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精品文檔課設(shè)報告封面示例 北京工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計報告（數(shù)電課設(shè)題目） 自行車?yán)锍瘫?（模電課設(shè)題目） 班 級： 130242 學(xué) 號： 13024209 姓 名： 蘇荻 喬湘云 組 號： 9 2015 年 5 月1 設(shè)計題目 自行車?yán)锍瘫? 設(shè)計技術(shù)指標(biāo)及設(shè)計要求 1.設(shè)計任務(wù)設(shè)計、制作一個根據(jù)車輪周長、輻條數(shù)等參數(shù)來記錄行駛里程的簡易里程表。要求具有可調(diào)整的手段，以適應(yīng)不同車型。 2.設(shè)計要求1、顯示數(shù)字為3位，精度為0.1公里，即（00.099.9公里）。2、數(shù)碼管要有小數(shù)點，即個位與十位間的小數(shù)點要亮起來。3、要標(biāo)明你所設(shè)計的條件（輪周長、輻條數(shù)等），給出根據(jù)條件不同進(jìn)行調(diào)整的方法。4、結(jié)構(gòu)簡單、所用芯片盡量少、成本低、易于制作。5、所用芯片與元件盡量在參考元器件范圍內(nèi)選擇（實驗室沒有的需自行解決）6、要制作一個模擬的（或真實的）測試模型，以便進(jìn)行實際的測試。盡量做到結(jié)構(gòu)合理、可靠，結(jié)構(gòu)設(shè)計要作為考核的重要部分。3 設(shè)計框架（注：設(shè)計方框圖） 4 設(shè)計方案的選擇及比較（注：設(shè)計的實驗條件，總體設(shè)計思路，各方案比較）由題可知，該實驗主要分為4個部分：紅外傳感器及脈沖整形電路、輪輻計數(shù)電路、0.1公里計數(shù)電路、數(shù)碼管顯示電路（包括譯碼驅(qū)動）。首先要將紅外傳感器接收到的輪輻脈沖整形成為規(guī)則的方波，整形可以用施密特觸發(fā)器，當(dāng)車的輪輻掃過紅外傳感器后，紅外傳感器將感應(yīng)得到的脈沖送到施密特觸發(fā)器進(jìn)行整形，然后接入設(shè)計的輪輻計數(shù)器中,后經(jīng)過輪輻計數(shù)器與0.1公里計數(shù)器完成計數(shù)，再由數(shù)碼顯示管顯示里程。根據(jù)提供的參考元件，初步確定了以下方案：以CD40106為脈沖整形，若干CD4518作為輪輻計數(shù)器，CD4553為三位十進(jìn)制計數(shù)器作為0.1公里計數(shù)電路，即從00.0計到99.9，CD4543作為7段共陰數(shù)碼管驅(qū)動芯片，LG5631AH作為共陰數(shù)碼顯示管顯示里程。 根據(jù)車輪半徑以及車輪轉(zhuǎn)動一周紅外傳感器感應(yīng)到的輻條數(shù)，可以計算出每走0.1公里要有多少根輻條通過傳感器，從而確定進(jìn)制及所需CD4518數(shù)量。利用風(fēng)扇模擬車輪進(jìn)行如下計算：周長0.078 ，1000.245計算得出：408共有9片扇葉。所以需要計數(shù)3673次（約為3600次）。首先使用紅外光電傳感器對轉(zhuǎn)動的車輪輻條進(jìn)行測量，產(chǎn)生基本技術(shù)脈沖。若以0.1公里作為里程表的計數(shù)單位，則需測量出車輪的周長、一周有多少根輻條、沒走0.1 公里要有多少根輻條通過傳感器。若將此計數(shù)值轉(zhuǎn)化為里程表的一個計數(shù)脈沖，提供給一個多位十進(jìn)制里程計數(shù)器，則記錄分辨率就為0.1公里，最后由多位數(shù)碼管顯示出來。5 系統(tǒng)選用的元器件（注：元器件清單，關(guān)鍵器件的選取及說明） 1. 實驗用到的部分元件：CD40106 174LS21 174LS161 374LS00 1 CD4553 1CD4543 1紅外傳感器 1CPU風(fēng)扇 11000pF電容 1三位共陰數(shù)碼管LG5631AH 1 6 系統(tǒng)各部分電路說明（注：包括各單元的工作原理及工作過程,公式推導(dǎo), 參數(shù)計算） 我們選擇利用波形發(fā)生器進(jìn)行車輪輻條擋住紅外傳感器的脈沖模擬，然后通過施密特觸發(fā)器對紅外傳感器產(chǎn)生的脈沖整形。