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1、四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文）设计(论文)题目: 使用数字显示的 旋转圆盘电路设计 专 业: 通信技术 班 级: 通技06-2_ 学 号: 姓 名: 指导教师: 二八年十二月三十日四川信息职业技术学院毕业设计（论文）任务书学 生姓 名通技06-2专业通信技术设计（或论文）题目使用数字显示的旋转圆盘电路设计备 注设计（论文）内容：（1）设计指标 设计一个LED数码管制作的旋转圆盘电路。 要求电路具有启动开关和停止开关，摁下启动开关，计数器开始计数；在摁下停止开关后，计数器仍然工作，然后停止在某一数字上，这个数字就是得中的数字。 要求电路使用稍快的时钟脉冲来实现数字的选取。（2）设计要
2、求 画出电路原理图（或仿真电路图）； 元器件及参数选择；进度安排：第5周：任务下达，理解消化任务要求；初步设计方案确定；第6周第10周：设计方案确定，分模块部分完成；第11周：中期检查，查找问题，分析解决难点；第12周第15周：分模块调试，整体电路调试，论文书写等；第16周：答辩主要参考文献：1戴伏生.基础电路设计与实践M.北京：国防工业出版社，20022谢嘉奎.电子线路.第4版.北京：高等教育出版社，19993郑应光.模拟电子线路（一）.南京：东南大学出版社，2005.14李哲英等.实用电子线路设计M.北京:电子工业出版社,19975集成电路编委会.标准集成电路数据手册-运算放大器M.北京:
3、电子工业出版社,19986上海电器科学研究所.实用电子元器件手册M.上海科学技术出版社,19987全国大学生电子设计竞赛组委会.全国大学生电子设计竞赛获奖作品精选(1994-1999)Z.北京:北京理工大学出版社，2003审批意见教研室负责人：年 月 日备注：任务书由指导教师填写，一式二份。其中学生一份，指导教师一份。四川信息职业技术学院毕业设计说明书目录摘要1第1章绪论2第2章电路原理框图3第3章单元电路工作原理43.1RS锁存器43.1.1用或非门构成的RS锁存器43.1.2用与非门构成的RS锁存器53.1.3锁存信号电路53.2脉冲产生电路63.2.1脉冲产生电路的选择63.2.2脉冲产
4、生电路设计63.3计数器电路工作原理及芯片的选择73.3.174LS161芯片介绍83.3.2利用74LS161构成37进制计数器93.4七段数字显示译码器93.4.1七段数字显示译码器74LS48介绍103.4.2译码电路设计113.5显示器123.5.1显示器的选择123.5.2显示电路13第4章电路原理图15总结16参考文献18I四川信息职业技术学院毕业设计说明书摘要当今社会数字显示的应用无处不在，银行、火车站、娱乐场所等移动屏幕的显示，都是在简单的数字显示的基础上发展起来的。本设计是用七段数字显示器制作旋转圆盘，该旋转圆盘是娱乐场所的常用工具，能完成37进制计数，主要由七段译码器、十进
5、制计数器和RC环形振荡器构成。关键词旋转圆盘；计数器；译码器；振荡器第18页共18页第1章绪论目前，大规模的工业化生产使得生产效率大大提高，产品产量也随之提高，对于产量及相关信息的计量也是非常重要的。无论是大型的生产基地还是小型的工厂，产品日产量动辄成千上万，传统的人工计数方式存在诸多缺点，早已经不能适应现代的产品生产规模。在当今世界，工业产品的计数自动化越来越普及，特别是随着科学技术的迅速发展电子技术的发展越来越快了，LED、LCD等光显示的应用领域越来越广泛，它的适用性及功能的便捷性正在逐渐被人们所利用，在生活、娱乐、工业、医疗等各个行业都应用到了用LED来显示计数，其产品的多样性和功能的
6、使用性、强大性越来越强。LED数码管灯身及灯罩均为进口PC材料或PMMA材料，采用电脑编程控制数字电路，以高亮度LED作为光源，利用红、绿、蓝三基色，通过微电脑控制器，多条灯管组合形成夜空中的变色光带，可实现彩色渐变、跳变、色彩闪烁、随机闪烁、渐变交替、色彩追逐、流水、扫描、滚动、图案编字等各种颜色变化，是一种新型高级装饰灯具。它既有霓虹灯的动感亮丽，又有日光的柔和，能演化出各种绚丽多彩的灯光颜色，达到同步七彩、三彩渐变、跳变，流水、追逐、扫描等引种变化效果。该产品可广泛应用于花园、舞台、立交桥护栏、大楼轮廓、景观照明、广告牌等场所以及城市亮化工程等。本设计的旋转圆盘是利用计数器和译码器芯片制
7、作的计数装置，其工作原理是当摁下电路的启动开关，信号就由时钟脉冲控制电路通过延时电路把信号送到振荡电路中，产生的时钟脉冲就会通过熄灭脉冲控制电路送到十进制计数器，然后再通过七段译码器到LED数码管。当摁下停止开关，由于RS锁存器锁存信号，通过延时电路的延时作用，计数器会随机地停止在某一个数字上。本电路主要完成的功能是从00计到36然后又复位开始新一轮循环。第2章电路原理框图本设计使用数字显示的电子旋转圆盘电路主要由计数器、译码器、RC环形振荡器、RS锁存器、LED数码管显示五大部分组成，其原理框图如图2-1所示。图2-1使用数字显示的旋转圆盘框图当摁下电路的启动开关，信号就由时钟脉冲控制电路通
