电子技术课程设计报告

彩灯控制电路设计报告

一.                  设计要求

说明：生活中，是颜色点缀了我们的生活，点缀了世界，通过电路的合理设计可以控制LED灯有规律的闪烁，实现LED小灯的动态依次显示效果。

基本要求：

（1）．设计闪烁模式为两种的自动循环控制的彩灯控制电路

（2）．彩灯为16个，可用LED模拟

扩展部分：

（1）．由555定时器产生震荡，闪烁频率可调

（2）．增加计数显示功能

二.                  设计的作用、目的

通过课程设计，使学生加强对电子技术电路的理解，掌握电子线路设计的基础方法和一般过程，能灵活运用已学过或者类似的集成块构成电路实现上述功能，能用仿真软件对电子线路进行仿真设计，还能够学会查询资料、方案比较，以及设计计算及制作调试环节，进一步提高分析解决实际问题的能力以及动手能力。

三.                 设计的具体实现

1．        系统概述

1）方案论证

方案一：采用组合逻辑电路实现

    成本低，实现起来难度不大，但电路稍微复杂，不过原理简单，制作过程中不会有太大技术性问题。

方案二：采用FPGA实现

    FPGA是可编程逻辑器件，可以通过编程实现各种组合逻辑，实现起来比较灵活多变，但价格昂贵。

综合考虑采用方案一，即：使用组合逻辑电路实现。

2）总体设计思想

1.   编码发生器

为了实现灵活性，震荡发生器采用555定时器，这种方案非常好，计时准确，方便，频率可单器件调整。74L161具有异步置数同步置零的功能，控制方便灵活，作为编码器。

2.   译码电路

采用74LS138三—八线译码器实现，操作灵活，性能稳定

3）元器件选择

1.   元件清单见附录

2.   555定时器

国产双极型定时器CB555电路结构图。它是由比较器C₁和C₂，基本RS触发器和集电极开路的放电三极管T_D三部分组成。

VH是比较器C1的输入端，v12是比较器C2的输入端。C1和C2的参考电压VR1和VR2由VCC经三个五千欧电阻分压给出。在控制电压输入端VCO悬空时，VR1=2/3VCC,VR2=1/3VCC。如果VCO外接固定电压，则VR1=VCO,VR2=1/2VCO.

R_D是置零输入端。只要在R_D端加上低电平，输出端v₀便立即被置成低电平，不受其他输入端状态的影响。正常工作时必须使R_D处于高电平。图中的数码1—8为器件引脚的编号。

555定时器逻辑符号

555定时器是一种中规模集成电路，只要在外部配上适当阻容元件，就可以方便地构成脉冲产生和整形电路。

(A)电路组成

555集成定时器由五个部分组成。

1、基本RS触发器：由两个“与非”门组成

2、比较器：C1、C2是两个电压比较器

3、分压器：阻值均为5千欧的电阻串联起来构成分压器，为比较器C1和C2提供参考电压。

4、晶体管开卷和输出缓冲器：晶体管VT构成开关，其状态受端控制。输出缓冲器就是接在输出端的反相器G3，其作用是提高定时器的带负载能力和隔离负载对定时器的影响。

(B) 555功能表

555定时器功能表

输 入

输 出

阈值输入(v_I1)

触发输入(v_I2)

复位()

输出()

放电管T

×

×

0

0

导通

1

1

截止

1

0

导通

1

不变

不变

3.   74LS138

下图为3线-8线译码器74LS138的逻辑符号图，  其有3个附加的控制端G1、G2A和G2B。当G1=1、G2A+G2B=0时，其附加门GS才输出高电平（S=1），译码器处于工作状态。否则译码被禁止，所有的输出端被封锁在高电平，这三个控制端也叫做“片选”输入端，利用片选的作用可以将多片连接起来以扩展译码器的功能。

 

 

 

 

 

 

3线-8线译码器74LS138的逻辑符号图

2．        单元电路设计(或仿真)与分析

振荡电路有555定时芯片产生，稳定频率单器件可调。

时序逻辑电路则由74LS161D控制，原理简单，便宜且为十六进制，正好是我们想要的，不用添加其他元件就能够控制两个74LS138译码器，使整个电路变得清晰，简单，易懂，可读性高。负载则由16个发光二极管组成，发光二级光有很多优点，电流小，易驱动，不用额外的驱动电路。

软件仿真如下：

3．        电路的安装与调试

1）先由74LS14施密特吃发起产生震荡，使用LED串接电阻测试，结果由于震荡频率过高，现象很不明显，经检查电阻太大，更换电阻后振荡频率在2HZ左右，便于视觉观察。

