数字转速表课程设计

Southwest University of Science and Technology

信息工程学院

本科课程设计报告

西南科技大学信息工程学院制

2018年03月

课程名称: 电子技术课程设计

设计题目: 数字转速表

专业班级: ... 学生姓名: ... 学生学号: ... 指导教师: ... 教师职称: ...

起止日期: 2018.04-2018.07

学生邮箱:

...

西南科技大学

《电子技术课程设计》任务书

学生日志与师生见面情况

西南科技大学信息工程学院《电子技术课程设计》综合评价表

数字转速表

摘要：随着科学技术的发展电子应用技术日益频繁的被人们所利用，不仅在日常生活中而且在生产中更是被人们喜于接受。电子技术应用不仅应用在高端科技领域内而且和生活息息相关，例如各种电器电路板设计，维修等都需要结合电子技术来完成。而作为自动化专业的学生掌握这一技术显得更为重要，而课程设计这一环节是对我们是否掌握知识的一大考验，或者是理论结合实际的一种锻炼，更是对我们前面所学过的科目如数字电子技术的综合应用。而且通过数字转速表的设计，真正意义上的实践来发现自己的不足并通过深思后再得到老师和同学的帮助，更能留下深的印象并在以后的学习实践中来弥补自己的不足。而课程设计最大一方面的意义是能提高我们的应用能力和科技创新能力。

本设计介绍了数字转速表的特性及使用说明，74HC373N与本设计相关的接口说明；74HC160N、4017BD器件，分频电路，555定时器具体说明等。

关键词：数字电路课程设计；数字转速表；Multisim仿真技术；

第1章 设计任务分析与设计方案选择

数字测速表是一种用数字电路技术实现测速装置，与传统方法相比具有更高的准确性和直观性，且实用性强，因此得到了广泛的使用。

1.1 设计任务分析

设计要求采用中小规模集成器件完成具有以下技术指标的数字转速表： （1）设计 3 位数字显示的数字转速表。 （2）测速范围为 000~999 转/分；

（3）要求每 5 秒完成一次转速测量并更新显示； （4）转速表探头采用霍尔传感器； （5）可使用外接电源。

根据任务要求，所设计的电路需要用到555定时器、锁存器、计数器、七段数码管及分频电路等多种集成器件。

1.2 设计方案拟定

数字转速表实际上是对脉冲信号进行计数的计数电路，一般由信号发生器、定时器、锁存器、计数器及显示器、分频电路等单元组成。信号发生器是由霍尔传感器产生的脉冲信号实现的。采用十进制计数器74HC160N 进行转速的统计，采用霍尔传感器统计编码盘产生的脉冲个数，采用555定时器电路产生时钟脉冲，采用74HC373N ，它是一种三态输出的八D 透明锁存器。本设计由分频电路输出以4s 低电平、1s 高电平和4.8s 低电平0.2s 高电平两个信号分别控制计数器和锁存器。

图1：数字转速表框图

转盘装置和霍

尔集成传感器IC3(SH13) 时基电路(555定时器)

计数器、锁存器

数字显示组件电路

第2章硬件电路设计

2.1 信号脉冲产生电路

由于Muiltisim没有霍尔传感器，故采用3000HZ 5v 和6000HZ 5v的Clock脉冲信号作为转速模拟采集。

2.2 555定时器

555定时器是一种将数字功能和模拟功能集为一体的中规模集成电路。它的结构比较简单，使用却非常灵活，也很方便，可以用它构成多谐波振荡器、施密特触发器和施密特触发器等。用555定时器构成的各种电路，都是通过定时控制，实现信号的产生与变换，从而完成其他控制功能。

一般用双极性工艺制作的称为 555，用 CMOS 工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在4.5V~16V 工作，7555 可在 3~18V 工作，输出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。

555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3

555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 A1 的反相输入端的电压为 2VCC /3，A2 的同相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 A2 的输出为 1，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 A1 的输出为 1，A2 的输出为 0，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0电平。555定时器主要是与电阻电容构成充放电电路，并由两个比较器来检测电容上的电压以确定输出电压的高低和放电开关管的通断，可构成单稳态触发器、多谐振荡器、施密特触发器等脉冲产生电路。

555定时器的结构：

图2：555定时器的内部结构

各种555定时器的电路结构大同小异，它由比较器C1和C2、基本触发器和输出级三部分组成，外部共有8根引脚，各脚的名称和功能如下：

1脚为接地端，也是芯片的公共端；8脚为电源端V CC；3脚为信号输出端V O；7脚为放电端O

V'。如果经过一个足够大的电阻街道电源上那么放电端可获得一个与输出端相一致的电平。

4脚为直接复位端D

R。只要在此输入低电平，输出端立即被置为低电平，不受其他输入状态的影响。正常工作是接高电平可直接接到电源上

6脚为C1比较器的信号输入端V1l又称阈值段TH；2脚为C2比较器的信号输入端V2l 又称为触发端。它们输入的信号可以是数字信号也可以是模拟信号，分别与比较器所设置的参考电压进行比较便于控制输出状态。

5脚为控制电压输入端V co。如果V co端没有外加电压时两个比较器的参考电压，由电源电压经过三个等值电阻分压提供，

则V1R=3

2

V CC，V2R=3

1

V CC。在这种情况下，该端可通过电容（0.01μF）接地，防干

扰信号窜入。如果该端接入外电压V co时，