简易逻辑信号电平检测器设计与仿真

仲恺农业工程学院课程考查报告书

《电子线路计算机仿真》课程考查

院系：自动化学院

题目：简易逻辑信号电平检测器设计与仿真专业班别：自动化（工业自动化）144

姓名：黄国盛

学号：201421714406

提交日期：2016年11月14日

目录

1.设计任务与要求 (1)

1.1设计内容 (1)

1.2设计要求 (1)

2.方案论证与选择 (1)

2.1简易逻辑信号电平检测器系统设计 (1)

2.2+5V直流稳压电源的设计 (1)

2.3 12V直流稳压电源的设计 (3)

3.单元电路的设计和元器件的选择 (3)

3.1电平检测电路的设计 (4)

3.2状态控制电路的设计 (4)

3.3RC桥式正弦振荡电路的设计 (5)

3.4扬声器驱动电路的设计 (6)

3.5附加LED灯双限电平指示电路的设计 (6)

3.6主要元器件的选择 (7)

3.8扬声器的选择和使用方法 (8)

4.电路仿真及调试结果 (8)

5.经验体会 (10)

6.参考文献 (11)

附录A：系统电路仿真总电路图 (12)

附录B：元器件清单 (13)

简易逻辑信号电平检测器设计与仿真（Multisim13）

1.设计任务与要求：1.1设计内容

（1）测量范围：低电平UL ≤1.4V ；高电平UH ≥3.6V ；（2）用频率940Hz 的音响表示被测信号为低电平；（3）用频率2560Hz 的音响表示被测信号为高电平；（3）当被测信号在1.4V ～3.6V 之间时，不发出音响。（4）输入电阻大于20K Ω；

（5）市电为AC220V 50Hz ，设计一个能让该信号发生器正常工作的直流稳压电源；（6）不能使用单芯片集成解决方案（如单片机，信号检测集成IC ），Multisim 中的虚拟仪器仪表不能作为电路的有效组成部分。

1.2设计要求（详见任务书）

2.方案论证与选择

2.1

简易逻辑信号电平检测器系统设计

图2.1简易逻辑信号电平检测器系统

如图2.1所示，电平检测器系统由五部分组成：电平检测电路、状态控制电路、音响电路、双限电平指示电路和电源组成。

2.2+5V

直流稳压电源的设计

工频交流

脉动直流

直流

负载

图2.2+5V 直流稳压电源结构图

如图2.2所示+5V直流稳压电源由市电220V、50Hz输入，变压、整流、滤波、稳压等电路结构组成。（5V直流稳压电源与±12V直流稳压电源合并，见图2.3.2）

2.3±12V直流稳压电源的设计

图2.3.1±12V直流稳压电源电路图

变压器参数选择：

U2=12V+3V=15v，考虑电网电压波动10%，U2=15*1.1=16.5V，Ui:U2=220:16.5由此得到变压器变比为0.075。根据桥式滤波的特点有：U1=1.2U2由此得到U1=19.8v。根据以上分析，可以选择副边电压17V的变压器。电路图C1、C2为电解电容，用于滤波；C3、C4容值为0.33μF，用来防止自激振荡；C5、C6容值为1μF,用来消除高频噪声改善输出的瞬态特性，保证负载电流变化时不致引起Uo有较大波动。电路设计中要求输出电压为±12V，所以电路上下对称，稳压管选择LM7812和LM7912，其余各项参数一一对应即可。

图2.3.2+5V、±12V直流稳压电源电路图

如图2.3.2所示，为了节省元器件，将+5V、±12V组合在一起。（双12V对称性在此电路中的要求不高。如图，上5V,中+12V,下-12V）

3.单元电路的设计和元器件的选择

3.1电平检测电路的设计

图3.1.1双限电平检测电路

电路工作原理：

对于模拟电压信号进行幅度检测、鉴别，可用电压比较器（LM324N）实现。由于输入电阻要求大于20KΩ。所以R9//R13应大于20KΩ，同时也保证了输入端悬空，既不是高电平也不是低电平。取R9=R13=45KΩ。设置比较电压为3.6V(上)和1.4V（下）。即R15=R22=28K Ω,R14=R19=34KΩ。但由于输出要启动指示电路和音频电路。所以电阻实际大小有所调整。为了实现输入电压大于等于3.6V逻辑输出为10，小于等于1.4V逻辑输出为01，居中时逻辑输出为00，UA和UB基准电压如图接法。为了实现电路的快速反应及降低电路模块组合产生的影响，调整后的参数如上图所示。

3.2状态控制电路的设计

图3.2.1逻辑状态控制电路

1N4730稳压管和1N4007实现对输出电压的控制，1N4730稳压值为3.9V ，使电路状态01和10的电压对称，从而开启音频电路和双限电压指示电路（以下设计将会论及）。

3.3RC 桥式正弦振荡电路的设计

电源供电方式：双电源供电、12V 。（刚好凑一个LM324N 四运放）

电路结构：选频网络为RC 选频网络，放大电路为正相比例放大电路。中心频率：文氏电桥式RC 振荡器适用于低频振荡信号，一般用于产生频率为1Hz-1MHz 的正弦波信号，在本实验中，中心频率选为2560Hz 和940Hz 两种。

元件参数的计算：（1）确定R 、C 值

由于f=1/2πRC=2560Hz ，得到RC=1/2πf=6.22*10^-5

为了使选频网络的选频特性尽量不受集成运算放大器的输入电阻Ri 和输出电阻Ro 的影响，应使R 满足下列关系式：Ri>>R>>Ro ，一般Ri 约为几百千欧以上，Ro 仅为几百欧以上。故确定R=6220Ω，则C=0.01uF 。（2）确定R1、Rf

RC 选频网络对于中心频率f 的放大倍数为F=１/3，而回路起振条件为AF>=1。故放大电路的电压放大倍数A=(R1+Rf)/R1>=3，即Rf/R1>=2，取Rf/R1=2。而Rf=Rp+R2//r d 其中，r d 为二极管的正向动态电阻。为了减小输入失调电流和漂移的影响，电路应该满足直流平衡条件，即：

R=R1//Rf=6220Ω

（3）确定稳幅电路

实验证明，取R2≈r d 时，既能够减少二极管特性的非线性而引起的波形失真，又能起一定的稳幅作用，取R2=5.1K Ω

图3.3.1RC 桥式正弦振荡电

R

Rp R 1

v o

－＋

R2

R

C

C

图3.3.2RC桥式正弦振荡电路

根据RC桥式正弦振荡电路参数要求，设计如图3.3.2音频产生电路，RC串并联电路既是正反馈电路，又是选频电路，当RC串并联电路中的电阻相等，电容相等时，振荡频率为f =1/2πRC。经计算，为产生2560Hz正弦波（左），串并联电阻(R43+R44)约为6220Ω。940Hz （右）串并联电阻(R50+R51)为16940Ω。以左高频为例，根据RC桥式正弦振荡电路起振要求，R41+R42=(3/2）（R44+R43）,(R40+R54)=2(R43+R44)。R54和R55两个变压器可调节振幅。两个二极管实现自动限幅。当振荡电路接入总电路时振荡频率受到影响，故相关的参数还需要调整。调整后的参数如上图所示。

