四位二进制计数器设计课程设计(论文).doc
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1、课程设计系 部: 自动化系 专业班级: 11电子301班 指导教师: 裴玉玲 二O一二年五月二十五课程设计任务书课题名称四位二进制计数器设计内容及要求本课题是四位二进制计数器设计。它是我院自动化系老师为培养和提高学生CAD设计及操作水平而设计的,其目的是1、了解四位二进制计数器电路组成2、分析四位二进制计数器电路的工作原理 3、掌握四位二进制计数器电路原理图、层次图和印制电路板的设计步骤和方法4、用电子CAD技术绘制原理图,进行层次图设计5、进行元件封装的选择6、进行自动布局和手工调整7、自动布线和演示三维效果8、编写设计说明书,具体内容包括:(1)计数器的工作原理(2)计数器的基本结构(3)
2、总体设计思路、模块设计及分析(4)阐明计数器电路组成(5)简述所设计电路的工作原理(6)对电路元件参数进行计算(7)用电子CAD技术绘制电路图(8)选择封装、正确布线(9)通过电脑演示三维动画效果(10)电器元件清单(11)参考资料目录 (12)其他认为需要说明的问题 技术指标:、电路规模:3个元件左右、原理图绘制:层次图、印制电路:采用双面板一般线宽12mil最小安全距离7mil输入、输出和电源及地线线宽30 mil线路拐弯角度900、其它要求 尽量采用自动布线 尽量采用规范封装形式 布局合理布线尽量不重叠 基本工作量要求1-6周,每周10学时以上,完成原理图层次图设计、PCB自动布线设计。
3、进度计划起止时间工作内容第1周 :9.6-9.10第2-3周:9.13-9.24第4周:9.27-9.30第5-6周;10.4-10.15接受任务书、收集资料、整理资料分析电路功能、层次图设计PCB设计设计资料整理、论文写作参考文献电子线路辅助设计Protel99SE、电路设计与制版Protel99、Protel99PCB设计与应用技巧、融会贯通Protel99电路设计、模拟电子技术、数字电子技术【摘要】 随着多频彩显技术的不断发展,在日常生活中的应用越来越广泛,但到目前为止彩显显示器的概念还没有统一的说法,但对其认识却大都相同,顾名思义它应该是将一定的电子文件通过特定的传输设备显示到屏幕上再
4、反射到人眼的一种显示工具。从广义上讲,街头随处可见的大屏幕,电视机的荧光屏、手机、快译通等的显示屏都算是彩显显示器的范畴,但目前一般指与电脑主机相连的显示设备。它的应用非常广泛,大到卫星监测、小至看VCD,可以说在现代社会里,它的身影无处不在,其结构一般为圆型底座加机身,随着彩显技术的不断发展,现在出现了一些其他形状的显示器,但应用不多。作为一个经常接触电脑、电视、手机的人来说,显示器则必须是他要长期面对的,每个人都会有这种感觉,当长时间看一件物体时,眼睛就会感觉特疲劳,显示器也一样,由于它是通过一系列的电路设计从而产生影像,所以它必定会产生辐射,对人眼的伤害也就更大。因为人的眼睛直接看着彩显
5、显示器,伤害比较大。为了减小这些伤害和彩显技术在这方面的不足,做到显示器视觉广、画质好、画面稳定、辐射小等。故仍需在这一领域开展大量的工作,以使得彩显技术有更好的发展空间。【关键词】计算机辅助设计 层次图设计 印制电路板设计 目录- 6 -【关键词】- 6 -前言- 7 -第一章:计算机辅助设计的特点及应用- 8-11计算机辅助设计(CAD)的特点- 8 -第二章:四位二进制计数器的基本工作原理-9 -2. 四位二进制计数器的基本工作原理简述- 9 -2.1.1 电源电路工作原理- 9 -2.1.2 消磁控制电路- 10 -2.1.3 地磁校正(旋转)电路- 10-2.1.4 动态聚焦电路-
6、10 -2.1.5 东西校正、行幅控制电路- 11 -2.1.6 线性调整与CS切换电路- 11-2.1.7 B+升压电路-11-2.1.8 行扫描电路的工作原理- 12 -2.1.9 自动亮度控制(ABL)电路- 12 -2.1.10 G1电压电路- 13 -2.1.11 视频放大电路- 13 -第三章 四位二进制计数器的设计介绍- 14 -3.1元器件的性能介绍- 14-3.1.1半导体的导电特性- 15 -3.1.2 二极管的特性- 15-3.1.3 二极管的应用- 17 -3.1.4 晶体管- 17 -3.1.5集成电路- 20 -3.1.5电子电路中的反馈电路- 20 -3.1.7阻
