循環(huán)彩燈 數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

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1、 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 課程名稱： 數(shù)字電子技術(shù) 設(shè)計(jì)題目： 循環(huán)彩燈 院 系： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 年月日 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書 設(shè)計(jì)題目 循環(huán)彩燈 學(xué)生姓名 宋承諭 所在院系 電子信息與電氣工程系 專業(yè)、年級、班 2008級自動(dòng)化2班 設(shè)計(jì)要求： 1. 設(shè)計(jì)制作一個(gè)循環(huán)彩燈電路； 2. 彩燈數(shù)量為8個(gè)，8個(gè)彩燈依次閃爍，彩燈亮燈時(shí)間為1秒；

2、3. 循環(huán)一次后，8個(gè)彩燈同時(shí)閃爍一次，時(shí)間為1秒，然后開始下一個(gè)循環(huán)。 學(xué)生應(yīng)完成的工作：設(shè)計(jì)循環(huán)彩燈的工作原理，并利用Multisim軟件進(jìn)行電路仿真。利用DXP 軟件繪制電路原理圖，并設(shè)計(jì)制作電路的PCB板。根據(jù)設(shè)計(jì)原理對電路進(jìn)行安裝、調(diào)試，完成課程設(shè)計(jì)工作，并提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告。 參考文獻(xiàn)閱讀： [1]童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2005. [2]臧春華.電子線路設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京:高等教育出版社,2005. [3]邱關(guān)源 羅先覺.電路（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006. [4]閻 石.數(shù)字電子技術(shù)（第五版）[M].北京：

3、高等教育出版社，2005. [5]張陽天 韓異凡Protel DXP電路設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2005. 工作計(jì)劃： 5月17號—19號完成原理圖的設(shè)計(jì)；5月20號—23號進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)；5月24號—26號制作PCB板；5月27號—28號電路板安裝與調(diào)試，提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告。 任務(wù)下達(dá)日期： 2010 年 5 月 17 日 任務(wù)完成日期： 2010 年 5 月 28 日 指導(dǎo)教師（簽名）： 學(xué)生（簽名）： 四人搶答器 摘 要：本次課程設(shè)計(jì)是利用數(shù)字電子技術(shù)知識設(shè)計(jì)一個(gè)循環(huán)彩燈，

4、設(shè)計(jì)該循環(huán)彩燈采用的主要元器件有譯碼器74LS138、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS192、555組成的多諧振蕩器，二輸入四與非門74LS08。該循環(huán)彩燈的彩燈數(shù)量為8個(gè)，8個(gè)彩燈依次閃爍，彩燈亮燈時(shí)間為1秒，循環(huán)一次后，8個(gè)彩燈同時(shí)閃爍一次，時(shí)間為1秒，然后開始下一個(gè)循環(huán)。1秒脈沖由555組成的多諧振蕩器產(chǎn)生。 關(guān)鍵詞： 555計(jì)時(shí)器；74LS192N；芯片；74LS138N；發(fā)光二極管

5、 目 錄 1.設(shè)計(jì)背景 ……………………………………………………………………1 1.1了解數(shù)字電路系統(tǒng)的定義及組成…………………………………………1 1.2掌握時(shí)鐘電路的作用及基本構(gòu)成…………………………………………1 2.設(shè)計(jì)方案……………………………

6、………………………………………1 2.1任務(wù)分析……………………………………………………………………1 2.2方案論證……………………………………………………………………1 3.方案實(shí)施 …………………………………………………………………2 3.1原理圖設(shè)計(jì)…………………………………………………………………2 3.2電路仿真……………………………………………………………………3 3.3 PCB制作 ……………………………………………………………………3 3.4 安裝與調(diào)試 ………………………………………………………………3 4.結(jié)果與結(jié)論………………………………………………

7、…………………3 5.收獲與致謝…………………………………………………………………4 6.參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………4 7.附件 …………………………………………………………………………4 7.1電路原理圖…………………………………………………………………4 7.2 PCB布線圖 …………………………………………………………………5 7.3元器件清單…………………………………………………………………5 1. 設(shè)計(jì)背景 1.1了解數(shù)字電路系統(tǒng)的定義及組成 數(shù)字電路系統(tǒng)一般包括輸入電路、控制電路、輸出電路、時(shí)鐘電路和電源等。輸入電路主要作用是

