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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

姓名:杨望

专业:计算机科学与技术

班级: 090451班

学号: 09045131 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:

(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:

图3.1 初设脉冲发生电路 图3.2秒脉冲发生电路

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

第四章实验、调试及测试结果与分析

调试是一个非常重要的工作,他要求设计者认真检查自己的电路,确保无误,还要处理好一些小细节。本实验在调试过程中遇见几个比较大的问题。

1.在最初连接时,并没有将四个cp端共接信号源,74ls390本身

具有超前进位功能,在计数到9时,并没有进位到0,而是直接进位到1。在处理这个问题是,本实验将四个74ls390共cp 端,这样解决了提前进位的问题。

2. 水银开关的处理。在完成好大部分电路后,水银开关的接是难点,也是本实验的重点,但由于实验室没有水银开关,所以使用秒脉冲代替。

3. 在实验过程中使用的译码是74ls247,但是在仿真时,由于软件的缘故使用74ls48代替74ls247,从而达到实验结果。

第五章结论

通过本次对电子计数器的设计与制作,了解了设计电路的基本程序,也了解了电子计数器的原理和设计理念。同时在实验中应该认真的思考可能产生的种种问题,并对这些问题加以分析,找出解决问题的方法。使实验成果更加完善。因此,对实验的严谨态度和不断创新的精神是必不可少的。

通过本次实验可以初略的模拟市场化的电子计步器。然而这毕竟是实验室的产物,和市场化的产品在质量和可行性上仍有巨大差距。首先实验室的计步器体型庞大,在实验室只是将市场化的计步器依照其原理放大而已。所以想要面向市场还需更多细节上的改动。比如在体型方面,尽量用少的元器件来实现同样的功能,在原件方面尽量使用更为先进更为可靠的原件,使得计步器在感应,计数等方面更灵敏。还要注意的是应该想法将所有的原件整合到一块,这样才能使它更趋于完美。

最后一点,就是在做课设之前必须先将相关知识弄懂,不能迷糊的去做实验。认真了解每一个逻辑元件的功能和使用方法,以及导线的测试,以免在设计中带来麻烦和错误。一个课程设计就能反映一个学习者的理论知识是否学的扎实。因此,设计小组强烈建议进行电子技术设计的学生一定要注意平时学好数字逻辑与数字系统的课程知识。

参考文献:

1.白中英数字逻辑与数字系统(第四版立体化教材).北京科学出版社 2008年

2.赵珂彭嵩脉冲与数字电路实验指导书.2010年

3.李维数字电路课程设计及实验.大连理工大学出版社.2008年

4.赵淑范、王宪伟.电子技术实验与课程设计.清华大学出版社.2006年

5. 何希才电子电路.北京北京航空航天大学出版社 2003年

6. 李义府模拟电子技术基础.长沙国防科技大学出版社2004年

7 .赵淑范、王宪伟.电子技术实验与课程设计。清华大学出版社.2006

8. 白中英. 数字逻辑与数字系统(第四版立体化教材). 北京:科学出版社, 2008年.

9 .何希才.电子电路.北京北京航空航天大学出版社. 2003年

10. 赵柯彭嵩.脉冲与数字电路试验指导。南昌航空大学信息工程学院电子实验中心出版. 2010年

附录: 1、 元件清单

2、 芯片介绍 (1)74ls390N

U5A

74LS390N 1QA 3

1QB 51QC

61QD

7

1INA 11INB

4

1CLR

2

U5B

74LS390N

2QA 13

2QB 112QC 102QD

9

2INA 152INB

12

2CLR 14

IO1

图(1).1 74LS390的内部结构图

图(1).2 74LS390管脚图74LS390功能表:

(2)74ls08

图(2).1 74LS08 管脚图

图(2).2 74LS08的内部结构图

(3)74ls48和数码显示管

图(3).174ls48的管脚图

图(3).274ls48的功能表和数码显示管

3、电路总电路图

滤波器设计步骤及实现程序

数字滤波器的设计步骤及程序实现 湖南理工学院信息与通信工程学院 一、IIR 脉冲响应不变法设计步骤 1、已知实际数字指标as s ap p ,,,ωω 2、将数字指标化为原型模拟指标As s Ap p ,,,ΩΩ,可设T=pi, T /ω=Ω 3、求原型模拟滤波器的c N Ω,,其中:??? ???ΩΩ--=)/lg(2)]110/()110lg[(10/10/s p A A s p N N A p cp p 210 /1 10 -Ω= Ω N A s cs s 210 /1 10 -Ω= Ω ][cs cp c ΩΩ∈Ω, 4、根据N 写出归一化原型系统函数)(p G a 5、用c s p Ω=/代入得原型系统函数c s p a a p G s H Ω==/)()( 6、将)(s H a 化为部分分式展开形式∑-=k k a s s A s H )( 7、写出)(z H 的极点T s k k e z =,并写出)(z H 的部分分式展开形式∑--?= 11)(z z A T z H k k 8、将)(z H 化为分子分母形式,验证设计结果。 二、IIR 双线性变换法设计步骤 1、已知实际数字指标as s ap p ,,,ωω 2、将数字指标化为原型模拟指标As s Ap p ,,,ΩΩ,可设T=2, 2 tan 2ω?= ΩT 3、求原型模拟滤波器的c N Ω,,其中:?? ? ???ΩΩ--=)/lg(2)]110/()110lg[(10/10/s p A A s p N N A p cp p 210 /1 10 -Ω= Ω N A s cs s 210 /1 10 -Ω= Ω ][cs cp c ΩΩ∈Ω, 4、根据N 写出归一化原型系统函数)(p G a 5、用c s p Ω=/代入得原型系统函数c s p a a p G s H Ω==/) ()( 6、用11 112--+-?=Z Z T s 代入原型系统函数)(s H a 得1 1 112)()(--+-? ==Z Z T s a s H z H 8、将)(z H 整理成分子分母形式,验证设计结果。

