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1、长沙学院课程设计鉴定表姓名学号通信工程班级2设计题目三位十进制计数器的设计指导教师指导教师意见：评定等级： 教师签名： 日期： 答辩小组意见：评定等级：答辩小组长签名：日期：教研室意见：教研室主任签名： 日期： 系（部）意见：系主任签名：日期：说明课程设计成绩分“优秀”、“良好”、“及格”、“不及格”四类；2009级通信工程专业课程设计任务书（课题六）系（部）： 电子与通信工程系 专业： 电子信息工程学生姓名指导教师课题名称三位十进制计数器的设计设计要求及设计参数1、 设计一个能计0999的三位十进制计数器。2、 要求用数码管显示。基本部分：设计制作一个能显示三位的十进制计数器，熟悉计数器的基
2、本原理，补充完成LED显示条对应的真值表，并完成直流电源5V的设计。发挥部分：举例说明所设计的三位十进制计数器适用于什么场合，设计增加一位（显示4位）的计数器.设计工作量一周：1、查找资料，根据要求的格式并结合所查资料写出理论设计方案的全过程，实验操作的步骤、数据以及结论。 2、学习使用MultiSim9软件，利用MultiSim9画出原理图并进行仿真。 3、学习使用Protel软件，利用Protel结合原理图完成PCB板设计制作。进度安排起止日期工作内容备注6月13日6月15日理论设计：网络、图书馆查找资料 软件应用：学习MultiSim9软件的操作并完成系统原理图的绘制6月15日6月16日
3、软件应用：学习Protel99软件的操作并完成PCB板图6月17日准备资料，完成课程设计答辩整理书面材料，完成课程设计说明书主要参考资料1、康华光。电子技术基础数字部分（第五版）2、杨欣、王玉凤、刘湘黔。电路设计与仿真基于Multisim9与protel993、标准集成电路数据手册TTL电路指导教师签名 年 月 日系（部）主管领导意见年 月 日答辩评委老师年 月 日教研室意见年 月 日摘要本次课程设计的题目是三位十进制计数器的设计。就设计三位十进制计数器方案而言，主要选取了3个74ls192芯片、1个555芯片及若干电容电阻。74ls192芯片是双时钟方式的十进制可逆计数器，这就使得设计电路复
4、杂不起来。本设计采用555芯片意在实现一个脉冲发生器，为计数器提供一个脉冲。然后再对其设计方案进行Multisim仿真，测试和分析电路图性能，并采用Protel绘制原理图、设计PCB板。本次设计的计数器是三位的十进制加计数器，由上升沿触发，通过CO输出与其他芯片进行级联。由于设计补充要求设计一个+5V的直流电源，本设计中的直流电源主要是运用了模电知识来设计的，其中采用了变压器、三段稳压器、220V的交流输入电源等器材。设计最后补充完成了计数器的真值表和扩展了计数器的位数。关键词三位十进制计数器、74ls192芯片、555芯片、脉冲发生器、加计数器、上升沿触发、+5V的直流电源、Multisim
5、仿真、Protel绘制原理图、设计PCB板、真值表。目录一、课程设计的目的6二、课程设计的题目6三、设计内容6四、设计步骤：6五、设计原理6、部分器材介绍6、三位十进制计数器的工作原理93、5V直流电源的工作原理9六、设计要点：10七、仿真图101、MultiSim仿真图102、Protel绘制原理图123、PCB板13八、心得体会14九、参考文献14一、课程设计的目的1、积极调动和激发学生的学习热情，最大限度的发挥学生的学习潜能；2、对所学知识进行阶段性的综合训练，初步了解一般数模电产品研发设计的基本程序、方法、及过程，掌握相关电路设计应用及一定的电子元器件的应用、产品制作的技能；3、培养学
6、生学术交流、再学习（查找理解相关技术资料）及独立完成的能力。二、课程设计的题目三位十进制计数器的设计三、设计内容1、设计要求及设计参数：（1）设计一个能计0999的三位十进制计数器。（2）要求用数码管显示。基本部分：设计制作一个能显示三位的十进制计数器，熟悉计数器的基本原理，电路的连线要求采用直线连接和总线连接两种方式，补充完成LED显示条对应的真值表，并完成直流电源5V的设计。发挥部分：举例说明所设计的三位十进制计数器适用于什么场合，设计增加一位（显示4位）的计数器.2、内容要求：目录、摘要、关键词、设计方案、性能测试与分析、Multisim9 仿真、Protel绘制原理图、设计PCB板、心