7、抗匹配的基本原理- 21-3.2互补推挽功放电路- 21 -3.2.1简单互补推挽功放电路- 21 -3.2.2改进型互补推挽功放电路- 22 -第四章 多频彩显电路原理图设计- 24 -4.1多频彩显电路原理图设计步骤:- 25 -4.1.1 创建元件库的步骤- 25-4.1.2 创建元件并进行设置- 25 -4.2多频彩显电路原理图的绘制- 26 -第五章 层次图的设计- 27 -5.1 层次图的运用- 27 -5.1.1层次电路图的结构分析- 29 -5.1.2 层次原理图设计方法- 30 -第六章 多频彩显电路的PCB设计- 33 -6.1 PCB设计步骤- 33 -6.2 PCB设计
8、规则- 34- 6.2 .1生成各种PCB报表- 34 -层次图- 35 -PCB板设计图- 39 -总 结- 42 -致 谢-43 -参考文献:- 44 -前言计算机辅助设计系统一般以工程数据库和元件库为支持,包括交互式图形设计、几何造型、工程分析与优化设计、人工智能与专家系统等功能。随着计算机辅助设计在企业的推广应用,人们日益重视它与计算机辅助制造之间的信息集成。这种信息集成避免了产品信息的重复输入,可以提高产品质量、缩短产品开发周期、大大提高企业产益。为此,国内外近期着重发展产品整个生命期内的产品数据描述与交换技术。如果再进一步实现计算机集成制造系统,将极大地改变企业面貌。并行设计与并行
9、工程技术力图在产品设计阶段尽可能早地解决后续加工制造、维护等阶段所发生的问题,将使新产品的开发发展到更高的水平。此外,进一步引入人工智能与专家系统技术,将增强计算助设计智能化。课题(课题背景和意义)机辅: 计算机辅助设计设计人员借助于计算机进行设计的方法。其特点是将人的创造能力和计算机的高速运算能力、巨大存储能力和逻辑判断能力很好地结合起来。在工程和产品设计中,许多繁重的工作,例如非常复杂的数学和力学计算,多种设计方案的提出、综合分析比较与优化,工程图样及生产管理信息的输出等,均可由计算机完成。设计人员则可对计算、处理的中间结果作果作出判断、修改,以便更有效地完成设计工作。计算机辅助设计能极大
10、地提高设计质量,减轻设计人员的劳动,缩短设计周期,降低产品成本,为开发新产品和新工艺创造了有利条件。特别是电路仿真设计的应用,大大降低了成本,提高了设计效率。同时为修订电路设计提供便捷,经济效益明显。目前,在我国计算机辅助设计正受到企业的欢迎和重视,已广泛被应用于电子、机械和其它多种行业。第一章:计算机辅助设计的特点及应用11计算机辅助设计(CAD)的特点在CAD应用工程实施过程中,国家科技部和国家质量技术监督局都非常重视CAD标准化工作,在“八五”期间组织我国有关单位制订了适用于我国的指导性文件CAD通用技术规范,并且在国家“九五”科技攻关项目中把CAD通用技术规范制订成国家标准GB/T17
11、304。该项目还开展了CAD标准体系的研究,其成果收入了CAD通用技术规范国家标准的附录A。 本部分以CAD通用技术规范为主线,主要介绍CAD技术标准化的内容,CAD软件开发和企业的CAD技术应用应该采用的标准。主要包括:CAD通用技术规范、CAD开发和应用标准化,以及CAD制图标准、CAD数据交换标准、CAD标准件标准、CAD文件管理、光盘存档标准和CAD一致性测试等内容。12 计算机辅助设计(CAD)的应用计算机辅助设计(CAD)是电路设计和制造业企业产品设计时非常重要的工具,运用大量的、非常复杂的数学模型进行计算,大大减轻了手工绘图的设计模式时代的工作量,极大地提高了设计效率。特别是在电
12、子线路计算机辅助设计(简称电子CAD )中,电路仿真技术的实施,不但能及时看到电路设计的效果,并对不理想的结果进行元件的调整或参数上的修改,提高设计效率,而且大大地节约了设计成本,这对于企业和国民经济有着及其深远的影响。因此做好预算也是成功实施ERP和类似管理系统的重要保证,上述各类软件系统可能有相互交叉、相互包含的部分。一般地来说,ERP系统的投资至少在几十万的数量级,几百万的也不在少数,有的甚至达到几千万,主要看涉及的规模大小。通常的报价方式有按模块或按用户数来报价,所以,企业在选型的过程中,可以按照自己的需求规模,先解决什么问题,再解决什么问题,并根据这些考虑决定先买什么模块,再买什么模
13、块;或者先买少量的用户数,将来再增加用户数,这样可以循序渐进地投入,比较流行的说法是“总体规划、分步实施”。第二章:计数器的基本工作原理2.1计数器概述2.1.1 计数器的功能 计数器的基本功能就是计算输入脉冲的个数。计数器是数字系统中应用最广泛的时序逻辑部件之一,除了计数之外,还可以用作定时、分频、信号产生和执行数字运算等,是数字设备和数字系统中不可缺少的组成成分。2.1.2 计数器的分类计数器的分类很多,分类方法也不相同。1、根据计数脉冲的输入方式不同,可分为同步计数器和异步计数器。计数器是由若干个基本逻辑单元触发器和相应的逻辑门组成。如果计数器的全部触发器共用同一个时钟脉冲,而且这个脉冲
