电路CAD课程设计报告

1、电路CAD课程设计报告设计题目：星期数字显示器专业班级：通信0701学 号：07001300学生姓名：同组学生：题目星期数字显示器摘要星期数码电路实际上是一种7进制计数电路，它可以用普通的数字集成电路 来组成，而组成的电路方法也有很多种。下面采用六个74LS161和一个LED数 码管，一块CD4511，四块74HC00， 一块或门，两个与门和一个晶振链接成一 个六进制计数器，数码管可显示1、2、3、4、5、6、8。其原理电路图如下：Abstract:Calendar week of the circuit is actually a binary counting circuit 7,whic

2、h can beused to from an ordinary digital integrated circuits ,which consists of a variety of methods .Follow is a circuit of a binary counting circuit 6 with 6 cores of 74LSL161 and a LED, a core of CD4511,4 cores of 74HC00,a core OR,2 cores of AND ,aAXLAL .This circuit can show 1、2、3、4、5、6、8. TOC o

3、 1-5 h z 目录2 HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 1、设计任务和要求32、设计方案和论证3 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 3、单元电路设计与参数计算43.1晶体振荡器电路43.2译码驱动及显示单元43.3分频器电路4 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 4、总原理图及元器件清单54.1总原理图54.2原理图说明54.3原件清单64.4电路PCB板64.5仿真图75、总结76、 参考文献7一、设计任务与要求设计一个星期数码显示器，能显示

4、出星期一到星期日。主要要求如下：1、二十四小时跳变一下显示。2、能手动校正星期。二、方案设计与论证星期数码电路实际上是一种7进制计数电路，它可以用普通的数字集成电路来组成， 而组成的电路方法也有很多种。1、方案一：星期数码显示器系统电路如图所示。其中IC1为十进制计数/分配器;1C2是电视频道 数显专用集成电路CH233，它可以直接驱动LED数码显示器，显示1-8的号码。电路中 的时钟控制信号取自大型石英电子钟的PM端，每晚零时便会输出一个转换脉冲。当这个 脉冲信号经VT1放大后，输入给IC1的CP端，每输入一个脉冲，IC1的Q0-Q7输出端 的高电平便会依次位移。例如，原端为高电平，输人个脉

5、冲后，则Q0端变为高电平，其 余输出端均为低电平。由于IC1的Q1端与IC2的T端相连，当IC2的1端为高电平时， lC2输出的笔凹码使LED数码显示器显示”1”。依次类推，在每天时钟脉冲的作用下，LED 数码显示器便会依次显示”2-6”。当IC2的Q7端输出高电平时，由于。，端与R复位端 相连，故1C1复位，Q0端输出高电平。又由于1C，的Q0端与1C2的8输大端相连，故 LED数码显示器显示”8，这个8可视为”日”，以表示为星期天。就这样，大型石英钟每 天零点发出一个脉冲信号，LED数码显示器则每周作7次循环显示，起到了星朔显示的作 用。按动开关S1，可设定初始值。各单元电路的工作原理图如

6、下：（1）时钟电路：直接利用时钟信号发生器产生信号。（2）放大器：将信号放大进入十进制计数器/分配器。（3）电视频道数显专用集成电路：驱动数码显示管显示数字，相当于译码器 2、方案二：利用数字钟的设计原理进行改造，得到星期数码显示器。系统原理框图如下：各单元电路的工作原理：（1）晶振电路：产生信号。（2）分频电路：将晶振电路产生的信号进行分频。（3）调校星期：手动将不准确的时间进行校准。（4）时间计数器电路：根据要求设计出7进制的时间计数器。（5）译码驱动电路：译码驱动电路将计数器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑 状态，并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。（6）数码管：数码

7、管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管，本设计提 供的为LED数码管。由于方案一中的电视频道数显无法在仿真软件里找见，虽然它简单却难以仿真， 而且电视频道数显芯片成本价高。方案二有点复杂但很普遍。其芯片价格比较便宜， 两者比较起来，方案二便宜又实惠，当能同时实现同一功能时，选方案二节约资源。 因此，本次设计采用方案二。三、单元电路设计与参数计算1、品体振荡器电路品体振荡器是构成数字式星期日历的核心，它保证了时钟的走时准确及稳定。图3-2所示电路通过CMOS非门构成的输出为方波的数字式晶体振荡电路，这个电路 中，CMOS非门。1与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路，U2实现整形

