電子線路課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、電子線路課程設(shè)計(jì)報(bào)告電子線路課程設(shè)計(jì)報(bào)告1 引言隨著時(shí)代的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)在電子電路設(shè)計(jì)中發(fā)揮著越來越大的作用。傳統(tǒng)的電子線路設(shè)計(jì)開發(fā)，通常需要制作一塊試驗(yàn)板或在面包板上來進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，以測試是否達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求；并且需要反復(fù)試驗(yàn)、調(diào)試，才能設(shè)計(jì)出符合要求的電路。這樣做，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，同時(shí)也提高了設(shè)計(jì)成本；另外，因受工作場所、儀器設(shè)備等因素的限制，許多試驗(yàn)（例如理想化、破壞性的實(shí)驗(yàn)）不能進(jìn)行。隨著計(jì)算機(jī)硬件與軟件的發(fā)展，解決以上問題的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。利用計(jì)算機(jī)仿真軟件，電子設(shè)計(jì)師可以從概念、算法、協(xié)議等開始設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)，大量工作可以通過計(jì)算機(jī)完成，并可以將電子產(chǎn)品從電路設(shè)計(jì)、性能分析到

2、設(shè)計(jì)出版印刷板的整個(gè)過程在計(jì)算機(jī)軟件上自動(dòng)處理完成。本文就是采用電路仿真軟件multisim 9進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)和仿真。multisim 9是美國國家儀器（ni）有限公司推出的以windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。2 multisim電路設(shè)計(jì)及仿真2.1 加法電路的設(shè)計(jì)2.1.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求（1）2個(gè)無符號4位二進(jìn)制數(shù)相加，其和不大于15；（2）要求加數(shù)及和均以十六進(jìn)制數(shù)的形式顯示；（3）通過2個(gè)撥碼開關(guān)控制改變2個(gè)加數(shù)的大?。唬?）當(dāng)和大于15時(shí)，說明有進(jìn)位，用邏輯探針點(diǎn)亮進(jìn)

3、行指示。2.1.2 設(shè)計(jì)原理及思路分析二進(jìn)制與十六進(jìn)制的轉(zhuǎn)化關(guān)系如表1：二進(jìn)制十六進(jìn)制000000001100102001130100401015011060111710008100191010a1011b1100c1101d1110e1111f表1要實(shí)現(xiàn)2個(gè)無符號4位二進(jìn)制數(shù)的相加，可使用74ls283作為加法芯片，74ls283的管腳圖如圖1.1所示：2個(gè)四位二進(jìn)制數(shù)分別從a4a1和b4b1輸入，其和從sum_4sum_1輸出，因?yàn)檩敵鲆彩且粋€(gè)二進(jìn)制數(shù)，因此輸出的最大值為15，當(dāng)2個(gè)輸入二進(jìn)制數(shù)之和大于15時(shí)，將從c4輸出一個(gè)進(jìn)位信號。用撥碼開關(guān)產(chǎn)生2個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)，分別接入到 圖1.1

4、 74ls283管腳圖73ls283 的兩個(gè)輸入端，邏輯探針與芯片的c4口連接，當(dāng)有進(jìn)位輸出時(shí)，邏輯探針將點(diǎn)亮。輸入信號和輸出信號同時(shí)與十六進(jìn)制顯示芯片連接，顯示成十六進(jìn)制形式。2.1.3 電路圖及仿真結(jié)果加法電路的電路圖如圖1.2所示：圖1.2 加法電路的電路圖兩個(gè)輸入為6、5和15、9的電路仿真圖分別入圖1.3和圖1.4所示：圖1.3 輸入為6和5的電路仿真圖圖1.4 輸入為15和9的電路仿真圖2.2 病人呼叫大夫的電路設(shè)計(jì)2.2.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求（1）設(shè)計(jì)8個(gè)病人呼叫大夫的電路，0號病人病情最輕，7號最重，病情最重的病人優(yōu)先級最高；（2）8個(gè)病人按照優(yōu)先級的高低得到響應(yīng)，即兩人或兩人以

5、上同時(shí)呼叫大夫，至相應(yīng)最重病人的呼叫請求；（3）呼叫時(shí)用蜂鳴器發(fā)聲，同時(shí)顯示病人的號碼；（4）通過撥碼開關(guān)模擬8個(gè)病人的呼叫。2.2.2 設(shè)計(jì)原理及思路分析考慮到病人的呼叫有優(yōu)先級之分，可以使用優(yōu)先編碼器74ls148來區(qū)分病人的優(yōu)先級。74ls148的管腳圖如圖2.1所示，74ls148的功能表如表2.1所示：圖2.1 74ls148管腳圖輸 入輸 出eid0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7a2 a1 a0 gs eo01 11111111 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0

