电子线路课设报告病人呼叫大夫的电路设计、加法电路的设计、用74ls90实现十进制计数器的设计与制作

目录1引言 32Multisim9简介 42.1Multisim特点 42.2Multisim9简介 43电路设计 53.1病人呼叫大夫的电路设计 53.1.1设计任务 53.1.2实验原理及思路分路 53.1.374ls148编码器 53.1.4电路图及仿真结果 63.2加法电路的设计 63.2.1设计任务 73.2.2实验原理及框图 73.2.3电路图及仿真结果 73.3用74ls90实现十进制计数器的设计与制作 83.3.1设计任务 83.3.274ls逻辑功能 93.3.3电路仿真 93.4数码管显示控制电路的设计 113.4.1设计任务 113.4.2实验原理及设计分析 113.4.3电路图及仿真结果 133.5灯控电路的设计 143.5.1设计任务 143.5.2电路分析及原理框图 153.5.3电路仿真 153.6直流稳压源的电路设计 173.6.1设计任务 173.6.2实验原理及思路分析 183.6.3电路仿真 184总结和体会 20致谢 21参考文献 221引言1.1引言随着时代的发展，计算机技术在电子电路设计中发挥着越来越大的作用。传统的电子线路设计开发，通常需要制作一块试验板或在面包板上来进行模拟实验，以测试是否达到设计指标要求；并且需要反复试验、调试，才能设计出符合要求的电路。这样做，既费时又费力，同时也提高了设计成本；另外，因受工作场所、仪器设备等因素的限制，许多试验（例如理想化、破坏性的实验）不能进行。随着计算机硬件与软件的发展，解决以上问题的计算机仿真技术应运而生。利用计算机仿真软件，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出版印刷板的整个过程在计算机软件上自动处理完成。本文就是采用电路仿真软件Multisim9进行电路的设计和仿真。Multisim9是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。2Multisim9简介2.1Multisim特点操作界面方便友好，原理图的设计输入快捷。元器件丰富，有数千个器件模型。虚拟电子设备种类齐全，如同操作真实设备一样。分析工具广泛，帮助设计者全面了解电路的性能。对电路能进行全面的仿真分析和设计。可直接打印输出实验数据，曲线，原理图和元件清单等。2.2Multisim9简介Multisim被美国NI公司收购以后，其性能得到了极大的提升。最大的改变就是：Multisim9与LABVIEW8的完美结合：可以根据自己的需求制造出真正属于自己的仪器；所有的虚拟信号都可以通过计算机输出到实际的硬件电路上;所有硬件电路产生的结果都可以输回到计算机中进行处理和分析。3电路设计3.1病人呼叫大夫的电路设计3.1.1设计任务设计8个病人呼叫大夫的电路，0号病人病情最轻，7号最重，病情最重的病人优先级最高；8个病人按照优先级的高低得到响应，即两人或两人以上同时呼叫大夫，至相应最重病人的呼叫请求，呼叫时用蜂鸣器发声，同时显示病人的号码；通过拨码开关手动模拟8个病人的呼叫；按照以上技术要求设计电路，对设计的电路用Multisim仿真。3.1.2实验原理及思路分路当某一路有呼叫信号输入时，该信号会被送到优先编码器中进行编码，编码器信号通过锁存器经锁存后输入到译码器，然后译码器在输出到显示电路，显示这一路的编号同时蜂鸣器报警，状态可以手动通过按键消除。当有两个或两个以上按键同时输入时，显示电路会显示优先级高的编号同时蜂鸣器报警。用拨码开关作为8间病房的求助按钮，从上而下分别用0、1、2、3、4、5、6、7来控制。当有病人按下求助按钮时，则74ls148D的GS输出端为高电平，其端接反相器，去推动晶体管使蜂鸣器发声，以提醒大夫有病人呼叫，并用LED数码管显示该病人的房间号。3）考虑到病人的呼叫有优先级之分，可以使用优先编码器74LS148来区分病人的优先级。3.1.374ls148编码器在优先编码器电路中，允许同时输入两个以上编码信号。在同时存在两个或两个以上输入信号时，优先编码器只按优先级高的输入信号编码，优先级低的信号则不起作用。