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

1、課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書課程名稱： 數(shù)字電子課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 循環(huán)彩燈 院 系： 電子信息與電氣工程系 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 2011年5月25日課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書設(shè)計(jì)題目循環(huán)彩燈學(xué)生姓名展貞貞所在院系電子信息與電氣工程學(xué)院專業(yè)、年級(jí)、班2009級(jí)電子信息工程1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；3、彩燈亮燈時(shí)間為1秒。4、一個(gè)復(fù)位按鍵，在工作時(shí)，只要按下該鍵就能使彩燈從初始狀態(tài)開始循環(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

2、路的pcb板。根據(jù)設(shè)計(jì)原理對(duì)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：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16號(hào)18號(hào)完成原理圖的設(shè)計(jì)；5月19號(hào)22號(hào)進(jìn)行pcb設(shè)計(jì)；5月23號(hào)25號(hào)制作pcb板；5月26號(hào)27號(hào)電路板安裝與調(diào)試，提交課程設(shè)計(jì)報(bào)

3、告。任務(wù)下達(dá)日期： 2010 年 5 月 16 日任務(wù)完成日期： 2010 年 5 月 27 日指導(dǎo)教師（簽名）： 學(xué)生（簽名）： 循環(huán)彩燈摘 要：用74ls138n實(shí)現(xiàn)電路的循環(huán)彩燈功能，時(shí)鐘電路是由555多諧自激震蕩集成電路制成，與電阻和電容一起構(gòu)成周期為一的時(shí)鐘周期發(fā)生器，為電路提供時(shí)鐘信號(hào)，支持整個(gè)電路的工作。在計(jì)時(shí)方面則有74ls192n實(shí)現(xiàn)彩燈閃爍時(shí)間為一秒的功能。再由74ls138三線八線譯碼器的輸出分配數(shù)據(jù)，來控制彩燈循環(huán)依次閃爍。電源為整個(gè)系統(tǒng)工作提供所需的能源，為各端口提供所需的直流電平ttl。并且在時(shí)鐘電路的控制下讓八個(gè)發(fā)光二極管循環(huán)工作。輸出電路用以最終顯示輸出結(jié)果，此

4、處由八個(gè)發(fā)光二極管組成，在驅(qū)動(dòng)電路的控制關(guān)鍵詞： 555定時(shí)器；74ls192；74ls138；發(fā)光二極管； 電容；電阻；電源 目 錄1.設(shè)計(jì)背景 11.1了解數(shù)字電路系統(tǒng)的定義及組成11.2掌握時(shí)鐘電路的作用及基本構(gòu)成11.3讓學(xué)生掌握分析，處理解決問題的能力和培養(yǎng)合精神12.設(shè)計(jì)方案12.1任務(wù)分析12.2方案論證13.方案實(shí)施 23.1原理圖設(shè)計(jì)23.2電路仿真23.3 pcb板布線與制做方案的實(shí)施 54.結(jié)果與結(jié)論65.收獲與致謝76.參考文獻(xiàn)87.附件 97.1電路原理圖97.2 pcb布線圖 107.3元器件清單 101. 設(shè)計(jì)背景1.1讓學(xué)生了解數(shù)字電路系統(tǒng)的定義及組成數(shù)字電路系

5、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將被控信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，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(duì)微弱信號(hào)進(jìn)行放大、整形，得到數(shù)字電路可以處理的數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)則需要通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)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(hào)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

