•          設(shè)計(jì)的任務(wù)
  

1、仿真軟件介紹

Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。

工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路進(jìn)行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進(jìn)行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計(jì)，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計(jì)工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計(jì)和測試這樣一個完整的綜合設(shè)計(jì)流程。

2、設(shè)計(jì)目的和設(shè)計(jì)要求

利用字發(fā)生器和譯碼器電路實(shí)現(xiàn)廣告流水燈電路。

•          設(shè)計(jì)過程
  

2.1方案說明

開光X作為控制信號，74LS160組成3進(jìn)制和4進(jìn)制計(jì)數(shù)器，74LS151進(jìn)行置數(shù)選擇，通過74LS48譯碼驅(qū)動數(shù)碼管顯示。

2.2電路設(shè)計(jì)過程

（1）74LS160計(jì)數(shù)器電路

該設(shè)計(jì)用到了74LS160十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，以下為74LS160的介紹：
     異步清零端/MR1 為低電平時，不管時鐘端CP信號狀態(tài)如何，都可以完成清零功能。 160的預(yù)置是同步的。當(dāng)置入控制器/PE為低電平時，在CP上升沿作用下，輸出端Q0-Q3與數(shù)據(jù)輸入端P0-P3一致。對于54/74160，當(dāng)CP由低至高跳變或跳變前，如果計(jì)數(shù)器控制端CEP、CET為高電平，則/PE應(yīng)避免由低至高電平的跳變，而54/74LS160無此種限制。 160的計(jì)數(shù)是同步的，靠CP同時加在四個觸發(fā)器上而實(shí)現(xiàn)的。 當(dāng)CEP、CET均為高電平時，在CP上升沿作用下Q0-Q3同時變化，從而消除了異步計(jì)數(shù)器中出現(xiàn)的計(jì)數(shù)尖峰。對于54/74LS160的CEP、CET跳變與CP無關(guān)。 當(dāng)計(jì)數(shù)溢出時，進(jìn)位輸出端（TC）輸出一個高電平脈沖，其寬度為Q0的高電平部分。對于74LS160，在CP出現(xiàn)前，即使CEP、CET、/MR發(fā)生變化，電路的功能也不受影響。

160外部管腳
引出端符號：
TC           進(jìn)位輸出端
CEP           計(jì)數(shù)控制端
Q0-Q3           輸出端
CET           計(jì)數(shù)控制端
CP           時鐘輸入端（上升沿有效）
/MR           異步清除輸入端（低電平有效）
/PE           同步并行輸入置數(shù)端（低電平有效）
74LS160邏輯功能表如下表1所示

表1  74LS160邏輯功能表

通過以上資料可以發(fā)現(xiàn)我們只需要改變74LS160計(jì)數(shù)器的置數(shù)信號，即可實(shí)現(xiàn)進(jìn)制的轉(zhuǎn)換。具體電路圖如下所示：

（2）置數(shù)數(shù)據(jù)選擇電路

此次設(shè)計(jì)采用8選1數(shù)據(jù)選擇器74ls151進(jìn)行數(shù)據(jù)選擇，開光X作為控制信號。

8選1數(shù)據(jù)選擇器74ls151功能表如下

從功能圖可看成只要將開關(guān)X的信號接入數(shù)據(jù)選擇器74ls151最低位即可實(shí)現(xiàn)輸出選擇D0和D1。將計(jì)數(shù)電路的置數(shù)信號接入D0和D1，從而實(shí)現(xiàn)三進(jìn)制和四進(jìn)制的切換。

（3）譯碼顯示電路

數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點(diǎn)顯示）；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就會被點(diǎn)亮。

該設(shè)計(jì)中選用的是七段數(shù)碼管如圖6所示，為共陰極的 ，用7448譯碼驅(qū)動器進(jìn)行驅(qū)動，當(dāng)電路開始正常工作后在該數(shù)碼管上就會按設(shè)計(jì)要求依次顯示數(shù)字。

                           圖6  半導(dǎo)體數(shù)碼管

計(jì)數(shù)器用來產(chǎn)生十進(jìn)制計(jì)數(shù)，其輸出端信號加到譯碼器輸入端，經(jīng)譯碼后可以在輸出端產(chǎn)生所需的控制信號。本電路計(jì)數(shù)器譯碼器采用74LS48，譯碼驅(qū)動電路如下圖。

（4）總電路圖

（6）仿真結(jié)果

X=0時，從0-2三進(jìn)制計(jì)數(shù)器

X=1時，從0-3四進(jìn)制計(jì)數(shù)器

•          設(shè)計(jì)小結(jié)
  

（1）實(shí)驗(yàn)總結(jié)以及心得體會。

這次的課程設(shè)計(jì)是一次難得的鍛煉機(jī)會，讓我們能夠充分利用所學(xué)過的理論知識還有自己的想象能力，另外還有學(xué)習(xí)查找資料的方法，以及自己處理分析電路、設(shè)計(jì)電路的能力。這次的課程設(shè)計(jì)讓我們懂得了理論知識在實(shí)際中的用途，突然感覺自己學(xué)的東西很有用，我們覺得這樣就可以激發(fā)我們以后的學(xué)習(xí)興趣，這樣有利于今后更好的學(xué)習(xí)。

通過這次實(shí)踐活動，我們增強(qiáng)了解決問題的能力，從中也發(fā)現(xiàn)了自己在動手操作方面的不足，為日后參加工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

通過本次活動，我們了解數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用，發(fā)展前景，對所學(xué)專業(yè)有了進(jìn)一步的了解，更加熱愛所學(xué)專業(yè)，從中發(fā)現(xiàn)了理論方面的缺陷。理論是我們今后實(shí)踐、工作的基礎(chǔ)，理論的學(xué)習(xí)不能有絲毫的懶惰，雖說理論是枯燥、乏味的，但我們要刻苦學(xué)習(xí)，充實(shí)自己的理論，為今后的學(xué)習(xí)工作打下基礎(chǔ)。其次，我們忽視了動手能力的培養(yǎng)，在動手制作中明顯感到了吃力，犯了很多錯誤，對我們是一個不少的打擊。但在另一方面也給了我們以警示，知不足，然后謀進(jìn)。

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2018-3-22 12:46 上傳

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