数字电子秒表课程设计

西安航空职业技术学院 电子技术实践课程设计报告 课设题目:数字电子秒表 所属系部:电子工程系 指导老师: 作者: 专业:电子信息工程技术 西安航空职业技术学院制 西安航空职业技术学院 课程设计任务书 题目:数字电子秒表 任务与要求: 1、设计数字电子秒表原理图。 2、用6个数码管显示分、秒、毫秒。 3、计时误差不得超过1s;具有清零、启动计时、暂停计时及继续 计时等控制功能。 4、画出总体电路图。 5、安装自己设计的电路,按照自己设计的电路,在通用板上焊接。 焊接完毕后,应对照电路图仔细检查,看是否有错接、漏接、 虚焊的现象。 6、调试电路。 时间:2010年11月29 日至 2010年12 月10 日共2周

所属系部:电子工程系 指导单位或教研室:电子信息教研室 西安航空职业技术学院制 摘要: 采用现代数字电路设计方法和EDA技术,即自顶向下的设计方法,应用protues开发平台进行设计并仿真验证和硬件测试。从总体设计框图开始,将设计任务逐步分解,直到可以用标准的集成电路部件实现,然后将各部件联结成系统,通过protues集成开发平台进行设计的分析综合和时序仿真验证。最后,在分析时序仿真结果的基础上,对设计进行进一步的修改和完善,已达到对设计电路正确运行且学会运用protues电路设计与仿真的目的。 关键词: 555定时器;LED;暂停计时 Abstract: Adopt modern digital circuit design method and EDA technique, namely the top-down design methods, application protues development platform design and simulation validation and hardware test. From the beginning, overall design diagram design task decomposed step by step, until can use standard of integrated circuit components, and then will realize connecting components into system, through protues integrated development platform design of comprehensive analysis and time-series simulation prove. Finally, by analyzing the timing simulation results, on the basis of design for further revised and perfected, reached the correct operation of circuit design and learn to use protues circuit design and simulation of purpose. Key words: 555 timing, Leds, Suspended timing 目录 1 设计方案的选择 (1) 2 总体框架设计 (2) 3 分步电路设计 (3) 3.1控制电路的设计 (3) (3) (3) 3.2数码管显示电路 (4)

数字滤波器的设计课程设计

数字信号及MATLAB实现课程设计报告数字滤波器的设计 学院:电气学院 班级: 姓名: 学号: 指导老师: 2014年1月

《数字信号处理及MA TLAB实现》课程设计 目录 目录 (1) 第一章绪论 (2) 1.1.1 数字滤波器的优越性 (2) 1.1.2 数字滤波器的实现方法 (3) 1.1.3主要研究内容 (4) 第二章摘要 (5) 第三章报告正文 (6) 第一节 IIR滤波器的设计 (6) 3.1.1流程框图 (6) 3.1.2 设计步骤 (6) 3.1.3 IIR数字滤波器的设计方法 (7) 3.1.4 MATLAB程序 (9) 3.1.5 运行结果及分析: (10) 第二节 matlab FDATool界面数字滤波器设计 (11) 3.2.1 Faldstool (11) 3.2.2 用Fdatool进行带通滤波器设计 (13) 第三节系统对象滤波器设计 (15) 3.3.1设定系统的仿真对象 (15) 3.3.2系统对象滤波器设计方法 (15) 3.3.3 MATLAB程序仿真设计 (15) 第四章总结 (21) 参考文献 (22)

第一章绪论 1.1.1 数字滤波器的优越性 数字信号处理由于具有精度高、灵活性强等优点,已广泛应用于图像处理、数字通信、雷达等领域。数字滤波技术在数字信号处理中占有极其重要的地位,数字滤波器根据其单位脉冲响应可分为IIR(无限长冲激响应滤波器)和FIR(有限长冲激响应滤波器)两类。IIR滤波器可以用较少的阶数获得很高的选择特性,但在有限精度的运算中,可能出现不稳定现象,而且相位特性不好控制。数字滤波器本质上是一个完成特定运算的数字计算过程,也可以理解为是一台计算机。 数字滤波器又分为无限冲激响应滤波器(IIR)和有限冲激响应滤波器(FIR)。FIR滤波器具有不含反馈环路、结构简单以及可以实现的严格线性相位等优点,因而在对相位要求比较严格的条件下,采用FIR数字滤波器。同时,由于在许多场合下,需要对信号进行实时处理,因而对于单片机的性能要求也越来越高。由于DSP控制器具有许多独特的结构,例如采用多组总线结构实现并行处理,独立的累加器和乘法器以及丰富的寻址方式,采用DSP控制器就可以提高数字信号处理运算的能力,可以对数字信号做到实时处理。DSP(数字信号处理器)与一般的微处理器相比有很大的区别,它所特有的系统结构、指令集合、数据流程方式为解决复杂的数字信号处理问题提供了便利,本文选用TMS320C5509作为DSP处理芯片,通过对其编程来实现IIR滤波器。 对数字滤波器而言,从实现方法上,有FIR滤波器和无限冲激响应(IIR)滤波器之分。由于FIR滤波器只有零点,因此这一类系统不像IIR系统那样易取得比较好的通带与阻带衰减特性。但是IIR系统与传统的通过硬件电路实现的模拟滤波器相比有以下优点: 1、单位冲击响应有无限多项; 2、高效率(因为结构简单、系数小、乘法操作较少) 3、与模拟滤波器有对应关系 4、可以解析控制,强制系统在指定位置为零点 5、有极点,在设计时要考虑稳定性 6、具有反馈,可能产生噪声、误差累积