利用風(fēng)扇模擬車輪進(jìn)行如下計算：周長0.078 ，1000.245計算得出：408共有9片扇葉。所以需要計數(shù)3673次（約為3600次）。 利用兩片CD4518計時，每計數(shù)3600次后通過門電路傳送至CD4553，通過74LS00一個與非門高電平一個低電平CD4518的置數(shù)清零端。再通過一個反向器到CD4553計數(shù)一次（CIK端）。CD4553為一個三位十進(jìn)制計數(shù)器，但只有一個輸出端，要完成三位輸出需采用掃描輸出的方式。通過三個三極管（NPN型）作為三個電路開關(guān)，DS0-DS2（低電平有效）分別與三個三極管相連，因為我們使用共陽極數(shù)碼管，所以需要三個反向器連到三極管的基極，使三極管從電源到數(shù)碼管導(dǎo)通，但是每次掃描只有一位是電路連通狀態(tài)。因為人眼有視覺暫留，所以就相當(dāng)于看到共陽極三極管三位數(shù)同時出現(xiàn)并計公里數(shù)，4553的直接連入CD4543的中，CD4543為七段譯碼器，把輸入的BCD碼轉(zhuǎn)換為七段的輸出。 CD4553中的DS0，DS1，DS2,是位選通掃描信號的輸出，這三端能循環(huán)輸出低電平，所以我們需要三個開關(guān)電路作為選通三位數(shù)碼管中的一位的判斷，通過查閱資料，這三個開關(guān)用三極管的導(dǎo)通、截止特殊性來控制電路，只要DS0DS2中有一個為低電平，一個三極管便導(dǎo)通，通過VCC到K的電路到三級管再到數(shù)碼管，則這個數(shù)碼管閃亮。 CD4553的MR和OVF相連，因為MR是清零端，低有效，OVF每計1000次，輸出一個低電平，使MR清零。每計1000次清零，LE端低電平時，三組計數(shù)器內(nèi)容分別進(jìn)入DS0DS2中，當(dāng)該端為高電平時，鎖存器鎖定，所以我們需要LE在CLK輸入數(shù)據(jù)后，由一個低變?yōu)橐粋€高，數(shù)據(jù)鎖存起來。我們所用的數(shù)碼管為共陽極數(shù)碼管，所有陽極連在一起通過三極管（開關(guān)電路）上接VCC下到到數(shù)碼管，a-g7端顯示，小數(shù)點把中間那位的點亮是通過把小數(shù)點這位通過反向器到低電平接到中間三極管的集電極使之長亮。七系統(tǒng)的調(diào)試1、調(diào)試順序說明 由于Multisim中沒有CD4553這個元件，我們用Proteus進(jìn)行模擬。這是我模擬的電路。然后我們用實驗室的元件在面包板上連接電路。最后出來數(shù)據(jù)。 2、調(diào)試步驟的具體說明. 在CD4553與4數(shù)碼管的連接中，在選取三極管的類型進(jìn)行了仔細(xì)的研究，由于我們用的是共陽極三極管，網(wǎng)上并沒有相關(guān)的模擬圖連接和元件的介紹，而且仿真上面沒有CD5631BH，我們就直接用三片分開的數(shù)碼管分別接電源，分別連線，因為DS0DS2輸出的是低電平，所以要先拿反向器變成高電平，然后通過三極管的基極，集電極接電源，發(fā)射極接數(shù)碼管，當(dāng)DS0DS2出現(xiàn)一個低電平，三極管導(dǎo)通，電流從Vcc出來進(jìn)入一個數(shù)碼管使它亮，然后4553一個一個的掃描，數(shù)碼管一個一個的顯示，由于人的視覺暫停，看到的是三個管子同時亮。最后調(diào)試成功。在連接實物電路時我們連接電路上電后發(fā)現(xiàn)三個管子都亮了但是亮的不太對，出現(xiàn)了似9似6的顯示，在這之前，我們查閱不到關(guān)于CD5631BH共陽極數(shù)碼管的管腳圖，但是共陰和共陽數(shù)碼管卻有著大多數(shù)的相似之處，我們用4接干電池作為Vcc專門對共陽極數(shù)碼管做了每一位的測試，發(fā)現(xiàn)ag的連接和共陰極是一樣的，3端是小數(shù)點的輸出，共陽極數(shù)碼管的特點是每個管子通過開光三極管接電源，我們需要連接的部分都是低電平有效的，一開始小數(shù)點的直接與中間位置三極管的輸出（發(fā)射極）相連是沒有輸出的，但是最后發(fā)現(xiàn)通過一個反向器再接回三極管的輸出就可以很好的顯示中間那位的小數(shù)點了。