6、 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0表2.1 74ls148的功能圖8位病人呼叫醫(yī)生的情況可通過與撥碼開關(guān)的連接來實(shí)現(xiàn)，并且根據(jù)74ls148的功能圖，分別將7號到0號8位病人與74ls148的d7d0口相連（即實(shí)現(xiàn)了當(dāng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的病人同時(shí)呼叫醫(yī)生時(shí)，醫(yī)生只相應(yīng)優(yōu)先級高的病人）。當(dāng)有病人呼叫醫(yī)生時(shí)gs為1，無病人呼叫時(shí)gs為0?？捎胓s口去連接蜂鳴器，以實(shí)現(xiàn)當(dāng)有病人呼叫時(shí)，蜂鳴器發(fā)出聲音，提醒醫(yī)

7、生有病人呼叫。最后將a2a0接數(shù)碼顯示管來顯示醫(yī)生應(yīng)相應(yīng)的病人的編號。2.2.3 電路圖及仿真結(jié)果病人呼叫醫(yī)生電路的電路圖如圖2.2所示：圖2.2 病人呼叫醫(yī)生電路的電路圖當(dāng)只有一個(gè)病人和多個(gè)病人同時(shí)呼叫醫(yī)生時(shí)的電路仿真圖如圖2.3和2.4所示：圖2.3 只有4號病人呼叫醫(yī)生時(shí)的電路仿真圖圖2.4 2號、5號和6號病人同時(shí)呼叫醫(yī)生時(shí)的電路仿真圖2.3 用74ls90實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)與顯示2.3.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求（1）以0，1，2，.，9為計(jì)數(shù)順序；（2）以0，2，4，6，8，1，3，5，7，9為計(jì)數(shù)順序。2.3.2 設(shè)計(jì)原理及思路分析74ls90計(jì)數(shù)器是一種中規(guī)模二一五進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其管

8、腳圖如圖3.1所示： 圖3.1 74ls90管腳圖 74ls90的功能表如表3.1所示：復(fù) 位 輸 入輸 出r01ro2r91r92qdqcqbqa1100000110000011100100計(jì)數(shù)11計(jì)數(shù)00計(jì)數(shù)00計(jì)數(shù)表3.1 74ls90的功能表將74ls90的輸出qa與輸入inb相接，構(gòu)成8421bcd碼計(jì)數(shù)器；將輸出qd與輸入ina相接，構(gòu)成5421bcd碼計(jì)數(shù)器。8421bcd碼計(jì)數(shù)器和5421bcd碼計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)順序如表3.2和表3.3所示：計(jì) 數(shù)輸 出對應(yīng)十進(jìn)制數(shù)qdqcqbqa000000100011200102300113401004501015601106701117810

9、008910019表3.2 8421bcd碼計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)順序計(jì) 數(shù)輸 出對應(yīng)十進(jìn)制數(shù)qaqdqcqb000000100012200104300116401008510001601103710105810117911009表3.3 5421bcd碼計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)順序由表3.2和表3.3可知，將74ls90的輸出qa與輸入inb相接時(shí)，74ls90的計(jì)數(shù)順序?yàn)?、1、2、3、4、5、6、7、8、9。將74ls90輸出qd與輸入ina相接時(shí)，74ls90的計(jì)數(shù)順序?yàn)?、2、4、6、8、1、3、5、7、9，正好符合設(shè)計(jì)要求。2.3.3 電路圖及仿真結(jié)果計(jì)數(shù)順序?yàn)?、1、2、3、4、5、6、7、8、9和0

10、、2、4、6、8、1、3、5、7、9的電路圖如圖3.2和3.3所示：圖3.2 計(jì)數(shù)順序?yàn)?、1、2、3、4、5、6、7、8、9的電路圖圖3.3 計(jì)數(shù)順序?yàn)?、2、4、6、8、1、3、5、7、9的電路圖計(jì)數(shù)順序?yàn)?、1、2、3、4、5、6、7、8、9的電路其仿真后的現(xiàn)實(shí)順序如圖3.4所示： 圖3.4 計(jì)數(shù)順序?yàn)?、1、2、3、4、5、6、7、8、9的電路仿真圖計(jì)數(shù)順序?yàn)?、2、4、6、8、1、3、5、7、9的電路其仿真后的現(xiàn)實(shí)順序如圖3.5所示：圖3.5 計(jì)數(shù)順序?yàn)?、2、4、6、8、1、3、5、7、9的電路仿真圖2.4 數(shù)碼管顯示控制電路的設(shè)計(jì)2.4.1設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求（1）能自動(dòng)循環(huán)顯示數(shù)字0

11、,1,2,3,4,1,3,0,2,4；（2）用到的器件74ls00（二輸入與非門）、74ls10（四輸入與非門）、74ls47（七段譯碼器）、74ls90（二-五-十進(jìn)制計(jì)數(shù)器）、七段數(shù)碼顯示管。2.4.2 設(shè)計(jì)原理及思路分析電路設(shè)計(jì)的原理框圖如圖4.1所示，由原理框圖知將74ls90當(dāng)做十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。因此可將74ls90的輸出qa與輸入inb相接，構(gòu)成8421bcd碼計(jì)數(shù)器（8421bcd碼計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)順序見表3.2）。再運(yùn)用組合譯碼電路將十進(jìn)制計(jì)數(shù)器59的輸出分別譯碼成1、3、0、2、4。經(jīng)過組合譯碼電路后的信號輸入到七段譯碼電路，最后經(jīng)數(shù)碼管顯 圖4.1 電路原理框圖示。 令輸入到七段譯

