電子課設(shè)報告-即拍亮延時小夜燈

電子課程設(shè)計報告課程設(shè)計名稱：即拍亮延時小夜燈、四花樣彩燈學(xué)院名稱：信息工程學(xué)院專業(yè)：電子信息工程班級：110413學(xué)號：110413***姓名：*******評分：教師：彭嵩時間：2013年9月28日模擬電路課程設(shè)計任務(wù)書2013－2014學(xué)年第1學(xué)期題目即拍亮延時小夜燈內(nèi)容及要求①聲控；②延時點亮小夜燈。進度安排1：查閱資料，到機房學(xué)習(xí)仿真軟件，確定方案，完成原理圖設(shè)計及仿真；2：領(lǐng)元器件、儀器設(shè)備，制作、焊接、調(diào)試電路，完成系統(tǒng)的設(shè)計；3：寫實驗報告。學(xué)生姓名：********指導(dǎo)時間：周一至周五指導(dǎo)地點：綜合實驗樓考核方式1.評閱eq\o\ac(□,√)2.答辯□3.實際操作eq\o\ac(□,√)4.其它□指導(dǎo)教師彭嵩系（部）主任即拍亮延時小夜燈摘要本次課題設(shè)計的目的是：設(shè)計一簡單的即拍延時小夜燈，它可以利用壓電陶瓷片將聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號。壓電陶瓷片與晶體三極管、電阻等組成了聲控脈沖觸發(fā)電路，555時基集成電路與電阻、電容等組成典型的單穩(wěn)態(tài)延時電路。晶體三極管和電阻等組成了小燈泡功率驅(qū)動放大電路。采用3.0V的直流供電，RC充放電執(zhí)行。此設(shè)計能夠很好的控制等的亮與滅，即在有聲音或者震動的情況下，小燈泡會亮，否則就不會亮。關(guān)鍵字：555時基、延時、單穩(wěn)態(tài)電路 即拍亮延時小夜燈目錄第一章、課設(shè)題目及要求 第一章課設(shè)題目及要求1.1設(shè)計課題及要求（一）題目：四花樣彩燈控制器（二）基本要求：設(shè)計一四花樣自動切換的彩燈控制器，要求實現(xiàn)(1)彩燈一亮一滅,從左向右移動；(2)彩燈兩亮兩滅，從左向右移動；(3)四亮四滅，從左向右移動；(4)從1～8從左到右逐次點亮，然后逐次熄滅；(5)四種花樣自動變換。四花樣彩燈設(shè)計第二章設(shè)計原理分析2.1系統(tǒng)組成框圖把四花樣彩燈設(shè)計分為幾個獨立的功能模塊進行設(shè)計,每一個模塊完成特定的功能,再把它們有機的組織起來構(gòu)成一個系統(tǒng)完成彩燈控制器的設(shè)計。系統(tǒng)可由四個模塊組成，它們分別是：四種碼產(chǎn)生電路、開關(guān)電路、數(shù)據(jù)輸出、時鐘電路。設(shè)計框圖如圖2.1所示：分頻計數(shù)器數(shù)據(jù)選擇器分頻計數(shù)器數(shù)據(jù)選擇器移位寄存器多諧振蕩器多諧振蕩器多諧振蕩器開關(guān)電路輸出圖2-1系統(tǒng)組成框圖各模塊的組成及功能分析1.自動轉(zhuǎn)換控制電路：由雙D觸發(fā)器74LS74和四選一數(shù)據(jù)選擇器74LS153組成，雙D的兩輸出端接數(shù)據(jù)選擇器的地址輸入端，它能產(chǎn)生兩位循環(huán)二進制碼，每改變一種狀態(tài)，數(shù)據(jù)選擇器選擇一種碼輸出，使彩燈花樣自動循環(huán)。2.數(shù)據(jù)輸出電路：由八位移位寄存器74LS164和八個彩燈組成，選擇輸出的每一種碼輸入到寄存器的數(shù)據(jù)輸入端，使碼在寄存器的八個輸出端自左向右移動，實現(xiàn)彩燈的花樣。2.2工作原理分析彩燈控制器電原理圖如圖2-1所示。ICl、IC2由555接成多諧振蕩器。IC3由4位2進制計數(shù)器74LS93接成16進制計數(shù)器，其4個輸出端可分別輸出對計數(shù)脈沖的2、4、8、16分頻信號。IC4是雙D觸發(fā)器74LS74，在這里接成兩位2進制加法計數(shù)器。IC5是雙4選l數(shù)據(jù)選擇器74LSl53，這里只用了它的一組4選1數(shù)據(jù)通道。IC6是3位單向移位寄存器74LSl64，它是產(chǎn)生移動燈光信號的核心器件。驅(qū)動電路用8只三極管組成8路射隨器作緩沖放大，去觸發(fā)作電流開關(guān)的8只雙向可控硅，以控制彩燈發(fā)光。電路的十5V電源由220V／9V變壓器降壓，經(jīng)D1一D4橋式整流7805穩(wěn)壓后給控制電路供電。圖2-2四花樣彩燈設(shè)計第三章：電路設(shè)計3.1電路原理分析從多諧振蕩器出來的脈沖信號分為兩路：一路作為計數(shù)脈沖送到模十六計數(shù)器；另一路做為移位時鐘脈沖加到移位寄存器。