数字计步器

1课程设计(论文)题目名称数字运动计步器课程名称电子技术课程设计学生姓名学号系、专业指导教师2015年6月5日2邵阳学院课程设计（论文）评阅表学生姓名学号系专业班级题目名称数字运动计步器课程名称单片机原理及应用一、学生自我总结学生签名：年月日二、指导教师评定评分项目平时成绩论文答辩综合成绩权重304030单项成绩指导教师评语：指导教师（签名）：年月日注：1、本表是学生课程设计（论文）成绩评定的依据，装订在设计说明书（或论文）的“任务书”页后面；2、表中的“评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分标准确定。3目录摘要........................................................61引言......................................................71.1设计目的.................................................71.2基本功能.................................................72方案设计..................................................82.1方案一...................................................82.2方案二...................................................83系统方框图................................................93.1总方框图.................................................93.2方框图介绍...............................................94电路设计.................................................104.174LS390引脚功能介绍....................................104.2CC4017逻辑功能介绍.....................................104.374LS390功能表..........................................114.474LS390推荐工作条件及电性能............................114.574LS48和7段数码管介绍.................................124.6计数模块...............................................134.7显示模块...............................................144.8清零电路...............................................144.9设计仿真图.............................................154.10工作原理..............................................155总结.....................................................165.1成品评测...............................................165.2制作体会................................................175.3制作回顾................................................17参考文献...................................................18致谢.......................................................194摘要本课程设计是设计数字运动计步器，要求采用4位数字显示步数，传感器采用水银开关，佩戴者走一步的时候，开关闭合一次，由于实验室缺少水银开关，设计时用可秒脉冲代替，通过脉冲频率调节计步快慢，同时该计步器还应具备清零的功能。实验通过74ls390的四个级联，进行计数，再通过74ls48和共阴数码管显示在数码管上。整个课程设计过程从提出多套方案开始，先进行方案分析及比较，确定一套较好的方案后进行Protues软件仿真，确定无误之后进行组装调试，最终达到课题要求实现可控制计步。通过本课程设计，可以让我们掌握面对一个比较大的问题，通过把它划分成几个模块进行分别调试。同时让我们更加熟悉本课程的内容，提高动手能力，为以后的学习工作打下基础关键词：数字显示；计步；级联；清零51引言当今社会，人们往往在办公室电脑前工作长时间，对于就餐也往往是在一些快餐店吃，而快餐店买的东西是高卡路里，导致肥胖人群越来越多,很多人会选择跑步来消耗多余的卡路里,跑步跑了多少?消耗多少卡路里?这是很难通过简单的靠路程可以计量的,在100米的路程中,有些人步幅较小可能需要500步,有些人可能200就够,当然他们消耗的卡路里不一样。还有就是在一些体育活动中，像竞走，人们往往需要计算运动员的频率，通过测量计算知道运动员在什么样的频率下是最节省体力，最快的到达终点。人体运动时会有相对的振动，振动引起水银开关的断开闭合，当水银开关闭合时，产生电流，不断地振动产生类似于cp脉冲的信号，再将产生的cp脉冲连接到74ls390上，74ls390用于计数，将四个74ls390级联起来，达到四位计数功能，再将输出端连接到74ls48和bs201a上，以此达到显示目的。将四位的清零端连接到逻辑开关上，以此控制电路的清零。数字化时代的到来，数字计步器在人们日常生活中逐渐占据很大地位，满足大多数人的要求，有很大的发展前景。