3.4扬声器驱动电路的设计

图3.4.1扬声器驱动电路

扬声器驱动电路由2个继电器组成，上端输入频率为2560Hz（左）和940Hz（右）的正弦波，利用逻辑输出稳压电平控制继电器关断，从而驱动扬声器。若采用BJT、GTO、IGBT 等仿真均出现错误。

3.5附加LED灯双限电平指示电路的设计

图3.5.1双限指示灯电路

指示灯电路由发光二极管、限流电阻、NPN型晶体管组成，同样利用逻辑输出稳压来控制亮灭。在回归到窗口电压以内时，指示灯不会马上熄灭，而是闪烁半秒左右后灭，保证在瞬间输入或者输入变化的情况下也能通过指示灯识别高低，时间太短的音频难以辨别高低。

1）Ui≤1.4V，即为低电平，LED指示灯绿灯亮，红灯灭，扬声器发出940HZ的声音；

2）1.4V

3）Ui≥3.6V，即为高电平，LED指示灯红灯亮，绿灯灭，扬声器发出2560HZ的声音。

3.6主要元器件的选择

LM324集成运算放大器，两组运放用于电压比较，剩下两组用于产生正弦波。

LM324系列器件带有差动输入的四运算放大器。与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在低到3伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。每一组运算放大器可用图3.6.1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中2、3为两个信号输入端，4、11为正、负电源端，1为输出端。两个信号输入端中，2为反相输入端，表示运放输出端1的信号与该输入端的相位相反；3为同相输入端，表示运放输出端1的信号与该输入端的相位相同。LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，外形如图3.6.2所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。1，2，3脚是一组5，6，7脚是一组，8，9，10脚是一组，12，13，14脚是一组，剩下的两个脚是电源，1，7，8，14是各组放大器的输出脚，其它的就是输入脚。

3.8扬声器的选择和使用方法

Multisim 13中有Buzzer

和Speaker 两种发声装置，其中蜂鸣器只能发出预设好的一种音频，而Speaker 可根据输入频率产生相应音频，故采用

Speaker 扬声器。在Multisim 13右侧仪器中点击LaVIEW Instruments 显示其中的仪器，选中Speaker 并放置和连线。Speaker 并不能直接发声，而是记录下输入信号，停止运行后在Speaker 点击Play Sound 即可播放记录下的音频。（注意，为了分析听到声音，电路运行时间不能少于3秒，设置参数如图3.8.2）

4.电路仿真及调试结果

图4.15V 稳压直流电源输出

图4.2 12V 稳压直流电源输出

图4.3RC 串并联正弦振荡频率

图 3.8.1放置扬声器图 3.8.2扬声器参数设置

图4.4Ui≤1.4V时声音频率

图4.5 1.4V

图4.6Ui≥3.6V声音频率

当检测电压Ui≤1.4V时，绿灯亮，红灯灭，运行电路5秒后停止，启动扬声器发出频率为940Hz的低频声音。

当检测电压Ui≥3.6V时，红灯亮,绿灯灭，运行电路5秒后停止，启动扬声器发出频率为2560Hz的高频声音。

当检测电压1.4V

在回归到窗口电压范围内时，指示灯不会马上熄灭，而是闪烁半秒左右后灭。由于实际运行电路中高频振荡电路输出频率高，频率为2560Hz±30Hz，低频振荡电路输出频率为940 Hz±1Hz。±12V直流稳压输出误差在允许范围内，系统正常运作。

5.经验体会

针对这次课程设计及以往经验制定相应的方法：

1、统一工作空间

这样做的前提是扩大操作空间，并且要保证每次运行测试电路时只有相关的电路会运行。若是把各模块放在仿真软件的不同工作空间进行设计，将会带来诸多不便，如在设计过程需要查看其他模块的衔接时需要不断切换工作空间，或者在汇总空间操作的修改与各空间模块的修改不会自动同步。

2、测试设计方案

对所选方案进行模块理解，这对后面各模块的衔接可行性很有影响。当对电路的信号传递及信号类型熟悉以后，对电路模块进行单独测试以及衔接测试，并适当调整参数，最后实现总电路图的正常运行。

由于以前实验经常使用555做脉冲，这次决定尝试用RC桥式振荡电路（实现输出频幅可调）。555产生的波形为矩形波，可直接由逻辑输出驱动。RC桥式振荡电路产生的是正弦波，由逻辑输出控制继电器间接启动。之前用两个串联的晶体管做启动电路时，在没有基极电压的情况下也会导通，采用IGBT和GTO还是出错，最终只好选择用继电器取代。设计电路的难度排序依次是：RC桥式正弦振荡电路的设计、电平检测电路的设计、双12V直流稳压电源的设计和逻辑控制电路的设计……其中的核心是状态控制电路和驱动电路的设计和衔接。期间查阅大量关于Multisim中扬声器和蜂鸣器的用法及驱动扬声器的资料并且着重查看各振荡电路的设计应用。

做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，书本上的知识是基础，但是不够细致，用软件仿真前，我了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的应用有了更多的认识。这样在这方向的成功经验和技巧在其他设计也会学有所用吧。

参考文献

[1]黄天辰,王帅,王文豪,等.逻辑信号测试仪的设计与实现[J].电子产品世界,2013(3):57-58.

[2]强志宏.用555定时器构成的双限电压比较器[J].电子技术,1989(6).

[3]沙建军.简易电平测试器[J].集成电路应用,1986(5).

[4]梁宗善.电子技术基础课程设计[M].华中理工大学出版社,1995.

[5]蓝章礼,张奔牛,张开洪,等.电子技术课程设计的方法与原则研究[J].重庆电力高等[6]专科学校学报,2007,12(1):46-49.

[7]刘智民.电源电平检测器:CN.

[8]罗方林.电平检测器(一)[J].冶金自动化,1977(1).

[9]罗方林.电平检测器(二)[J].冶金自动化,1977(2).

[10]李慕松.静态保护逻辑电平指示器[J].电力系统自动化,1982(4).

[11]张光义.双幅度门限序列检测器在相控阵雷达中的应用[J].现代雷达,1993,15(4):24-34.

附录A：系统电路仿真总电路图

附录B：元器件清单

序号名称型号、规格数量1NPN晶体管2N55512 2稳压二极管1N40076 3运算放大器LM324N1 4稳压管1N4730A2 5整流桥1B4B422 6稳压模块LM7812CT1 7LM7912CT1 8LM7805CT1 9LED灯LED-red1 10LED-green1 11电阻45k、5.1k、6k、10、16k、800、200、12k各2个

1269k、30k、70k、29k、9k、330k、25k、

410

各1个

13可调电位器10k、16k、50k各1个14电解电容>25V3300uF、220uF、各1个15 4.3mF各2个16瓷片电容330nF、1uF各2个1710nF4 18双输出变压器16.5V1 19继电器EDR201A052 20扬声器普通喇叭1 21

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数字逻辑信号测试器的设计

2012~ 2013 学年第二学期 《模拟电子技术基础》课程设计报告 题目：数字逻辑信号测试器的设计 专业：电子信息工程 班级： 组成员： 指导教师： 电气工程学院 2013年6月5 日

