循環(huán)彩燈 數(shù)字電子技術(shù)課程設計

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

2、3. 循環(huán)一次后，8個彩燈同時閃爍一次，時間為1秒，然后開始下一個循環(huán)。 學生應完成的工作：設計循環(huán)彩燈的工作原理，并利用Multisim軟件進行電路仿真。利用DXP 軟件繪制電路原理圖，并設計制作電路的PCB板。根據(jù)設計原理對電路進行安裝、調(diào)試，完成課程設計工作，并提交課程設計報告。 參考文獻閱讀： [1]童詩白.模擬電子技術(shù)基礎[M].北京：高等教育出版社，2005. [2]臧春華.電子線路設計與應用[M].北京:高等教育出版社,2005. [3]邱關源 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電路設計[M].北京：高等教育出版社，2005. 工作計劃： 5月17號—19號完成原理圖的設計；5月20號—23號進行PCB設計；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，提交課程設計報告。 任務下達日期： 2010 年 5 月 17 日 任務完成日期： 2010 年 5 月 28 日 指導教師（簽名）： 學生（簽名）： 四人搶答器 摘 要：本次課程設計是利用數(shù)字電子技術(shù)知識設計一個循環(huán)彩燈，

4、設計該循環(huán)彩燈采用的主要元器件有譯碼器74LS138、十進制計數(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，8個彩燈依次閃爍，彩燈亮燈時間為1秒，循環(huán)一次后，8個彩燈同時閃爍一次，時間為1秒，然后開始下一個循環(huán)。1秒脈沖由555組成的多諧振蕩器產(chǎn)生。 關鍵詞： 555計時器；74LS192N；芯片；74LS138N；發(fā)光二極管

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

6、………………………………………1 2.1任務分析……………………………………………………………………1 2.2方案論證……………………………………………………………………1 3.方案實施 …………………………………………………………………2 3.1原理圖設計…………………………………………………………………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……………………………………………………………………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. 設計背景 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)字頻率計中，通過輸入電路對微弱信號進行放大、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)字信號再進行處理。在設計輸入電路時，必須首先了解輸入信號的性質(zhì)，接口的條件，以設計合適的輸入接口電路 1.2掌握時鐘電路的作用及基本構(gòu)成 時鐘電路是數(shù)字電路系統(tǒng)中的靈魂，它屬于一種控制電路，整個系統(tǒng)都在它的控制下按一定的規(guī)律工作。時鐘電路包括主時鐘振蕩電路及經(jīng)分頻后形成各種時鐘脈沖的電路。比如多路可編程控制器中的 555 多諧振蕩電路，數(shù)字頻率計中的基準時間形成電路等都屬于時鐘電路。設計時鐘電路，應根據(jù)系統(tǒng)的要求

9、首先確定主時鐘的頻率，并注意與其他控制信號結(jié)合產(chǎn)生系統(tǒng)所需的各種時鐘脈沖。 2. 設計方案 2.1任務分析 任務要求設計一個循環(huán)彩燈，彩燈數(shù)量為8個，8個彩燈依次閃爍，彩燈亮燈時間為1秒；循環(huán)一次后，8個彩燈同時閃爍一次，時間為1秒，然后開始下一個循環(huán)。為實現(xiàn)1秒的閃爍時間，選用555定時器產(chǎn)生一秒的矩形波；選用十進制計數(shù)器74LS192N和數(shù)據(jù)選擇器74LS138N適當?shù)倪B接實現(xiàn)8個彩燈的依次閃爍和全滅全亮。 2.2方案論證 利用555定時器接成多諧振蕩器產(chǎn)生一秒脈沖，將脈沖接到十進制計數(shù)器74LS192上，再將74LS192的A、B、C 3個輸出端分別接到數(shù)據(jù)選擇器74LS138

10、的3個輸入端上，74LS192的輸出端D接74LS138的使能端S2 、S3上，74LS138的8個輸出端與74LS192的進位信號分別相與后接8個發(fā)光二極管。74LS192計數(shù)0~7時分別控制8個發(fā)光二極管分別完成一次一秒的閃爍，當74LS192計數(shù)8、9時控制8個放光二極管的全滅與全亮。然后開始下一個循環(huán)。 3. 方案實施 3.1原理圖設計 555定時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。本實驗用555定時器接成多諧振蕩器，利用其振蕩周期公式選擇用兩個47K電阻及一個10u

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

12、 . . . . . . 3.2電路仿真 在各單元電路設計的基礎上，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)整體電路設計完成后，對系統(tǒng)整體進行仿真，驗證設計的正確性，根據(jù)運行結(jié)果進行修正，直到運行出正確結(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，逐個檢查原理圖中每個元器件的封裝是否符合要求，對于不符合要求的封裝要進行更正，更正完成后原理圖經(jīng)編譯沒有錯誤后導入PCB生

13、成PCB圖。 然后根據(jù)器件之間的關系對器件進行合理布局，本著盡量將線布在PCB板底層及可以適當跳線的原則對生成的PCB圖采取手工布線。 布線的時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，在指導老師處領完所需器件后開始安裝器件，安裝完成后進行焊接，最后對安裝焊接好的器件進行調(diào)試。. 4. 結(jié)果與結(jié)論 在構(gòu)思原理圖過程中，我們反復討論各種方案，并對各方案進行比較與分析，最后得出最合理的可行性方案！

14、 電路圖仿真完成后，在DXP上畫原理圖時由于我們對DXP操作不熟悉，又進行對相關知識的查閱和各種參考文獻的閱讀。 在PCB圖上布線時我們花費大量時間耐心去布每一條線，最后終于將成功布好線。 但在課程設計的最后階段，安裝于調(diào)試過程中由于設計時PCB板上布線過于緊密，焊接時不小心就造成短路，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 這次時間為兩個星期的課程設計試驗大大培養(yǎng)了我的動手能力和同學間的相互合作精神，加深了我們對書本所學內(nèi)容的理解。通過這次課程設計我們基本掌握了Multism和DXP軟件的運用，進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)的基本設計方法，設計步驟，這對我以后的學習會很有幫助。本次課程設計是三人一組，在設計過程中我們相互討論、相互啟發(fā)、共同努力，這讓我們認識到團隊協(xié)作的重要性。 這次課程設計要特別感謝的耐心輔導以及在設計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 [1]童詩白.模擬電子技術(shù)基礎[M].北京：高等教育出版社，2005. [2]臧春華.電子線路設計與應用[M].北京:高等教育出版社,2005. [3]邱關源 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電路設計[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) 個數(shù) 電 阻 100Ω 1 個 47KΩ 2 個 電 容 10uf 1 個 10nf 1 個 555定時器 --- 1 片 74LS192 --- 1 片 74LS138 --- 1 片 74LS08 --- 2 片 發(fā)

17、光 二 極 管 紅 2 個 黃 2 個 藍 2 個 綠 2 個 電源 --- 1 個 指導教師評語： 課程設計報告成績： ，占總成績比例： 40％ 課程設計其它環(huán)節(jié)成績： 環(huán)節(jié)名稱：原理圖設計與仿真，成績： ，占總成績比例： 20％ 環(huán)節(jié)名稱： PCB設計 ，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： 指導教師簽字： 年 月 日 本次課程設計負責人意見： 負責人簽字： 年 月 日