電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)---自行車轉(zhuǎn)程計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)

1、<p>　　目錄 CONTENT</p><p>　　1. 緒論……………………………………………………………………3</p><p>　　2.設(shè)計(jì)目的及要求………………………………………………………3</p><p>　　3.課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容……………………………………………………4</p><p>　　1）實(shí)驗(yàn)原理………………

2、………………………………4-5</p><p>　　2）元器件及電路介紹……………………………………5-10</p><p>　　4．設(shè)計(jì)總結(jié)……………………………………………………………10-11</p><p><b>　　5.附錄</b></p><p>　　參考文獻(xiàn)…………………………………………………………11

3、-12</p><p>　　實(shí)驗(yàn)電路圖………………………………………………………13</p><p><b>　　緒 論</b></p><p>　　隨著時(shí)代的進(jìn)步，自行車似乎已經(jīng)逐漸淡化出了人們的視角。當(dāng)你每天風(fēng)塵仆仆的擠上擁擠的公交車的時(shí)候，你是否想過了自行車的舒適？當(dāng)你愜意的坐在小汽車?yán)锩娴臅r(shí)候，你是否想過久違了的樸素？當(dāng)你重新將目光聚

4、焦在自行車上面的時(shí)候，你可知道自行車給人類的歷史進(jìn)步做出了多大的貢獻(xiàn)？</p><p>　　陽光明媚，再次騎上自行車外出的時(shí)候，如果忘記帶了手表，你是否急切想知道自己究竟騎了多遠(yuǎn)？你也許說不清，至少是說不準(zhǔn)的。那么就讓我們一起來設(shè)計(jì)一個(gè)可以測(cè)量自行車轉(zhuǎn)程的電路吧?？萍几淖兩睿萍嫉牧α亢軅ゴ?。</p><p>　　試想一下，如果我們通過一個(gè)特殊的距離檢測(cè)機(jī)構(gòu)，將行走的距離機(jī)械的記錄下來，

5、再通過一個(gè)計(jì)數(shù)的部分來實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的記錄，我們就可以通過簡(jiǎn)單的規(guī)則讀出所走過的路程了，是不是很神奇？就讓我們開啟這一神奇的電子之旅吧。</p><p><b>　　2.設(shè)計(jì)目的及要求</b></p><p><b>　　【一】．設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　本實(shí)驗(yàn)是一個(gè)獨(dú)立的小型課程設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。主要步驟包括：根據(jù)給出的

6、問題，設(shè)計(jì)解決問題的電路，通過理論計(jì)算，選擇合適的元器件，進(jìn)行電路搭建和調(diào)測(cè)，寫出設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告。</p><p>　　通過設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)，啟發(fā)學(xué)生的思維，激發(fā)學(xué)生進(jìn)行電子設(shè)計(jì)的興趣，檢驗(yàn)學(xué)生的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?lt;/p><p><b>　　【二】．設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)以100m為單位的有兩位計(jì)數(shù)單元的自行車轉(zhuǎn)程表。（自行車的

7、車輪半徑為32cm）</p><p>　　計(jì)數(shù)器的進(jìn)制搭接處理</p><p>　　譯碼、顯示電路的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　時(shí)序電路的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　繪制面向應(yīng)用的電路</b></p><p><b>　　直流供電電路的設(shè)計(jì)<

8、;/b></p><p>　　元器件參數(shù)設(shè)計(jì)及選擇</p><p>　　3.課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容</p><p><b>　　1）實(shí)驗(yàn)原理</b></p><p>　　通過分析，要實(shí)現(xiàn)計(jì)程，電路必須包括距離檢測(cè)部分及計(jì)數(shù)部分，其大致設(shè)計(jì)框架如下所示。</p><p>　　由上述設(shè)計(jì)框架，通過分析

9、，我們不難得到該自行車轉(zhuǎn)程計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)框圖如下所示。</p><p>　　通過傳感器（此處選用磁傳感器——霍爾集成塊），將磁信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的時(shí)候，磁傳感器輸出兩個(gè)磁脈沖。磁傳感器輸出的次脈沖數(shù)N為：（100/D）×2，為了以100m為計(jì)程單位進(jìn)行計(jì)數(shù)，需用一個(gè)1/N分頻電路對(duì)磁脈沖進(jìn)行分頻。分頻器輸出n個(gè)磁脈沖，就會(huì)輸出一個(gè)路程脈沖。通過計(jì)算路程脈沖的個(gè)數(shù)，從而可以得到自行車行走的距離