8、过延时电路把信号送到振荡电路中，产生的时钟脉冲就会通过熄灭脉冲控制电路送到十进制计数器，然后再通过七段译码器到LED数码管。当摁下停止开关，由于RS锁存器锁存信号，通过延时电路的延时作用，计数器会随机地停止在某一个数字上。本电路主要完成的功能是从00计到36然后又复位开始新一轮循环。第3章单元电路工作原理3.1RS锁存器RS锁存器在电路中可起到封锁和存储输入触发脉冲的作用，有或非门或与非门两种结构，其作用是一样的。3.1.1用或非门构成的RS锁存器RS锁存器是用两个2输入或非门实现的。每个或非门的其中一个输入都被交叉耦合到另一个或非门的输出端，而另一个输入端提供使锁存器由一个状态变到另一个状态
9、的触发方式。这种锁存器逻辑符号如图3-1所示。图3-1由或非门交叉耦合构成的RS锁存器其真值表如表3-1所示。表3-1或非门构成的RS锁存器的真值表SR000101101011003.1.2用与非门构成的RS锁存器用与非门构成的RS锁存器其电路工作原理与或非门电路类似，电路如图3-2所示。 图3-2由与非门构成的RS锁存器与非门构成的RS锁存器真值表如表3-2所示。表3-2与非门构成的RS锁存器真值表SR11011010010011根据真值表知，当输入S、R同时为1时，输出是保持状态；当输入S=0、R=1而输出端Q为逻辑1而为逻辑0时，锁存器处于置位状态。相反地，当输入S=1、R=0而输出端Q
10、为逻辑0而为逻辑1时，锁存器处于复位状态；对于与非结构的RS锁存器，禁止条件是S=R=0，因为这会导致Q=1。因为和用或非门构成的RS锁存器相比，用与非门构成的RS锁存器对有效的低输入产生响应，所以本设计采用的是用与非门构成的RS锁存器来完成电路的功能。3.1.3锁存信号电路由与非门构成的RS锁存器在电路中主要是锁存信号的功能，其电路如图3-3所示。信号到RC环形振荡电路0.47u图3-3时钟脉冲控制电路当按下启动开关，既给电路了一个低电平信号，经过RS锁存器电路输出一个高电平信号，该信号被送到延时电路；按下停止开关后，R端获得一个低电平信号，通过RS锁存器电路输出一个低电平信号，这时二极管截
11、止，所以电路没有信号输出。但是LED数码管显示的数字不会立即停止，由于缓冲会随机的停在某个数字上。3.2脉冲产生电路3.2.1脉冲产生电路的选择脉冲产生电路有LC正弦波振荡电路、555电路、RC环形振荡电路等，LC正弦波振荡电路与RC桥式正弦波振荡电路的组成原则在本质上是相同的，只是选频网络采用LC电路。在LC振荡电路中，当f=f0时，放大电路的放大倍数数值最大，而其余频率的信号均被衰减到零；引入正反馈后，使反馈电压作为放大电路的输入电压，以维持输出电压，从而形成正弦波振荡。555集成定时器是一种模拟和数字电路相混合的集成电路。它结构简单，使用灵活，用途十分广泛，可以组成多种波形发生器、多谐振
12、荡器、定时延时电路、双稳触发电路、报警电路、检测电路、频率变换电路等。但由于RC环形振荡器振荡周期调节很方便，价格低廉，所以本设计选用RC环形振荡器。3.2.2脉冲产生电路设计最简单的环形振荡器构成十分简单，但是并不实用。因为集成门电路的延迟时间tpd极短，而且振荡周期不便调节。为了克服上述缺点，可以在简单环形振荡器电路的基础上，增加RC延迟环节，即可组成如图3-3所示的RC环形振荡器。它的电路是由三个非门环形连接以确保起振，R、C为定时元件。RS是限流电阻，为G3的保护电阻而设置，其值较小，通常为100欧左右。为保证电路正常工作，要求R+RsRoff,否则会使G3门总处于开启状态，电路不能起
13、振。图3-3RC环形振荡电路RC环形振荡其的基本原理就是利用电容C的充放电，改变U13的电平（因为RS很小，在分析时往往忽略它）来控制G3周期性的导通和截止，在输出端产生矩形脉冲。电路的振荡周期为：T2.2RC改变R、C的值，可以调节RC环形振荡器的振荡器的振荡周期T。但是，R不能选的太大（一般1千欧左右），否则电路不能正常振荡。在RC环形振荡电路中，周期T定为2S，电阻R选为960，根据振荡周期公式T2.2RC，可得C=T/2.2R，代入数据得C=2S/960=0.002F。3.3计数器电路工作原理及芯片的选择能够实现计数的计数器芯片有74LS161、74LS163、74LS160等，其中，
14、74LS161是具有多种功能的集成同步4位二进制计数器，它具有计数、保持、同步预置、异步清零功能。74LS163是集成同步4位二进制计数器，采用的是同步清零方式，当Cr为低电平时，在CP脉冲的上升沿到来时，计数器清零，Q4Q3Q2Q1=0000。其他逻辑功能、计数工作原理与74LS161没有区别。74LS160是一个具有异步清零、同步置数、可以保持状态不变的十进制上升沿计数器，用1片74LS160可以设计一个低于10进制的任意进制计数器。74LS160、74LS161、74LS163的逻辑功能相近，计数工作原理、引线排列图没有区别，因此，在许多场合下可以互换。本设计选用的是74LS161计数器芯片在电路中完成37进制计数功能。3.3.174LS161芯片介绍74LS161是具有多种功能的集成同步4位二进制计数器，它具有计数、保持、同步预置、异步清零功能。其功能如表3-3所示。表3-374LS161功能表输入输出功能CLDPTCPDCBAQDQCQBQA