12、碼電路的信號的邏輯函數(shù)表達(dá)式為：(、依次為最高位、次高位和最低位)，其中：邏輯表達(dá)式s的真值表如表4.1所示：計(jì) 數(shù)對應(yīng)十進(jìn)制數(shù)000000000100010011200100102300110113401001004501010011601100113701110000810000102910011004表4.1 邏輯表達(dá)式s的真值表由上表可得邏輯表達(dá)式s隨計(jì)數(shù)的變化規(guī)律正好符合題目要求。2.4.3 電路圖及仿真結(jié)果數(shù)碼管顯示控制電路的電路圖如圖4.2所示：圖4.2 數(shù)碼管顯示控制電路的電路圖數(shù)碼顯示順序的電路仿真圖如圖4.3所示： 圖4.3 數(shù)碼顯示順序的電路仿真圖2.5 燈控電路的設(shè)計(jì)2

13、.5.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求（1）用兩個(gè)開關(guān)a和b控制四盞燈l1、l2、l3和l4。要求ab=00時(shí)燈全滅；ab=01時(shí)燈左移；ab=10時(shí)燈右移；ab=11時(shí)燈全亮；（2）74ls00,74ls86（二輸入異或門），74ls138（三八譯碼器）和74ls161（十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器）。2.5.2 設(shè)計(jì)原理及思路分析電路設(shè)計(jì)的原理框圖如圖5.1所示，由要求得當(dāng)a、b中有一個(gè)為高電平時(shí)，就有燈亮；當(dāng)a、b都為低電平時(shí)，燈都滅，因此可以用a和b相或后的值來控制74ls138的使能端（即）。整個(gè)顯示部分共有四盞燈， 圖5.1 電路原理框圖可以使這四盞燈通過組合電路接74ls138的低四位到，而當(dāng)ab=00時(shí)燈

14、全滅，ab=11時(shí)燈全亮，可得到燈 亮滅的邏輯函數(shù)：（令燈亮為邏輯1，滅為邏輯0）。當(dāng)ab=01時(shí)燈左移，ab=10時(shí)燈右移，可以用a的變化來控制74ls138譯碼的順序來實(shí)現(xiàn)。74ls138的管腳圖如圖5.2所示，其功能表如表5.1 圖5.2 74ls138管腳圖所示： 輸 入輸 出c b ay0 y1 y2 y3 y4 y5 y6 y701111111110000000o 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 10 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 01 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 00 0

15、 1 0 0 0 0 00 0 0 1 0 0 0 00 0 0 0 1 0 0 00 0 0 0 0 1 0 00 0 0 0 0 0 1 00 0 0 0 0 0 0 1表5.1 74ls138功能表2.5.3 電路圖及仿真結(jié)果通過以上分析可得燈控電路的電路圖，如圖5.3所示：圖5.3 燈控電路的電路圖ab=00、ab=11、ab=01和ab=10的電路仿真圖分別如圖5.4、圖5.5、圖5.6和5.7所示：圖5.4 ab=00時(shí)的燈控電路仿真圖圖5.5 ab=11時(shí)的燈控電路仿真圖圖5.6 ab=01時(shí)的燈控電路仿真圖圖5.7 ab=10時(shí)的燈控電路仿真圖2.6 直流穩(wěn)壓源的電路設(shè)計(jì)2.6

16、.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求要求輸出直流電壓在一定范圍內(nèi)可調(diào)10-12v。2.6.2 設(shè)計(jì)原理及思路分析直流穩(wěn)壓電源是一種將220v工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置，它需要經(jīng)過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個(gè)環(huán)節(jié)才能完成。 四個(gè)環(huán)節(jié)的工作原理如下：(1)電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網(wǎng)220v交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。(2)整流濾波電路：整流電路將交流電壓ui變換成脈動(dòng)的直流電壓。再經(jīng)濾波電路濾除較大的紋波成分，輸出紋波較小的直流電壓u1。本文中的電路設(shè)計(jì)采用橋式整流濾波。(3)濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓。 (4)穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓和負(fù)載的變化而變化。常用的集成穩(wěn)壓器有固定式三端穩(wěn)壓器與可調(diào)式三端穩(wěn)壓器。本次文中的電路設(shè)計(jì)采用集成穩(wěn)壓源lm7812ct。lm7812ct的正常工作溫度為25c，最小工作電壓為11.5v，最大工作電壓為12.5v，典型值為12v。為了實(shí)現(xiàn)輸出直流電壓在1012v范圍內(nèi)可調(diào)，可在輸出端接一滑動(dòng)變阻器，滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)節(jié)在81%-98%內(nèi)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓源在1012v之間可調(diào)。2.6.3 電路圖及仿真結(jié)果直流穩(wěn)壓源電路的電路圖如圖6.1所示：圖6.1