【正文】 30 參考文獻 [1]秦曾煌 .電工學 [M].北京：高等教育出版社， 2021 [2]康華光 .電子技術基礎 [M].北京：高等教育出版社， 2021 [3]楊素行 .模擬電子技術基礎簡明教程 [M].北京：高等教育出版社， 2021 [4]高吉祥等 . 數(shù)字電子技術 [M]. 北京：電子工業(yè)出版社， 2021 [5]黃智偉 .印制電路板（ PCB）設計技術與實踐 [M]. 北京：電子工業(yè)出版社， 2021 [6]黃智偉等 .基于 multisim2021 的電子電路計算機仿真設計與分析 .北京：電子工業(yè)出版社， 2021 [7]黃智偉．全國大學生電子設計競賽技能訓練 [M]．北京：北京航空航天大學出版社， 2021 31 附錄：元器件清單 開關 ： 2 個 電源： 1 個 導線：若干 電阻： 4 個 電容： 2 個 信號發(fā)生器芯片 NE555 ： 1 個 計數(shù)器芯片 74LS160 ： 5個 譯碼器芯片 74LS48 ： 5個 顯示器共陰極數(shù)碼管 ： 5個 邏輯門電路芯片 74LS00 ： 3個 邏輯門電路芯片 74LS01： 2 個 。這次的課程設計不 僅檢驗了我所學習的知識，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。知道了它們的結構知識，工作原理，電路分析，工作環(huán)境等專業(yè)知識。 解決方 案：使用二輸入與非邏輯門，當 74LS160輸出端為 9，即 QAQBQCQD=1010時， QA、 QC將“ 1”輸出到與非門的兩個輸入端，與非門的輸出端接入 74LS160的 CLR 清零引腳，實現(xiàn)強制清零并產(chǎn)生進位輸出信號。 解決方案：將 74LS148 的 5 號引腳 RBI 端接低電平，則可以正常譯碼。 總電路仿真圖 這次課程設計的仿真軟件選用的是 Multisim，仿真的總電路圖如下所示： 26 圖 18 總電路仿真圖 27 實物圖 圖 19 總電路實物圖 之清零狀態(tài) 圖 20 總電路實物圖 之暫停狀態(tài) 28 圖 21 總電路實物圖 之計時最大值 組裝與調(diào)試 調(diào)試過程中用到的主要儀表儀 器 這次課程設計做實物的過程用到的儀器儀表如下：萬用表、函數(shù)信號發(fā)生器、示波器、電源。電路的清零信號是由開關接在高電平與各計數(shù)器的 CLR 清零端控制的。計數(shù)器開始計數(shù)工作， 74LS160 的輸入端 A～ D 接低電平，即計數(shù)器從 0開始計時，當 74LS160 計數(shù)到 9，會進位輸出到下一位的時鐘輸入，即其 15號引腳 RCO接入下一位 74LS160 的時鐘輸入 CLK 端； 74LS160 的輸出端 QA～ QD連接在相應的譯碼器 74LS48 的輸入端 A～ D，譯碼器 74LS48 開始譯碼工作， 74LS48 的輸出端 a～ g，分別接入共陰極數(shù)碼管的輸入端 a～ g，驅(qū)動數(shù)碼管顯示 1～ 9數(shù) 值。仿真圖如下圖所示： 10KR310KR4S2SWDPDTS1SWDPDT123U11:1SN74LS01N9108U11:3SN74LS01N 圖 15 開關模塊的 電路圖 總電路 總電路原理圖 該設計是用 Altium Designer 軟件畫的總電路原理圖（ SHB）以及 PCB 圖。本次設計中選取了四組 2 輸入端與非門芯片 74LS01。因此，使用這種觸發(fā)器時，禁止 Sd=Rd=0 的輸入狀態(tài)出現(xiàn)。當輸入條件同時消失時，觸發(fā)器狀態(tài)不定，即 Qn+1=。 當 Sd=Rd=1 時，觸發(fā)器狀態(tài)保持不變，即 Qn+1=Qn。 3） 其電路圖如下： 圖 13 基本 RS觸發(fā)器電路圖 RS 觸發(fā)器的邏輯功能，可以用輸入、輸出之間的邏輯關系構成一個真值表如下： 21 表 5 基本 RS觸發(fā)器的真值表 當 Sd=0、 Rd=1時，不管觸發(fā)器原來出于什么狀態(tài)，其次態(tài)一定為 1，即 Qn+1=1，故觸發(fā)器處于置 1 狀態(tài)（位置狀態(tài)）。若 Q端處于高電平，就說觸發(fā)器是 1 狀態(tài)； 2） Q=0， y=1。正常工作時，觸發(fā)器的 Q和 y應保持相反，因而觸發(fā)器具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)： 1） Q=1， y=0。 