14、就是计数输入脉冲时,这种计数器就是同步计数器。如果计数器中只有部分触发器的时钟是计数输入脉冲,另一部分触发器的时钟脉冲是由其他触发器的输入信号提供的,则这种计数器就是异步计数器。2、根据计数器进制不同,分为二进制、十进制、任意进制计数器。各计数器按各自的计数进制规律进行计数。3、根据计数过程中计数的增或减,又分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器。对输入脉冲进行递增计数的计数器叫做加法计数器,进行递减计数的计数器叫做减法计数器。如果在控制信号作用下,即可以进行加法计数又可以进行减法计数的计数器叫做可逆计数器。2.1.3 计数器的工作原理JK触发器构成的T触发器是翻转型触发器,即输入一个CP脉冲
15、,该触发器的状态就翻转一次。如果T触发器的初始状态为0,在逐个输入CP脉冲时,其输出状态就会由0101不断变化,此时称触发器工作在计数状态,即由触发器输出状态的变化,可以确定输入CP脉冲个数。一个触发器能表示一位二进制数的两种状态,两个触发器能表示两位二进制数的4种状态,n个触发器能表示n位二进制的二的N次方种状态,即能计二的N次方个数,以此类推。2.1.4 计数器的一般模型计数器的一般模型如图所示,CLK1、CLK2分别为加法计数脉冲输入端和减法计数端。TCU、TCD分别为加法计数进位端和减法计数借位端。D0为数据加载端,在其上加载的数据决定了计数的初始值。Q0Qn为计数输出端,计数器的输出
16、数据由此取出。MR为清零端。每个计数器不一定有图一所示控制端,可能有的还会有自己独特的控制端,合理利用这些控制端,可以用一个计数器实现多种进制的计数。Do Qo. . . .Dn Qn CLK1 TCUCLK2 TCDMR 图1 计数器模型第三章 四位二进制计数器的设计介绍3.1二进制计数器的逻辑功能及特点3.1.1二进制计数器的逻辑功能与其他进制计数器相比较,二进制计数器低电平异步清零,低电平同步预置数。3.1.2二进制计数器的种类, 同步二进制计数器:74HC161、74HC163、 CD40161、CD40163计数器 异步二进制计数器: CD4040、CD4060、74HC3933.2
17、四位二进制计数器的基本构成3.2.1四位二进制计数器的简介 四位二进制计数器中以74HC161为例,各引脚功能和符号说明如下: PoP3 并行数据输入端 QoQ3 数据输出端 CET、CEP计数控制端 CLK时钟输入端,即CP端(上升沿有效) TC进位输出端(高电平有效) _MR 异步清除输入端(低电平有效) _PE 同步并行置数控制端(低电平有效)Po QoP P QP Q CEP TCCETCLK图2 74HC161的逻辑图74HC161的功能特点如下:1、 预置并行数据输入。在实际工作中,有时在开始计数前,需要将某一设定数据预先写入计数器中,然后在计数脉冲2、 异步清零。3、 计数控制。
18、4、 进位。 表1 74HC161的逻辑功能输 入 输 出2、用二极管改善的互补推挽功放电路工作原理(1)由于T1、T2的工作电压均为0.5Vcc,因而PO、PT、PV等的计算,只须将乙类互补电路指标计算中的Vcc代之以0.5Vcc即可。 (2)由于互补对称电路中的晶体管都采用共集电极的接法, 所以输入电压必须稍 大于输出电压。为此,输入信号需经1- 2 级电压放大后,再用来驱动互补对称功率放大器。 (3)应采取复合管解决功率互补管的配对问题。 异型管的大功率配对比同型管的大功率配对困难。为此,常用一对同型号的大功率管和一对异型号的互补的小功率管来构成一对复合管取代互补对称管 。静态时当R3C
19、3足够大时,VC3不随vi变化,可认为基本不变。这样,当vi为负时,T1导电, vK将由VCC/2向更正方向变化, 考虑到vD=vC3+vK= VC3+vK,显然,随着K点电位升高,D点电位vD也自动升高。 因而,即使输出电压幅度升得很高,也有足够的电流iB1,使T1充分导电。这种工作方式称为自举,意思是电路本身把vD提高了。电路特点:(1) 静态时RL上无电流 ;(2) D1、D2(或R,或R、D)供给T1、T2两管一定的正偏压,使两管处于微导通状态 ,即工作于甲乙类状态;(3) RC3是T3的集电极负载电阻,b1、b2两点的直流电位差始终为1.4V左右,但交流电压的变化量相等;(4)仅需使
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