數據結構課程設計報告

1、<p>　　1 選題背景3</p><p>　　1．1指導思想3</p><p>　　1．2基本設計任務3</p><p><b>　　1．3電路特點3</b></p><p><b>　　2電路設計3</b></p><p>　　2．1總體方框測

2、量電壓3</p><p>　　2．2 工作原理4</p><p>　　3各主要電路及部件工作原理4</p><p>　　3．1555脈沖產生電路4</p><p>　　3．2實際電壓產生電路5</p><p>　　3．3 比較電路6</p><p>　　3．

3、3模擬電壓產生電路7</p><p>　　3．4計數器電路9</p><p>　　3．574LS00 三輸入與非門9</p><p>　　3．6 顯示電路10</p><p><b>　　4原理總圖11</b></p><p>　　5 元器件清單1

4、1</p><p>　　6調試與仿真結果12</p><p>　　6.1 通電前檢查12</p><p>　　6.2 通電檢查12</p><p>　　6.2.1電位器測量實際電壓值12</p><p>　　6.2.2 NE555單元電路12</p><p&g

5、t;　　6.2.3 74LS00元件的調試13</p><p>　　6.2.4 74LS161單元調試13</p><p>　　6.2.5 DAC0832的調試13</p><p>　　6.2.6 LM324的調試13</p><p>　　6.2.7發(fā)光二極管的調試14</p><p>　　6.3

6、 仿真結果及分析14</p><p><b>　　7 小結15</b></p><p>　　8 設計體會及今后的改進意見15</p><p><b>　　8.1 體會15</b></p><p>　　8.2 本方案特點及存在的問題16<

7、;/p><p>　　8.3 改進意見16</p><p><b>　　正 文</b></p><p><b>　　1 選題背景 </b></p><p>　　本學期學校為我們安排了大學中的第一次課程設計，是運用數電模電的知識設計電路圖并完成實物的焊接，是將我們學過的專業(yè)知識運用到實際之

8、中，旨在培養(yǎng)我們的動手能力與邏輯思維能力，同時進行基本技術技能訓練，如機器儀表的使用，規(guī)范使用仿真軟件，實驗設備進行調試和數據處理等。所以我選擇了8位計數型AD轉換器的設計，來鞏固我的知識同時鍛煉自己的動手能力。</p><p><b>　　指導思想 </b></p><p>　　先由555電路生成脈沖源，送入74LS00與非門中，打開關，使元件工作，脈沖送入74L

9、S161中，再由74LS161輸出至DAC0832中產生模擬電壓，再經TL084比較器，與由電位器構成的電壓進行比較，再輸出，直到LM393中輸出至與門為低電平時DAC0832不再轉換，二極管停止改變，顯示出固定值。特點為利用了反饋原理比較，不斷重復比較直到接近真正數值電壓時采用TL084輸出低電壓使得三輸入與非門輸出為低電平，不隨555電路產生的脈沖而繼續(xù)計數。</p><p><b>　　1．2基本

10、設計任務</b></p><p>　　設計一個根據反饋式比較原理的8位A/D轉換器，能夠將0~5V的直流信號轉換為8位二進制數。要求誤差小于0.1V。</p><p><b>　　1．3電路特點</b></p><p>　　利用反饋式比較原理來進行顯示電壓，特點為利用了兩個二進制計數器來對555電路給予的脈沖計數，同時DAC0832

11、也將其轉換為模擬電壓，而后通過比較器，來比較是否已達到實際電壓，如果沒有，則555電路給予的脈沖仍繼續(xù)給計數器，直到模擬電壓達到實際測量電壓時，才使得與門其中比較器給予的輸入為低電平，則555電路給予脈沖則不再影響與門輸出，停止計數，則顯示電路也停止變動，顯示為固定電壓值。 </p><p>　　本電路利用了DAC0832的模擬電壓產生及比較器，同時利用與門來作為脈沖使能，再利用電位器來獲取測量電壓值。