10、。</p><p>　　2）元器件及電路介紹</p><p><b>　　距離檢測(cè)機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　檢測(cè)就是用傳感器測(cè)量出轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)。再將圈數(shù)換算成距離。傳感器可選用霍爾集成塊，它是一個(gè)磁傳感器，是霍爾元件和放大用集成電路一體化的組合件，其功能是把磁信號(hào)變換成電信號(hào)。將永久磁鐵安裝在車輪上，霍爾集成塊固定在距永久磁鐵5 mm左右的

11、適當(dāng)位置時(shí)，可檢測(cè)出車輪轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)并輸出檢測(cè)出的脈沖。為提高準(zhǔn)確度，可在車輪上安裝兩塊永久磁鐵。這樣，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈時(shí)，磁傳感器輸出兩個(gè)磁脈沖。</p><p>　　把圈數(shù)換算成距離用公式D=2 πr就可以完成。設(shè)車輪半徑r＝32 cm，則車輪轉(zhuǎn)一圈行過的距離為D＝2×3.14×26≈201 cm。據(jù)設(shè)計(jì)要求以100 m為計(jì)程單位，則自行車行過一個(gè)計(jì)程單位即．100 m時(shí)，磁傳感器輸出的磁脈沖數(shù)

12、N為</p><p>　　N＝（100／1.63）×2≈100</p><p>　　為實(shí)現(xiàn)以100 m為計(jì)程單位進(jìn)行計(jì)數(shù)，需用一個(gè)l／100的分頻忠路對(duì)磁脈沖進(jìn)行分頻，即分頻器輸入100個(gè)磁脈沖，輸出1個(gè)路程脈沖。通過累計(jì)路程脈沖的個(gè)數(shù),就可以換算出自行車行過的距離。下面介紹l／100分頻電路。 </p><p>　?。ㄌ崾荆?選用12級(jí)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器404

13、0與8輸入與非門組成分頻器。4040內(nèi)部是由12級(jí)CMOS D觸發(fā)器串聯(lián)組成，12級(jí)的最大分頻數(shù)為1／212＝1／4 096。12位的輸出端分別為Q1,Q2,…Q12，因此各輸出端的分頻數(shù)分別為1／21,1／22，…，l／212。把二進(jìn)制計(jì)數(shù)器作成l／N的分頻器，也就是計(jì)滿N個(gè)脈沖輸出一個(gè)脈沖，該脈沖還要把各級(jí)計(jì)數(shù)器再次清零，以便重新計(jì)數(shù)，這里N＝100。</p><p>　　從計(jì)數(shù)器的輸出端Q1～Q12，用40

14、68與非門電路檢測(cè)出時(shí)鐘數(shù)N,，100對(duì)應(yīng)的Q值是Q1＝20＝1，Q2＝21＝2， Q6＝25＝32，Q7＝26＝64，當(dāng)這些輸出端皆為高電平時(shí)，即1+2+32+64=100時(shí)，本級(jí)輸出一個(gè)脈沖，同時(shí)使CD4040自身復(fù)位，也可以按下開關(guān)S2進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位。</p><p>　　圖1-1 4040真值表、管腳圖及1/N分頻器的波形圖</p><p><b>　　脈沖計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu) &

15、lt;/b></p><p>　　計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)由BCD計(jì)數(shù)器4518、BCD七段譯碼器／驅(qū)動(dòng)器45ll及七段LED數(shù)碼顯示器組成。4518雙BCD加法計(jì)數(shù)器由兩個(gè)具有時(shí)鐘功能的BCD加計(jì)數(shù)器電路組成，管腳圖如圖3-32所示。計(jì)數(shù)器由D型觸發(fā)器組成，當(dāng)4518的Resert 端為高電平或加正脈沖時(shí)，輸出端Q1-Q2都為低電平L，是復(fù)位狀態(tài)。Resert端為L且時(shí)鐘使能端為H時(shí)，用時(shí)鐘CP上升沿就可順次計(jì)數(shù)了，當(dāng)時(shí)