7、得体会（设计方案、参数计算、相关软件的使用、电路仿真及PCB设计调试过程中遇到的问题及解决办法）；四、设计步骤：1、理论设计：网络、图书馆查找资料 软件应用：学习MultiSim9软件的操作并完成系统原理图的绘制并要求仿真通过；2、在MultiSim环境下，检测各课题的电路参数、波形；以备完成课程设计说明书；3、学习Protel软件的操作并完成SCH原理图的绘制及PCB板图的设计；五、设计原理、部分器材介绍（1）74ls192芯片74ls192是双时钟方式的十进制可逆计数器。下面即为74ls192引脚图和功能表。CPU为加计数时钟输入端，CPD为减计数输入端LD为预置输入控制端，异步预置CR为
8、复位输入端，高电平有效，异步清零CO为进位输输出出，1001状态后负脉冲BO为借位输出，0000状态后负脉冲输出引脚图功能表（2）555芯片55 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为 555，用 CMOS 工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 318V 工作，输出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。555引脚图如下所示。555定时器由3个阻值为5k的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基
9、本RS触发器、放电三极管TD和缓冲反相器G4组成。虚线边沿标注的数字为管脚号。其中，1脚为接地端；2脚为低电平触发端，由此输入低电平触发脉冲；6脚为高电平触发端，由此输入高电平触发脉冲；4脚为复位端，输入负脉冲（或使其电压低于0.7V）可使555定时器直接复位；5脚为电压控制端，在此端外加电压可以改变比较器的参考电压，不用时，经0.01uF的电容接地，以防止引入干扰；7脚为放电端，555定时器输出低电平时，放电晶体管TD导通，外接电容元件通过TD放电；3脚为输出端，输出高电压约低于电源电压1V3V，输出电流可达200mA，因此可直接驱动继电器、发光二极管、指示灯等；8脚为电源端，可在5V18V
10、范围内使用。555定时器工作时过程分析如下：5脚经0.01uF电容接地，比较器C1和C2的比较电压为：UR1=2/3VCC、UR2=1/3VCC。当VI12/3VCC，VI21/3VCC时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出高电平,基本RS触发器置0，G3输出高电平，放电三极管TD导通，定时器输出低电平。当VI12/3VCC，VI21/3VCC时，比较器C1输出高电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器保持原状态不变，555定时器输出状态保持不来。 当VI12/3VCC，VI21/3VCC时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出低电平，基本RS触发器两端都被置1，G3输出低电平，放电三极管
11、TD截止，定时器输出高电平。当VI12/3VCC，VI21/3VCC时，比较器C1输出高电平，比较器C2输出低电平，基本RS触发器置1，G3输出低电平，放电三极管TD截止，定时器输出高电平。555电路结构555引脚图（3）三段稳压器（LM7805）三端稳压集成电路lm7805。电子产品中，常见的三端稳压集成电路有正电压输出的lm78 系列和负电压输出的lm79系列。顾名思义，三端IC是指这种稳压用的集成电路，只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。用lm78/lm79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格
12、便宜。该系列集成稳压IC型号中的lm78或lm79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如lm7806表示输出电压为正6V，lm7909表示输出电压为负9V。、三位十进制计数器的工作原理通过前面对74LS192的介绍，了解到74LS192芯片本身就是一个十进制计数器。而这次设计的三位十进制计数器的级联则是通过进位（CO）端与另一74LS192芯片的上升沿触发端（CPU）连接实现的。计数原理与数学中的数数原理相同。个位每从0增至9，十位则进一位。同理，当十位从0增至9时，百位进一位。当计数到999时，计数器归零。这样就实现了000到999的计数。计数器的计数需要有上下沿的触发，本设计中为计