1.1设计目的（1）培养根据设计需要选学参考书籍，查阅相关手册、图表和文献资料的自学能力。（2）巩固和加深对电子电路基本知识的理解，提高综合运用本课程所学知识的能力。（3）学会简单电路的实验调试和性能指标的测试方法，提高动手能力和进行数字电子电路实验的基本技能。（4）通过电路方案的分析、论证和比较，设计计算和选取元器件、电路组装、调试和检测等环节，初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。1.2基本功能采用4位数字显示步数，传感器采用水银开关，主人走一步的时候，开关闭合一次。62方案设计2.1方案一图1方案一水银开关闭合时，产生电流，不断地振动产生类似于cp脉冲的信号，再将产生的cp脉冲连接到74161上，四个74161芯片级联形成计数部件用于计数，再将输出端连接到74ls48和bs201a上，以此达到显示目的。将四位的清零端连接到逻辑开关上，以此控制电路的清零。2.2方案二水银开关闭合时，产生电流，不断地振动产生类似于cp脉冲的信号，再将产生的cp脉冲连接到74ls390上，74ls390用于计数，将四个74ls390级联起来，达到四位计数功能，再将输出端连接到74ls48和bs201a上，以此达到显示目的。将四位的清零端连接到逻辑开关上，以此控制电路的清零。考虑到复杂程度、精确性和器材配置，我们最终决定取第二个方案。73系统方框图3.1总方框图图2总方框图3.2方框图介绍通过四个74ls390级联以此达到数字计数功能，计数按十进制，采用四位制。每个74ls390的输出端连接74ls48实现译码功能，再将输出端连接到bs201a上，以此在bs201a上显示出相应数字。84电路设计4.174LS390引脚功能介绍图374ls390引脚图这种双单片电路有八个主从触发器和附加门，以构成两个独立的4位计数器，可以实现等于2分频、5分频乃至100分频的任何累加倍数的周期长度。当连成二—五进制计数器时，可以用独立的2分频电路在最后输出级形成对称波形（矩形波）。每个计数器又有一个清除输入和一个时钟输入。由于每个计数级都有并行输出，所以系统定时信号可以获得输入计数频率的任何因子。4.2CC4017逻辑功能介绍图4逻辑电路图（1）A和B触发器都有独立的时钟，可以构成两个2分频和两个5分频计数器每个计数器都有直接清除（2）有效提高系统密度（3）缓冲输出减小集电极转换的可能性94.374LS390功能表图5功能表4.474LS390推荐工作条件及电性能图6推荐工作条件10图7电性能注1：测Icc时，所有输出开路，二个清除输入先瞬时接4.5V再接地，所有其它输入端接地。注2：QA输出的测试条件是规定的IOL加上B输入IIL的极限值。这样可以驱动B输入，并保持全扇出能力。所有典型值均在Vcc=5.0V,TA=25℃下测量得出。4.574LS48和7段数码管介绍图874LS48管脚图及介绍11图97段数码管及介绍4.6计数模块计数模块如（图10），四个74ls390N级联起来，达到四位计数功能。电源接通后，每次开关闭合都会产生一个脉冲信号，信号输入计数芯片，计数器开始个位计数并显示在相对应的数码管上。图10计数模块124.7显示模块本设计显示模块中我们采用数码管的显示系统，它由74LS48和共阴数码管BS201A组成，如（图11）。电源接通后，每次开关闭合都会产生一个脉冲信号，信号输入计数芯片，计数器开始个位计数并显示在相对应的数码管上，当个位计数器由9进位到10时便会触发十位计数器进位，相应数码管显示1，当个个位计数器第二次由9进位到10时，是为进数器对应的数码显示管显示2.图11显示模块4.8清零电路计步器的清零功能（图12），采用一个单刀双掷开关，当74LS390的清零端MR与电源相连时进行计数，将开关打到另一边接地则会使74LS390清零。图12清零模块134.9设计仿真图图13仿真图4.10工作原理当开关闭合时，产生电流，不断震动产生类似于cp脉冲的信号，再将产生的cp脉冲连接到74ls390N上，74ls390N用于计数，将四个74ls390N级联起来，达到四位计数功能，再将计数端连接到74ls48和bs201a，以此达到显示目的。电源接通后，每次开关闭合都会产生一个脉冲信号，信号输入计数芯片，计数器开始个位计数并显示在相对应的数码管上，当个位计数器由9进位到10时便会触发十位计数器进位，相应数码管显示1，当个个位计数器第二次由9进位到10时，是为进数器对应的数码显示管显示2.计步器的清零功能，采用一个单刀双掷开关，当74LS390的清零端与电源相连时进行计数，将开关打到另一边接地则会使74LS390清零。145总结5.1成品评测作为一名电气工程及其自动化专业的大二学生，我觉得此次的数电课程设计是十分有意义的，而且是十分必要的。在已度过的大学时间里，我们大多数接触的是专业课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业课的理论知识，如何去锻炼我们的实践能力？如何把我们所学的专业基础课理论知识运用到实践中去呢？我想做类似的课程设计就为我们提供了良好的实践平台。在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅大量的设计资料了。为了让自己的设计更加完善，查阅这方面的设计资料是十分必要的，同时也是必不可少的。我们是在做数电课程设计，但我们不是艺术家，他们可以抛开实际尽情在幻想的世界里翱翔，而我们一切都要有据可依，有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。本次实验的工作量十分巨大，在这次课程设计中，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，发现我们所学的知识实在是有限，必须充分体现了团队间的协调与配合能力，毕竟想要一个人完成这个的工作量在短时间内还是比较困难的。通过查资料以及搜索文献，让我们学习到了很多新的知识，这是块完全陌生的领域，光靠查阅资料去完成这次实验，我们起初认为这是个不可能