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您的位置网站首页>>电子仿真>>十通道开关及显示电路设计总结报告
责任编辑:刘昆山

  一、工作原理分析
  1、工作原理框图:

  本电路要实现的功能是按键每通断一次,数码管显示相应的数字给十通道开关,同时对应的十通道开关的通道导通。下面从四个方面进行分析:
  2、脉冲产生电路分析
  本电路主要由三极管2SC1815,电阻R1、R2、,电容C1、C2,555定时器组成了施密特触发器,接通电源后,THR端电压小于三分之二电源电压,TRI端电压小于三分之一电源电压,放电管VT截止,触发器置“1”,电路输出高电平。当输入电压U2大于三分之二电源电压,放电管VT导通,触发器置“0”,电路输出低电平。实现开关每通断一次,555定时器的3脚就是输出一个脉冲波到计数译码驱动电路。
  3、计数译码电路分析
  本电路主要由十进制计数器7490组成,利用7490的QA(12脚)连接到INA(2脚),当时钟脉冲INB(14脚)输入,就构成了8421BCD码十进制计数译码器,当有一个时钟脉冲INB(14脚)到来时,从7490的QD,QC,QB,QA输出相应的8421BCD码(0-9),再分别送到译码/驱动显示电路和十通道译码/驱动电路。
  4、译码/驱动数码管显示电路分析
  本电路主要由七段BCD码—4511和七段共阴极数码管,电阻R3-R9组成。从7490的QD,QC,QB,QA输出至4511的BD,BC,BB,BA输入端,由4511译码并送给七段共阴极数码管显示相应的数字(0-9)。
  5、十通道译码/驱动电路分析
  本电路主要由四位BCD-十进制译码器7442和六反相器7404组成。从7490的QD,QC,QB,QA输出至7442的D,C,B,A输入端,由7442译码从1.2.3.4.5.6.7.9.10.11输出相应的高电平。由反相器驱动继电器电路工作。
  二、设计依据
  1、由555定时器组成的脉冲控制电路
  555定时器是一种中规模集成电路,只要在外部配上几个适当的阻容元件,就可以构成单稳态触发器、多谐振荡器以及施密特触发器等脉冲发生与整形电路。
  本电路使用555构成了施密特触发器,当开关SA打开时,输出为0,当开关SA合上时,输出为1,组成了手动脉冲产生电路。
其引脚功能如下:1脚:地,2脚:触发输入,3脚:输出端,4脚:复位端,5脚:端电压控制端,6脚:阈值输入,7脚:放电端口,8脚:电源

  2、十进制计数译码器7490是异步集成计数器,它是一个异步的BCD码十进制计数器,其真值表如下:

R01,R02:置0端,当R01=1,R02=1时,输出0,当R01=0,R02=0时,计数状态。
R91,R92:置9端,当R91=1,R92=1时,输出9,当R91=0,R92=0时,计数状态。
INA,INB:时钟输入端,上升沿有效。
  74ls90的QA(12脚)与INB(1脚)相接,时钟脉冲从INA(14脚)输入,则构成8421 BCD码十进制计数器。
  本电路当R01=0,R02=0,R91=0,R92=0时,QA(12脚)与INB(1脚)相接,时钟脉冲从INA(14脚)输入,则构成8421 BCD码十进制计数器,当INA(14脚)输入端每来一个上升沿时,输出端计数加1。
  3、由4511BCD锁存/译码器组成的数码管显示电路
  CD4511是一个用于驱动共阴极 LED (数码管)显示器的 BCD 码—七段码译码器,具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流,其引 脚功能介绍如下:
  BI:4脚是消隐输入控制端,当BI=0 时,不管其它输入端状态如何,七段数码管均处于熄灭(消隐)状态,不显示数字。
  LT:3脚是测试输入端,当BI=1,LT=0 时,译码输出全为1,不管输入 DCBA 状态如何,七段均发亮,显示“8”。它主要用来检测数码管是否损坏。
  LE:锁定控制端,当LE=0时,允许译码输出。 LE=1时译码器是锁定保持状态,译码器输出被保持在LE=0时的数值。
  A1、A2、A3、A4、为8421BCD码输入端。 a、b、c、d、e、f、g:为译码输出端,输出为高电平1有效。

  4511BCD锁存/译码器的真值表:

  4、由四位-BCD十进制驱动译码器7442的真值表:
  7442为二—十进制译码器,具有4个输入端和10个输出端。输入信号采用8421BCD码,二进制数0000—1001与十进制数0—9对应。当输入超过这个范围是无效,10个输出端均为高电平。7442电路没有使能端,因此只要输入在规定范围内,就会有一个输出端为低电平。
  A、B、C、D为BCD码输入端(0000—1001),Q0—Q9为译码输入端。当输入为0000时,Q0有效,当输入为0001时,Q1有效。

  5、六反相器7404
  六反相器7404的逻辑表达式:

  六反相器7404的真值表:

  6、七段共阴极数码管真值表:

  A、B、C、D为BCD码输入端(0000—1001)。
  三、十通道开关及显示电路图

  四、验证功能与波形分析
  1、仿真步骤:
  (1)、按下仿真开关(快捷键F5),按下轻触开关SA,数码管显示数字“0”,同时对应的十通道开关通道导通。
  (2)、再按下轻触开关SA,数码显示数字加1,数码管显示数字“1”,同时对应的十通道开关通道导通,灯泡亮。循环以上的步骤,使数码管显示相应的数字(0—9),同时对应的十通道开关通道导通。
  2、波形分析
 (1)、555定时器的输出波形(A点):

 (2)、7490的输出波形( QD,QC,QB,QA):

  3、波形说明:
  (1)、A点为施密特触发器的输出波形,为脉冲波
  (2)、QD,QC,QB,QA为7490的输出波形,为矩形波。
  五、总结报告

   本电路设计主要用到了由555定时器组成的脉冲控制电路,由7490计数译码,4511和七段共阴极数码管组成的数码管驱动显示电路,7442和六反相器7404组成的十通道译码/驱动电路,通过对4511、555、7490、7442、7404的引脚功能图,真值表的分析并设计原理图,然后电子电路计算机仿真软件进行仿真,使得学习研究电子变的简单直观,学习效果更进一步提高,带动了学习的积极性。
  通过学习使自己对课本上的知识应用于实际,使得实践与理论相结合,加深了自己对课本知识的理解,同时实习了锻炼了个人动能力,能够充分利用图书馆去查阅资料,增加了许多课外的知识,能够使用电子仿真软件MULTISIM9.0设计并仿真电路,达到学以致用的目的。

  本文提供的集成芯片的资料,可以在仿真软件中的帮助文件中直接获得。

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密码位数可调的电子密码开关设计总结报告(第五届)
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