任务书 课题名称数字逻辑信号测试器的设计 指导教师（职称）倪琳 执行时间2012 — 2013 学年第二学期第 15 周学生姓名学号承担任务 音响信号产生电路 音响信号产生电路 音响信号产生电路 输入信号识别电路 输入信号识别电路 输入信号识别电路及仿真 音响驱动电路及仿真 音响驱动电路及仿真 音响驱动电路及仿真 设计目的1、学习数字逻辑电平测试仪电路的设计方法； 2、研究数字逻辑电平测试仪电路的设计方案。 设计要求 1、技术指标：测试高电平、低电平，发出不同的声响。测量范围：低电平＜0.8V, 高电平＞3.5V ，高低电平分别用1KHZ和800HZ的声响表示；被测信号在0.8～3.5v之间不发声；工作电源为5V ,输入阻抗大于20KΩ。 2、设计基本要求 （1）设计一个数字逻辑电平测试仪电路； （2）拟定设计步骤； （3）根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件及参数； （4）运用仿真软件绘制设计电路图； （5）撰写设计报告。

数字逻辑电平测试仪设计 摘要 在检修数字集成电路组成的设备时，经常需要使用万用表和示波器对电路中的故障部位的高低电平进行测量，以便分析故障的原因。使用这些仪器能较准确的测出被测点信号的电平的高低和被测电平的周期，但是使用者必须一方面用眼睛看着万用表的表盘或示波器的屏幕，另一方面还要寻找测试点，因此使用起来很不方便。本文介绍了一个逻辑信号电平测试器，它可以方便快捷的测量某一点的电位的高低，通过声音的有无和声音的频率来判定被测电位的电平范围，从而能解决平常对电路中某点的逻辑电平进行测试其高低电平时，采用很不方便的万用表或示波器等仪器仪表的麻烦。该测试器采用运算放大器作电压比较器进行电平判断，根据电平高低使音响电路产生不同频率方波驱动扬声器，使扬声器有相应不同的声调输出提示。从而达到了测试效果。 关键词放大器；逻辑信号；电平测试；高电平；低电平

实验十二_基于Multisim的逻辑电平测试器设计

南昌大学实验报告 学生姓名：学号: 专业班级： 实验类型：□验证□综合设计□创新实验日期：实验成绩： 实验十二基于Multisim的逻辑电平测试器设计 一、实验目的 逻辑电平测试器综合了数字电路和低频电路两门课的知识要求学生自己设计，并在Multisim电子工作平台上进行仿真。培养学生的综合应用能力。培养学生利用先进工具进行工程设计的能力。 1.理解逻辑电平测试仪器的工作原理及应用； 2.掌握用集成运放和555定时器构建逻辑电平测试器的方法； 3.掌握逻辑电平测试器的调整和主要性能指标的测试方法； 二、实验原理 电路可以由五部分组成：输入电路、逻辑状态判断电路、音响电路、发音电路和电源。 技术指标要求： (1)测量范围： 低电平<0.8V 高电平>3.5V (2)用1kHz的音响表示被测信号为高电平 (3)用800Hz的音响表示被测信号为低电平 (4)当被测信号在0.8V~3.5V之间时，不发出音响 (5)输入电阻大于20kΩ 输入和逻辑状态判断电路要求用集成运算放大器设计，音响声调产生电路要求用555定时器构成的震荡器设计。 三、主要仪器设备及实验耗材 Multisi虚拟仪器中的数字万用表、示波器、频率计等

四、实验内容 1.输入和逻辑状态判断电路的测试 1)调节逻辑电平测试器的被测电压（输入直流电压）为低电平（VL<0.8v ）用数字万用表测逻辑状态判断电路输出电平。 2）调节逻辑电平测试器的被测电压（输入直流电压）为高电平（VH>3.5v ）用数字万用表测逻辑状态判断电路输出电平。 2.音响声调产生电路 1）逻辑电平测试器的被测电压为低电平（VL<0.8v ）用示波器观察、记录音响声调产生电路输出波形，用频率计测量振荡频率f. 2）逻辑电平测试器的被测电压为高电平（VH>3.5v ）用示波器观察、记录音响声调产生电路输出波形，用频率计测量振荡频率f. 3）逻辑电平测试器的被测电压（0.8~3.5v ）用示波器观察、记录音响声调产生电路输出波形 五、设计原理 1.逻辑状态判断电路 如左图1 (1)通过2个分压电路分别产生2个基准电压3.5v 和0.8v 。 VCC R R R U H 3 11 += ，因此确定Ω=Ω=K R K R 3,731； 同理确定94R R 、的电阻阻值。 (2)通过三个开关分别控制输入3个状态量 当输入VL<0.8v 时U1输出低电平信号断路，U2输出高电平信号导通； 当输入VH>3.5v 时U1输出高电平信号断路，U2输出低电平信号导通； 当输入0.8U1导通时产生1kHz,因此固定 图1

AT89C51单片机简易计算器的设计

AT89C51单片机简易计算器的设计 单片机的出现是计算机制造技术高速发展的产物，它是嵌入式控制系统的核心，如今，它已广泛的应用到我们生活的各个领域，电子、科技、通信、汽车、工业等。本设计是基于51系列单片机来进行的数字计算器系统设计，可以完成计算器的键盘输入，进行加、减、乘、除六位数范围内的基本四则运算，并在LCD上显示相应的结果。设计电路采用AT89C51单片机为主要控制电路，利用MM74C922作为计算器4*4键盘的扫描IC读取键盘上的输入。显示采用字符LCD静态显示。软件方面使用C语言编程，并用PROTUES仿真。 一、总体设计 根据功能和指标要求，本系统选用MCS-51系列单片机为主控机。通过扩展必要的外围接口电路，实现对计算器的设计。具体设计如下：（1）由于要设计的是简单的计算器，可以进行四则运算，为了得到较好的显示效果，采用LCD 显示数据和结果。 （2）另外键盘包括数字键（0～9）、符号键（+、-、×、÷）、清除键和等号键，故只需要16 个按键即可，设计中采用集成的计算键盘。 （3）执行过程：开机显示零，等待键入数值，当键入数字，通过LCD显示出来，当键入+、-、*、/运算符，计算器在内部执行数值转换和存储，并等待再次键入数值，当再键入数值后将显示键入的数

值，按等号就会在LCD上输出运算结果。 （4）错误提示：当计算器执行过程中有错误时，会在LCD上显示相应的提示,如：当输入的数值或计算得到的结果大于计算器的表示范围时，计算器会在LCD上提示溢出；当除数为0时，计算器会在LCD 上提示错误。 系统模块图： 二、硬件设计 （一）、总体硬件设计 本设计选用AT89C51单片机为主控单元。显示部分：采用LCD 静态显示。按键部分：采用4*4键盘；利用MM74C922为4*4的键盘扫描IC，读取输入的键值。 总体设计效果如下图：

逻辑电平测试器的课程设计

逻辑信号电平测试器的设计 一、课程设计的任务与目的 学生通过理论设计和实物制作解决相应的实际问题，巩固和运用在《模拟电子技术》中所学的理论知识和实验技能，掌握常用的模拟电路的一般设计方法，提高设计能力和实践动手能力，为以后从事电子电路设计、研发电子产品打下良好的基础。 二、课程设计的基本要求 1.掌握电子电路分析和设计的基本方法。包括：根据设计任务 和指标初选电路；调查研究和设计计算确定电路方案；选择元件、安装电路、调试改进；分析实验结果、写出设计总结报告。 2.培养一定的自学能力、独立分析问题的能力和解决问题的能 力。包括：学会自己分析解决问题的方法；对设计中遇到的问题，能通过独立思考、查询工具书和参考文献来寻找解决方案，掌握电路测试的一般规律；能通过观察、判断、实验、在判断的基本方法解决实验中出现的一般故障；能对实验结果独立的进行分析，进而做出恰当的评价。 3.掌握普通电子电路的生产流程及安装、布线、焊接等基本技 能。 4.巩固常用电子仪器的正确使用方法，掌握常用电子器件的测 试技能。