16、鐘CP端固定為低電平且EN端作輸入時(shí)，是脈沖的下降沿計(jì)數(shù)。其真值表如表1-3：</p><p>　　表1-3 4518芯片真值表</p><p><b>　　數(shù)字顯示電路 </b></p><p>　　4511是BCD七段鎖存器/譯碼器/驅(qū)動(dòng)器，其功能是將BCD代碼轉(zhuǎn)換成七段輸出，能直接驅(qū)動(dòng)共陰極七段LED數(shù)碼管 。其管腳圖如圖1-4所示。&

17、lt;/p><p>　　圖1-4 4511及4518的管腳圖</p><p>　　將BL輸入置于低電平，就可使輸出與其它輸入無關(guān)，使a-g各段全滅。當(dāng)LT輸入低電平時(shí)，a-g各段都亮，顯示“8”字，可校對(duì)LED有無異常。當(dāng)LE輸入為高電平H時(shí)，將保持并記憶以前輸入的代碼。其真值表見表1-5。</p><p>　　表1-5 4511真值表</p><

18、;p>　　七段LED數(shù)碼管是指由圖3-33那樣的7個(gè)段a,b,……，g組成顯示數(shù)字的器件。LED的連接方法分為共陰極和共陽極兩種。BCD碼7段譯碼器也有相對(duì)應(yīng)的兩種產(chǎn)品。上面的4511BCD譯碼器是對(duì)應(yīng)于共陰極數(shù)碼管的，因此這里只介紹共陰極數(shù)碼管的構(gòu)成及圖形(如圖1-6)。</p><p>　　圖1-6 共陰極7段LED數(shù)碼管的構(gòu)成</p><p><b>　　4．設(shè)計(jì)總

19、結(jié)</b></p><p>　　短短的兩周為自己的課程設(shè)計(jì)畫上了一個(gè)完美的圓圈，將近半個(gè)月的時(shí)間說長也不長，說短也不短，為了自己的課程設(shè)計(jì)，每天都很忙，每天都在思考如何能夠更好的設(shè)計(jì)電路。而此次課程設(shè)計(jì)使我進(jìn)一步理解了教材的內(nèi)容，鞏固了基本概念，更熟練的應(yīng)用了相關(guān)的知識(shí)（比如計(jì)數(shù)器，譯碼器），同時(shí)也學(xué)到了新的知識(shí)，新的思維方法，受益匪淺（比如霍爾元件）。</p><p>　　通

20、過這次課程設(shè)計(jì)使我們懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。</p><p>　　第一次做課程設(shè)計(jì)，新鮮感有，陌生感更有，第一次獨(dú)自面對(duì)這樣一個(gè)課題，確實(shí)具有很大的挑戰(zhàn)性，壓力自然會(huì)有。同時(shí)也更加體會(huì)到了那些做研究搞學(xué)問的教授的不易。通過這次課程設(shè)計(jì)，不僅學(xué)會(huì)了簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的自行

21、車轉(zhuǎn)程計(jì)數(shù)電路設(shè)計(jì)，更加學(xué)會(huì)了一種研究方法，而且個(gè)人認(rèn)為這樣的課程設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)習(xí)理論知識(shí)很有幫助。</p><p>　　通過這次課程設(shè)計(jì)，我把前面所學(xué)過的知識(shí)又重新溫故了一遍。所以，我要更加努力，爭(zhēng)取把這些問題解決掉。在以后的學(xué)習(xí)上，我會(huì)有針對(duì)性的去做題，不留疑點(diǎn)。在以后的練習(xí)中，我會(huì)努力的去把握重點(diǎn)，突破難點(diǎn)，掌握典型例題，掌握解題的思路、技巧和方法，不斷提高我的答題速度和正確性。</p><p

22、>　　在課程設(shè)計(jì)過程中，收獲知識(shí)，提高能力的同時(shí)，我也學(xué)到了很多人生的哲理，懂得怎么樣去制定計(jì)劃，怎么樣去實(shí)現(xiàn)這個(gè)計(jì)劃，并掌握了在執(zhí)行過程中怎么樣去克服心理上的不良情緒。</p><p><b>　　附錄一</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　秦曾煌.電工學(xué)（下冊(cè)）（第六版）.北