調(diào)節(jié)多諧振蕩器的電阻可以改變震蕩頻率，即改變彩燈移動的速度，得到不同的動態(tài)效果。多諧振蕩器、雙D觸發(fā)器、數(shù)據(jù)選擇器共同組成一個電子開關(guān)。多諧振蕩器輸出的計數(shù)脈沖經(jīng)雙D觸發(fā)器兩位二進制計數(shù)器，在它的兩個輸出端得到00、01、10、11四種邏輯狀態(tài)。這四個狀態(tài)作為數(shù)據(jù)選擇器的四個數(shù)據(jù)通道選擇信號，對應(yīng)從模十六計數(shù)器輸送到數(shù)據(jù)選擇器的QA，QB，QC，QD四個分頻信號。其作用相當(dāng)于一個受控的一刀四位的機械轉(zhuǎn)換開關(guān)。當(dāng)雙D觸發(fā)器輸出為“00”時，數(shù)據(jù)選擇器輸出10000000序列脈沖，為八分頻信號，實現(xiàn)花樣一；為“10”時，數(shù)據(jù)選擇器輸出11000000序列脈沖，為八分頻信號，實現(xiàn)花樣二；為“01”時數(shù)據(jù)選擇器輸出11110000序列脈沖，為八分頻信號，實現(xiàn)花樣三；為“11”時數(shù)據(jù)選擇器輸出1111111100000000序列脈沖，為十六分頻信號，實現(xiàn)花樣四。調(diào)節(jié)開關(guān)電路的CP脈沖產(chǎn)生電路的電阻，可以改變開關(guān)的切換時間用以選擇每種花樣出現(xiàn)時間的長短。數(shù)據(jù)選擇器的輸出端接移位寄存器的輸入端，在時鐘脈沖的作用下，數(shù)據(jù)在移位寄存器的八位并行輸出端從Q0到Q7順序移動。移動的八位控制信號直接控制發(fā)光二極管的亮滅，就出現(xiàn)了八路四花樣自動循環(huán)切換的流水彩燈。3.2單元電路設(shè)計與技算3.2.1時鐘脈沖產(chǎn)生電路用555定時器構(gòu)成多諧振蕩器,電路輸出便得到一個周期性的矩形脈沖,其周期為:T=0.7(R1+2R2)C………(3-2.1)要用兩個555產(chǎn)生兩個時鐘脈沖,一個控制74LS161模十六計數(shù)器和八位移位寄存器,要能看到彩燈的流動,其周期設(shè)為1秒左右,電阻值和電容值可設(shè)為：R1=1KΩ，R2=51KΩ，C=0.01μF由公式（3-2.1）計算得：T=0.721S圖3.1另一個555產(chǎn)生的矩形脈沖控制彩燈的自動轉(zhuǎn)換,其周期設(shè)為模十六計數(shù)器的20倍,改變R1、R2的阻值即可，可設(shè)為：R1=1KΩ，R2=1MΩ，C=0.01μF由公式（4-1）計算得：T=14.42S3.2.2四種碼產(chǎn)生電路根據(jù)彩燈要實現(xiàn)的四花樣,可確定移位寄存器輸出的二進制碼,即四種碼產(chǎn)生電路要產(chǎn)生的碼，如表3-1所示：花樣狀態(tài)要求周期（位）碼1一亮一滅，從左向右移動8100000002兩亮兩滅，從左向右移動8110000003四亮四滅，從左向右移動8111100004從1～8從00左到右逐次點亮，然后逐次熄滅161111111100000000表3-1四種碼六進制計數(shù)器接組合邏輯門產(chǎn)生，十六進制計數(shù)器的真值表如表3-2所示序號原狀態(tài)[S(t)]Q4Q3Q2Q1次態(tài)[N(t)]Q4Q3Q2Q1輸出Z1Z2Z3Z40123456789101112131415000000010010001101000101011001111000100110101011110011011110111100010010001101000101011001111000100110101011110011011110111100000000000100000001100000011000000111100001111000011111111000000001 表3—2表3-2圖3-2四種碼產(chǎn)生電路3.2.3彩燈自動轉(zhuǎn)換控制電路要實現(xiàn)彩燈四花樣的自動轉(zhuǎn)換，就要使四選一數(shù)據(jù)選擇器74LS153循環(huán)地輸出Z1、Z2、Z3、Z4，也就要使它的地址輸入端輸入四種狀態(tài)并循環(huán)轉(zhuǎn)變，可用雙D觸發(fā)器實現(xiàn)。