基本 RS 觸發(fā)器電路及其功能 基本 RS觸發(fā)器由兩個“與非”門構成的基本 RS觸發(fā)器。根據(jù)需要選取了基本 RS 觸發(fā)器，基本 RS觸發(fā)器在電子秒表中的職能是啟動和停止秒表的工作。引腳 A～ G分別接入譯碼器 74LS48 相應的輸出 a～ g。 18 圖 10 數(shù)碼管的引腳封裝 圖 11 數(shù)碼管的仿真元件圖 本次實驗需要用 5 個數(shù)碼管，其中以秒為單位的數(shù)碼管的 H腳接高電平，即顯示小數(shù)點，其余 4位接低電平，不顯示小數(shù)點。 由于 74LS48 是可驅(qū)動共陰極發(fā)光二 極管組成的七段顯示器顯示，所以根據(jù)需要，這里選用共陰極發(fā)光二極管組數(shù)碼管。共陽顯示器的陽極連接在一起，此時對陽極提供一正電壓，通過限流電阻控制其陰極為高電平或是低電平來決定其暗或是亮?？刂七@些發(fā)光二極管的亮與暗，即可顯示不同的字符或符號。 發(fā)光二極管可以單個的形式使用，也可將幾個發(fā)光二極管封裝 在一起，根據(jù)封裝的形狀有七段數(shù)碼顯示器、米字型顯示器和點陣式顯示器等不同的形式。常用的顏色有紅、綠、黃。其中 16引腳均接入高電平， 7 引腳 GND 接地，輸入端為 A～ D， A為最高位，分別接計數(shù) 17 器 74LS160 的 QA～ QD引腳，輸出端 a～ g 將接入顯示器數(shù)碼管的相對應的引腳。該功能主要用于多個7段顯示器同時顯示時熄滅高位的零 . 下列為 74LS48 的引腳封裝圖其功能表： 圖 8 74LS48的引腳封裝圖 15 表 4 74LS48的功能表 譯碼器模塊的 電路設計及電路圖 本次設計共用了 5 塊 74LS48 來進行計數(shù)。 （ 4） 動態(tài)滅零功能（ LT=1， RBI=1） 此時 BI/RBO 端也作為輸出端， LT 端輸入高電平信號， RBI 端輸入低電平信號，若此時 DCBA = 0000，輸出全為“ 0”，顯示器 熄滅，不顯示這個零。 （ 3） 燈測試功能（ LT = 0） 此時 BI/RBO 端作為輸出端， 端輸入低電平信號時，與 及 DCBA 輸入無關，輸出全為“ 1”，顯示器 7個字段都點亮。 （ 2） 消隱功能（ BI=0） 此時 BI/RBO 端作為輸入端，該端輸入低電平信 號時，無論 LT 和 RBI 輸入什么電平信號，不管輸入 DCBA 為什么狀態(tài)，輸出全為“ 0”， 7 段顯示器熄滅。 由 74LS48 真值表可獲知 74LS48 所具有的邏輯功能： （ 1） 7段譯碼功能（ LT=1， RBI=1） 在燈測試輸入端（ LT）和動態(tài)滅零輸入端（ RBI）都接無效電平時，輸入 DCBA 經(jīng) 74LS48 譯碼，輸出高電平有效的 7段字符顯示器的驅(qū)動信號，顯示相應字符。其它端為使能端。 本次設計里選用了 74LS48 譯碼器。 譯碼器 8421BCD 碼譯碼器：這種譯碼器的輸入端子有四個，分別輸入四位 8421BCD二進制代碼的各位，輸入端子有 10個。計數(shù)器模塊圖如下圖所示： 12 SR1PE9CET10CEP7CLK2TC15P03Q014P14Q113P25Q212P36Q311VCC16GND8U10 SN74LS160ANBI/RBO4RBI5LT3A07A11A22A36a13b12c11d10e9f15g14VCC16GND8U4 SN74LS48NBI/RBO4RBI5LT3A07A11A22A36a13b12c11d10e9f15g14VCC16GND8U2 SN74LS48NBI/RBO4RBI5LT3A07A11A22A36a13b12c11d10e9f15g14VCC16GND8U5 SN74LS48NBI/RBO4RBI5LT3A07A11A22A36a13b12c11d10e9f15g14VCC16GND8U3 SN74LS48NBI/RBO4RBI5LT3A07A11A22A36a13b12c11d10e9f15g14VCC16GND8U1 SN74LS48NSR1PE9CET10CEP7CLK2TC15P03Q014P14Q113P25Q212P36Q311VCC16GND8U9 SN74LS160ANSR1PE9CET10CEP7CLK2TC15P03Q014P14Q113P25Q212P36Q311VCC16GND8U7 SN74LS160ANSR