23、京：高等教育出版社，1988</p><p>　　清華大學(xué)電子學(xué)教研組編，童詩白主編。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)。第二版. 北京：高等教育出版社，1988</p><p>　　華中工學(xué)院電子學(xué)教研室編，康華光主編.電子技術(shù)基礎(chǔ)：模擬電子技術(shù). 第三版. 北京：高等教育出版社，1988</p><p>　　華中工學(xué)院電子學(xué)教研室編，康華光主編.電子技術(shù)基礎(chǔ)：數(shù)字電子技術(shù). 第三

24、版. 北京：高等教育出版社，1988</p><p>　　清華大學(xué)電子學(xué)教研室編，閻石主編.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).第三版北京：高等教育出版社，1989</p><p>　　湖南大學(xué)電子學(xué)教研室編，彭介華主編.智能數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).長沙：湖南大學(xué)出版社，1988</p><p>　　浙江大學(xué)電子學(xué)教研室編，鄭家龍主編.模擬集成電子技術(shù)教程. 北京：高等教育出版社，1994

25、</p><p>　　實(shí)用電子電路手冊(cè)（模擬電路分冊(cè)）編寫組編，孫肖子主編.實(shí)用電子電路手冊(cè)：模擬電路分冊(cè).北京：高等教育出版社，1994</p><p>　　實(shí)用電子電路手冊(cè)（數(shù)字電路分冊(cè)）編寫組編，孫肖子主編.實(shí)用電子電路手冊(cè)：數(shù)字電路分冊(cè).北京：高等教育出版社，1994</p><p>　　電子工程手冊(cè)編委會(huì)，集成電路手冊(cè)分編委會(huì).標(biāo)準(zhǔn)集成電路數(shù)據(jù)手冊(cè)：TTL

26、電路.北京：電子工業(yè)出版社，1991</p><p>　　電子工程手冊(cè)編委會(huì)，集成電路手冊(cè)分編委會(huì).標(biāo)準(zhǔn)集成電路數(shù)據(jù)手冊(cè)：運(yùn)算放大電路.北京：電子工業(yè)出版社，1991</p><p>　　電子工程手冊(cè)編委會(huì)，集成電路手冊(cè)分編委會(huì).標(biāo)準(zhǔn)集成電路數(shù)據(jù)手冊(cè)：PAL電路.北京：電子工業(yè)出版社，1991</p><p>　　電子工程手冊(cè)編委會(huì)，集成電路手冊(cè)分編委會(huì).標(biāo)準(zhǔn)集成電

27、路數(shù)據(jù)手冊(cè)：CMOS電路.北京：電子工業(yè)出版社，1991</p><p>　　電子工程手冊(cè)編委會(huì)，集成電路手冊(cè)分編委會(huì).標(biāo)準(zhǔn)集成電路數(shù)據(jù)手冊(cè)：HCMOS電路.北京：電子工業(yè)出版社，1991</p><p>　　電子工程手冊(cè)編委會(huì)，集成電路手冊(cè)分編委會(huì).標(biāo)準(zhǔn)集成電路數(shù)據(jù)手冊(cè)：TTL CMOS電路.北京：電子工業(yè)出版社，1991</p><p>　　何利民主編.單片機(jī)應(yīng)

28、用文集1.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1992</p><p>　　何利民主編.單片機(jī)應(yīng)用文集2.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1992</p><p>　　華中工學(xué)院電子學(xué)教研室編，康華光主編.電子技術(shù)基礎(chǔ)：數(shù)字電子技術(shù). 第三版. 北京：高等教育出版社，1988</p><p>　　《實(shí)用電子電路手冊(cè)（數(shù)字電路分冊(cè)）》編寫組編.實(shí)用電子電路手冊(cè)（數(shù)字電路分冊(cè)）

29、. 北京：高等教育出版社，1992</p><p>　　《實(shí)用電子電路手冊(cè)（模擬電路分冊(cè)）》編寫組編.實(shí)用電子電路手冊(cè)（模擬電路分冊(cè)）. 北京：高等教育出版社，1993</p><p>　　電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，</p><p><b>　　電子技術(shù)教材書；</b></p><p>　　電子技術(shù) 李良光 主編