雙D觸發(fā)器的兩個輸出端Q1、Q2的狀態(tài)方程為：Q1n+1=Q2n（3—2.1）Q2n+1＝Q1n（3-2.2）設(shè)雙D觸發(fā)器的初始狀態(tài)Q1Q2=00，由Q1、Q2的狀態(tài)方程式（3—2.1）和式（3-2.2）可得，Q1、Q2的狀態(tài)變換順序為00—>01—>11—>10—>00，實現(xiàn)四分頻。用雙D觸發(fā)器的輸出端Q1、Q2控制選擇器的地址輸入端，使數(shù)據(jù)選擇器自動選擇一種碼輸出，實現(xiàn)彩燈花樣的自動控制。令Q1Q2=AB，74LS153數(shù)據(jù)選擇器的功能表如表3-3所示：自動轉(zhuǎn)換控制電路如圖3-3所示：圖3-3自動控制電路表3-3數(shù)據(jù)選擇器功能表B（Q2）A（Q1）1Y0110000110Z1Z3Z4Z2Z1由表3-3可知，數(shù)據(jù)選擇器的地址輸入端A、B循環(huán)轉(zhuǎn)變，輸出端1Y循環(huán)選擇四種碼Z1、Z2、Z3、Z4輸出，使彩燈的四花樣自動循環(huán)改變NE555定時器原理圖及結(jié)構(gòu)圖仿真圖如下圖3-4仿真圖如下：圖3-5四花樣彩燈設(shè)計結(jié)論本次所設(shè)計的是花樣彩燈控制器，該控制器的設(shè)計主要結(jié)合了大二所學(xué)的低頻電子線路及脈沖與數(shù)字電路課程。課程設(shè)計這門課需要嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度和完整的設(shè)計思維和方法。設(shè)計電路關(guān)鍵在于對設(shè)計要求的理解分析以及對基本電路相關(guān)知識的熟練掌握。設(shè)計電路時，將總體的功能分成若干個部分來實現(xiàn)，是簡化電路設(shè)計思路的很好方法；且搞清各個模塊的功能與實現(xiàn)要求操作的具體方法，對電路故障的檢查也是很有幫助。通過這次設(shè)計，學(xué)到了很多東西，如查找資料，設(shè)計比較，從各種圖中提取所需。焊接時出學(xué)到了好多，如如何在一定大小的板子上正確擺放好芯片，如何布線等等，調(diào)試時也是，知道了用工具如萬用表來檢查、修復(fù)故障。本次課設(shè)算是成功的，學(xué)到很多，包括焊接技術(shù)。也吸取了很多教訓(xùn)。真正提高了動手能力，學(xué)會獲取資料，活躍了自己的思維，鞏固了所學(xué)知識?；硬薀艨刂破鞯脑O(shè)計是對數(shù)字電路邏輯設(shè)計知識的實踐運用，加深了對知識的理解。四花樣彩燈設(shè)計參考文獻[1]康華光.數(shù)字電子技術(shù).高等教育出版社，2002[2]雷勇.電工電子技術(shù)實驗.成都：四川大學(xué)出版社，2002[3]王毓銀.數(shù)字電路邏輯設(shè).北京:高等教育出版社,2006[4]《中國集成電路大全》編寫委員會.中國集成電路大全《TTL集成電路》.北京：國防工業(yè)出版社，1985[5]陳先龍.電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗.北京:國防工業(yè)出版社,2006[6]宋萬年.模擬數(shù)字電路實驗.上海:復(fù)旦大學(xué)出版社,2004[7]溫飛兵.電子技術(shù)實踐教程.湖南:長沙國防科技大學(xué),2003[8]何小艇.電子系統(tǒng)設(shè)計.杭州：浙江大學(xué)出版社，2001四花樣彩燈設(shè)計附錄元件清單附錄元器件清單種類元件個數(shù)芯片74LS15374LS7474LS16474LS9355511112電容10nF10μF22滑動變阻器51K2000K11電阻1KΩ1MΩ300Ω118發(fā)光二極管8插槽16腳14腳8腳132電路板1導(dǎo)線、焊絲若干Protel電子設(shè)計1第一章、課設(shè)題目及要求1.1基本要求：根據(jù)給出的電路圖用Protel軟件畫出原理圖。1.2提高要求：修改并適當(dāng)調(diào)整元件位置，確保電路原理圖的正確、美觀及易讀。1.3實訓(xùn)題目 第四題Protel電子設(shè)計2第二章實訓(xùn)步驟及要求1.學(xué)生繪制PCB板圖后,需交指導(dǎo)老師審查。2.學(xué)生憑有指導(dǎo)老師簽字的申請單，方可制作。3.雙面PCB板最大尺寸限制：≤120mm×140mm單面PCB板最大尺寸限制：≤150mm×200mm。4.芯片、電阻、電容的焊盤及過孔直徑為1.8mm,其他器件的焊盤根據(jù)器件管腳直徑應(yīng)≥1.8mm。5.連線寬度不小于0.5mm（一般選擇0.6～0.8mm）。電源線、地線應(yīng)加寬。6.芯片、電容及其他器