74ls148编码器的真值表格1示：表格SEQ表格\*ARABIC1输入输出EID0D1D2D3D4D5D6D7A2A1A0GSEO0111111111××××××××00000000×××××××1××××××10×××××100××××1000×××10000××100000×10000001000000000000011111010110001101000100000011010101010101010由74ls148真值表可列输出逻辑方程为：3.1.4电路图及仿真结果病人呼叫大夫的电路连接如图表1示：图表SEQ图表\*ARABIC1此单元电路进行仿真测试，如图，当按下4键时，数码管显示数字4，对应输入信号的按键，同时蜂鸣器发声。同上对其他按键进行仿真测试，得到的结果与期望值一致，因此表明设计的电路原理正确，元器件选择恰当，参数选择合理。3.2加法电路的设计3.2.1设计任务2个无符号4位二进制数相加，其和不大于15；要求加数及和均以十六进制数的形式显示；通过2个拨码开关控制改变2个加数的大小；当和大于15时，说明有进位，用逻辑探针点亮进行指示。3.2.2实验原理及框图2个无符号4位二进制数想加可以使用芯片74ls283，74ls283芯片的管脚图如图表2：图表SEQ图表\*ARABIC2图表SEQ图表\*ARABIC2用拨码开关产生2个4位二进制数进，分别接入到74LS283管脚图73LS283的两个输入端，逻辑探针与芯片的C4口连接，当有进位输出时，逻辑探针将点亮。输入信号和输出信号同时与十六进制显示芯片连接，显示成十六进制形式。3.2.3电路图及仿真结果两个输入的二进制数是3、2对应的十进制数也是3、2，则和为5，没有向高位的进位。指示灯不亮。如图表3：图表SEQ图表\*ARABIC3两个二进制输入数是4、d对应的十进制数是4、13，即和为17，有向高位的进位。指示灯亮。如图表4示：图表SEQ图表\*ARABIC43.3用74LS90实现十进制计数器的设计与显示3.3.1设计任务以0，1，2，...，9为计数顺序；以0，2，4，6，8，1，3，5，7，9为计数顺序。3.3.274LS90的逻辑功能通过不同的连接方式，74LS90可以实现四种不同的逻辑功能；而且还可借R0(1)、R0(2)对计数器清零，借助S9(1)、S9(2)将计数器置9。其具体功能详述如下：计数脉冲从CP1输入，QA作为输出端，为二进制计数器。计数脉冲从CP2输入，QDQCQB作为输出端，为异步五进制加法计数器。若将CP2和QA相连，计数脉冲由CP1输入，QD、QC、QB、QA作为输出端，则构成异步8421BCD码十进制加法计数器。若将CP1与QD相连，计数脉冲由CP2输入，QA、QD、QC、QB作为输出端，则构成异步5421BCD码十进制加法计数器。74LS90的功能表如表格2所示：表格SEQ表格\*ARABIC2将74LS90的输出QA与输入INB相接，构成8421BCD码计数器；将输出QD与输入INA相接，构成5421BCD码计数器。8421BCD码计数器和5421BCD码计数器的计数顺序如表格3和表格4所示：表格SEQ表格\*ARABIC3计数输出对应十进制数QDQCQBQA000000100011200102300113401004501015601106701117810008910019表格SEQ表格\*ARABIC4计数输出对应十进制数QAQDQCQB000000100012200104300116401008510001601103710105810117911009由表格和表格4可知，将74LS90的输出QA与输入INB相接时，74LS90的计数顺序为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。将74LS90输出QD与输入INA相接时，74LS90的计数顺序为0、2、4、6、8、1、3、5、7、9，正好符合设计要求。3.3.3电路仿真将74LS90N的INB和QA相连，计数脉冲由INA输入，QD、QC、QB、QA作为输出端，R01、R02、R91、R92同时接地，则构成异步8421BCD码十进制加法计数器。