12、</p><p><b>　　電路設計 </b></p><p>　　2．1總體方框測量電壓     </p><p><b>　　2．2 工作原理</b></p><p>　　由測量電壓產生電壓至比較器中，原模擬電壓值與實際電壓比較差距

13、大則為高電平，輸入給與門為高電平，隨著脈沖的不斷給予脈沖，計數電路不斷累加，同時輸出數據給DA轉換器，DA再產生模擬電壓值與實際電壓值在比較電路中進行比較，反復比較直到數值接近，則比較電路輸出低電平，脈沖給予的脈沖無法通過與非門給至計數電路中，計數電路停止累加，此時在輸出電路中則顯示為一固定二進制</p><p>　　各主要電路及部件工作原理</p><p><b>　　555脈

14、沖產生電路</b></p><p>　　圖3-2 定時器充電放電波形圖</p><p>　　由555定時器和外接元件R6，R7，C2構成多諧振蕩器，腳2與腳6直接相連。電路沒有穩(wěn)態(tài)，僅存在兩個暫穩(wěn)態(tài)，電路也不需要外加觸發(fā)信號，利用電源通過R6，R7向電容C2充電，充電到兩端電壓為2/3的Vcc時，觸發(fā)器復位，Vo為低電平，電容C473通過R7向放電端7端放電，當兩端電壓下降到1

15、/3的Vcc時，觸發(fā)器又被復位，Vo翻轉為高電平。電容C2在（1/3）Vcc和（2/3）Vcc之間充電和放電，從而使信號發(fā)生器產生方波信號。 </p><p>　　充電時間為0.7×（R1+R2）C=0.7×（10×103+10×103）×47000×10-12=0.658 ms， 放電時間為0.7×R2×

16、;C=0.7×10×103×47000×10-12=0.329 ms， 周期T=6.58×10-4+3.29×10-4 s=0.987 ms</p><p><b>　　實際電壓產生電路</b></p><p>　　上接+5V電壓，經過電位器接地，滑動處接至比較電路中，

17、通過調節(jié)電位器來輸出0~5V測量電壓。</p><p>　　圖3-2  實際電壓產生電路圖</p><p><b>　　3．3 比較電路</b></p><p>　　LM324 是四運放集成電路，它采用14腳雙列直插塑料封裝，外形如下圖所示。它的內部包含四組形式完全相同的運算放大器，除電源共用外，四組運放相互獨立。

18、每一組運算放大器可用圖(a)所示的符號來表示，它有5個引出腳，其中“+”、“-”為兩個信號輸入端，“V+”、“V-”為正、負電源端，“Vo”為輸出端。兩個信號輸入端中，Vi-（-）為反相輸入端，表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相同。當去掉運放的反饋電阻時,或者說反饋電阻趨于無窮大時,即開環(huán)狀態(tài),理論上運放的開環(huán)放大倍數為無窮大，此時運放形成一個電壓比較器，其輸

19、出如不是高電平（V+），就是低電平（V-或接地）。當正輸入端電壓高于負輸入端電壓時，運放輸出低電平。</p><p><b>　　模擬電壓產生電路</b></p><p>　　DAC0832的主要特性參數如下</p><p><b>　　* 分辨率為8位</b></p><p>　　*&#

20、160;電流穩(wěn)定時間1us；</p><p>　　* 可單緩沖、雙緩沖或直接數字輸入；</p><p>　　* 只需在滿量程下調整其線性度；</p><p>　　* 單一電源供電（+5V～+15V）</p><p>　　* 低功耗，20mW。</p><p>　　編輯本段DAC0

21、832結構</p><p>　　* D0～D7：8位數據輸入線，TTL電平，有效時間應大于90ns(否則鎖存器的數據會出錯)</p><p>　　* ILE：數據鎖存允許控制信號輸入線，高電平有效；</p><p>　　* CS：片選信號輸入線（選通數據鎖存器），低電平有效；</p><p>　　* W

