課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)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(hào)： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 年月日課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)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(jí)、班2008級(jí)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；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(kāi)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(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(shī)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(jué).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(yáng)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(hào)19號(hào)完成原理圖的設(shè)計(jì)；5月20號(hào)23號(hào)進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)；5月24號(hào)26號(hào)制作PCB板；5月27號(hào)28號(hào)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(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)循環(huán)彩燈，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(kāi)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 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33.3 PCB制作 33.4 安裝與調(diào)試 34.結(jié)果與結(jié)論35.收獲與致謝46.參考文獻(xiàn)47.附件 47.1電路原理圖47.2 PCB布線圖 57.3元器件清單51. 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(guò)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(guò)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。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(kāi)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(hào)分別相與后接8個(gè)發(fā)光二極管。74LS192計(jì)數(shù)07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(kāi)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)10uf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(hào)分別相與后接8個(gè)發(fā)光二極管。74LS192計(jì)數(shù)07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(kāi)始下一個(gè)循環(huán)。74LS192與74LS138接法如下圖： .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(lái)，畫(huà)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，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(duì)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(méi)有錯(cuò)誤后導(dǎo)入PCB生成PCB圖。然后根據(jù)器件之間的關(guān)系對(duì)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(duì)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(guò)的線選擇0.3mm，其他的線選擇0.5mm。布線完成后請(qǐng)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(kāi)始鉆孔，在指導(dǎo)老師處領(lǐng)完所需器件后開(kāi)始安裝器件，安裝完成后進(jìn)行焊接，最后對(duì)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(guò)程中，我們反復(fù)討論各種方案，并對(duì)各方案進(jìn)行比較與分析，最后得出最合理的可行性方案！電路圖仿真完成后，在DXP上畫(huà)原理圖時(shí)由于我們對(duì)DXP操作不熟悉，又進(jìn)行對(duì)相關(guān)知識(shí)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(guò)程中由于設(shè)計(jì)時(shí)PCB板上布線過(guò)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(duì)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(duì)書(shū)本所學(xué)內(nèi)容的理解。通過(guò)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(duì)所用到的各種元器件的功能的理解，了解了電路板制作安裝的流程，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(duì)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(guò)程中我們相互討論、相互啟發(fā)、共同努力，這讓我們認(rèn)識(shí)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(jiàn)，在此我表示深深的感謝！6. 參考文獻(xiàn)1童詩(shī)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(jué).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(yáng)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1001 個(gè)47K2 個(gè)電容10uf1 個(gè)10nf1 個(gè)555定時(shí)器-1 片74LS192-1 片74LS138-1 片74LS08-2 片發(fā)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(píng)語(yǔ)：課程設(shè)計(jì)報(bào)告成績(jī)： ，占總成績(jī)比例： 40 課程設(shè)計(jì)其它環(huán)節(jié)成績(jī)：環(huán)節(jié)名稱：原理圖設(shè)計(jì)與仿真，成績(jī)： ，占總成績(jī)比例： 20 環(huán)節(jié)名稱： PCB設(shè)計(jì) ，成績(jī)： ，占總成績(jī)比例： 20 環(huán)節(jié)名稱：電路安裝調(diào)試 ，成績(jī)： ，占總成績(jī)比例： 20 總 成 績(jī)： 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(jiàn)：負(fù)責(zé)人簽字：年 月 日