计算机辅助设计实习实习报告

计算机辅助设计实习实习报告

——球赛计分显示屏

姓名：何探

学号：3090731126

班级：通信09-1班

指导教师：肖英邓建志金红

一、摘要 (2)

二、前言 (2)

三、设计要求 (3)

四、元件种类及功能 (4)

五、设计原理图 (6)

六、心得与体会 (10)

[摘要]本次计算机辅助设计实习的课题是球赛计分显示屏，它主要由计数器、译码电路、触发电路、显示电路及防抖开关电路等组成。

[关键词] 计数器译码器脉冲显示屏

前言

课程性质：计算机辅助设计是电子信息类各专业本科生的必修课。计算机辅助设计技术范畴包含电子系统设计和开发的全过程，可分为系统级、电路级和物理级。借助现代EDA技术进行系统电路设计，侧重于综合应用所学知识，设计较为复杂的功能电路或小型电子系统，培养学生的现代电路设计与综合应用的能力，提高电路设计水平，培养现代电子系统设计能力和创新研究能力。、

球赛计分显示屏设计实习报告

一、设计要求

1、用两个八段数码管显示所得分数；

2、得分范围为0-99分。

二、元件种类及功能

该电路需要使用到的元器件有数码管、电阻、显示译码器CD4511、计数器SN74190N和开关SW-PB。报告该部分将会详述一些元器件的工作原理。

1、显示译码器CD4511BCN ：

CD4511是一个用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码—七段码译码器，特点：具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动LED显示器。

CD4511 是一片 CMOS BCD—锁存/7 段译码/驱动器，引脚排列如图 2 所示。其中a b c d 为 BCD 码输入，a为最低位。LT为灯测试端，加高电平时，显示器正常显示，加低电平时，显示器一直显示数码“8”，各笔段都被点亮，以检查显示器是否有故障。BI为消隐功能端，低电平时使所有笔段均消隐，正常显示时， B1端应加高电平。另外 CD4511有拒绝伪码的特点，当输入数据越过十进制数9(1001)时，显示字形也自行消隐。LE是锁存控制端，高电平时锁存，低电平时传输数据。a～g是 7 段输出，可驱动共阴LED数码管。另外，CD4511显示数“6”时，a段消隐；显示数“9”时，d段消隐，所以显示6、9这两个数时，字形不太美观图3是 CD4511和CD4518配合而成一位计数显示电路，若要多位计数，只需将计数器级联，每级输出接一只CD4511 和 LED 数码管即可。所谓共阴 LED 数码管是指 7 段 LED 的阴极是连在一起的，在应用中应接地。限流电阻要根据电源电压来选取，电源电压5V时可使用300Ω的限流电阻。

2、计数器SN74190N

本电路复杂程度为58 个等效门，是同步可逆BCD 计数器。本电路通过同时触发所有触发器而提供同步操作，以便在使用控制逻辑结构时，输出端的变化可相互吻合。本工作方式避免了一般用异步(行波时钟)计数器所带来的计数输出的尖峰脉冲。若使能输入端置低电平，四个主从触发器的输出将在时钟输入从低到高的跳变中被触发。使能输入端置高电平时，禁止计数。仅当时钟输入端是高电平时，使能输入端才能有电平变化。当可逆（）输入端处于低电平时，进行

加计数，当可逆（）输入端处于高电平时，进行减计数。仅当时钟输入是高电平时，可逆输入才能有电平变化。

这种计数器是可编程序的，即可通过将置数输入置于低电平并在数据输入端送入所需数据而将输出端预置到任一电平。输出随数据输入而变，不受时钟输入电平的影响。根据这一特点，用置数输入将计数长度略加改变便可将计数器作模—N 除法器使用。

时钟、加/减和置数输入都加了缓冲器，从而大大降低驱动要求。

为便于进行级联，采用了两个输出：脉冲时钟输出和最大/最小计数输出。当计数器发生溢出或下溢时，后一输出将产生一个高电平输出脉冲，其宽度约等于时钟的一个整周期。出现溢出或下溢情况时，脉冲时钟输出将产生一个低电平输出脉冲，其宽度等于时钟输入的低电平部分。若使用并行时钟脉冲，则计数器的级联方式是把脉冲时钟输出送到下一级计数器的使能输入；若使用并行使能，则级联方法是把脉冲时钟输出送到下一级计数器的时钟输入。高速应用时，可用最大/最小计数输出进行超前进位。

工作方式和脉冲时钟输出如下图所示：

三、设计原理图

经过研究和设计，得出球赛电子计分器显示屏的设计电路图如下：

1、原理图：

使用SN74190N计数器，在电路处于低电频状态的时候，通过开关S1产生一个脉冲，计数器通过端口Q0、Q1、Q2和Q3向显示译码器输送假发信号，译码器CD4511BCN则在收到计数信号之后将其转译并且传输到数码管上，对应显示出来。在电路处于高电频状态的时候，其他状态与低电频状态相反。

2、PCB图：

在PROTEL原理图绘制完成之后，将其导入到PCB板上，并且将其布好局，通过自动布线方式双层布线。因为使用芯片较多，所以在生成PCB 的时候使用了双层布线的方式，虽然该方式比较便于设计，但是在实际应用之中还是存在一些操作的不变，这提醒我们在今后的设计之中要多注意考虑布线的问题。

3、使用PROTEUS软件仿真：

将在PROTEL设计的电路图导入到PROTEUS软件中，原理图和仿真效果图如下显示：

在PROTEUS软件中工作原理也和PROTEL一样，只是在PROTEUS之中可以直接界面仿真，能更加直观的显示出实验的结果。

四、心得与体会

因为本次的实习内容和以前不同，这次的设计实习更多的是要通过自己的思考和创意来进行的。我用了近一周的时间通过网络、图书馆和与同学们讨论才最终确定了我的设计方案，即是使用CD4511译码器和74LS190计数器来实现我所选课题的功能。

在此期间，因为一些软件的问题，在PROTEL和PROTEUS两款软件之间不断的切换使用，也逐步提高了自己对于电路设计软件的熟练程度。PROTEL的优势在于绘制电路图的方式比较简单，而且更容易绘制PC图，缺点则是仿真效果只有图表数据，没有直观的UI界面。而PROTEUS软件则专注于电路设计的的仿真，所以诸多同学都选择了使用PROTEL来设计原理图和PCB板，使用PROTEUS来进行仿真。

两种软件的熟练使用，是我对与电路设计比以前更加的得心应手，在本次计算机辅助设计综合实习中，我收获到的不只是软件使用水平的提升。更重要的是，我们正在开始逐渐形成一种原创设计的意识，逐渐摆脱了通过网络，完全复制的局面。希望大家以后能有更大的进步。

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