22、R1：數據鎖存器寫選通輸入線，負脈沖（脈寬應大于500ns）有效。由ILE、CS、WR1的邏輯組合產生LE1，當LE1為高電平時，數據鎖存器狀態(tài)隨輸入數據線變換，LE1的負跳變時將輸入數據鎖存；</p><p>　　* XFER：數據傳輸控制信號輸入線，低電平有效，負脈沖（脈寬應大于500ns）有效；</p><p>　　* WR2：DAC寄存器選通輸入線，負脈沖（脈寬

23、應大于500ns）有效。由WR2、XFER的邏輯組合產生LE2，當LE2為高電平時，DAC寄存器的輸出隨寄存器的輸入而變化，LE2的負跳變時將數據鎖存器的內容打入DAC寄存器并開始D/A轉換。</p><p>　　* IOUT1：電流輸出端1，其值隨DAC寄存器的內容線性變化；</p><p>　　* IOUT2：電流輸出端2，其值與IOUT1值之和為一常數；</

24、p><p>　　* Rfb：反饋信號輸入線，改變Rfb端外接電阻值可調整轉換滿量程精 * Vcc：電源輸入端，Vcc的范圍為+5V～+15V；</p><p>　　* VREF：基準電壓輸入線，VREF的范圍為-10V～+10V；</p><p>　　* AGND：模擬信號地</p><p>　　*

25、0;DGND：數字信號地</p><p>　　編輯本段DAC0832的工作方式：</p><p>　　根據對DAC0832的數據鎖存器和DAC寄存器的不同的控制方式，DAC0832有三種工作方式：直通方式、單緩沖方式和雙緩沖方式。</p><p>　　DAC0832引腳功能電路應用原理圖DAC0832是采樣頻率為八位的D/A轉換芯片，集成電路內有兩級輸入寄存器，使D

26、AC0832芯片具備雙緩沖、單緩沖和直通三種輸入方式，以便適于各種電路的需要(如要求多路D/A異步輸入、同步轉換等)。所以這個芯片的應用很廣泛,關于DAC0832應用的一些重要資料見下圖： D/A轉換結果采用電流形式輸出。若需要相應的模擬電壓信號，可通過一個高輸入阻抗的線性運算放大器實現。運放的反饋電阻可通過RFB端引用片內固有電阻，也可外接。DAC0832邏輯輸入滿足TTL電平，可直接與TTL電路或微機電路連接。 

27、</p><p>　　DAC0832引腳功能說明：</p><p>　　DI0~DI7：數據輸入線，TLL電平。</p><p>　　ILE：數據鎖存允許控制信號輸入線，高電平有效。</p><p>　　CS：片選信號輸入線，低電平有效。</p><p>　　WR1：為輸入寄存器的寫選通信號。</p>&

28、lt;p>　　XFER：數據傳送控制信號輸入線，低電平有效。</p><p>　　WR2：為DAC寄存器寫選通輸入線。</p><p>　　Iout1:電流輸出線。當輸入全為1時Iout1最大。</p><p>　　Iout2: 電流輸出線。其值與Iout1之和為一常數。</p><p>　　Rfb:反饋信號輸入線,芯片內部有

29、反饋電阻.</p><p>　　Vcc:電源輸入線 (+5v~+15v)</p><p>　　Vref:基準電壓輸入線 (-10v~+10v)</p><p>　　AGND:模擬地,摸擬信號和基準電源的參考地.</p><p>　　DGND:數字地,兩種地線在基準電源處共地比較好.</p><p>

30、　　數/模（D/A）轉換器</p><p>　　D/A轉換器是接收數字量，輸出一個與數字量相對應的電流或電壓信號的模擬量接口。</p><p>　　D/A轉換器被廣泛用于計算機函數發(fā)生器、計算機圖形顯示以及與A/D轉換器相配合的控制系統等。</p><p>　　D/A轉換原理：數字量的值是由每一位的數字權疊加而得的。D/A轉換器品種繁多，有權電阻DAC、變形權電阻D

31、AC、T型電阻DAC、電容型DAC和權電流DAC等。為了掌握數/模轉換原理，必須先了解運算放大器和電阻譯碼網絡的工作原理和特點。 </p><p><b>　　計數器電路</b></p><p>　　74LS161計數器構成的,74LS161正常工作時由0000開始計數，現在外接了與非門，同步預置數計數過程從0001開始。</p><p>　　

