課程設(shè)計說明書課程設(shè)計名稱： 數(shù)字邏輯課程設(shè)計 課程設(shè)計題目： 數(shù)字計步器 學(xué) 院 名 稱： 信息工程學(xué)院 摘要本課題是為了實現(xiàn)對移動步數(shù)的累計，在人體移動時水平位置發(fā)生變化從而觸動水銀開關(guān)使電路實現(xiàn)間斷性的接觸，從而產(chǎn)生脈沖信號使計數(shù)電路實現(xiàn)累計，達到記錄人體移動步數(shù)的目的。在設(shè)計該電路時，由于要實現(xiàn)對移動步數(shù)的累計故要用計數(shù)器來計數(shù)。為了清楚的知道自己任何時候走了多少步采用了LED數(shù)碼管來顯示數(shù)據(jù)并用BCD七段譯碼器來驅(qū)動數(shù)碼管。故該電路由輸入電路，計數(shù)電路，譯碼電路三部分構(gòu)成。其中，輸入電路由一個脈沖計數(shù)產(chǎn)生電路和一個置零電路組成；記數(shù)電路由四塊74HC160連接而成；譯碼電路是通過四片TC5022BP和電阻以及LED數(shù)碼管連接組成。通過此次試驗，更進一步了解什么是電子技術(shù)，知道如何設(shè)計電路來實現(xiàn)某些具體的功能。此次試驗為以后的學(xué)習(xí)奠定了堅實的基礎(chǔ)。關(guān)鍵字：記步器，譯碼，數(shù)碼管目錄 前言4第一章 計步器的概述 1.1記步器的特點及應(yīng)用5 1.2設(shè)計任務(wù)和具體要求5 1.3系統(tǒng)組成5第二章 設(shè)計方案及工作原理2.1 工作原理72.2 設(shè)計方案7第三章 調(diào)試及結(jié)果分析8第四章 總結(jié)9參考文獻10附錄一10附錄二12附錄三13前言開設(shè)本次電子課設(shè)，就是為了鍛煉我們對記數(shù)器知識的了解和應(yīng)用，以及培養(yǎng)我們對實際問題的解決能力，以利于我們今后的學(xué)習(xí)和工作。為了實現(xiàn)數(shù)字進位記步，我們選用按扭開關(guān)來模擬人走路，同時加上大電阻和大電容，以保護電路，不被燒壞，同時消除電路中的干擾，這點非常重要。同時該電阻和電容構(gòu)成的積分電路解決了開關(guān)的抖動問題從而就解決了信號的輸入問題 ，使得信號的累加和進位更加準確。用74HC160就可以實現(xiàn)0-99的進位為實現(xiàn)0-9999的進位再加上四片TC5022BP譯碼器和四個LED數(shù)碼管就可以將74HC160輸出的數(shù)字顯示出來。本次設(shè)計型實驗讓我們初步的了解了電子技術(shù)的意義，讓我們初步的了解到如何將平時所學(xué)到的知識運用到現(xiàn)實生活中也就是讓我們體會到生活中的許多科技產(chǎn)品就是用我們所學(xué)的簡單知識通過綜合制造出來的。此次實驗在一定程度上鍛煉了同學(xué)們的實際動手能力和解決實際問題的能力，為我們今后的學(xué)習(xí)和工作作了鋪墊。第一章 記步器的概述 1.1 記步器的特點及應(yīng)用隨著社可或缺的核心地位。會文明的進步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，先進的電子技術(shù)在各個近代學(xué)科門類和技術(shù)領(lǐng)域占有不。如今計數(shù)器廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品中，譬如，時鐘、心率表、運動腕表、手表、全自動電子血壓計、溫度濕度計、氣預(yù)報計等等。記步器中也用到了計數(shù)器。