數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)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(shè)計任務(wù)3</p><p><b>　　1．3電路特點3</b></p><p><b>　　2電路設(shè)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(chǎn)生電路4</p><p>　　3．2實際電壓產(chǎn)生電路5</p><p>　　3．3 比較電路6</p><p>　　3．

3、3模擬電壓產(chǎn)生電路7</p><p>　　3．4計數(shù)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(diào)試與仿真結(jié)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(diào)試13</p><p>　　6.2.4 74LS161單元調(diào)試13</p><p>　　6.2.5 DAC0832的調(diào)試13</p><p>　　6.2.6 LM324的調(diào)試13</p><p>　　6.2.7發(fā)光二極管的調(diào)試14</p><p>　　6.3

6、 仿真結(jié)果及分析14</p><p><b>　　7 小結(jié)15</b></p><p>　　8 設(shè)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(shè)計，是運用數(shù)電模電的知識設(shè)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(shù)技能訓練，如機器儀表的使用，規(guī)范使用仿真軟件，實驗設(shè)備進行調(diào)試和數(shù)據(jù)處理等。所以我選擇了8位計數(shù)型AD轉(zhuǎn)換器的設(shè)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(guān)，使元件工作，脈沖送入74L

9、S161中，再由74LS161輸出至DAC0832中產(chǎn)生模擬電壓，再經(jīng)TL084比較器，與由電位器構(gòu)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(zhuǎn)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(shù)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(chǎn)生的脈沖而繼續(xù)計數(shù)。</p><p><b>　　1．2基本

10、設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　設(shè)計一個根據(jù)反饋式比較原理的8位A/D轉(zhuǎn)換器，能夠?qū)?~5V的直流信號轉(zhuǎn)換為8位二進制數(shù)。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(shù)器來對555電路給予的脈沖計數(shù)，同時DAC0832

11、也將其轉(zhuǎn)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(shù)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(shù)，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(chǎn)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(shè)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(chǎn)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(shù)電路不斷累加，同時輸出數(shù)據(jù)給DA轉(zhuǎn)換器，DA再產(chǎn)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(shù)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(shù)電路中，計數(shù)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(chǎn)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(gòu)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(zhuǎn)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(chǎn)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(chǎn)生電路</b></p><p>　　上接+5V電壓，經(jīng)過電位器接地，滑動處接至比較電路中，

17、通過調(diào)節(jié)電位器來輸出0~5V測量電壓。</p><p>　　圖3-2  實際電壓產(chǎn)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(nèi)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(shù)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(chǎn)生電路</b></p><p>　　DAC0832的主要特性參數(shù)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(shù)字輸入；</p><p>　　* 只需在滿量程下調(diào)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(jié)構(gòu)</p><p>　　* D0～D7：8位數(shù)據(jù)輸入線，TTL電平，有效時間應(yīng)大于90ns(否則鎖存器的數(shù)據(jù)會出錯)</p><p>　　* ILE：數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)鎖存器），低電平有效；</p><p>　　* W

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

23、應(yīng)大于500ns）有效。由WR2、XFER的邏輯組合產(chǎn)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(shù)據(jù)鎖存器的內(nèi)容打入DAC寄存器并開始D/A轉(zhuǎn)換。</p><p>　　* IOUT1：電流輸出端1，其值隨DAC寄存器的內(nèi)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(shù)；</

24、p><p>　　* Rfb：反饋信號輸入線，改變Rfb端外接電阻值可調(diào)整轉(zhuǎn)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(shù)字信號地</p><p>　　編輯本段DAC0832的工作方式：</p><p>　　根據(jù)對DAC0832的數(shù)據(jù)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(yīng)用原理圖DAC0832是采樣頻率為八位的D/A轉(zhuǎn)換芯片，集成電路內(nèi)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(zhuǎn)換等)。所以這個芯片的應(yīng)用很廣泛,關(guān)于DAC0832應(yīng)用的一些重要資料見下圖： D/A轉(zhuǎn)換結(jié)果采用電流形式輸出。若需要相應(yīng)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(xiàn)。運放的反饋電阻可通過RFB端引用片內(nèi)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(shù)據(jù)輸入線，TLL電平。</p><p>　　ILE：數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)。</p><p>　　Rfb:反饋信號輸入線,芯片內(nèi)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(shù)字地,兩種地線在基準電源處共地比較好.</p><p>

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

31、AC、T型電阻DAC、電容型DAC和權(quán)電流DAC等。為了掌握數(shù)/模轉(zhuǎn)換原理，必須先了解運算放大器和電阻譯碼網(wǎng)絡(luò)的工作原理和特點。 </p><p><b>　　計數(shù)器電路</b></p><p>　　74LS161計數(shù)器構(gòu)成的,74LS161正常工作時由0000開始計數(shù)，現(xiàn)在外接了與非門，同步預置數(shù)計數(shù)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(shù)輸入脈沖，上升沿有效；Q0～Q3 是計數(shù)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(shù)并行輸入端；CTT和CTP是工作狀態(tài)控制端。74LS161具有計數(shù)、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(diào)試與仿真結(jié)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(jīng)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(xiàn)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(diào)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(xiàn)輸出的波形不為方波，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)有一根導線不導電，導線的內(nèi)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(diào)試</p><p>　　單獨給74LS00供電，是否按真值表一樣工作，調(diào)試結(jié)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(diào)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(shù)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(shù),達到同步加計數(shù)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(shù)</p><p>　　6.2.5 DAC0832的調(diào)試</p><p>　　除去比較電路，給其余的元件都通電，調(diào)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(diào)試</p><p>　　將LM324與已調(diào)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(shù)增大而增大，則LM324調(diào)試成功。</p><p>　　6.2.7發(fā)光二極管的調(diào)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(jié)果及分析</p><p><b>　　7 小結(jié) </b></p><p>　　在做完課程設(shè)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(zhì)，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(jié)果。本次小小的課程設(shè)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(xiàn)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(shè)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(jié)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(shè)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(shè)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(shè)計過程中

45、，感覺無從下手，雖然了解技術(shù)要求及最后電路實現(xiàn)的功能，可是在設(shè)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(chǎn)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(shè)計時，還要注意整個電路的簡易方便，如果設(shè)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(shè)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(jié)果就要適當?shù)母碾娐穲D及線路的連接，直到仿真成功，之后就是焊接與調(diào)試任務(wù)。 </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(xiàn)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(xiàn)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(diào)試時則要分塊就行調(diào)試，如果一下子就來整體調(diào)試的話，比較難找出問題原因。 </p><p>　　整個課程設(shè)計弄下來，發(fā)現(xiàn)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(shè)計，培養(yǎng)了我們理論與實際的結(jié)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(lián)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(shè)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(shù)器，來對555電路產(chǎn)生的脈沖進行計數(shù)。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(guān)閉打開開關(guān)才重新計數(shù)，而當電位器調(diào)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(shù)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(guān)處加一個按鍵開關(guān)來，給手動脈沖使得計數(shù)器清零。 </p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>