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1、 毕 业 论 文 题 目 电子计分板 学生姓名 学 号 20074305016 院 系 成人教育学院专 业 电子信息工程指导教师 二一 年 十二 月 二十三 日电子记分板南京信息工程大学成教院，210044摘 要：该电路原理简单，采用普通的CMOS集成电路，很容易自制。第一个数码管仅有两种状态，即“0”或显示“l”，后两个数码管可显示“0”“9”十种状态，故该计分器的最高计分可达199分。电路主要由计数器、译码电路、触发电路、显示电路及防抖动开关电路等组成。 本装置可用于工矿、学校篮球场在控制台累计比赛得分并用显示屏显示分数。本实验电路经安装后能正常工作，起到计分作用，只是安装时由于全采用CM
2、OS电路，应断开电源进行焊接，以防损坏CMOS电路。关键词：译码电路、加法器、JK触发器、与非门1 引 言 迈进21世纪，网络与通信技术、多媒体技术以及新型体系结构的计算机设计随时都在向系统级芯片的设计与制造提出新的挑战。现代电子产品的性能越来越高、复杂度越来越大。更新步伐越来越快。相信以后还会有更多的电子产品出现服务于人类，也会有更多的人喜欢电子技术。下面，就以电子计分器电路为例来简单的介绍一下电子产品的特点。由于原电路图用强电启动，我考虑了两套方案。一套是起用原来的电路图纸、另一套是将220v强电压利用稳压电源转换成9v电压输出。由于大多数电路仅用强电部分整流出的9v电压启动，出于安全考虑
3、我决定将强电部分改为稳压电路，输出为9v。因此电路中必须加入变压器、整流桥等，以实现交流变直流。第一模块是降压和桥式整流；第二模块式滤波和稳压。2 设计方案2.1 工作原理本装置可用于工矿、学校蓝球场在控制台累计比赛得分并用显示屏显示分数。该电路采用普通CMOS集成电路，很容易自制。IC1和IC2为十进制加/减计数器，分别组成分数的个位和十位。IC3和IC4为7段译码电路，它把IC1和IC2的十进制数字信号译成可显示09数字的7段码。IC5为分数的百位，它为JK触发器只有二种状态，所以本电路的最高得分为199分。S1为加分开关，每按一次产生一个脉冲信号使IC1做加法计数一次。S2为减分开关，每
4、按一次作减法计数一次。IC1的进位或借位信号会自动传递给IC2使其计数。S3为清零开关，按S3即显示“000”。R1、C1、R2、C2为防止开关抖动所设置。这是因为开关在开或关的瞬间会产生多次抖动从而使电路误计数，所以增设阻容元件来消除开关的抖动。7段数码AG显示部分每段由多个发光二极管并联构成。实验点评：本实验电路经安装后能正常工作，起到计分作用。原理简单容易成功，只是安装时由于全采用CMOS电路，应断开电源进行焊接，以防损坏CMOS电路。2.2 电路原理图 图2-1 电路原理图3 电路的五大模块功能3.1 直流稳压电路实验是用LM78XX系列三端稳压集成电路制作的稳压电源，把7805换成7
5、8xx、7808、7809、7812等不同输出电压的三端稳压集成电路，就能得到相应的输出电压。该模块由变压器，桥式整流电路，三端集成稳压块及滤波电容。其中单相桥式整流电路是工程上最常用的单相整流电路，如图3-1所示。 直流稳压电源一般由整流电路、滤波电路和稳压电路三大部分组成。图3-1 单相桥式整流电路3.1.1 整流电路 整流电路的任务是将经过变压器降压以后的交流电压变换为直流电压。变压器的选择，除了应满足功率要求外，它的次级输出电压的有效值2 应略高于要求稳压电路输出的直流电压值。对于高质量的稳压都选用桥式整流电路。 单相桥式整流电路如图3-2所示，图中Tr为电源变压器，它的作用是将交流电
6、网电压vI变成整流电路要求的交流电压 ，RL是要求直流供电的负载电阻，四只整流二极管D1D4接成电桥的形式，故有桥式整流电路之称。图3-2 单相桥式整流电路模拟图单相桥式整流电路的工作原理可分析如下。为简单起见，二极管用理想模型来处理，即正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。在v2的正半周，电流从变压器副边线圈的上端流出，只能经过二极管D1流向RL，再由二极管D3流回变压器，所以D1、D3正向导通，D2、D4反偏截止。在负载上产生一个极性为上正下负的输出电压。其电流通路可用图2-2中实线箭头表示。在v2的负半周，其极性与图示相反，电流从变压器副边线圈的下端流出，只能经过二极管D2流向RL，再由二
7、极管D4流回变压器，所以D1、D3反偏截止，D2、D4正向导通。电流流过RL时产生的电压极性仍是上正下负，与正半周时相同。其电流通路如图2-2中虚线箭头所示。综上所述，桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性，将四个二极管分为两组，根据变压器副边电压的极性分别导通，将变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连，负极性端与负载电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压根据上述分析，可得桥式整流电路的工作波形如图3-3。由图可见，通过负载RL的电流iL以及电压vL的波形都是单方向的全波脉动波形。图3-3 桥式整流电路工作波形3.1.2滤波电路 对于一般要求的稳压电源，多采用电容滤