記步器的特點是它可以將人走完一段路程所走的步數(shù)記錄下來，記步器被應(yīng)用于健身器材上，它可以定量記錄每天運動的多少。記步器可以顯示步數(shù)、運動時消耗的熱量和調(diào)節(jié)靈敏度。1.2設(shè)計任務(wù)和具體要求 設(shè)計要求：用四位數(shù)字顯示器顯示步數(shù)，傳感器用水銀開關(guān)，人走一步時，開關(guān)閉合一次。原理：和計數(shù)器相同。設(shè)計電子計步器能夠?qū)崿F(xiàn)09999的計數(shù)、清零功能。1.3系統(tǒng)組成電路的結(jié)構(gòu)大致可分為4部分：（1） 計數(shù)部分單獨的一個74HC160芯片能夠起到十進制計數(shù)功能，其引腳如圖1所示：1、2為脈沖輸入端，3、4、5、6為輸入信號部分，9為電壓輸入端，7、10為使能端，11、12、13、14為輸出端，15為進位端；（2） 譯碼器驅(qū)動部分芯片TC5022BP引腳如圖所示，實現(xiàn)四線七段譯碼功能，1為進位端，2為電壓輸入端，3接地，4、5、6、7為輸入端，9、10、11、12、13、14、15為輸出端；(3) LED顯示部分單獨的一個LED顯示器能夠顯示0-9數(shù)字的變化，逢9向高位進1，四個LED顯示器實現(xiàn)09999的計數(shù)功能。(4) 輸入部分 直接接入實驗箱提供的CP連續(xù)脈沖，驅(qū)動計數(shù)器正常計數(shù)工作。第二章 設(shè)計方案及工作原理2.1 工作原理 74HC160是一種10進制計數(shù)器，只要能夠完成進位功能就可以用足夠多的74HC160計數(shù)比較大的數(shù)據(jù)。實驗需要完成0-9999的計數(shù)，所以由4個74HC160即可完成實驗。 計數(shù)器的輸入信號由脈沖信號提供，顯示部分由LED顯示管顯示?？梢哉f實驗的重要部分就是如何用十進制計數(shù)器來完成進位的任務(wù)。 輸入部分由手動開關(guān)和脈沖信號來完成均可。2.2 設(shè)計方案：74HC160是一種10進制計數(shù)器，就是說計數(shù)是從“0”到“9”。到“9”的時候就產(chǎn)生進位信號。利用這個信號，可以用2個74HC160做成100進位的計數(shù)器，用3個74HC160可以做成1000進位的計數(shù)器?，F(xiàn)在要求計數(shù)到9999，也就是10000進位的計數(shù)器，所以需要使用4個74HC160。計數(shù)器原理參考教材計數(shù)器，進行設(shè)計。 按照原理圖連接實驗電路，開啟計數(shù)開關(guān)將輸入信號改為電路板上的秒脈沖，電子計步器計數(shù)值能夠顯示09999的變化全過程，使用復(fù)位開關(guān)也清楚地看到顯示部分能夠從某一特定值清零。第三章 調(diào)試及結(jié)果分析剛開始的時候，我們是先把電路都連好了之后，打開開關(guān)一看，LED屏幕還是灰暗的。所以我們就一個一個的連。具體步驟如下：當接入第一個邏輯元件74HC160時，停下連接到另外的74HC160上，將其單個連接成一個計數(shù)部件，看其在數(shù)碼管上正常進位顯示。若數(shù)碼管上顯示的數(shù)字出現(xiàn)異常，可以依次對出入輸出的線路逐次排查，直到顯示的數(shù)字正常即可進入下一個元件的連接。 當打開電源時，發(fā)現(xiàn)LED屏幕不按照開關(guān)頻率而變化，所以我們放棄了用水銀開關(guān)，用電子箱上的秒脈沖信號源代替水銀開關(guān)。