IIR数字滤波器的设计流程图讲课讲稿

目录 目录 0 前言 (1) 1.1数字滤波器简介 (1) 1.2使用数字滤波器的原因 (1) 1.3设计的原理和内容 (1) 工程概况 (2) 正文 (2) 3.1 设计的目的和意义 (2) 3.2 目标和总体方案 (2) 3.3 设计方法和内容 (3) 3.4 硬件环境 (3) 3.5软件环境 (3) 3.6IIR数字滤波器设计思路 (3) 3.7 IIR数字滤波器的设计流程图 (3) 3.8 IIR数字滤波器设计思路 (4) 3.9设计IIR数字滤波器的两种方法 (4) 3.10双线性变换法的基本原理 (5) 3.11用双线性变换法设计IIR数字滤波器的步骤 (6) 3.12程序源代码和运行结果 (6) 3.12.1低通滤波器 (6) 3.12.3带通滤波器 (10) 3.12.4带阻滤波器 (13) 3.13结论 (15) 3.13.1存在的问题 (15) 3.13.2解决方案 (16) 致谢 (16)

参考文献 (16) 前言 1.1数字滤波器简介 数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统,通过对抽样数据进行数学处理来达到频域滤波的目的。可以设计系统的频率响应,让它满足一定的要求,从而对通过该系统的信号的某些特定的频率成分进行过滤,这就是滤波器的基本原理。如果系统是一个连续系统,则滤波器称为模拟滤波器。如果系统是一个离散系统,则滤波器称为数字滤波器。 信号通过线性系统后,其输出信号就是输入信号和系统冲激响应的卷积。从频域分析来看,信号通过线性系统后,输出信号的频谱将是输入信号的频谱与系统传递函数的乘积。除非为常数,否则输出信号的频谱将不同于输入信号的频谱,某些频率成分较大的模,因此,中这些频率成分将得到加强,而另外一些频率成分的模很小甚至为零,中这部分频率分量将被削弱或消失。因此,系统的作用相当于对输入信号的频谱进行加权。 1.2使用数字滤波器的原因 数字滤波器具有比模拟滤波器更高的精度,甚至能够实现后者在理论上也无法达到的性能。数字滤波器相比模拟滤波器有更高的信噪比。数字滤波器还具有模拟滤波器不能比拟的可靠性。根据其冲击响应函数的时域特性可将数字滤波器分为IIR(有限长冲击响应)和FIR(无限长冲击响应)。 1.3设计的原理和内容 在windows环境下进行语言信号采集,通过IIR数字滤泼器的设计,数字带滤波器就是用软件来实现上面的滤波过程,可以很好的克服模拟滤波器的缺点,数字带滤波器的参数一旦确定,就不会发生变化。IIR型有较好的通带与阻带特性,所以,在一般的设计中选用IIR 型。IIR型又可以分成Butterworth型滤波器,ChebyshevII型滤波器和椭圆型滤波器等。 IIR数字滤波器的设计一般是利用目前已经很成熟的模拟滤波器的设计方法来进行设计,通常采用模拟滤波器原型有butterworth函数、chebyshev函数、bessel函数、椭圆滤波器函数等。 IIR数字滤波器的设计步骤: (1)按照一定规则把给定的滤波器技术指标转换为模拟低通滤波器的技术指标; (2)根据模拟滤波器技术指标设计为响应的模拟低通滤波器; (3)很据脉冲响应不变法和双线性不变法把模拟滤波器转换为数字滤波器;

数字记步器

课程设计说明书 课程设计名称:数字逻辑课程设计 课程设计题目:数字计步器 学院名称:信息工程学院 专业:计算机科学与技术班级: 080611 学号: 08061107 姓名:曹启斌 评分:教师:叶榛 20 10 年 9 月 15 日

摘要 本课题是为了实现对移动步数的累计,在人体移动时水平位置发生变化从而触动水银开关使电路实现间断性的接触,从而产生脉冲信号使计数电路实现累计,达到记录人体移动步数的目的。 在设计该电路时,由于要实现对移动步数的累计故要用计数器来计数。为了清楚的知道自己任何时候走了多少步采用了LED数码管来显示数据并用BCD七段译码器来驱动数码管。故该电路由输入电路,计数电路,译码电路三部分构成。其中,输入电路由一个脉冲计数产生电路和一个置零电路组成;记数电路由四块74HC160连接而成;译码电路是通过四片TC5022BP和电阻以及LED数码管连接组成。 通过此次试验,更进一步了解什么是电子技术,知道如何设计电路来实现某些具体的功能。此次试验为以后的学习奠定了坚实的基础。 关键字:记步器,译码,数码管