如图表5所示：图表SEQ图表\*ARABIC5将74LS90N的INA和QD相连，计数脉冲由INB输入，QD、QC、QB、QA作为输出端，R01、R02、R91、R92同时接地，则构成异步5421BCD码十进制加法计数器。如图表6所示：图表SEQ图表\*ARABIC63.4数码管显示控制电路的设计3.4.1设计任务使用器件74LS00（二输入与非门）、74LS10（四输入与非门）、74LS47（七段译码器）、74LS90（二-五-十进制计数器）、七段数码显示管，设计能自动循环显示数字0,1,2,3,4,1,3,0,2,43.4.2实验原理及设计分析数码管显示控制电路原理框图标7示：图表图表SEQ图表\*ARABIC7十进制计数器部分采用74ls90的8421BCD码计数或5421BCD码计数；运用组合译码电路将十进制计数器5—9的输出分别译码成1、3、0、2、4。组合逻辑电路对计数器的输出进行译码，输出时要求显示8421BCD码。令输入到七段译码电路的信号的逻辑函数表达式为：(、、次为最高位、次高位和最低位)，其中：表格SEQ表格\*ARABIC5计数对应十进制数0 00000000100010011200100102300110113401001004501010011601100113701110000810000102910011004由上表可得逻辑表达式Y随计数的变化规律正好符合题目要求。3.4.3电路图及仿真结果电路连接图如图表8所示：图表SEQ图表\*ARABIC8数码显示管仿真结果如图所示：数码显示顺序的电路仿真图如图示：3.5灯控电路的设计3.5.1设计要求3.5灯控电路的设计3.5.1设计任务用两个开关A和B控制四盏灯L1、L2、L3和L4。要求AB=00时灯全灭；AB=01时灯左移；AB=10时灯右移；AB=11时灯全亮；（2）74LS00,74LS86（二输入异或门），74LS138（三八译码器）和74LS161（十六进制计数器）。3.5.2电路分析及原理框图AB灯11全亮10右移01左移00全灭图表SEQ图表\*ARABIC9电路设计的原理框图如图所示，由要求得当A、B中有一个为高电平时，就有灯亮；当A、B都为低电平时，灯都灭，因此可以用A和B相或后的值来控制74LS138的使能端（即）。整个显示部分共有四盏灯，图表9电路原理框图图表SEQ图表\*ARABIC10可以使这四盏灯通过组合电路接74LS138的低四位图表SEQ图表\*ARABIC1074LS138的管脚图如图表10所示，其功能表如表格6所示：表格SEQ表格\*ARABIC63.5.3电路仿真电路连接如图表11所示：图表SEQ图表\*ARABIC11AB=11，四个灯全亮，如图表12示：图表SEQ图表\*ARABIC12AB=01,四个灯从右向左依次亮，即左移如图表13示：图表SEQ图表\*ARABIC13AB=10,四个灯从左向右依次亮即右移，如图表14示：图表SEQ图表\*ARABIC14AB=00,四个灯全灭。如图表15示：图表SEQ图表\*ARABIC153.6直流稳压源的电路设计3.6.1设计任务要求输出直流电压在一定范围内可调10~12V。3.6.2实验原理及思路分析图表SEQ图表\*ARABIC图表SEQ图表\*ARABIC16直流稳压电源各部分电路的功能:变压器用于把220V的交流电转换成整流电路所需要的电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。整流电路把交流电转变为脉动的直流电。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压。滤波电路的作用是将脉动直流电压变为脉动较小的直流电。稳压电路的作用是将比稳定的直流电转换成稳定的直流电压。3.6.3电路仿真直流稳压源电路的电路图如图3.6.2所示：图表SEQ图表\*ARABIC17直流稳压源电路的电路仿真图如图表18所示：图表SEQ图表\*ARABIC18图3.6.3直流稳压源的电路仿真图通过改变滑动变阻器的阻值可以验证直流稳压电路达到设计的要求，上左图曲线不断改变的地方即为改变滑动变阻器的结果。4总结和体会通过以上设计课件，运用Multisim软件，可方便地在计算机上设计电路，并进行仿真。通过改变电路参数可以观擦不通电路对电路性能高的影响，用虚拟仪器可以观擦整个