电子系统课程设计.doc

医用滴速计 河北工程大学 PAGE PAGE 5 一、课程设计目的 加强实践，提高动手能力，将所学的理论知识与实际联系起来，掌握电子应用系统的开发过程。 （1）掌握医用滴液速度计的工作原理； （2）熟悉电子应用系统设计过程和硬件实现的方法； （3）熟悉数字电路中相关器件的用法功能； （4）要求能用相关器件检测液滴，并对其进行计数和定时，从而实现速度的计算和显示。 二、课程设计正文 2.1 总体论述 2.1.1具体设计任务； 熟悉CD4098双单稳态触发器、CD4013、MC14518二/十进制同步加计数器、CD4012与非门、CD40103、CD4520、CD4001、4040、4553、4线-7段锁存译码器/驱动器CC4511以及数码管LED的原理及其应用；掌握三极管的使用方法；设计外部硬件电路；对硬件电路进行调试。 2.1.2输入要求； NE555及外围电路产生10000Hz脉冲并通过MC14518芯片分频，分别产生 10Hz和1000Hz的脉冲，按键按下后产生上升沿以触发4013芯片工作。 2.1.3输出要求； 能够实时显示滴速，定时时间一到4553立即锁存。 2.1.4性能指标； 系统具有较高的稳定性，测试应具有较高的精确度，能达到0.001s。 2.1.5实际电路所能完成的功能 实际电路能够测试液滴的滴速（单位：滴/分钟），并且每两滴即可测试出滴速，滴三滴数码管显示值就会刷新一次。本电路具有实时性好的优点，但滴速有上限，即滴速不能超过100滴/分钟，若超过了就不能正确显示。系统稳定性较好但按键有一定的抖动。 2.1.6理论电路所能完成的功能。 理论电路能够测试液滴的滴速（单位：滴/分钟），并不是每过一分钟数码管的值才刷新一次，而是滴了三滴数码管显示值就会刷新一次，两滴即可测试出滴速。本电路具有实时性好的优点，但滴速有上限，即滴速不能超过100滴/分钟，若超过了就不能正确显示。CD4040计数周期600ms。假设已知滴速为v滴/分钟(每滴的间隔为60/v秒)，通过分析电路经过600/(60/(0.1*v))运算结果正好就是v，所以此电路显示的就是每分钟的 滴速v。 2.2 方案选型 2.2.1电路的总体方案 根据设计要求，选择电路的总体方案如下，本系统分三个模块分别是：时钟输入模块、运算模块和动态显示模块。医用滴速计总体电路图如图1所示： 图1医用滴速计总体电路图? 本系统是测试液滴的滴速，即每60秒滴下的滴数，而通过两滴即可测试出液滴的滴速，第三滴滴下显示刷新，为了调试方便，暂以按键代替传感器检测液滴。上电后，通过对电容充电使CD4013复位完成系统初始化设置，系统检测是否有上升沿，若没有检测到上升沿回到初始化状态，当按键按下后产生上升沿以触发4013-1芯片工作，4013-1芯片Q端输出为高电平与MC14518芯片分频产生 10Hz脉冲共同经过4001产生上升沿以使门1打开门2关闭cd4520计数并为40103提供预置数。当按键第二次按下后4013-1Q端输出电平翻转，Q非端输出电平由低变高，并且与通过MC14518芯片分频产生 1000Hz脉冲共同经过4001产生上升沿以使门2打开门1关闭时，cd4098-1的暂稳态上升沿让cd4040的R端翻转为0，允许计数，并在数码管上显示滴速，且让cd4553锁定锁存器，当按键第三次按下后4013-1Q端输出电平翻转，Q端输出电平由低变高开始第二次测速。否则显示第一次的滴速。系统工作流程图如图2所示： 显示最终计数结果开始 显示最终计数结果 开始 初始状态 上升沿触发输入 计数器1计数 上升沿2次触发 否 是 计数器2减计数 计数器3定时器开启 计数器4加计数 计数器3定时截止 否 是 图2系统工作流程图 2.2.2各单元电路方案及集成电路 2.2.2.1时钟输入模块 NE555及外围电路产生10000Hz脉冲并通过MC14518芯片分频，分别产生 10Hz和1000Hz的脉冲，按键按下后产生上升沿以触发4013芯片工作。4013输出分别与10Hz和1000Hz的脉冲共同作用通过4001产生上升沿以触发运算电路模块工作，输入及时钟模块电路如图4所示： 图3输入及时钟模块 2.2.2.2运算模块 运算模块是系统的核心部分，其模块电路如图4所示 图4 运算模块 2.2.2.3显示模块本系统中显示模块采用动态显示，其模块电路如图5所示： 图5 显示模块 2.3.3主要芯片介绍 2.3.3.1 CD4013 CD4013是一双D触发器,由两个相同的、相互独立的数据型触发器构成。每个触发器有独立的数据、置位、复位、时钟输入和Q及Q输出，此器件可用作移位寄存器，且通过将Q输出连接到数据输入，