目录(结构有问题) 前言 第一章设计要求 第二章系统组成和工作原理 2.1系统组成 2.2系统工作原理 第三章系统单元电路的设计 3.1 3.2 第四章系统调试及测试结果分析 结论 参考文献 附录 注意每一章节新起一页 前言 (4) 第一章计步器的概述 1.1记步器的特点及应用 (5) 1.2设计任务和具体要求 (5) 1.3系统组成 (5) 第二章设计方案及工作原理 2.1 工作原理 (7)

2.2 设计方案 (7) 第三章调试及结果分析 (8) 第四章 总结 (9) 参考文献 (10) 附录一 (10) 附录二 (12) 附录三 (13)

数字电子秒表课程设计报告

重庆机电职业技术学院课程设计说明书 设计名称:单片机原理设计 题目:数字电子秒表 学生姓名: X X 专业:电气自动化 班级: 1 班 学号: XXXXXXXXXXXXXXX 指导教师: X X X 日期: 2010 年 6 月 16 日

重庆机电职业技术学院 课程设计任务书 电气自动化专业2008 年级 1 班XX 一、设计题目 数字电子秒表设计 二、主要内容 利用独立式按键AN1(P0.0)启动定时器T0计时,AN2(P0.1)停止用于停止定 时器T0计时,使用2个八段数码管输出记时值,秒钟的计时时间范围在0~99秒内。 三、具体要求 3.1、实验电路连线 ①本实验中要把跳线JP1(板子右上角,LED灯正上方)跳到DIG上,J23(在黄色继电器右上方)接到右端;把跳线J9(紧贴51插座右方,蜂鸣器下方,RST复位键上方)跳到右端;把跳线J6跳到AN端,AN1(P0.0)~ AN4(P0.4),(J6在51插座右下方,4×4键盘左上方)。 3.2、实验说明 ①本实验中要将记时结果送2个数码管中显示,这可通过调用编写的显示子程序来实现,实现过程是:先将记时值一位一位的拆开,分别送到显示缓冲区(片内数据存储30H~35H设定为显示缓冲区用于存放段码数据, 其中32H~35H里面均存放0的段码0DFH)中去,然后调用显示子程序。②与定时器有关的寄存器有工作方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON。TMOD用于设置定时器/计数器的工作方式0-3,并确定用于定时还是用于计数。TCON主要功能是为定时器在溢出时设定标志位,并控制定时器的运行或停止等。本实验中用定时器T0产生1秒钟基本时间单位,本系统fosc=11.0592MHz,当定时器T0工作在方式1(16位)时,最大定时时间为:216* 0.9216μs= 60397.9776μs;再利用软件记数,当T0中断17次时,所用时间为60397.9776*17=1026765.6192μs≈1s因此在T0中断处理程序中,要判断中断次数是否到17次,若不到17次,则只使中断次数加1,然后返回,若到了17次,则使电 子秒表记时值加1(十进制),请参考硬件实验四有关内容。③使用独立式按键 AN1(P0.0)~ AN2(P0.1)时要注意采用软件消抖动的方法,一般采用软件延时(10ms)的方法,即通过P0.0和P0.1的输入值的变化控制秒表的启动和停止。 3.3

数字滤波器课程设计

课程设计 课程设计名称:数字信号处理课程设计 专业班级:电信1203 学生姓名:刘海峰 学号: 201216020307 指导教师:乔丽红 课程设计时间:2015/07/01-2015/07/06 电子信息工程专业课程设计任务书

说明:本表由指导教师填写,由教研室主任审核后下达给选题学生,装订在设计(论文)首页

一. 技术要求 ?双线性变换法设计切比雪夫II型数字IIR低通滤波器, ?要求通带边界频率为400Hz, ?阻带边界频率分别为500Hz, ?通带最大衰减1dB, ?阻带最小衰减40dB, ?抽样频率为2000Hz, 二. 设计原理 IIR滤波器的设计包括三个步骤:①给出所需要的滤波器的技术指标; ②设计一个H(z)使其逼近所需要的技术指标:③实现所设计的H(z),IIR数字滤波器设计的最通用的方法是借助于模拟滤波器的设计方法。所以IIR数字低通滤波器的设计步骤是:①按一定规则将给出的数字滤波器的技术指标转换为模拟低通滤波器的技术指标;②根据转换后的技术指标设计模拟低通滤波器G(s):③再按一定规则将G(s)转换成H(z)。 在此过程中,我们用到了很多MATLAB中的函数,如设计切比雪夫低通滤波器的函数afd_chebl、由直接型转换为级联型的函数dir2cas、双线性变换的函数bilinear等。其中afd _chebl用于实现用模拟指标设计一个低通模拟滤波器,bilinear用于利用双线性变换法将模拟低通滤波器转换为数字低通滤波器。

三.程序流程图

四:源代码(完美版) %归一化低通滤波器技术指标 clc; clear all; Ap=1; %最大通带衰减 As=40; %最小阻带衰减 W=2000; %抽样周期 Wp=400; %通带边界频率 Ws=500; %阻带边界频率 wp=2*pi*Wp/W; %归一化通带边界频率 ws=2*pi*Ws/W; %归一化阻带边界频率 Wp1=tan(wp/2); %模拟低通滤波器通带边界频率 Ws1=tan(ws/2); %模拟低通滤波器阻带边界频率 %归一化切比雪夫II型低通模拟滤波器 [N,Wn]=cheb2ord(Wp1,Ws1,Ap,As,'s'); %确定滤波器阶数和频率尺度缩放因子 [BT,AT]=cheby2(N,As,Wn,'s');%传输函数的系数 [Z,P,K]=cheb2ap(N,As);%最小阻带衰减为As(DB)的N阶归一化模拟切比雪夫2型低通滤波器的零点、极点和增益因子 [H,W]=zp2tf(Z,P,K);%传输函数有理化形式 figure; [P,Q]=freqs(H,W);