5.通过严格的科学训练和设计实践，逐步树立严肃认真、一丝 不苟、实事求是的科学作风，并逐步建立正确的生产观、经济观和全局观。 三、课设计任务 （一）设计目的 学习逻辑信号电平测试器的设计方法。 （二）设计要求和技术指标 在检修数字集成电路组成的设备时，经常需要使用万用表对电路的故障部位的高低电平进行测量，以便分析故障原因。使用这些仪器能较准确地测出被测点信号电平的高低和被测信号的周期，但使用者必须一面用眼睛看着万用表的表盘或者示波器的屏幕，一面寻找测试点，因此使用起来很不方便。本课题所设计的一起采用声音来表示被测信号的逻辑状态，高电平和低电平分别用不同声调的声音来表示，使用者无需分神去看万用表的表盘或示波器的荧光屏。 1.技术指标 （1）测量范围：低电平<0.8V，高电平>3.5V； （2）用1KHz的音响表示被测信号为高电平； （3）用800Hz的音响表示被测信号为低电平； （4）当被测信号在0.8～3.5V之间时，不发出音响； （5）输入电阻大于20kΩ；

基于LabVIEW的简易计算器设计

第1章绪论 1.1 虚拟仪器简介 虚拟仪器（virtual instrument）是基于计算机的仪器。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典型的子就是所谓智能化的仪器。随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种方式是将仪器装入计算机。以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。虚拟仪器主要是指这种方式。上面的框图反映了常见的虚拟仪器方案。 虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。虚拟仪器的研究中涉及的基础理论主要有计算机数据采集和数字信号处理。目前在这一领域内，使用较为广泛的计算机语言是国NI公司的LabVIEW。 虚拟仪器的起源可以追溯到20世纪70年代，那时计算机测控系统在国防、航天等领域已经有了相当的发展。PC机出现以后，仪器级的计算机化成为可能，甚至在 Microsof t公司的 Windows 诞生之前，NI公司已经在Macintosh计算机上推出了LabVIEW2.0 以前的版本。对虚拟仪器和 LabVIEW [2]长期、系统、有效的研究开发使得该公司成为业界公认的权威。目前LabVIEW 的最新版本为 LabVIEW2011，LabVIEW 2009 为多线程功能添加了更多特性，这种特性在1998 年的版本 5 中被初次引入。使用 LabVIEW 软件，用户可以借助于它提供的软件环境，该环境由于其数据流编程特性、LabVIEW Real-Time 工具对嵌入式平台开发的多核支持，以及自上而下的为多核而设计的软件层次，是进行并行编程的首选。 普通的 PC 有一些不可避免的弱点。用它构建的虚拟仪器或计算机测试系统性能不可能太高。目前作为计算机化仪器的一个重要发展方向是制定VXI 标准，这是一种插卡式的仪器。每一种仪器是一个插卡，为了保证仪器的性能，又采用了较多的硬件，但这些卡式仪器本身都没有面板，其面板仍然用虚拟的方式在计算机屏幕上出现。这些卡插入标准的 VXI 机箱，再与计算机相连，就组成了一个测试系统。VXI仪器价格昂贵，目前又推出了一种较为便宜PXI 标准仪器。 1.2 LabVIEW简介 LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发，类似于C 和BASIC开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语

逻辑电平测试器的课程设计

逻辑电平测试器的 课程设计 1 2020年4月19日

逻辑信号电平测试器的设计 一、课程设计的任务与目的 学生经过理论设计和实物制作解决相应的实际问题，巩固和运用在《模拟电子技术》中所学的理论知识和实验技能，掌握常见的模拟电路的一般设计方法，提高设计能力和实践动手能力，为以后从事电子电路设计、研发电子产品打下良好的基础。 二、课程设计的基本要求 1.掌握电子电路分析和设计的基本方法。包括：根据设计任 务和指标初选电路；调查研究和设计计算确定电路方案； 选择元件、安装电路、调试改进；分析实验结果、写出设计总结报告。 2.培养一定的自学能力、独立分析问题的能力和解决问题的 能力。包括：学会自己分析解决问题的方法；对设计中遇到的问题，能经过独立思考、查询工具书和参考文献来寻找解决方案，掌握电路测试的一般规律；能经过观察、判断、实验、在判断的基本方法解决实验中出现的一般故 障；能对实验结果独立的进行分析，进而做出恰当的评 2 2020年4月19日

价。 3.掌握普通电子电路的生产流程及安装、布线、焊接等基本 技能。 4.巩固常见电子仪器的正确使用方法，掌握常见电子器件的 测试技能。 5.经过严格的科学训练和设计实践，逐步树立严肃认真、一 丝不苟、实事求是的科学作风，并逐步建立正确的生产 观、经济观和全局观。 三、课设计任务 （一）设计目的 学习逻辑信号电平测试器的设计方法。 （二）设计要求和技术指标 在检修数字集成电路组成的设备时，经常需要使用万用表对电路的故障部位的高低电平进行测量，以便分析故障原因。使用这些仪器能较准确地测出被测点信号电平的高低和被测信号的周期，但使用者必须一面用眼睛看着万用表的表盘或者示波器的屏幕，一面寻找测试点，因此使用起来很不 方便。本课题所设计的一起采用声音来表示被测信号的逻辑 3 2020年4月19日

第02讲 简易计算器的设计

第02讲计算器 2.1 计算器简介 大家都知道，计算器是日常生活中不可缺少的一个工具，在Microsoft的Windows操作系统中，附带了一个计算器程序，有标准型和科学型两种模式。Windows XP下的标准型和科学型计算器程序分别如图2-1和图2-2所示。 图2-1 Windows XP下的标准型计算器 图2-2 Windows XP下的科学型计算器 Windows操作系统下附带的计算器程序功能相当的强大，本课我们将模仿Windows的计算器，使用Visual C# 2005开发平台开发一个功能相对简单的计算器应用程序，它能完成加、减、乘、除运算。 接下来详细的介绍简易计算器的设计方法和步骤。

2.2 界面设计及属性设置 用户界面设计是软件开发中非常重要的一个部分，用户界面的好坏直接影响软件的质量，本节将介绍如何设计简易计算器的用户界面以及界面上各控件的属性设置。 2.2.1 界面设计 打开Visual Studio 2005开发工具，新建一个Windows应用程序，然后在窗体上依次放置1个TextBox和17个Button控件，如图2-1所示（设置好属性后）。 图2-1 计算器用户界面 2.2.2 属性设置 窗体和各控件的属性设置如表2-1所示。 表2-1 窗体和各控件的属性

2.3 编写代码 本程序需要用到一些公共变量，例如用来接收操作数、运算结果，判断输入的是否为小数等，因此首先在代码的通用段声明以下变量： //****************************************************************** double num1, num2, result; // 操作数及运算结果 bool decimalFlag = false; // 判断输入的是否为小数 string myOperator; // 操作类型 //******************************************************************

