节拍发生器.doc

1、 皖 西 学 院课程设计报告书系 别 ： 机电系专 业 ： 电子信息科学与技术学 生 姓 名 ： 袁磊磊学 号：20060901课程设计题目 ： 节拍发生器电路设计与仿真起 迄 日 期 : 11月 9日 11 月 22 日课程设计地点: 教学实验楼 B 楼指 导 教 师 : 张斌完成日期: 09 年 11 月 19 日目录一 设计目的与设计要求.1二 设计原理21 计数器.22 译码器.3三 设计方案.81 设计方案原理.8四 设计仿真.91 仿真软件 EWB5.0 简介.92 仿真过程93 仿真结果记录.9.五 心得体会13摘要随着电路设计水平和制造工艺的提高，用硬件电路控制声音的合成来代替

2、某些大体积机械式乐器发声，在实际中得到了广泛实用。如在音乐教学中用到的音乐节拍器，传统上是用机械式结构产生声音的，系统价格昂贵、体积庞大。目前，也有用软件方法合成节拍，系统也较灵活，但程序运行会占用很多系统资源。为此，我们设计了一种由硬件电路实现的一种便携式节拍器。本设计采用的是计数器的译码器组成的8 节拍发生器，为使计数器工作在计数状态，CR、LD、CTP和CTT均接高电平（+5V计数器连接译码器地址输入端，在 CP 作用下，计数规律反复循环，并在译码器输出端依次输出时序脉冲。在此次设计中，时序脉冲用发光二极管显示出来。其具有结构简单、电路简洁、制作容易等特点。 设计目的与设计要求一 本次课

3、程设计应达到的目的此次课程设计培养我们综合运用相关课程中所学到的理论知识并亲自动手查阅手册和相关文献资料，培养个人独立分析和解决问题的能力；设计还进一步使我们熟悉常用芯片和电子器件的类型及特性，并掌握合理选用器件的原则；让我们熟悉并学会电路设计与仿真方面的相关软件；设计还培养了我们严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。二 本课程设计课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术参数、设计要求等）：1 电路具有节拍功能；2 设置外部操作开关，控制发生器的动作节拍；3 发生器为循环计数，计时间隔为 1 秒；4 用相关仿真软件对电路进行仿真设计原理此次设计采用的是计数器的译码器组成的 8 节拍发生器，为使计

4、数器工作在计数状态，CR、LD、CTP 和 CTT 均接高电平（+5V 计数器连接译码器地址输入端，在 CP 作用下，计数规律反复循环，并在译码器输出端依次输出时序脉冲。在此次设计中，时序脉冲用发光二极管显示出来。一 计数器计数器是数字系统中用的较多的基本逻辑器件，它的基本功能是统计时钟脉冲的个数，即实现技术操作，也可以用于分频，定时，产生节拍脉冲和脉冲序列等。例如：计算器中的时许发生器，分频器，指令计数器等都要使用计数器。计数器的种类很多。按构成计数器中的个触发器是否使用一个时钟脉冲源来分，可以分为同步计数器和异步计数器；按照进位体制的不同，可以分为二进制计数器，十进制计数器和任意进制计数器

5、；按照计数过程中数字增减趋势的不同，可以分为加法计数器，减法计数器和可逆计数器；还有可预置计数器等。目前各类计数器均有典型产品，如属于二进制计数器的74LS161、74LS163，属于十进制计数器的 74LS90、74LS160 等。本次设计采用的是 74LS90 异步计数器。它为中规模 TTL 集成计数器，可以实现二分频，五分频和十分频等功能。74LS90 的内部结构是一个二进制计数器和五进制计数器构成，可以独立地作为二进制和五进制计数器使用，同时进行适当的连接又可以构成十进制计数器。其内部电路结构图，引脚排列图和功能表如下图所示：内部电路图1J1KC1Q1J1KC1Q1J1KC1Q1J1K

6、C1Q& &RD RDRD RDSD SD SDSDQ0 Q1 Q2 Q3CP1R01 02 R91 92F0 FF2 F3CP2引脚排列图复位输入 输出R1 R2 S1 S2 QD QC QB QAH H L H H L H HX L LL L L L L L L L L LL L L LH L L H计 数计 数计 数计 数7490 功能表使用 7490 芯片时注意：1）二进制计数器的时钟输入端为 CP1，输出端为 Q0；2）五进制计数器的时钟输入端为 CP2， 输出端为 Q1 Q2 Q3 。3）如果将 Q0 与 CP2 相连， CP1 作时钟输入端， Q0Q3 作输出端，则为8421BC