主干計數(shù)部分調(diào)試好了，現(xiàn)在只要接入邏輯開關(guān)，用個邏輯開關(guān)來控制，接入后能達到暫停、保持計數(shù)就完成了。 在調(diào)試中，大多數(shù)的電路都會存在一些問題，通常都是些小問題。通常要對每一個功能電路模塊進行逐一排查，因此排查過程需要特別有耐心，才能順利完成調(diào)試。尤其要注意的是線路之間接口是否接觸不良。 總結(jié)平時我只知道不斷的接受老師授予我們的知識，可卻很少知道所學(xué)的知識到底有什么用，到底可以用在哪些地方。我總是很茫然。通過這次基礎(chǔ)課程設(shè)計，讓我對這方面有了一定的了解，這樣讓我學(xué)習(xí)的積極性得到了提高。平時在這方面也會開設(shè)一些實驗但那些都只是些驗證性的實驗。很少有機會去自己設(shè)計電路。這次基礎(chǔ)課程設(shè)計讓我在這方面得到了鍛煉。通過這次基礎(chǔ)課程設(shè)計,讓筆者知道在設(shè)計電路時考慮的遠比課堂上所學(xué)的要多。實際中總有很多限制因素是必須要考慮的。設(shè)計思路決定產(chǎn)品的成本，性能等相關(guān)問題，因此一個良好的設(shè)計思路，是電路的核心。在布線時原以為可以隨意的將芯片插在電路板上就行了，但通過這次實驗讓了解到芯片不是可以隨意插的，那樣會導(dǎo)致連線很亂同時會造成排故障時很麻煩。這次基礎(chǔ)課程設(shè)計還讓我知道排故障時要一步一步的查，要有規(guī)律的去查這樣可以減少許多不必要的麻煩。此外也讓我知道了作實驗前找好足夠的資料是很重要的，同時芯片的功能表、管腳圖對電路的設(shè)計都是相當重要的。這次實驗讓我了解了如何使用仿真軟件，這樣可以幫助自己初步了解自己的設(shè)計是否正確，但仿真只能作為參考，有的時候仿真實現(xiàn)不了的電路在實際制作中是可以得到想要的效果的，所以仿真只是作為參考。原來總覺得科技產(chǎn)品是很神奇的東西，但通過這次的實驗讓我知道，它并不是那么要不可及的，只要去專研，去動手，自己也可以制造出科技產(chǎn)品，而且耐心和恒心也是不可缺少的。這次基礎(chǔ)課程設(shè)計鍛煉了筆者的動手能力，焊接技術(shù)也得到了提高?？傊敬坞娮诱n程設(shè)計有機地將理論與實踐相結(jié)合了，既考察了我對理論知識的掌握情況，還反映出筆者實際動手能力，更主要的是它激起我創(chuàng)新思維，為今后的進一步學(xué)習(xí)創(chuàng)下良好條件，為以后的就業(yè)也打下根基，真可謂一舉多得。同時也讓我意識到自己的水平，今后應(yīng)該更加努力學(xué)習(xí)理論知識，為今后的設(shè)計制作奠定基礎(chǔ)，而且要及時吸收先進技術(shù)緊跟時代步伐參考文獻：1. 李維.數(shù)字電路課程設(shè)計及實驗.大連理工大學(xué)出版社.2008.2. 趙淑范、王憲偉.電子技術(shù)實驗與課程設(shè)計.清華大學(xué)出版社.2006.3. 劉寶琴等.數(shù)字電路與系統(tǒng).清華大學(xué)出版社.20074. 王魯楊.電子技術(shù)實驗指導(dǎo)書.中國電力出版社.20085. 白中英.數(shù)字邏輯.科學(xué)出版社.2008附錄一：元件及元件清單74HC160 （圖1） TC5022BP （圖2） LED屏幕 (圖3)類型 元件 數(shù)量 芯片74HC160 4個 開關(guān)水銀開關(guān) 1個開關(guān) 邏輯開關(guān) 1個 芯片TC5022BP 4個熒光數(shù)碼管 BS201A 4個 導(dǎo)線連接導(dǎo)線 若干附錄二：電路原理總圖電路原理總圖附錄三： 仿真電路圖仿真電路圖14