逻辑信号电平测试器

电子技术课程设计——逻辑信号电平测试器 齐齐哈尔大学通信与电子工程学院 电子123：XXX 指导教师：XXX老师 2014年06月23日

逻辑信号电平测试器 一、设计任务 1.设计目的：（1）学习逻辑判断电路的设计方法 （2）研究逻辑判断电路的设计方案 （3）掌握逻辑判断电路的原理和使用方法 （4）进一步熟悉电子线路系统的装调技术 2.技术指标：（1）测量范围:低电平U L <0.8V,高电平U H >3.5V （2）被测信号为高电平时，用1KHZ的音响表示，红色指示灯点亮 （3）被测信号为低电平时，用500HZ的音响表示，绿色指示灯点亮 （4）当被测信号在0.8~3.5V之间时,不发出音响，指示灯不亮 （5）输入电阻大于20KΩ （6）工作外接电源为5V，芯片内部供电为12V 二、设计方案论证 1.设计方案：为了方便进行对某点的逻辑信号电平的测试，设计一个逻辑信号电平测试器。电路是由输入电路、逻辑状态判断电路、二极管LED指示灯电路、音响电路模块组成。以逻辑状态判断电路为核心电路，音响电路则利用LM324（或UA741）设计RC震荡电路分别产生1KH Z和500H Z的频率提供给扬声器，能分别发出不同频率的声信号。根据LED指示灯电路和音响电路所产生的不同颜色光亮及声信号来更方便直接判断高低电平信号。 2.方案论证：根据所设计的原理框图和设计方案，画出电路原理图，设计电路简单明了，各电路部分规划清晰，所涉及元器件简单常用，易于购买。U i采用5V可调电源输入，高电平时，LED指示灯红灯亮，扬声器发出1KH Z声音；低电平时，LED指示灯绿灯亮，扬声器发出500H Z声音。便于及时直观测量电平变化。 三、电路结构及其工作原理 1.电路的结构框图： 图1为测试器的原理框图。由图看出电路可以由5部分组成：输入电路、逻辑状态判断电路、音响电路、指示灯电路和电源。

数字逻辑电路设计

《数字逻辑电路设计》课程设计 总结报告 题目：计时器及红绿灯设计报告 指导教师： 设计人员： 日期：2014年6月5日 1.设计任务书 1.1红绿灯设计任务书

任务：1、红绿灯控制器（选作）（创新班比必做） 基本设计要求：EWB仿真实现，设计一个红绿灯控制器控制器设计应具有以下功能 （1）东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮。. （2）东西方向黄灯亮，南北方向红灯亮。 （3）东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮。 (4 ) 东西方向红灯亮，南北方向黄灯亮。 要求有时间显示的（顺数、逆数皆可）时间自定(按学号：红灯时间（学号）=绿灯时间+黄灯时间（≥5）。 给定条件：FPGA红绿灯开发板 1.2计时器设计任务书 基本设计要求：电脑仿真，电路板布线 计时器应具有以下功能 （1）显示时间：分钟，秒钟（时间为学号后两位，小于20的加上20） （2）设置操作开关，计时器具有清零，启动、暂停和继续的功能。 （3）场次至少有两次（可多次），半场结束时，有报警信号；比赛结束时，计时器停止工作，有报警信号。（可用发光二极管显示）给定条件：只能采用实验室提供的中小规模电路进行设计；实验室提供基本元件，做完后交回。 2.设计框图及整机概述

2.1红绿灯设计框图及整机概述 计时器由信号发生电路，计数电路，时间显示电路，红绿灯显示电路构成，设计总框图如下图2.1所示 图2.1 红绿灯设计框图 2.1计时器设计框图及整机概述 计时器由信号发生电路，计数电路，控制电路，报警电路，显示电路构成，设计总框图如下图2.2所示 图2 .2计时器设计框图 3.各单元电路的设计方案及原理说明 3.1.1红绿灯秒信号 红绿灯秒信号由FPGA开发板晶振输出，通过74LS160计数器分频后，得到秒脉冲。 3.1.2红绿灯计数电路

单片机设计简易计算器

简易计算器 Simply Calculator 1 设计思想 此计算器有键盘部分、单片机、显示部分三部分组成，键盘部分主要完成输入功能；单片机主要完成数据处理功能，包括确定按键，完成运算，以及输出数据；显示器部分主要完成单片机输出的显示。 本设计的思路是利用单片机性能好，稳定性强的优点来实现系统的运行。设计大致可以分为三个步骤：第一步，硬件的选取和设计；第二步，程序的设计和调试；第三步，Protues 系统仿真。 硬件是设计的骨骼，不仅关系到设计总体方向的确定，还要综合考虑节能，环保，以及稳定性和经济性等各种因素。因此需要花费大量的时间。硬件的选取最为重要，包括选用的芯片，显示设备的选取，输入设备的选取等。本设计是通过单片机来实现的，因此选用了ATMEGA16单片机作为主体，输入设备选用矩阵键盘。程序是硬件的灵魂，是实现设计的中心环节。本设计使用的程序语言是C语言，在“ICC AVR”中运行，调试，直到运行出正确结果，然后输出后缀名为.HEX格式的文件，以备在Protues中仿真使用。程序是设计的关键，程序的调试需要大量的时间，耐心，还够要有足的细心才能成功。本设计中就出现了大量的错误，经过认真修改，最终才能运行出正确结果。最后的系统仿真是设计是否成功的验证，是设计不可缺少的重要环节。这就要求能掌握Protues的一些基本操作。2原理分析 2.1矩阵键盘的扫描 图2.1 矩阵键盘图

如图2.1所示，单片机的8个I/O口和矩阵键盘相连，用8个I/O口来控制矩阵键盘的16个按键是非常有意思的，首先我们设置单片机的PD0—PD7为输出，且PD0—PD3依次设置为低电平，而PD4—PD7设置为高电平，然后我们设置PD4—PD7为输入，而PD0—PD3仍然为输出，假如此时M1键按下，则PD0与PD4相连，因为PD0是低电平，而PD4是输入，所以PD4会被拉为低电平，同理，如果M2被按下，则PD5会被拉低，M3按下，PD6会被拉低，M4按下，PD7被拉低。这是判断有无键盘按下的过程，当我们判断是那一个键盘按下时，我们首先设置8个I/O口为输出，输出为FE,即，PD0为低电平，其他全为高电平，然后我们设置PD4—PD7为输入，如果M1被按下，则PD4会比被拉为低电平，此时会变成EE,同理可以知道M2被按下时会变为DE,M3被按下时会变为BE,M4被按下时会变为7E。同理我们可以设置8个I/O口输出FD来检测M5—M8是否被按下，设置8个I/O口输出FC来来检测M9—M12,设置8个I/O口输出F7来检测M13—M16,如果M1—M4没有被按下，就继续检测M4—M8,一次类推，就可以检测出16个按键了。在这次设计中，16个按键M1—M16所对应检测值分别为：EE，DE，BE，7E，ED，DD，BD，7D，EB，DB，BB，7B，E7，D7，B7，77。 2.2 数字显示与计算 本次设计选用的显示器是1602液晶显示器，此液晶显示器能显示32个字符，VSS接地,VDD接电源正极，E为时使能信号，R/W为读写选择端（H/L），RS为数据/命令选择端（H/L）,D0—D7为数据I/O口。 首先我们初始化液晶显示器，然后显示出第一个被按下的数，并且使光标右移，如果有第二个数按下，则据继续显示，以此类推，然后把所有显示出来的数换算成一个数，如果按下“+”号，则显示出“+”，并且同理显示出“+”号后面按下的数字，然后调用加子程序，运算出结果，如果按下的是“-”,则调用减子程序，如果按下“*”，则调用乘子程序，如果按下“/”，则调用除子程序。然后再调用显示结果子程序，显示出结果。