7、D 码十进制计数器。4）如果将 Q3与 CP1 相连， CP2 作时钟输入端，从高位到低位的输出为 Q0 Q3 Q2 Q1 时，则构成 5421BCD 码十进制计数器。二，译码器 译码器的功能是将具有特定含义的二进制码进行辨别，并转换成控制信号，具有译码功能的逻辑电路称为译码器，它在数字系统中有广泛的应用，不仅用于代码的转换，终端的数字显示，还用于数据分配，存贮器寻址和组合控制信号等。不同的功能可选用不同种类的译码器。下图为二进制译码器的一般原理图：它具有 n 个输入端，2 n个输出端和一个时能输入端，在使能输入端为有效电平时，对应每一组输入代码，只有其中一个输出端为有效电平，其余输出端为非有

8、效电平。每个输出所代表的函数对应于 n 个变量的最小量。二进制译码器实际上也是负脉冲输出的脉冲分配器。若译码器有 n 个输入信号和 N 个输出信号，如果 N=2n ，就称为全译码器，常见的全译码器有 2 线4 线译码器、3 线8 线译码器、4 线16 线译码器等。如果 N2 n ，称为部分译码器，如二一十进制译码器（也称作 4 线10 线译码器）二进制译码器 7413874138 是一种典型的二进制译码器，它有 3 个输入端 A2、 A1、 A0，它们共有 8种状态组合，所以有 8 个输出端 Y0Y7，另外，它还有 3 个使能输入端 E1 E2 E3.还有所以常称为 3 线8 线译码器，属于全

9、译码器。输出为低电平有效，、 G2a 和 G2B为使能输入端。73138 译码器的逻辑图和引脚图，功能表如下所示。74138 引脚图& & & &Y4 Y5 Y6 Y73&2& &Y0&Y1Y YA0 A1 A2G1 G2A G2B&1 1 11 1 11（ a）74138 逻辑图输 入 输 出G1 G2A G2B A2 A1 A0 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 1 10 1 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

10、11 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 1 11 0 1 1 1 1 1 11 1 0 1 1 1 1 11 1 1 0 1 1 1 11 1 1 1 0 1 1 11 1 1 1 1 0 1 11 1 1 1 1 1 0 11 1 1 1 1 1 1 074138 的功能表三 设计方案此次设计，我们采用的是异步十进制 74LS90 计数器和二进制 74LS138 译码器构成的 8 位节拍发生器，计时间隔为一秒，并且时序脉冲由发光二极管显示出来，设计方案原理图如下：节拍发生器原理图四 设计仿真1 EWB5.0 简介此次设计仿真采用的是 EWB5.0

11、 软件，启动 EWB5.0 可以看到 EWB 主窗口，由菜单栏，工具栏，元器件库区，电路设计区，电路描述窗口，状态栏和暂停按钮，启动/停止开关组成，EWB 模仿了一个实际的电子工作台，在电路设计区，可以进行电路的创建，测试和分析，元器件库提供了丰富的元器件和常用的测试仪器，设计电路时，只要单击所需元器件库的图标即可打开该库。2 仿真流程从仪器库中选择信号发生器 7490 74138 发光二极管，按照原理图连接。连接完成后的仿真界面如下所示：使信号发生器输入一个 1Hz 的方波脉冲，打开启动按钮，观察各个二极管发光状态。使用暂停按钮，把各个二极管状态记录。3 设计仿真记录发光二极管发光次序如下记

12、录所示：由上图可以看出，发光二极管由 Y0 到 Y7 依次发光，并且循环不断，每两个二极管发光的时间差为 1s。符合设计要求。五 心得体会通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力，我认识到做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，在这次课程设计过程中，我了解了很多元件的功能，最重要的是在老师的帮住下，我们熟练的掌握了EWB5.0 这个软件的使用，以前对这个仿真软件很陌生，刚开始不知道用什么仿真软件，后来张老师建议我们使用这个软件来进行仿真。期间，很多不懂得地方，张老师都给我们细心的讲解。直到我们明白了。最终我们完成了这次课程设计。最后，对给予我帮住的同学和张老师表示忠心的感谢六 参考资料1、 PROTEL99 电路设计指南王彦平 清华大学出版社 2000 第 1 版2、 数字电子技术基础阎石 高等教育出版社 2001 3、 电子电路基础童诗白 高等教育出版社 1995 第 2 版4、 电子技术课程设计指导高等教育出版社 彭介华 20025、 电子电路计算机仿真技术周常森 山东科技出版社 2001 第一版6、 电子电路 EDA 技术赵世强 西安电子科技大学出版社 2001 第一版