8、將被控信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，其形式包括各種輸入接口電路。比如數(shù)字頻率計(jì)中，通過輸入電路對微弱信號進(jìn)行放大、整形，得到數(shù)字電路可以處理的數(shù)字信號。模擬信號則需要通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號再進(jìn)行處理。在設(shè)計(jì)輸入電路時(shí)，必須首先了解輸入信號的性質(zhì)，接口的條件，以設(shè)計(jì)合適的輸入接口電路 1.2掌握時(shí)鐘電路的作用及基本構(gòu)成 時(shí)鐘電路是數(shù)字電路系統(tǒng)中的靈魂，它屬于一種控制電路，整個(gè)系統(tǒng)都在它的控制下按一定的規(guī)律工作。時(shí)鐘電路包括主時(shí)鐘振蕩電路及經(jīng)分頻后形成各種時(shí)鐘脈沖的電路。比如多路可編程控制器中的 555 多諧振蕩電路，數(shù)字頻率計(jì)中的基準(zhǔn)時(shí)間形成電路等都屬于時(shí)鐘電路。設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的要求

9、首先確定主時(shí)鐘的頻率，并注意與其他控制信號結(jié)合產(chǎn)生系統(tǒng)所需的各種時(shí)鐘脈沖。 2. 設(shè)計(jì)方案 2.1任務(wù)分析 任務(wù)要求設(shè)計(jì)一個(gè)循環(huán)彩燈，彩燈數(shù)量為8個(gè)，8個(gè)彩燈依次閃爍，彩燈亮燈時(shí)間為1秒；循環(huán)一次后，8個(gè)彩燈同時(shí)閃爍一次，時(shí)間為1秒，然后開始下一個(gè)循環(huán)。為實(shí)現(xiàn)1秒的閃爍時(shí)間，選用555定時(shí)器產(chǎn)生一秒的矩形波；選用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS192N和數(shù)據(jù)選擇器74LS138N適當(dāng)?shù)倪B接實(shí)現(xiàn)8個(gè)彩燈的依次閃爍和全滅全亮。 2.2方案論證 利用555定時(shí)器接成多諧振蕩器產(chǎn)生一秒脈沖，將脈沖接到十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS192上，再將74LS192的A、B、C 3個(gè)輸出端分別接到數(shù)據(jù)選擇器74LS138

10、的3個(gè)輸入端上，74LS192的輸出端D接74LS138的使能端S2 、S3上，74LS138的8個(gè)輸出端與74LS192的進(jìn)位信號分別相與后接8個(gè)發(fā)光二極管。74LS192計(jì)數(shù)0~7時(shí)分別控制8個(gè)發(fā)光二極管分別完成一次一秒的閃爍，當(dāng)74LS192計(jì)數(shù)8、9時(shí)控制8個(gè)放光二極管的全滅與全亮。然后開始下一個(gè)循環(huán)。 3. 方案實(shí)施 3.1原理圖設(shè)計(jì) 555定時(shí)器是一種模擬電路和數(shù)字電路相結(jié)合的中規(guī)模集成器件，它性能優(yōu)良，適用范圍很廣，外加少量的電阻元件及電容元件就可很方便的組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。本實(shí)驗(yàn)用555定時(shí)器接成多諧振蕩器，利用其振蕩周期公式選擇用兩個(gè)47K電阻及一個(gè)10u

11、f和一個(gè)10nf電容，按右圖所示接法，使之產(chǎn)生1秒的矩形脈沖。 555定時(shí)器產(chǎn)生的一秒矩形脈沖波形如下圖： 用計(jì)數(shù)器74LS192的A、B、C 3個(gè)輸出端分別接到數(shù)據(jù)選擇器74LS138的3個(gè)輸入端上，74LS192的輸出端D接74LS138的使能端G2A 、G2B上，74LS138的8個(gè)輸出端與74LS192的進(jìn)位信號分別相與后接8個(gè)發(fā)光二極管。74LS192計(jì)數(shù)0~7時(shí)分別控制8個(gè)發(fā)光二極管分別完成一次一秒的閃爍，當(dāng)74LS192計(jì)數(shù)8、9時(shí)控制8個(gè)放光二極管的全滅與全亮。然后開始下一個(gè)循環(huán)。74LS192與74LS138接法如下圖：

12、 . . . . . . 3.2電路仿真 在各單元電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，用Multisim軟件把各單元電路連接起來，畫出符合軟件要求的系統(tǒng)整體邏輯電路圖。系統(tǒng)整體電路設(shè)計(jì)完成后，對系統(tǒng)整體進(jìn)行仿真，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性，根據(jù)運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行修正，直到運(yùn)行出正確結(jié)果，電路仿真完成。 3.3 PCB制作 電路圖在Multisim上仿真出現(xiàn)正確結(jié)果后，在DXP上按電路圖繪出原理圖，原理圖繪制成功后，根據(jù)老師提供的器件類型，逐個(gè)檢查原理圖中每個(gè)元器件的封裝是否符合要求，對于不符合要求的封裝要進(jìn)行更正，更正完成后原理圖經(jīng)編譯沒有錯(cuò)誤后導(dǎo)入PCB生