13、数器提供触发的是以555芯片为核心构成的多谐振荡器。多谐振荡器的振荡频率则是由其电路中的电容、电阻值的大小及分配情况决定的。3、5V直流电源的工作原理该电路输入家用220v交流电，经过全桥整流，稳压后输出稳定的5v直流电。 从图上看,变压器输入端经过一个保险连接电源插头,如果变压器或后面的电路发生短路，保险内的金属细丝就会因大电流引发的高温溶化后断开。变压器后面由4个二极管组成一个桥式整流电路，整流后就得到一个电压波动很大的直流电源，所以在这里接两个电解电容。变压器输出端的9V电压经桥式整流并电容滤波，在电容C1两端大约会有24V多一点的电压，假如从电容两端直接接一个负载，当负载变化或交流电源
14、有少许波动都会使C1两端的电压发生较大幅度的变化，因此要得到一个比较稳定的电压，在这里接一个三端稳压器的元件。三端稳压器是一种集成电路元件，内部由一些三极管和电阻等构成，在分析电路时可简单的认为这是一个能自动调节电阻的元件，当负载电流大时三端稳压器内的电阻自动变小，而当负载电流变小时三端稳压器内的电阻又会自动变大，这样就能保持稳压器的输出电压保持基本不变。因为我们要输出5V的电压，所以选用7805，7805前面的字母可能会因生产厂家不同而不同。LM7805最大可以输出1A的电流，内部有限流式短路保护，短时间内，例如几秒钟的时间，输出端对地（2脚）短路并不会使7805烧坏，当然如果时间很长就不好
15、说了，这跟散热条件有很大的关系。三端稳压器后面接一个105的电容，这个电容有滤波和阻尼作用。最后在C2两端接一个输出电源的插针，可用于与其它用电器连接。虽然7805最大电流是一安培，但实际使用一般不要超过500mA,否则会发热很大，容易烧坏。一般负载电有200mA以上时需要散热片。六、设计要点：1、对设计器件的了解及选取2、连续脉冲发生器的设计3、+5V直流电源的设计4、对实验原理清楚七、仿真图1、MultiSim仿真图（1）三位十进制计数器（2）四位十进制计数器（3）+5V直流电源（4）LED显示条对应的真值表2、Protel绘制原理图（1）三位十进制计数器（2）+5V直流电源3、PCB板（
16、1）三位十进制计数器八、心得体会在这次课程设计中我的设计理念是：在能达到设计目的的基础上尽可能少的使用元器件，电路图尽可能的简单，将设计成本降到最低。就这次课程设计的题目而言，我觉得我们组的设计题目是最简单的，因为就在这个学期我们做过一个关于计数器的数电实验。所以较其他组而言，我组所需动的脑筋就没那么多。在选取芯片上就直接选了74LS192，74ls192是双时钟方式的十进制可逆计数器，选取它就减少了元器件的用量和不必要的导线的使用，从而减少了设计电路的复杂程度。因而这次设计的重难点就转为对连续脉冲发生器和+5V直流电源的设计。设计连续脉冲发生器时，主要参考了占空比可调电路，在它的基础上将一些
17、可以略去的原件直接删掉了。对于+5V直流电源的设计，则主要参考了模电书中对直流电源的设计，并在参考图的基础上将其改进，很大程度上减少了元器件的使用和电路的复杂度。通过MultiSim仿真和书本知识，知道了连续脉冲发生器的原理以及连续脉冲发生器的频率如何调节。在MultiSim9中，滑动变阻器的阻值是改变不了的，所以只能通过改变滑动变阻器两旁的定值电阻阻值的大小来改变连续脉冲发生器的频率。从而让LED显示器的显示速度恰当。设计的+5V直流电源在MultiSim中仿真时遇到了问题。刚搭建完电路运行时，过了一会儿就弹出一个对话框，显示设计电路有误，错误均为timestep too small。通过之
18、前的MultiSim仿真了解到，如果电路图没错误，就可能是所选用的元器件的规格不符合要求，所以只需知道是哪个元器件不符合设计要求，更改其规格就可以了。而我设计的电路中，引起错误的是有四个二极管组成的桥式整流电路，将其改为MDA9906后，错误也就没有了。当然，电路中的电容的大小也稍有改动。通过这次课程设计，学习使用了一个新的软件Protel。清楚的认识到什么叫难找，在Protel中要找一个元器件不是一般的痛苦。如果你要找的元器件没有，你就需要添加一个包含了你要找元器件的工具包，问题又出现了，不知道所需元器件在哪个工具包中。Protel是一个很好的软件，当你要找的元器件没有时，你可以选择自己画一
19、个，由于本人对Protel不是很熟，所以还不会画。总的来讲，通过这次课程设计，不仅让我们对书本知识进行了复习，同时也更理解了原来没有理解透的知识，对芯片的应用也有了更多的认识。由于是分组设计，所以更加明白交流是很重要的，通过和同学的讨论将很多不懂的地方弄懂了，同时也让同学间的关系更加和谐了。归结一句话，本次课程设计让我受益匪浅。九、参考文献1康华光、邹寿彬、秦臻著电子技术基础数字部分（第五版）高等教育出版社2童诗白、华成英著模拟电子技术基础（第四版）高等教育出版社3 Protel DXP 2004 作者:王振营 出版日期:2006.034 http:/ http:/ http:/ http:/