32、74LS161由四個 JK 觸發(fā)器和一些控制門組成，其中 CP 是計數輸入脈沖，上升沿有效；Q0～Q3 是計數輸出端，A～D是輸入端。最高位是Q3；CO是進位信號輸出端；D0～D3 為預置數并行輸入端；CTT和CTP是工作狀態(tài)控制端。74LS161具有計數、預置、保持、清零等功能。</p><p>　　74LS00 三輸入與非門</p&g

33、t;<p><b>　　3．6 顯示電路 </b></p><p>　　當左邊有高電平時，則能點亮二極管使其發(fā)光 </p><p>　　原理總圖 </p><p><b>　　5 元器件清單</b></p><p>　　表格5-1元件清

34、單  </p><p><b>　　6調試與仿真結果 </b></p><p>　　采用Proteus軟件對電路圖進行仿真</p><p><b>　　6.1 通電前檢查</b></p><p>　　電路安裝完畢后，經檢查電路各部分接線正確，電源、元器件之間無短

35、路，器件無接錯現象。</p><p><b>　　6.2 通電檢查</b></p><p>　　6.2.1電位器測量實際電壓值</p><p>　　正常工作，能給分到0.1~4.9V電壓給測量電路</p><p>　　6.2.2 NE555單元電路 </p>&

36、lt;p>　　先卸下除555芯片的其他芯片,在8端口接+5V電壓,1端口接地,3端口接上示波器,調節(jié)示波器,觀察波形,是否為方波, 其頻率是f=1/(Tph+Tpl)。如果不是,檢查電阻,電容,線路,以及555元件。如果失真，檢查接觸是否良好,是否有虛焊等。 在測試中發(fā)現輸出的波形不為方波，經檢查發(fā)現有一根導線不導電，導線的內部中間端了，更換導線后，測得輸出波形為方波，頻率f=1.471KHZ。上電，利用示波器

37、對555單元電路進行波形檢查，觀察示波器，555輸出所需求的周期波形。</p><p>　　6.2.3 74LS00元件的調試</p><p>　　單獨給74LS00供電，是否按真值表一樣工作，調試結果為正確。將9、10兩端分別接電平輸入，將8端接電平顯示。測試是否符合當9端為低電平，10 端為低電平時，輸出為低電平；9端為低電平，10端為高電平時，輸出為低電平；9端為高電平，

38、10端為低電平時，輸出為低電平；當9、10兩端均為高電平時，輸出為高電平。</p><p>　　6.2.4 74LS161單元調試</p><p>　　先卸下除74LS161芯片的其他芯片, 芯片Vcc接+5V電壓，GND端接地，兩個計數器的ET,RD,LD,EP端接高電平, CP端接上單次脈沖,八個輸出端分別按順序接在八個電平顯示上,按單次脈沖按鈕,觀察8位

39、電平顯示的輸出是否為逐個增大的二進制數,達到同步加計數器的功能。接通555電路，與門，74LS161和顯示電路，給脈沖，74LS161正常工作，能計數</p><p>　　6.2.5 DAC0832的調試</p><p>　　除去比較電路，給其余的元件都通電，調節(jié)電位器使其給予電路2.5V左右的電壓，檢查DAC0832的輸出</p><p>　　IOUT1 

40、;-5.012mV</p><p><b>　　IOUT2 0V</b></p><p>　　RFB 2.505V</p><p><b>　　正常工作</b></p><p>　　6.2.6 LM324的調試</p><p>　　將LM324與已調好的D

41、AC0832相連，DAC0832的Vcc接+5V電壓，VREF接-5V電壓，WR1、WR2、XFER、CS、Iout2、AGND、GND端接地，八個輸入端接電平輸入，用萬用表測LM324輸出端14端的電壓，如隨電平二進制數增大而增大，則LM324調試成功。</p><p>　　6.2.7發(fā)光二極管的調試</p><p>　　未接電源時，萬用表打到二極管檔上，逐一給發(fā)光二極管分別接到正負兩端