简易计算器课程设计

评阅教师评语：课程设计成绩 考勤成绩 实做成绩 报告成绩 总评成绩指导教师签名： 课程设计报告 论文题目基于ARM的简易计算器设计 学院（系）：电子信息与自动化学院 班级：测控技术与仪器 学生姓名：同组同学： 学号：学号： 指导教师：杨泽林王先全杨继森鲁进时间：从2013年 6 月10 日到2013年 6 月28 日 1

目录 1、封面—————————————————————P1 2、目录—————————————————————P2 3、前言—————————————————————P3 4、关键字————————————————————P3 5、原理与总体方案————————————————P3 6、硬件设计———————————————————P6 7、调试—————————————————————P10 8、测试与分析——————————————————P11 9、总结—————————————————————P13

10、附件—————————————————————P14 前言 近几年，随着大规模集成电路的发展，各种便携式嵌入式设备，具有十分广阔的市场前景。嵌入式系统是一种专用的计算机系统，作为装置或设备的一部分。通常，嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。事实上，所有带有数字接口的设备，如手表、微波炉、录像机、汽车等，都使用嵌入式系统，有些嵌入式系统还包含操作系统，但大多数嵌入式系统都是是由单个程序实现整个控制逻辑。在嵌入式系统中，数据和命令通过网络接口或串行口经过ARM程序处理后，或显示在LCD上，或传输到远端PC上。 本文通过周立功的LPC2106芯片完成的简易计算器，正是对嵌入式应用的学习和探索。 一、摘要： 计算器一般是指“电子计算器”，是能进行数学运算的手持机器，拥有集成电路芯片。对于嵌入式系统，以其占用资源少、专用性强，在汽车电子、航空和工控领域得到了广泛地应用。本设计就是先通过C语言进行相应程序的编写然后在ADS中进行运行最后导入PROTUES进行仿真。最后利用ARM中的LPC2106芯片来控制液晶显示器和4X4矩阵式键盘，从而实现简单的加、减、乘、除等四则运算功能。 关键字：中断，扫描，仿真，计算 二、原理与总体方案： 主程序在初始化后调用键盘程序，再判断返回的值。若为数字0—9，则根据按键的次数进行保存和显示处理。若为功能键，则先判断上次的功能键，根据代号执行不同功能，并将按键次数清零。程序中键盘部分使用行列式扫描原理，若无键按下则调用动态显示程序，并继续检测键盘；若有键按下则得其键值，并通过查表转换为数字0—9和功能键与清零键的代号。最后将计算结果拆分成个、十、百位，再返回主程序继续检测键盘并显示；若为清零键，则返回主程序的最开始。 电路设计与原理：通过LPC2106芯片进行相应的设置来控制LCD显示器。 而通过对键盘上的值进行扫描，把相应的键值通过MM74C922芯片进行运算从而

逻辑电平测试器

逻辑信号电平测试器的设计 1. 技术指标 设计、组装、调试逻辑信号电平测试器。测试器测量范围：低电平小于0.8V，高电平大于3.5V;用1KHz的音响表示被测信号是高电平，用800Hz的音响表示被测信号是低电平，当被测信号在0.8--3.5V之间时，不发出音响; 工作电源为5V。 2. 设计方案及其比较 2.1 逻辑信号电平测试器的基本原理 电路由输入电路、逻辑判断电路、音响信号产生电路和音响驱动电路，由四部分子电路组成。 电路的输入信号Vi由输入电路输出后，经过逻辑判断电路，在该电路中，通过比较器的比较测试，将该信号区分为高电平和低电平两个信号分别输入音响信号产生电路，在音响信号产生电路中，通过两个电容的充，放电过程，产生不同频率的脉冲信号，在音响驱动电路中，不同频率的脉冲信号使得扬声器发出不同音调的响声，通过音调的不同来区分高低电平的不同。 2.2 方案一 图1为方案一的电路原理图。电路由输入电路、逻辑判断电路、音响信号产生电路和音响驱动电路，由四部分子电路组成。

图1 方案一的原理图2.2.1 输入电路 由R 1和R 2 组成，电路的作用是保证测试器输入端悬空时，输入电压既不是高电平，也 不是低电平。一般情况下，在输入端悬空时，输入电压取Vi=1.4V。根据技术指标要求输入电阻大于20K?。由此可得：1.4V=R2/(R1+R2)5V，R1//R2=20K?。理论值计算得：R1=71.4K ?，R2=27.8Ｋ?。 2.2.2 逻辑判断电路 R3和R4的作用是给U1的反相输入端提供一个3.5V的电压（高电平的基准平的基准）；R5 为二极管D1、D2的限流电阻。D1、D2的作用是提供低电平信号基准具体逻辑判断情况是：当输入是高电平时，Vu1=5V，Vu2=0；当输入是低电平时，Vu1=0V，Vu2=5V; 当输入在0.8~3.5V之间，则Vu1=Vu2=0.由此可得：R4/（R4+R3）·5V=3.5V。所以理论上，R3：R4=3:7。 2.2.3 音响信号产生电路 主要由两个比较器U3和U4组成，根据前面对逻辑判断电路输出的研究，分三种情况讨论。 （1）当输入在0.8~3.5V之间，则Vu1=Vu2=0： 由于稳态时，电容C1两端电压为零，并且此时Vu1和Vu2两输入端均为低电平，二极管D3和D4截止，电容C1没有充电回路，而U3的同相输入端为基准电压3.5V，使得

组合逻辑电路的设计

组合逻辑电路的设计 一．实验目的 1、加深理解组合逻辑电路的工作原理。 2、掌握组合逻辑电路的设计方法。 3、掌握组合逻辑电路的功能测试方法。 二．实验器材 实验室提供的芯片：74LS00与非门、74LS86异或门，74LS54与或非门，实验室提供的实验箱。 三．实验任务及要求 1、设计要求 （1）用与非门和与或非门或者异或门设计一个半加器。 （2）用与非门和与或非门或者异或门设计一个四位奇偶位判断电路。 2、实验内容 （1）测试所用芯片的逻辑功能。 （2）组装所设计的组合逻辑电路，并验证其功能是否正确。 三．实验原理及说明 1、简述组合逻辑电路的设计方法。 (1)分析实际情况是否能用逻辑变量来表示。 (2) 确定输入、输出逻辑变量并用逻辑变量字母表示，作出逻辑规定。 (3) 根据实际情况列出逻辑真值表。 (4) 根据逻辑真值表写出逻辑表达式并化简。 (5) 画出逻辑电路图，并标明使用的集成电路和相应的引脚。 (6) 根据逻辑电路图焊接电路，调试并进一步验证逻辑关系是否与实际情况相符。 2、写出实验电路的设计过程，并画出设计电路图。 (1)半加器的设计 如果不考虑有来自低位的进位将两个1位二进制数相加。 A、B是两个加数，S是相加的和，CO是向高位的进位。 逻辑表达式 S=A’B+A’B=A⊕B CO=AB (2)设计一个四位奇偶位判断电路。 当四位数中有奇数个1时输出结果为1;否则为0。 A, B, C, D 分别为校验器的四个输入端,Y时校验器的输出端