数字滤波器设计步骤

数字信号处理 数字滤波器的设计 学院计算机与电子信息学院 专业电子信息科学与技术班级电子15-2 班姓名学号 指导教师刘利民

数字滤波器的设计 一、模拟低通滤波器的设计方法 1、B utterw orth 滤波器设计步骤: ⑴。确定阶次N ① 已知Ωc 、Ωs 和As 求Bu tt er worth DF 阶数N ② 已知Ωc 、Ωs 和Ω=Ωp (3dB p Ω≠-)的衰减A p 求Bu tterwort h DF 阶数N ③ 已知Ωp、Ωs和Ω=Ωp 的衰减A p 和As 求B utte rwo rth DF 阶数N /10 /1022(/)101,(/)101p s A A N N p c s c ΩΩ=-ΩΩ=-则:

⑵.用阶次N 确定 ()a H s 根据公式: 1,2,2N ()()a a H s H s -在左半平面的极点即为()a H s 的极点,因而 2,,N 2、切比雪夫低通滤波器设计步骤: ⑴.确定技术指标p Ω p α s Ω s α 归一化: /1p p p λ=ΩΩ= /s s p λ=ΩΩ ⑵.根据技术指标求出滤波器阶数N 及ε: 0.12 10 1δε=- p δα= ⑶.求出归一化系统函数 其中极点由下式求出:

或者由N 和S直接查表得()a H p 二、数字低通滤波器的设计步骤: 1、 确定数字低通滤波器的技术指标:通带截止频率p ω、通带最大衰减系数 p α、 阻带截止频率ω、阻带最小衰减系数s α。 2、 将数字低通滤波器的技术指标转换成模拟低通滤波器的技术指标。 巴特沃斯: 切比雪夫:/s s p λ=ΩΩ 0.1210 1δ ε=- p δα=

数字计步器设计

数字电子技术课程设计报告数字计步器设计 山科大 日期:2014年 1 月 6 日

指导教师评语一、设计任务

(一)、系统功能 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,同时还应具备清零的功能。为了实现对移动步数的累计,在人体移动时水平位置发生变化从而触动水银开关使电路实现间断性的接触,从而产生脉冲信号使计数电路实现累计,达到记录人体移动步数的目的。 具体具有功能如下: (1)采用4位显示数码管记录步数, (2)采用水银开关,人行走一步,开关闭合一次,计数加一,加法计数器,(3)有清零,重启,暂停功能。 (二)数字计步器设计数字电路设计任务 1.系统框图与原理图设计 2.系统电路原理EDA设计与仿真 3.硬件调试 (三)EDA仿真实验条件要求 大部分仿真用计算机软件Quartus II9.0来完成,进行仿真要求能够实现主体功能,实验结果存在的问题,要在报告中分析其原因。. 二、设计内容 1、系统框图与原理图设计 1.1 芯片选择及系统框图 74LS390是双十进制的,相当于两个单十进制的计数器。并且74LS160的清除端是异步的,异步计数器中容易出现的计数尖峰从而影响实验结果。故选用 74LS390。 用74LS390就可以实现0-99的进位为实现0-9999的进位可用两片74LS390再加上四片74LS247译码器和四个LED数码管就可以很好的将74LS390输出的数字显示出来。 电路的结构大致可分为4部分:输入部分,计数部分,译码部分,显示部分。系统大致框图如下:

1.2系统原理开合时瞬间会产当开关J274LS390是下降沿触发的计数器,计数器开始工作。输出端将数以二进制的形生一个下降沿脉冲,译码器将数译码后输入到数码管使其式输入到译码器的输入端,是一个双十计数芯片,下一74LS390显示计数器所计的数。由于的输74LS390级的计数器的脉冲输入端INA的信号是由上一级的以前,9和QD相与后的输出提供的。当第一级计数计到出端QA端始终为低电平。INA相与的结果都是低电平,下一级的QA和QD相与的结果由低电平变为QDQA和时,二进制1001,9当计数到,74LS390是下降沿触发的故下级计数器此时不计数高电平,但变由于芯片计数性质,此级计数器由9当此级再来一个脉冲时,,端由高电平变为低电平INA0000,此刻下级的为0,二进制对应,下一级的计数器开始计数74LS390而言接收到一个下降沿,对于9999到可以实现从0000此时数码管显示的数为0010,依次类推,开关打到地端实现当J174LS390的CLR端高电平有效,的计数。清零。 2、软件设计 2.1输入部分 输入部分可分为两个部分:输入信号和清零电路。其中的输入信号可由脉冲信号提供也可由下降沿触发。由于这个数字记步器的传感器是采用水银开关,主人走一步的时候,开关闭合一次,用下降沿触发才可使其模拟主人走一步的时候,开

数电课设 数字秒表的设计仿真

##大学 ##学院 数字电子技术课程设计 课程名称:数字电子技术基础 题目名称:数字电子秒表设计 学生系别:信息工程系 专业班级: 学号: 学生姓名: 指导教师: ..年..月..日