6、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)的要求首先確定主時(shí)鐘的頻率，并注意與其他控制信號(hào)結(jié)合產(chǎn)生系統(tǒng)所需的各種時(shí)鐘脈沖。1.3 讓學(xué)生掌握分析，處理解決問題的能力和培養(yǎng)合作精神現(xiàn)在我們學(xué)校正在發(fā)展中，有很強(qiáng)的生命力和活力。為了使學(xué)生能夠適應(yīng)時(shí)代發(fā)展，在學(xué)校的支持和院里老師指導(dǎo)下進(jìn)行了這次數(shù)電課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)我們的獨(dú)立分析，處理解決問題的能力，加強(qiáng)學(xué)生之間的團(tuán)結(jié)。2. 設(shè)計(jì)方案2.1任務(wù)分析1.根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇所需要的器件2.設(shè)計(jì)要有555定時(shí)器產(chǎn)生連續(xù)的1秒脈沖3.還要有計(jì)數(shù)器74ls192和譯碼器74ls138分別實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)和數(shù)據(jù)分配4.由譯碼器來控制彩燈的循環(huán)5.電路圖

7、的連接2.2方案論證1.1hz時(shí)鐘脈沖電路用555定時(shí)器接成多諧振蕩器來實(shí)現(xiàn)；2計(jì)數(shù)電路采用74ls192譯碼器實(shí)現(xiàn)；3.再由74ls138譯碼器的輸出分配數(shù)據(jù)；4.由8個(gè)發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)彩燈功能。3. 方案實(shí)施3.1原理圖設(shè)計(jì)把555定時(shí)器的輸出端74ls192的加數(shù)計(jì)數(shù)器端，將74ls192的輸出端分別74ls138的輸入端，再把74ls138的八個(gè)輸出端分別接八個(gè)彩燈，彩燈經(jīng)一電阻連接后接地。結(jié)合以上兩點(diǎn)，可以畫出電路圖。3.2電路仿真選擇合適的數(shù)字器件，應(yīng)用dxp或其他eda軟件繪制各單元的邏輯電路圖。1用555定時(shí)器設(shè)計(jì)的多諧振蕩器下圖所示：2. 譯碼電路采用74ls138譯碼器實(shí)現(xiàn)；

8、3. 計(jì)數(shù)電路采用74ls192譯碼器實(shí)現(xiàn)。在各單元電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，用eda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(duì)系統(tǒng)整體進(jìn)行仿真，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性。用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器的振蕩頻率理論值為1hz，電路仿真的結(jié)果為1hz（1）multisim中的電路仿真圖：. （2）示波器顯示的555多諧振蕩器輸出的頻率為1hz的脈沖波形圖：3.3 pcb板布線與制做方案的實(shí)施先根據(jù)構(gòu)思在multisim中進(jìn)行仿真，可行后再在dxp中完成對(duì)電路圖的繪制。2.pcb板布線。（pcb板布線采用自動(dòng)布線和手工布線相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)布線的正確性）在布線前要在

9、dxp中完成對(duì)電路圖個(gè)元件的封裝。在封裝時(shí)，要注意，因?yàn)閷?duì)于同一個(gè)元件可能又多種封裝方式。封裝時(shí)根據(jù)所給元件的類型對(duì)各個(gè)元件進(jìn)行封裝。封裝完成后，把原理圖導(dǎo)入pcb板。導(dǎo)入pcb板后，再對(duì)元件的位置重新手動(dòng)擺放，使盡量少的線重疊，以減少布線時(shí)的跳線。觀察元件的三視圖，以保證封裝是正確。設(shè)置pcb板布線規(guī)則，把電源線和地線設(shè)為：0.6mm，信號(hào)線設(shè)為：0.5mm 焊盤縫寬0.8mm，x：2.0mm，y：1.6mm。設(shè)置完成后，其進(jìn)行布線；布線完成后檢查并改進(jìn)電路，以求最少跳線的存在。pcb布線圖 完成布線后，對(duì)pcb圖進(jìn)行打印輸出，然后再用制板機(jī)制板。制板時(shí)要盡量使線不要相連，以免制出的板不能使