逻辑表达式 Y=AB’C’D’+A’BC’D’+A’B’C D’+A’B’C’D+A’BCD+AB’CD+ABC’D+ABCD’ =(A⊕B)⊕(C⊕D) 四．实验结果 1、列出所设计电路的MULTISM仿真分析结果。 （1）半加器的设计，1-A被加数,2-B加数,XMMI（和数S）XMM2（进位数CO） (2)设计一个四位奇偶位判断电路。

简易计算器设计实验报告

简易计算器设计实验报告 一．设计任务及要求 1.1实验任务： 根据计算器的原理设计一个具有加减乘除功能的简易计算器。如：5+3*4/8=4。 1.2 实验基本要求： （1）实现最大输入两位十进制数字的四则运算（加减乘除）。 （2）能够实现多次连算（无优先级，从左到右计算结果）。 如：12+34*56-78/90+9=36 （3）最大长度以数码管最大个数为限，溢出报警。 二．实验设计方案 （1）用QuartusII的原理图输入来完成系统的顶层设计。 （2）用VHDL编写以及直接拖模块来各功能模块。 （3）通过2个脉冲分别实现个位数和十位数的输入。 （4）通过选择每次的输出数值，将输出值反馈到运算输入端 （4）通过除法运算实现十六进制到十进制的转换输出。 其具体实现流程图如下：

三系统硬件设计 FPGA： EP2C5T144C8目标板及相应外围硬件电路。（从略） 四系统软件设计 1.数据输入模块 原理：用VHDL创建模块，通过两个脉冲分别对两个数码管进行输入控制，再通过相应运算模块将两个独立数据转化成两位十进制数字。 2.运算模块 原理：用VHDL创建模块，四种运算同步运行，通过按键加、减、乘、除选择输出对应的计算结果，当按键等号来时，将所得结果反馈给运算模块输入端。具体实现代码见附录二。 3.输出模块 原理：用VHDL创建模块，通过按键等号来控制显示运算对象还是运算结果，当等号按下时，输出计算结果，否则显示当前输入的数据，并且通过除法模块将十六进制转化为十进制。当输出结果溢出是LED0亮，同时数码管显示都为零。部分实现见附录二。 五实验调试 输入数据12，再按加法键，输入第二个数字25，按等号键，数码管显示37；按灭加法、等号键，输入第二个数据2，依次按等号键，减法键，数码管显示35；同上，按灭减法键、等号键，输入第三个数据7，依次按等号键，除法键，数码管显示5；按灭除法键、等号键，输入第四个数据99，依次按等号键，乘法键，数码管显示495，按灭乘法键、等号键，当前显示为99，依次按等号键、乘法键，数码管显示49005，同上进行若干次之后，结果溢出，LED0亮，同时数码管显示都为零。当输出为负数时，LED0灯变亮，同时数码管显示都为零。六实验结论 本实验基本实现了计算器的加减乘法运算功能，但是存在一个突出的缺陷，就是当输出结果时，必须先按等号键导通数据反馈，再按运算键选择输出结果。这与实际应用的计算器存在很大的差距。但是，本设计可以通过等号键实现运算对象和运算结果之间的切换。

逻辑电平测试器的课程设计

逻辑信号电平测试器的设计 课程设计的任务与目的 学生通过理论设计和实物制作解决相应的实际问题，巩固和运用在《模拟电子技术》中所学的理论知识和实验技能，掌握常用的模拟电路的一般设计方法，提高设计能力和实践动手能力，为以后从事电子电路设计、研发电子产品打下良好的基础。 课程设计的基本要求 掌握电子电路分析和设计的基本方法。包括：根据设计任务和指标初选电路；调查研究和设计计算确定电路方案；选择元件、安装电路、调试改进；分析实验结果、写出设计总结报告。 培养一定的自学能力、独立分析问题的能力和解决问题的能力。包括：学会自己分析解决问题的方法；对设计中遇到的问题，能通过独立思考、查询工具书和参考文献来寻找解决方案，掌握电路测试的一般规律；能通过观察、判断、实验、在判断的基本方法解决实验中出现的一般故障；能对实验结果独立的进行分析，进而做出恰当的评价。 掌握普通电子电路的生产流程及安装、布线、焊接等基本技能。巩固常用电子仪器的正确使用方法，掌握常用电子器件的测试技能。 通过严格的科学训练和设计实践，逐步树立严肃认真、一丝不苟、实事求是的科学作风，并逐步建立正确的生产观、经济观和全局观。 课设计任务 （一）设计目的 学习逻辑信号电平测试器的设计方法。 设计要求和技术指标 在检修数字集成电路组成的设备时，经常需要使用万用表对电路的故障部位的高低电平进行测量，以便分析故障原因。使用这些仪器能较准确地测出被测点信号电平的高低和被测信号的周期，但使用者必须一面用眼睛看着万用表的表盘或者示波器的屏幕，

一面寻找测试点，因此使用起来很不方便。本课题所设计的一起采用声音来表示被测信号的逻辑状态，高电平和低电平分别用不同声调的声音来表示，使用者无需分神去看万用表的表盘或示波器的荧光屏。 1.技术指标 （1）测量范围：低电平<，高电平>； （2）用1KHz的音响表示被测信号为高电平； （3）用800Hz的音响表示被测信号为低电平； （4）当被测信号在～之间时，不发出音响； （5）输入电阻大于20kΩ； （6）工作电源为5V； 2．设计要求 （1）进行方案论证及方案比较； （2）分析电路的组成及工作原理； （3）进行单元电路设计计算； （4）画出整机电路图； （5）写出元件明细表； （6）小结和讨论； （7）写出对本设计的心得体会； 3.撰写内容要求： （1）设计说明书一份（不少于10页）； （2）整机电路图一份（B5纸）； （3）元件明细表一份； （4）正文层次分明、客观真实、绘图规范、书写工整、语言流畅； （5）设计中引用的参考文献不少于5篇；

基于AT89C51的简单计算器设计

设计题目：基于单片机的简易计算器设计与仿真 一、设计实验条件： 地点： 实验设备：PC机（装有Keil；Protues；Word ；Visio ） 二、设计任务： 本系统选用AT89C51单片机为主控机。通过扩展必要的外围接口电路，实现对计算器的设计，具体设计如下： （1）由于设计的计算器要进行四则运算，为了得到较好的显示效果，经综合分析后，最后采用LCD 显示数据和结果。 （2）采用键盘输入方式，键盘包括数字键（0～9）、符号键（+、-、×、÷）、清除键(on\c)和等号键（=），故只需要16 个按键即可，设计中采用集成的计算键盘。 （3）在执行过程中，开机显示零，等待键入数值，当键入数字，通过LCD显示出来，当键入+、-、*、/运算符，计算器在内部执行数值转换和存储，并等待再次键入数值，当再键入数值后将显示键入的数值，按等号就会在LCD上输出运算结果。 （4）错误提示：当计算器执行过程中有错误时，会在LCD上显示相应的提示,如：当输入的数值或计算得到的结果大于计算器的表示范围时，计算器会在LCD上提示overflow；当除数为0时，计算器会在LCD上提示error。 设计要求：分别对键盘输入检测模块；LCD显示模块；算术运算模块；错误处理及提示模块进行设计，并用Visio画系统方框图，keil与protues仿真 分析其设计结果。 三、设计时间与设计时间安排： 1、设计时间：6月27日～7月8日 2、设计时间安排： 熟悉课题、收集资料：3天（6月27日～6月29日)