8、波或 型滤波。桥式整流电路经电容滤波后，滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L，以及由电容、电感组合而成的各种复式滤波电路。常用的结构如图3-4所示。图3-4 常用滤波电路由于电抗元件在电路中有储能作用，并联的电容器C在电源供给的电压升高时，能把部分能量存储起来，而当电源电压降你时，就把能量释放出来，使负载电压比较平滑，电容C具有平波的作用；与负载串联的电感L，当电源供给的电流增加（由电源电压增加引起）时，它把能量存储起来，而当电流减小时，又把能量释放出来，使负载电流比较平滑，即电感L也有平波作用。滤波电路的形式很多，为了掌
9、握它的分析规律，把它分为电容输入式（电容器C接在最前面，如图3-4中的（a）、（c）和电感输入式（电感器L接在最前面，如图3-4中的（b）。前一种滤波电路多用于小功率电源中，而后一种滤波电路多用于较大功率电源中（而且当电流很大时仅用一电感器与负载串联）。 滤波电路及其经过整流桥后电流的变化如图3-5所示V2是经过变压器后的输出电压值，Vc是输出的直流电压。图3-5 滤波电路及电流的变化3.1.3稳压电路LM7809集成电路的引脚功能及数据见表所列表3-1 LM7809引脚功能及数据引脚功能电压（V）在路电阻（k）开路电阻（k）红笔测量黑笔测量红笔测量黑笔测量输入12充电充电225.5输出9充电
10、充电36地0000078* 、 79 * 系列三端稳压器中最常应用的是 TO-220 和 TO-202 两种封装。这两种封装的图形以及引脚序号、引脚功能如图3-7所示。图中的引脚号标注方法是按照引脚电位从高到底的顺序标注的。这样标注便于记忆。引脚 为最高电位，脚为最低电位，脚居中。从图中可以看出，不论正压还是负压，脚均为输出端。对于 78*正压系列，输入是最高电位，自然是脚，地端为最低电位，即脚，如附图3-6所示。对与79*负压系列，输入为最低电位，自然是脚，而地端为最高电位，即脚，如附图所示。此外，还应注意，散热片总是和最低电位的第脚相连。这样在78*系列中，散热片和地相连接，而在79*系列
11、中，散热片却和输入端相连接。 LM7809是三端稳压集成块。要求输入为直流电压，电加滤波电容。由于压差较大，需要加散热片图3-6 三端稳压（78，79系列）管脚判断技巧3.2译码及加法电路译码及JK电路包括译码器、加法器、与非门等部分。3.2.1 译码器电路（CD4055）BCD-七段译码器/液晶显示驱动器 CD4055 为单位数字BCD-七段译码器/驱动器电路，在单片上具有电平移动功能。此特性允许BCD 输入信号变化范围（VDDVSS）与七段输出信号（VDDVEE）相同或不同。七段输出由fDI 输入端控制，可使所选择的段输出为低、高或方波（对于液晶显示）。当fDI 输入为低电平时，由BCD
12、输入所选择的段输出为高电平；反之，为低电平。当fDI 输入为一方波时，所选择的段输出也为一方波，且其相位与fDI 输入相差180，那些没被选择的段输出为与输入同相的方波。用于液晶显示的fDI 方波重复频率通常在30Hz（正好高于闪烁率）至200Hz（正好低于液晶显示频率响应的上限）的范围内。提供了电平位移高幅值fDO 输出。可用来驱动液晶显示的公共电极。所以输入组合的译码提供了09 及L、P、H、A 及空白显示。CD4055 提供了16 引线多层陶瓷双列直插（D）、熔封陶瓷双列直插（J）、塑料双列直插（P）和陶瓷片状载体（C）4 种封装形式。图3-7 CD4055管脚图2.2.2 加法器电路加
13、法器40192( 为可预置BCD 可逆计数器，其内部主要由四位D 型触发器组成，与一般计数器不同之处在于加计数器和减计数器分别由两个时钟输入端。40192 具有复位CR、置数控制/LD、并行数据D0D3、加计数时钟CPU、减计数时钟CPD 等输入，当CR 为高电平时，计数器置零。当/LD 为低电平时，进行预置数操作，D0D3 上的 数据置入计数器中，计数操作由两个时钟输入控制。当CPD“1”时，在CPU 上跳变时计数器加1 计数；当CPU“1”时，在CPD 上跳变计数器减1 计数。除四个Q 输出外，40192 还有一个进位输出/CO 和一个借位输出/BO，/CO 和/BO 一般为高电平，只有在
14、加计数模式，当计数器达到最大状态时，/CO 输出一个宽度为半个时钟周期的负脉冲，在减计数模式，当计数器全为零时，/BO 输出一个宽度为半个时钟周期的负脉冲。引出端符号：CR 清除端CPD 减计数时钟输入端CPU 加计数时钟输入端D0D3 并行数据输入端Q0Q3 计数器输出端/BO 借位输出端/CO 进位输出端VDD 正电源VSS 地推荐工作条件：电源电压范围3V15V输入电压范围0VVDD工作温度范围：M类55125E 类.4085极限值： 电源电压.0.5V18V输入电压0.5VVDD+0.5V输入电流.10mA引出端排列： 图3-8 CD40192管脚图图3-9 逻辑图表3-2 CD40192功能表CLK-CLK+PER工作方式HHL加计数HHL不计数HHL减计数HHL不计数LL预置数H清除3.2.3 与非门电路CD4011CD4011内部结构和工作特性：4011内部有四个与非门电路组成，具有功耗低、抗扰度强、电源电压范围宽等特点，而
