加的。所以在设计电路时要加上