10、用。制板完成后，要對(duì)制好的板進(jìn)行鉆孔，打磨，直至板合格為止。3.焊接與調(diào)試 焊接與調(diào)試過程中又很多問題。，將所需要的元器件放到每個(gè)元器件所在的封裝的位置，放置完成檢查無誤后進(jìn)行焊接。在焊接時(shí)應(yīng)注意控制焊錫的量度，即不能太多也不能太少，要恰好能覆蓋焊盤，不能溢出。焊接時(shí)要注意不能使焊盤焊接處與其他線相連，這就要求焊接時(shí)一定要細(xì)心，認(rèn)真。調(diào)試時(shí)可能得不出仿真時(shí)的結(jié)果，這時(shí)正?，F(xiàn)象，要結(jié)合各方面進(jìn)行考慮，可能時(shí)由于電阻，電容，或者是電路的焊接問題。焊接完成后進(jìn)行電路的調(diào)試，接上電源用觀察電路是否能夠正常工作。4. 結(jié)果與結(jié)論1.pcb原理圖 在設(shè)計(jì)電路圖的過程中經(jīng)過了多次分析和仿真驗(yàn)證，并結(jié)合所給的

11、器件清單最后確定了需要哪些元器件來實(shí)現(xiàn)電路的功能，并且保證了所需要的元器件在所給出的器件清單的限制之內(nèi)。在經(jīng)過mulitisim軟件多次仿真和修改后，在仿真電路圖實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的前提下確定了最終的原理圖。然后在eda設(shè)計(jì)軟件dxp中畫出來對(duì)應(yīng)的原理圖，再導(dǎo)入到pcb設(shè)計(jì)環(huán)境中，進(jìn)行pcb設(shè)計(jì)。在經(jīng)過小組內(nèi)多次討論和聽取指導(dǎo)教師意見后確定了pcb的最終布局，布線完成后打印輸出制成印刷電路板。將所用到的元器件放到相應(yīng)的封裝位置，檢查無誤后進(jìn)行焊接。焊接完成后，接入電源后，循環(huán)彩燈都實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的功能，電路能夠正常工作并得到了指導(dǎo)教師的肯定。 總體上來說，電路布局合理，采用了模塊化的布局方式即先布局各個(gè)

12、功能模塊，再將各個(gè)功能模塊連接在一起組成最終的電路，但是電路還是存在一定的不合理之處，在合理布局和美觀方面存在一些沖突，由于布線太過寬松，整體尺寸稍大。 5. 收獲與致謝通過兩周的數(shù)電課程設(shè)計(jì)，我掌握了eda設(shè)計(jì)軟件 multisim和dxp設(shè)計(jì)軟件的基本操作 ，為以后熟練掌握該軟件打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。并具備了一定的電路的設(shè)計(jì)能力。在設(shè)計(jì)過程中也遇到了一些問題,在電路圖的設(shè)計(jì)中經(jīng)過了多次仿真與修改后并征求指導(dǎo)教師意見，最終確定了電路設(shè)計(jì)方案。另外對(duì)pcb布線時(shí)要注意的技巧，也有了一定的的了解與掌握，在pcb布局方面采用模塊化布局。在各個(gè)模塊化布局合理的基礎(chǔ)之上參考電路圖進(jìn)行全局器件布局。 這次時(shí)間為

13、期兩周的課程設(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。對(duì)數(shù)字電子技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用有了一定的了解。對(duì)于電路圖的設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)理念，每個(gè)小組成員各負(fù)責(zé)一個(gè)模塊，力求模塊最優(yōu)化，在總結(jié)各個(gè)模塊的基礎(chǔ)上進(jìn)行組內(nèi)討論并征求指導(dǎo)教師意見，以獲取最佳電路設(shè)計(jì)方案。這次課程設(shè)計(jì)要特別感謝xxx老師的耐心輔導(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，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 元器件清單器件名 規(guī)格與個(gè)數(shù) 555定時(shí)器 1個(gè) 74ls192 1個(gè) 74ls138 1個(gè) 發(fā)光二極管 8個(gè) 電阻 47k(2個(gè)