数字计步器课程设计

电子课程设计报告

题目名称：数字计步器

*名：**

专业：计算机科学与技术

班级：090451班

学号：********

同组人：徐铁

指导教师：

南昌航空大学信息工程学院

20 11 年07 月01

日

摘要

本课程设计是设计数字计步器，要求采用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，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74ls390N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multisim2001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，可以让学生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。同时让学生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

关键字：计数，清零，秒脉冲，译码显示

目录

前言 (4)

第一章设计要求 (5)

1.1、基本要求 (5)

1.2、提高要求 (5)

第二章系统的组成及工作原理 (5)

2.1、系统的组成 (5)

2.2、工作原理 (6)

第三章电路设计 (6)

3.1、方案比较 (6)

3.2、电路模块分析 (8)

第四章实验、调试及测试结果与分析 (10)

第五章结论 (11)

参考文献 (12)

附录 (13)

1、元件清单 (13)

2、芯片介绍 (13)

3、电路总电路图 (17)

前言

现在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，而快餐店买的东西想炸鸡之类的东西，是高卡路里，以此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,但是跑步跑了多少步,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。

数字计步器通过水银开关戴在人体上，人体运动时会有相对的振动，这种振动会引起水银开关的断开与闭合，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。水银开关的闭合与断开较难控制，在本实验中先用实验箱中的cp脉冲代替水银开关产生的脉冲。

数字计步器在人们的日常生活中逐渐占据很大的地位，它满足了大多数人的需求，适应了市场的发展，因此有很大的发展前景，

第一章设计要求

1.1、基本要求

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。

1.2、提高要求无

第二章系统的组成及工作原理2.1、系统的组成

系统组成：四个逻辑元件74LS390N依次连接构成计步器的主要部分，逻辑开关为输入信号，四个元件74LS48的输出端连接到数码显示管显示所记步数。系统框图如图2.1：

图2.1 系统框图

2.2、工作原理

电源接通后，开关每次开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”，当个位计数器第二次由9到10发出进位信号时，十位计数器对应的数码管显示“2”……百位与千位计数器的工作原理同十位一样，完成0000-9999计数。

第三章电路设计

3.1、方案比较

（1）.1 初始方案：

（1）.2 改进方案：

（2）对于初始方案和改进方案的分析

初始方案进行仿真实验无法得到实验结果，对此进行方案改进，如图3.1 ，图3.2所示：

5V VC C V10V 5V 1000Hz

图3.1 初设脉冲发生电路 图3.2秒脉冲发生电路 5V

VC C S1

Key = Spac e

R1

1.0koh m

由于利用水银开关组成的数据开关所产生的信号不可以作为触发器的时钟脉冲信号。因为水银开关在闭合时，由于机械开关接触点有弹性，会产生抖动，电路时通时断，输出一系列的脉冲，不是单个脉冲，造成触发器状态多次变化，从而导致计数器无法正常计数。所以为了解决这个问题，采用秒脉冲代替开关就很好的解决了这个问题。

3.2、电路模块分析

（1）进位模块原理图如图3.3所示

图3.3 进位发生电路

图3-3所示是整个电路设计的关键，因为74LS390是双十计数芯片，使它下一级计数器的脉冲输入端的信号由上一级的74LS390的输出端QA和QD通过74LS08相与后的输出提供，上一级计数到9时，QA、QD相与为1，下一级输入端接收到高电平，当上一级再接收到一个信号时，QD、QC、QB、QA输出0000，QA、QD相与为0，下一级输入端接收到低电平，由高电平变成低电平，下降沿触发使此级计数器工作计数1，实现进位。其他级联电路进位原理相同。

（2）计数清零模块

图3.4 计数清零电路

图3.4所示电路实现计步器的清零功能，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。

（3）系统显示模块

在数字显示系统中，经常采用简易数字显示电路，将实验结果用数码管直接显示出来，以便监视系统工作情况。在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3.5所示：

图3.5七段数字显示系统原理图