42、，都能正常發(fā)光</p><p>　　6.3 仿真結果及分析</p><p><b>　　7 小結 </b></p><p>　　在做完課程設計之后我的感觸非常的多，體會到任何事情不可能一步完成，有規(guī)律有計劃的一步一步完成是唯一的途徑，而且你需要有良好的心理素質，勝不驕，敗不餒，戒驕戒躁，安心踏實的來辦事，最終才會有

43、結果。本次小小的課程設計難倒了不少同學，以前學習理論知識的時候不會遇到這么多問題，在自己動手的時候你會發(fā)現有時候根本無從下手，毫無思路，在別的同學或者老師的幫助下才有了思路，從中你可以反思到自己的思維有什么問題，并且做出改進。設計完成之后，我認為最重要的是理清思路，要知道每一步該干些什么，要做出什么結果，檢驗完成之后在進行下一步工作。只有這樣你在出問題之后才知道該去哪一個模塊去檢查問題，排除故障，如果你能找到解決問題的辦法，那你離成功就

44、不會很遠。</p><p>　　8 設計體會及今后的改進意見</p><p><b>　　8.1 體會 </b></p><p>　　在完成了焊接之后讓我體會到了動手遠難于理論，紙上談兵只是一場空，能做出成功的作品絕非簡單的事。所以在著手做設計的時候一定要端正態(tài)度，敗不餒，知道做出成功的作品。在開始的電路設計過程中

45、，感覺無從下手，雖然了解技術要求及最后電路實現的功能，可是在設計時，有的時候還會遇到一些細節(jié)上的一些問題，比如比較電路該怎么連能起到比較實際需要測量的電壓和DAC0832產生的模擬電壓，參考了一些資料后才了解到那些該怎樣去連接。 </p><p>　　在電路的設計時，還要注意整個電路的簡易方便，如果設計的太繁瑣，則在后期的焊接時，會遇到本可以避免的麻煩與問題。設計好后在仿真軟件上進行仿真，模擬工作，看其

46、是否能像自己所預期的那樣工作，如果沒有獲得理想的結果就要適當的更改電路圖及線路的連接，直到仿真成功，之后就是焊接與調試任務。 </p><p>　　在集成電路的焊接時，采用底座，如果將集成電路直接焊接在電路板上時，一旦出現問題不好拆卸檢查，而且電烙鐵在焊接時容易將集成電路燙壞。在焊接前，先把各個元器件擺好在電路板上，進行排版，這樣方便在焊接時不會出現由于元器件之間距離太近或位置不對而造成焊接麻煩。焊接的

47、點要盡量避免虛焊。而調試時則要分塊就行調試，如果一下子就來整體調試的話，比較難找出問題原因。 </p><p>　　整個課程設計弄下來，發(fā)現自己的焊接能力提高了不少，拆焊也比以前熟練許多，而且本次課程設計，培養(yǎng)了我們理論與實際的結合能力，考驗我們在遇到問題時，要穩(wěn)重的去解決，不能浮躁。讓我們明白理論聯系實際的重要，也促進了我們得學習能力，更鍛煉了我們自己的動手能力，提高了學習積極性。希望自己在有能力的情

48、況下去完成其他更有挑戰(zhàn)性的課程設計，養(yǎng)成一個良好的學習習慣。</p><p>　　8.2 本方案特點及存在的問題 </p><p>　　本方案利用了2個74LS161計數器，來對555電路產生的脈沖進行計數。但是本電路沒有復位端，也就是當電路顯示一定值后，需要重新關閉打開開關才重新計數，而當電位器調制稍微高過5V電壓輸入進整個電路時，比較電路一直處于高電平，與門的輸出一

49、直處于只受555電路影響，計數器一直工作，而無法正常顯示，發(fā)光二極管一直閃爍不停止。</p><p><b>　　8.3 改進意見 </b></p><p>　　在開關處加一個按鍵開關來，給手動脈沖使得計數器清零。 </p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>