2）74161连接，按电路图接好电路，利用四个LED测试，结果合理，连接正常，一次通过。

3）74LS138连接，只有一组（8只）亮，经检查，另一组没有接VCC，更改后正常

四．心得体会、存在问题和进一步的改进意见等

此次课程设计由于时间短暂，又在考试周，还有很多瑕疵，本来打算制作一下硬件，可后来根本没有时间。但是我也收获颇丰。

通过此次模数电课程设计对窗口声音报警、彩灯电路、时钟的设计，加强了我对数字电子技术这门课程的理解，对其应用有了一定的认识，提高了我综合运用知识的能力，以及分析问题、解决问题的能力。

此次模数电课程设计，让我懂得了实践的重要性。即使课本知识掌握的很好，如果不会综合运用，也是一些支离破碎的无用的知识，而如果能够运用而实际动手能力很差，理论与实践结合不起来，学得再好也没用。这次课程设计恰好是将课本知识与的巩固与综合运用结合起来，再加上实际动手能力的培养三者结合起来的。一方面，它加深与巩固了所学的各章节的理论，并将其综合运用，提高了我们综合运用知识的能力；另一方面，培养了我们对专业知识学习的趣。

课程设计中出现了很多问题。比如说设计原理图时，必须懂得各部分的工作原理。在实际电路中，由于一些器件因素或外界因素的干扰，会使输出电路不稳定，用示波器观察输出波形会出现失真现象。对原理图设计完成时，要确定各器件参数。此时就要运用所学的课本知识与指导书上的提示进行计算。参数运算比较复杂必须按一定的顺序，否则很容易出错。

这强烈的激起了我学习的兴趣，我想这次课程设计对我以后的专业课程的学习将有很大帮助。

在原理图仿真的过程中，没有遇到很多问题，基本上是按照所绘的原理图，用multisim软件对原理图进行仿真。仿真图中要接入示波器和电压表，通过数据和波形更直观的对电路进行分析。对电路分析时既要进行交流分析又要进行直流分析，还有要通过示波器进行瞬态分析。

此次课程设计虽然只有一周时间，但我觉得我学了这半年都没有学到的东西。原来课本上有好多知识都不太理解，有些知识掌握的也不是很深，通过这次课程设计，我懂得了很多以前不懂的知识，对它们的印象也加深了。所以我觉得每学期进行一次课程设计给我们对所学知识综合运用的机会，通过动脑和动手，理论结合实践的将模拟电子技术学好。

五．附录

元器件明细表

数量

描述

参考标识

1

3D_VIRTUAL, 555_Timer

U1

1

74STD, 74161N

U2

6

LED_red

LED1, LED2, LED3, LED4, LED9, LED17

1

74LS, 74LS14N

U5

4

LED_green

LED12, LED6, LED14, LED20

4

LED_blue

LED11, LED5, LED13, LED19

2

LED_yellow

LED10, LED18

2

LED_orange

LED8, LED16

2

LED_ir

LED7, LED15

2

74LS, 74LS138N

U4, U3

1

Led1_Red

U8

 

六．参考文献

1·阎石·数字电子技术基础·高等教育出版社·2006年5月第五版

 

 

 

 

 

 

窗口电压报警电路设计报告

一、 设计要求

（1）.要求当输入电压为4v-5v时，扬声器发出声音，示波器显示方波。

（2）.当输入电压超过这个范围，则输出为0.

二、设计的具体实现

1. 系统概述

由两级集成运放组成窗口电压比较器，后继运放组成震荡电路驱动蜂鸣器发声

2．单元电路设计(或仿真)与分析

仿真结果如下：

3．电路的安装与调试

    1）电路不工作，经检查震荡电路连接错误，更改后实现功能

三．附录

元器件明细表

数量

描述

参考标识

2

DIODE, 1N4007

D1, D2

1

OPAMP, LM324AP

U1

 

四．参考文献

1·阎石·数字电子技术基础·高等教育出版社

 

数字钟设计报告

一、设计要求

设计时分秒显示时钟，并可以进行时分秒矫正

二、        设计的具体实现

1．仿真结果如下：

2．仿真中遇到的问题

1）不可调时，电路设计有错误，更改后可以调时

2）初次上电数码管显示01:01:01，原因不详，未解决。

3）分频不准，原因猜想：电子计算机处理速度问题。

3．电路的安装与调试

  没有实际搭建电路

五．附录

元器件明细表

数量

描述

参考标识

6

74LS, 74LS160N

U9, U10, U5, U13, U14, U1

3

CMOS_5V, 4012BP_5V

U8, U6, U2

1

74LS, 74LS00D

U11

1

CMOS_5V, 4009BCL_5V

U3

1

CRYSTAL, R26-32.768kHz

X1

2

74LS, 74LS393D

U4, U7

 

六．参考文献

1·阎石·数字电子技术基础·高等教育出版社·2006年5月第五版

2·阎石·数字电子技术基础·高等教育出版社