13、成PCB圖。 然后根據(jù)器件之間的關(guān)系對器件進(jìn)行合理布局，本著盡量將線布在PCB板底層及可以適當(dāng)跳線的原則對生成的PCB圖采取手工布線。 布線的時(shí)候電源線和接地線要選擇0.8mm，從在兩孔中間通過的線選擇0.3mm，其他的線選擇0.5mm。 布線完成后請老師審查是否合格，不合格的藥繼續(xù)更正。合格后在老師的幫助下進(jìn)行制板。 3.4 安裝與調(diào)試 PCB板制作完成后開始鉆孔，在指導(dǎo)老師處領(lǐng)完所需器件后開始安裝器件，安裝完成后進(jìn)行焊接，最后對安裝焊接好的器件進(jìn)行調(diào)試。. 4. 結(jié)果與結(jié)論 在構(gòu)思原理圖過程中，我們反復(fù)討論各種方案，并對各方案進(jìn)行比較與分析，最后得出最合理的可行性方案！

14、 電路圖仿真完成后，在DXP上畫原理圖時(shí)由于我們對DXP操作不熟悉，又進(jìn)行對相關(guān)知識的查閱和各種參考文獻(xiàn)的閱讀。 在PCB圖上布線時(shí)我們花費(fèi)大量時(shí)間耐心去布每一條線，最后終于將成功布好線。 但在課程設(shè)計(jì)的最后階段，安裝于調(diào)試過程中由于設(shè)計(jì)時(shí)PCB板上布線過于緊密，焊接時(shí)不小心就造成短路，以致最后電路并未正常工作，對此我們深以為憾。 5. 收獲與致謝 這次時(shí)間為兩個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)試驗(yàn)大大培養(yǎng)了我的動(dòng)手能力和同學(xué)間的相互合作精神，加深了我們對書本所學(xué)內(nèi)容的理解。通過這次課程設(shè)計(jì)我們基本掌握了Multism和DXP軟件的運(yùn)用，進(jìn)一步加深了對所用到的各種元器件的功能的理解，了解了電路板制作

15、安裝的流程，基本掌握了數(shù)字電路系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)步驟，這對我以后的學(xué)習(xí)會(huì)很有幫助。本次課程設(shè)計(jì)是三人一組，在設(shè)計(jì)過程中我們相互討論、相互啟發(fā)、共同努力，這讓我們認(rèn)識到團(tuán)隊(duì)協(xié)作的重要性。 這次課程設(shè)計(jì)要特別感謝的耐心輔導(dǎo)以及在設(shè)計(jì)中給出的寶貴建議和意見，在此我表示深深的感謝！ 6. 參考文獻(xiàn) [1]童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2005. [2]臧春華.電子線路設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京:高等教育出版社,2005. [3]邱關(guān)源 羅先覺.電路（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006. [4]閻 石.數(shù)字電子技術(shù)（第五版）[M].北京：高等教育出版社

16、，2005. [5]張陽天 韓異凡Protel DXP電路設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2005. 7. 附件 7.1 電路原理圖 7.2 PCB布線圖 7.3 元器件清單 元器件名稱 參數(shù) 個(gè)數(shù) 電 阻 100Ω 1 個(gè) 47KΩ 2 個(gè) 電 容 10uf 1 個(gè) 10nf 1 個(gè) 555定時(shí)器 --- 1 片 74LS192 --- 1 片 74LS138 --- 1 片 74LS08 --- 2 片 發(fā)

17、光 二 極 管 紅 2 個(gè) 黃 2 個(gè) 藍(lán) 2 個(gè) 綠 2 個(gè) 電源 --- 1 個(gè) 指導(dǎo)教師評語： 課程設(shè)計(jì)報(bào)告成績： ，占總成績比例： 40％ 課程設(shè)計(jì)其它環(huán)節(jié)成績： 環(huán)節(jié)名稱：原理圖設(shè)計(jì)與仿真，成績： ，占總成績比例： 20％ 環(huán)節(jié)名稱： PCB設(shè)計(jì) ，成績： ，占總成績比例： 20％ 環(huán)節(jié)名稱：電路安裝調(diào)試 ，成績： ，占總成績比例： 20％ 總 成 績： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 本次課程設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人意見： 負(fù)責(zé)人簽字： 年 月 日