目录 一、设计要求 (3) 二、题目分析 (3) 三、总体方案 (3) 四、具体实现 (4) 1、总体方框图 (4) 2、原理图 (4) 如下图所示: (4) 五、各部分定性说明及定量计算 (5) 1、脉冲发生器(由555构成的多谐振荡器) (5) 2、计数器(74LS90) (7) 3、七段发光二极管(LED)数码管 (8) 4、BCD码七段译码驱动器——CC4511 (9) 六、实验仿真 (11) 七、元器件清单 (11) 八、设计心得体会 (12) 九、参考文献 (12)

数字秒表的设计与仿真 一、设计要求 设计并仿真一个数显电子秒表,要求: (1)能直接显示“分”、“秒”的电子秒表; (2)要求最大能显示9ˊ59〞; (3)能通过按键启动计时,并能通过按键停止计时,并保留显示计时时间; (4)能通过按键复位。 主要器件: 74LS00、555、74LS90、CC4511 二、题目分析 数字秒表是是一种常用的秒计时装置,它能实现手控记秒、停摆、清零功能,它的设计原理就是利用数字逻辑中的知识。 通过对该数字秒表的设计要求的分析,设计的此数字秒表主要由分频器、译码器、十进制计数器、六十进制计数器、控制电路组成。在整体秒表中最关键的如何获得一个精确的100HZ计时脉冲。除此之外,数字秒表还需要有清零控制端以及启动控制端,保持,以便数字时钟能随意、停止及启动。分频器用来产生100HZ计时脉冲;十进制计数器:对分进行计数;六十进制计数器是用来对秒进行计时,显示译码器是完成对7段数码管显示的控制。 按计数要求,须用数码管来做显示器,题目要求最大能显示9ˊ59〞,需要三个数码管,超过最大显示的数字要重新从0开始计数。 复位开关用来使计时器清零,并做好清零准备,复位开关可以在任意情况下使用,即使在计数过程中,只要按一下复位开关,计时进程终止,并对计时器清零。 三、总体方案 数字秒表,必须有一个数字显示。按设计要求,须用数码管来做显示器,题目要求最大能显示9ˊ59〞,则需要三个数码管。计数分辨率为1s,需要相应的信号发生器,选择信号发生器有两种方案: Ⅰ用晶体振荡器; Ⅱ用集成电路555计时器与电阻电容组成的多谐振荡器。 两者都可以产生振荡频率,我们选用方案Ⅱ,因为其核心部分是使用三个74LS90计数器采用串联方式构成,并且这种连接方式简单,使用元器件数量少。

FIR数字滤波器课程设计报告

吉林建筑大学 电气与电子信息工程学院 数字信号处理课程设计报告 设计题目:FIR数字滤波器的设计 专业班级: 学生姓名: 学号: 指导教师: 设计时间:

目录 一、设计目的 (3) 二、设计内容 (3) 三、设计原理 (3) 3.1 数字低通滤波器的设计原理 (3) 3.1.1 数字滤波器的定义和分类 (3) 3.1.2 数字滤波器的优点 (3) 3.1.3 FIR滤波器基本原理 (4) 3.2变换方法的原理 (7) 四、设计步骤 (8) 五、数字低通滤波器MATLAB编程及幅频特性曲线 (9) 5.1 MATLAB语言编程 (9) 5.2 幅频特性曲线 (10) 六、总结 (11) 七、参考文献 (13)

一、设计目的 课程设计是理论学习的延伸,是掌握所学知识的一种重要手段,对于贯彻理论联系实际、提高学习质量、塑造自身能力等于有特殊作用。本次课程设计一方面通过MATLAB 仿真设计内容,使我们加深对理论知识的理解,同时增强其逻辑思维能力,另一方面对课堂所学理论知识作一个总结和补充 二、设计内容 (1)设计一线性相位FIR 数字低通滤波器,截止频率 ,过渡带宽度 , 阻带衰减dB A s 30>。 (2)设计一线性相位FIR 数字低通滤波器,截止频率 ,过渡带宽度 ,阻带衰减dB A s 50>。 三、设计原理 3.1数字低通滤波器的设计原理 3.1.1 数字滤波器的定义和分类 数字滤波器是指完成信号滤波处理功能的,用有限精度算法实现的离散时间线性非时变系统,其输入是一组数字量,其输出是经过变换的另一组数字量。因此,数字滤波器本身既可以是用数字硬件装配成的一台完成给定运算的专用的数字计算机,也可以将所需要的运算编成程序,让通用计算机来执行。 从数字滤波器的单位冲击响应来看,可以分为两大类:有限冲击响应(FIR)数字滤波器和无限冲击响应(IIR)数字滤波器。滤波器按功能上分可以分为低通滤波器(LPF)、高通滤波器(HPF)、带通滤波器(BPF)、带阻滤波器(BSF) [4]。 3.1.2 数字滤波器的优点 相对于模拟滤波器,数字滤波器没有漂移,能够处理低频信号,频率响应特性可做成非常接近于理想的特性,且精度可以达到很高,容易集成等,这些优势决定了数字滤波器的应用将会越来越广泛。同时DSP 处理器(Digital Signal Processor)的出现和FPGA(FieldProgrammable Gate Array)的迅速发展也促进了数字滤波器的发展,并为数字滤波器的硬件实现提供了更多的选择。 数字滤波器具有以下显著优点: 精度高:模拟电路中元件精度很难达到10-3,以上,而数字系统17位字长就可以达到10-5精度。因此在一些精度要求很高的滤波系统中,就必须采用数字滤0.2c ωπ=0.4ωπ?<0.2c ωπ=0.4ωπ?<