8、功能， 将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。输出反馈电阻日1为非门 提供偏置，使电路工作于放大区域，即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器。电 容C1、。2与晶体构成一个谐振型网络，完成对振荡频率的控制功能，同时提供了一 个18 0度相移，从而和非门构成一个正反馈网络，实现了振荡器的功能。由于晶体具 有较高的频率稳定性及准确性，从而保证了输出频率的稳定和准确。晶体XTAL的频率选为32768HZ。该元件专为数字钟电路而设计，其频率较低， 有利于减少分频器级数。从有关手册中，可查得C1、C2均为30pF。当要求频率准确度和稳定度更高时，还可 接入校正电容并采取温度补偿措施。由于

9、CMOS电路的输入阻抗极高，因此反馈电阻R1可选为10MQ。较高的反馈电 阻有利于提高振荡频率的稳定性，非门电路可选74HC00O图3-2 COMS晶体振荡器2.分频器电路为了得到1Hz的秒信号输入，需要对振荡器的输出信号进行分频。通常实现分频 器的电路是计数器电路，一般采用多级2进制计数器来实现。例如，将100GHz的振荡 信号分频为1H Z的分频倍数为100000000，即实现该分频功能的计数器可使用74LS161芯片。74LS161芯片。本实验中采用74LS161芯片来构成分频电路。多块74LS161芯片在数字集成 电路中可实现的分频次数很高。其过程如下分析：由晶振产生1秒的信号，输入第

10、一个十二进制的74LS161芯片，得到12秒时间的 一脉冲信号，再输入第二个十二进制的74LS161芯片，得到12*12秒时间的一个脉冲; 此脉冲输入第三个74LS161芯片，这个芯片是十进制的74LS161，得到一个12*12*10 秒时间的一个脉冲信号；此信号再输入第四个同样是十进制的 74LS161芯片，得到 12*12*10*10秒时间的一个信号。同样这个信号输入第五个六进制的74LS161芯片得到 12*12*10*10*6秒的时间脉冲。第六个74LS161芯片输出时间为12*12*10*10*6*7秒， 即是3600*24秒，刚刚是一天的时间。3、译码驱动及显示单元计数器实现了对时

11、间的累计以8421BCD码形式输出，选用显示译码电路将计数器 的输出数码转换为数码显示器件所需要的输出逻辑和一定的电流，选用CD4511作为 显示译码电路，选用LED数码管作为显示单元电路。四、总原理图及元器件清单1.总原理图2.原理图说明由晶振产生1秒的信号，输入第一个十二进制的74LS161芯片，得到12秒时间的 一脉冲信号，再输入第二个十二进制的74LS161芯片，得到12*12秒时间的一个脉冲;此脉冲输入第三个74LS161芯片，这个芯片是十进制的74LS161,得到一个12*12*10 秒时间的一个脉冲信号；此信号再输入第四个同样是十进制的74LS161芯片，得到 12*12*10*

12、10秒时间的一个信号。同样这个信号输入第五个六进制的74LS161芯片得 到12*12*10*10*6秒的时间脉冲。第六个74LS161芯片输出时间为12*12*10*10*6*7 秒，即是3600*24秒，刚刚是一天的时间。也就是说显示管一天跳动一次。这样就显 示了星期时间。在Protel99SE软件中因五四段数码显示管，故增加一个CD4511驱动芯片，连接 显示数码管。原件清单表1电路原理图中的元件清单元件序号型号封装数量备注U1、U2、U3、U4、U5、U6、U7、74LS161DIP166V1VPULSEDIP41输出1s脉冲脉冲信号U8-U13SN74CH000SO-145U14DI

13、P41U15、U16DIP424、电路PCB板:74LS161DU11A冲SOOD倾674LS161DU11A冲SOOD倾6忡74LS0iD?4L11D U12A74F10M5、仿真图五、结论与心得在此次的设计过程中，更进一步地熟悉了 74LS161芯片的结构及掌握了各芯片的 工作原理和其具体的使用方法。对数字电路与逻辑的知识也有了更加深刻的了解，同 时，在画原理图的PCB板时，加深了对电路CAD课本的熟悉度。设计的过程中还锻 炼了自己独立思考问题的能力和通过查看相关资料来解决问题的习惯。虽然这只是一次简 单的课程设计，但通过这次课程设计我们了解了课程设计的一般步骤，和设计中应注意的 问题。设计本身并不是有很重要的意义，而是对待问题时的态度和处理事情的能力。至于 设计的成绩无须看的太过于重要，而是设计的过程，设计的思想和设计电路中的每一个环 节，电路中各个部分的功能是如何实现的。各个芯片能够完