然后是對每一段的調(diào)試，我們發(fā)現(xiàn)在4553控制數(shù)碼管的3個端中，第二個和第三個是和說明書相反的，要飯過來接數(shù)碼管才可以很好的顯示00.0，這點是與共陰極不同的地方。最后就是不能很好的清零的問題了，一開始我們把4553的14管腳和15管腳直接連接，發(fā)現(xiàn)99.9不能到00.0,總是到10.0或者11.1這樣的數(shù)，我們查閱資料發(fā)現(xiàn)，這兩個端并不能直接的相連，當(dāng)OVF到高電平時MR清零，這從理論上講是沒有問題的，但是在電路中，MR輸出的高電平的信號強度并不被VOF很好的采集，導(dǎo)致無法正常清零，所以我們用專門的芯片加以供電，我們用兩個與非門把它反了兩次接回來，發(fā)現(xiàn)可以很好的清零，因為通過反向器，把這個高電平整形，讓MR承認(rèn)這是高電平。最后成功做出來了。八附錄1 系統(tǒng)的實際連線圖 （注：要求標(biāo)出電路中元器件的具體參數(shù)值） 2 元器件識別方法和檢測方法；芯片管腳圖及功能表 1）紅外光電傳感器由光耦合器發(fā)光二極管和光敏晶體管組成，其輸出特性與晶體管相似，但其電流傳輸比IC/ID比晶體管的電流放大倍數(shù)小得多，一般只有0.10.3，響應(yīng)時間一般約為10s。 2）CD40106芯片資料 CD40106引腳圖引腳功能：2 4 6 8 10 12 數(shù)據(jù)輸出端1 3 5 9 11 13 數(shù)據(jù)輸入端14 電源正7 接地CD40106由六個施密特觸發(fā)器電路組成。每個電路均為在兩輸入端具有施密特觸發(fā)器功能的反相器。觸發(fā)器在信號的上升和下降沿的不同點開、關(guān)。上升電壓(VT+)和下降電壓(VT-)之差定義為滯后電壓。3）CD4553芯片 CD4553組成方框圖 CD4533管腳部分引腳功能：DS1、DS2、DS3：位選通掃描信號的輸出，這3端能循環(huán)地輸出低電平，供顯示器作為位通控制。 Q0、Q1、Q2、Q3：BCD碼輸出端，它能分時輪流輸出3組鎖存器的BCD碼。 CD4553內(nèi)部雖然有3組BCD碼計數(shù)器（計數(shù)最大值為999），但BCD的輸出端卻只有一組Q0Q3通過內(nèi)部的多路轉(zhuǎn)換開關(guān)能分時輸出個、十、百位的BCD碼，相應(yīng)地，也輸出3位位選通信號。真值表：輸入輸出RCLINHLE0 00不變000計數(shù)01不變010計數(shù)010不變00不變0鎖存01鎖存10Q1=Q2=Q3=Q4=0 4）CD4543管腳圖 真值表:5）發(fā)光二極管（LG5631AH）： 6）4位二進(jìn)制同步計數(shù)器74LS161引腳圖及功能表1 異步清零 2 CP 脈沖 上升沿觸發(fā)3 4 5 6 置數(shù)端 7 10 計數(shù)接高電源（高電平）8 接地 9 同步置數(shù)端11 12 13 14 輸出端 15 進(jìn)位輸出 從74LS161功能表功能表中可以知道，當(dāng)清零端CR=“0”，計數(shù)器輸出Q3、Q2、Q1、Q0立即為全“0”，這個時候為異步復(fù)位功能。當(dāng)CR=“1”且LD=“0”時，在CP信號上升沿作用后，74LS161輸出端Q3、Q2、Q1、Q0的狀態(tài)分別與并行數(shù)據(jù)輸入端D3，D2，D1，D0的狀態(tài)一樣，為同步置數(shù)功能。而只有當(dāng)CR=LD=EP=ET=“1”、CP脈沖上升沿作用后，計數(shù)器加1。74LS161還有一個進(jìn)位輸出端CO，其邏輯關(guān)系是CO= Q0Q1Q2Q3CET。合理應(yīng)用計數(shù)器的清零功能和置數(shù)功能，一片74LS161可以組成16進(jìn)制以下的任意進(jìn)制分頻器。 7）74LS21 引腳圖 及功能表 1A-1D 輸入 2A-2D 輸入7 接地 14 電源 8）74LS001 2 輸入 3 輸出14 電源 7 接地4個與非門9 收獲和體會首先，通過這次實驗讓我接觸到了很多陌生的芯片，CD4553,CD4543紅外光電感應(yīng)器等等。我們進(jìn)行multisim仿真，可是軟件里沒有CD4553,CD4543以及LG5631AH。于是我們又