FIR数字滤波器设计与软件实现(精)讲解学习

实验二:FIR 数字滤波器设计与软件实现 一、实验指导 1.实验目的 (1掌握用窗函数法设计 FIR 数字滤波器的原理和方法。 (2掌握用等波纹最佳逼近法设计 FIR 数字滤波器的原理和方法。 (3掌握 FIR 滤波器的快速卷积实现原理。 (4学会调用 MA TLAB 函数设计与实现 FIR 滤波器。 2. 实验内容及步骤 (1认真复习第七章中用窗函数法和等波纹最佳逼近法设计 FIR 数字滤波器的原理; (2调用信号产生函数 xtg 产生具有加性噪声的信号 xt ,并自动显示 xt 及其频谱,如图 1所示;

图 1 具有加性噪声的信号 x(t及其频谱如图 (3请设计低通滤波器,从高频噪声中提取 xt 中的单频调幅信号,要求信号幅频失真小于 0.1dB ,将噪声频谱衰减 60dB 。先观察 xt 的频谱,确定滤波器指标参数。 (4根据滤波器指标选择合适的窗函数,计算窗函数的长度 N ,调用 MATLAB 函数 fir1设计一个 FIR 低通滤波器。并编写程序,调用 MATLAB 快速卷积函数 fftfilt 实现对 xt 的滤波。绘图显示滤波器的频响特性曲线、滤波器输出信号的幅频特性图和时域波形图。 (5 重复 (3 , 滤波器指标不变, 但改用等波纹最佳逼近法, 调用MA TLAB 函数 remezord 和 remez 设计 FIR 数字滤波器。并比较两种设计方法设计的滤波器阶数。 提示:○ 1MA TLAB 函数 fir1的功能及其调用格式请查阅教材; ○ 2采样频率 Fs=1000Hz,采样周期 T=1/Fs;

○ 3根据图 1(b和实验要求,可选择滤波器指标参数:通带截止频率 fp=120Hz,阻带截 至频率 fs=150Hz, 换算成数字频率, 通带截止频率 p 20.24 p f ωπ =T=π, 通带最大衰为 0.1dB , 阻带截至频率 s 20.3 s f ωπ =T=π,阻带最小衰为 60dB 。 3、实验程序框图如图 2所示,供读者参考。 图 2 实验程序框图 4.信号产生函数 xtg 程序清单(见教材 二、滤波器参数及实验程序清单 1、滤波器参数选取 根据实验指导的提示③选择滤波器指标参数: 通带截止频率 fp=120Hz,阻带截至频率 fs=150Hz。代入采样频率 Fs=1000Hz,换算成 数字频率,通带截止频率 p 20.24 p f

数字计步器

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

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30 40 30 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。

目录 摘要 ............................................. .. (6) 1 引言............................................ . (7) 1.1 设计目的 (7) 1.2 基本功能 (7) 2 方案设计.......................................... .. (8) 2.1 方案一 (8) 2.2 方案二 (8) 3 系统方框图.... .. (9) 3.1 总方框图 (9) 3.2 方框图介绍 (9) 4 电路设计.................................. (10) 4.1 74LS390引脚功能介绍 (10) 4.2 CC4017逻辑功能介绍...................... (10) 4.3 74LS390功能表 (11) 4.4 74LS390推荐工作条件及电性能 (11) 4.5 74LS48和7段数码管介绍 (12) 4.6 计数模块 (13) 4.7 显示模块 (14) 4.8 清零电路 (14) 4.9 设计仿真图 (15) 4.10 工作原理 (15) 5总结 (16) 5.1 成品评测 (16) 5.2 制作体会 (17) 5.3 制作回顾 (17) 参考文献........................................ .. (18) 致谢......................................... .. (19)

基于单片机的多功能计步器

目录 1.引言………………………1 1.1 选题的目的………………………1 1.2 选题的意义………………………2 1.3 国内外研究现状………………………2 2.系统基本原理及系统设计方案………………………3 2.1 多功能计步器的基本内容………………………3 2.2 传感器的选择………………………3 2.3 MCU 微处理器的选择………………………4 2.4 系统的总体设计………………………5 3.系统的硬件设计………………………6 3.1 微处理器电路模块………………………6 3.2 计步器传感器采集模块………………………7 3.3 数字温度传感器模块………………………9 3.4 显示模块………………………10 4.软件设计………………………11 4.1 软件主流程图………………………11 4.2 计步器算法的实现………………………12 5.硬件及软件测试………………………15 5.1 实物图展示………………………15 5.2 功能模块测试………………………16 5.3 软件测试………………………16 6.总结………………………17 参考文献………………………17 基于单片机多功能计步器的设计与实现 摘要:目前,人们可以依据这种计步器来得出人体是否是一种健康的状态,它是通过研究与分析人体 的运动的情况,但是人体的运动状态并不能进行简单的分析,计步器有着很多种的特性。三轴的加速度传 感器 ADXL345 归于电容式的三轴的传感器的一种,若它与以往的机械式的传感器比的话,它得到的人的 身体的运动的时候的加速度的信号会比传统的更加的准。当捕获到加速度的信号后,这些信号需要通过低 通的滤波器来进行滤波,进而进行对信号的 A/D 转换、信号的采样利用单片机的内部的结构中的 A/D