具体设计（含上机实验）：6天（6月30日～7月5日) 编写课程设计说明书：2天（7月6日～7月7日) 答辩：1天（7月8日） 四、设计说明书的内容： 1、前言：(自己写，组员之间不能相同，写完后将红字删除，排版时注意对齐） 本设计是基于51系列单片机来进行的数字计算器系统设计，可以完成计算器的键盘输入，进行加、减、乘、除基本四则运算，并在LCD上显示相应的结果；设计电路采用AT89C51单片机为主要控制电路，利用MM74C922作为计算器4*4键盘的扫描IC读取键盘上的输入；显示采用字符LCD静态显示；软件方面使用C语言编程，并用PROTUES仿真。 2、设计题目与设计任务： 现实生活中人们熟知的计算器，其功能主要如下：（1）键盘输入；（2）数值显示；（3）加、减、乘、除四则运算；(4)对错误的控制及提示。 针对上述功能，计算器软件程序要完成以下模块的设计：(1)键盘输入检测模块；（2）LCD显示模块；（3）算术运算模块；（4）错误处理及提示模块。3、主体设计部分： （1）、系统模块图：

逻辑信号的设计

一、方案论述 方案1： 图1 方案1设计方框图 如图1所示：该电路由四部分组成，即输入电路，逻辑信号识别电路，音响 信号产生电路和扬声器。 在该电路中，电路的输入信号 V i 由输入电路输出后，经过逻辑信号识别电 路，在该电路中，通过比较器的比较测试，将该信号区分为高电平和低电平两个信号分别输入音响信号产生电路，在音响信号产生电路中，通过两个电容的充，放电过程，产生不同频率的脉冲信号，不同频率的脉冲信号使得扬声器发出不同的响声，通过响声的不同来区分高低电平的不同。 方案2 ： 图2 方案2设计方框图 电路如图2所示，该电路的输入信号Vi 通过输入电路后，进入逻辑信号识别电路，经过该电路的识别比较，将信号分为高低电平两种信号，在通过二极管的限流，在示波器上将该波形显示出来。具体电路如图3所示。 图3 方案2设计原理图 输入电路 逻辑信号识别电路 示波器显示波形电路 i V 输入电路 逻辑信号识别电路 音响信号产生电路 扬声器 i V

经比较两方案，由于方案2只是简单的对于高低电平的判断，并且在读取实验数据的过程中，一边要看设备的屏幕，另外还要注意，设备的工作情况，使用起来十分的不方便，并且，方案2的成本很高。故本次课程设计中选取方案1作为本次课程设计的主要方案。 二、电路工作原理及设计说明 1.逻辑信号识别电路 表1 比较电路功能表 VCC 5V VCC 5V VCC 5V R133kΩ R251kΩ R330kΩ R468kΩ R568kΩR613kΩ U1A LM324D 3 2 11 4 1 U2A LM324D 3 2 114 1VCC 5V 图4 逻辑信号识别电路 （1）电路工作原理 电路如图4所示，Vi 为输入的电平信号，输入电阻是由R1,R2组成，作用是保证当输入悬空时输入既不是高电平也不是低电平。A1,A2组成双相比较器对输入信号进行检测识别。A1的反响输入端为高电平阀值电位参考端，其电压值由R3和R4两电阻分压后获得，为3.5V 。同理同向端为低电平阀指点为参考端，其只由R5和R6两电阻分压决定为0.8V 。当比较器同相输入端电压大于反相输入端时，比较器输出为高电平，反之输出为低电平。具体输入情况如表1所示。 （2）电路参数计算 根据要求，输入电阻大于20k ，且输入为空时，当输入Vi=2V 时 Vi 是由R1和R2分压所得 所以 V1=2 12 R R R +Vcc=2V Ri= 2 12 1R R R R +≥20k 解得 R1=50k, R2=33.3k 选取 R1=51k ， R2=33k 输入 输出Va 输出Vb 3.5v 〉Vi 〉0.8v 0V 0V 0.8v 〉Vi 0V 5V Vi>3.5v 5V 0V

简易计算器课程设计

基于单片机的计算器的设计 摘要：本设计是一个实现加减乘除的计算器，它的硬件主要由四部分构成，一个8051单片机芯片，两个八段共阴极数码管，一个4*4键盘，它可以实现一位数的加减乘除运算。 显示部分：采用LED动态显示。 按键部分：采用4*4键盘。采用软件识别键值，并执行相应的操作。 关键词：LED接口；键盘接口；8255A；汇编语言 一、概述 1.1设计要求及任务： （1）设计4*4的键盘，其中10个数字键0~9，其余六个键“+”、“—”、“*”、“/”、“=”、和“C”键； （2）设计两位LED接口电路； （3）实现1位数的简单运算 1.2设计原理 （1）LED显示器接口技术 LED动态显示接口技术 （2）键盘显示技术 逐行（逐列扫描法） 二、系统总体方案和硬件设计 2.1计算器总体思想 显示部分：采用LED动态显示。 按键部分：采用4*4键盘。采用软件识别键值，并执行相应的操作。 执行过程：开机显示零，等待键入数值，当键入数字，经通过数码管显示出来，当键入+、-、*、/运算符，计算器在内部执行数值转换和存储，并等待再次键入数值，当再键入数值后将显示键入的数值，按等号就会在数码管上输出运算结果。 图1 系统设计框图

2.2硬件的选择与连接 图二硬件连接总图 2.2.1硬件选择 (1)由于本设计比较简单，因此选用内部含有4KBE2PROM的89C51单片机作为系统的核心。 (2)扩展输入/输出端口 在扩展输入/输出端口时，要求输入口能够缓冲，，输出口能够锁存。常用小规模集成电路芯片74LS244或74LS245等扩展输入端口，用74LS273、74LS373、 74LS377扩展输出端口。这种扩展方法的特点是电路简单，但功能单一、灵活性差。因而常采用中规模的可编程并行接口芯片8255A扩展输入/输出端口。 (3)锁存电路采用74LS373 2.2.2接口设计 (1)单片机与8255A的接口设计 8255A中的数据总线缓冲器为三态双向数据缓冲存储器，用于将8255A的数据线 D0~D7和单片机的数据总线（P0口）连接，实现单片机和接口间的数据传送。 读写控制部件的接口设计 1、/CS为片选信号，接成低电平表示8255A 被选中。/CS与P2.7相连，用P2口的最高位控制8255A是否工作。即将P2.7控制为低电平。 2、RESET-复位信号，高电平有效，接在单片机的RST端。 3、/RD和/WR为读写控制信号，低电平有效。分别将两个端口接单片机的/RD和/WR 4、A1和A0-端口选择信号，分别与单片机的低两位地址线P1.1和P1.0相连。用于选择不同端口。采用74LS373三态锁存器，用于分离P0口第八位地址线，将它的Q0和Q1口接至8255A的地址输入端A0和A1。