数字电子技术课程设计(数字秒表)

课程设计报告书 题目:数字秒表 系别:电子与信息工程分院 专业:电子信息与工程 作者:学号: 指导老师: 20 年月

目录 一、设计任务 (2) 二、设计框原理及整机概述 (2) 三、各单元电路的设计方案及原理说明 (2) 四、各单元电路的集成电路及使用说明 (3) 五、设计、安装及调试中的体会 (6) 六、对本次课程设计的意见及建议 (7) 附录 (8) 1

数字秒表 一、设计任务书 1.两个按钮,用1、2表示,在数字秒表计数时,开始,暂停和清零做用。 2.数码管显示计时时间。 3.微调电位器对秒表进行调试。 二、设计框图及整机概述 本电路是RS触发器,单稳态触发器,时针发生器及计时器,译码显示单元电路共同组合的应用。U1A,U1B构成基本RS触发器,其作用是启动和停止秒表工作,按动K2,U1A-3为高电平,U1B-6为低电平,计数停止。按动K1,计数清零并开始计数。 三、各单元电路的设计方案及原理说明 1、基本RS触发器 单元I为用集成与非门构成的基本RS触发器。属低电平直接触发的触发器,有直接置位、复位的功能。它的一路输出Q作为单稳太触发器的输入,另一跟路输出Q作为与非门5的输入控制信号。按动按钮开关K2(接地),则门1输 出=1;门2输出Q=0,K2复位后Q 、状态保持不变。再按动按钮开关K1; 则Q由0变为1,门5 开启,为计数器启动作为准备。由1变0,启动单稳态 触发器工作。基本RS触发器在电子秒表中的职能是启动和停止秒表的工作。2、单稳态触发器 图单元II为用集成与非门构成的微分型单稳态触发器,图17-2为各点波形图。 单稳态触发器的输入触发脉冲信号V1由基本RS 触发器端提供,输出负 脉冲V0通过非门加到计数器的清除端R。静态时,门4应处于截止状态,故电阻R必须小于门的关门电阻ROFF。定时元件RC取值不同,输出脉冲宽度也不同。当触发脉冲宽度小于输出脉冲宽度时,可以省去输入微分电路的RP和CP。 单稳态触发器在电子秒表中的职能是为计数器提供清零信号。 3、时钟发生器 图中单元III为用555定时器构成的多谐振荡器,是一种性能较好的时钟源。 调节电位器RW,使在输出端3获得频率为100HZ的矩形波信号,当基本RS 触发器Q=1时,门5开启,此时50HZ脉冲信号通过门5作为计数脉冲加于计数器①的计数输入端CP2。 4、计数及译码显示 十进制加法计数器74LS160构成电子秒表的计数单元,如图中单元IV所示。 2

用脉冲响应不变法设计数字滤波器

皖西学院 《数字信号处理》课程设计报告 题目用脉冲响应不变法设计数字滤波器 学院信息工程学院 专业通信工程专业 班级(*** )班 学生姓名陈* 孙** 指导教师吴** 二0一二年十二月

前言 《数字信号处理》课程设计是在学生完成数字信号处理和MATLAB结合后的基本实验后开设的,本课程设计的目的是为了让学生综合数字信号处理和MATLAB并实现一个较为完整的小型滤波系统。这一点与验证性的基本实验有本质性的区别。开设课程设计环节的主要目的是通过系统设计、软件仿真、程序安排与调试、写实习报告等步骤,使学生初步掌握工程设计的具体步骤和方法,提高分析问题和解决问题的能力,提高实际应用水平。 IIR数字滤波器具有无限宽的冲激响应,与模拟滤波器相匹配,所以IIR滤波器的设计可以采用在模拟滤波器设计的基础上进一步变换的方法。其设计方法主要有间接设计法、直接设计法和最大平滑滤波器设计方法。间接法是借助于模拟滤波器的设计方法进行的。其设计步骤是:先设计过度模拟滤波器得到系统函数,然后将其按某种方法转换成数字滤波器的系统函数。这是因为模拟滤波器的设计方法已经成熟,不仅有完整的设计公式,还有完善的图表和曲线供查阅;另外还有一些优良的滤波器可供我们使用。直接法直接在频域或者时域中设计数字滤波器,由于要解联立方程,设计时需要计算机辅助设计。FIR数字滤波器的单位脉冲响应应是有限长序列。它的设计问题实质上是确定能满足要求的转移序列或脉冲响应的常数问题,它不能采用间接法,设计方法主要有窗函数法、频率采样法和等波纹最佳逼近法等。 目录 第1章绪论 .......................................................................................................................................................... 1.1课程设计的目的及意义 .......................................................................................................................... 1.2课程设计题目描述及要求...................................................................................................................... 1.3数字滤波器的概述 ................................................................................................................................... 1.4数字滤波器的分类 ................................................................................................................................... 1.5数字滤波器的技术指标 .......................................................................................................................... 1.6数字滤波器的设计原理 .......................................................................................................................... 第2章MATLAB介绍 ....................................................................................................................................... 2.1 MATLAB的简介....................................................................................................................................... 2.2 MATLAB的优势和特点.........................................................................................................................

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