數(shù)電課程設(shè)計(jì)報(bào)告---八路花樣燈控制器的設(shè)計(jì)

1、<p>　　八路花樣燈控制器的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、設(shè)計(jì)要求·····················

2、;····································

3、83;·······3</p><p>　　二、設(shè)計(jì)目的························&

4、#183;····································

5、;····3</p><p>　　三、技術(shù)指標(biāo)···························

6、83;····································&

7、#183;3</p><p>　　四、元件清單·······························

8、;··································3</p>&l

9、t;p>　　五、電路框圖··································&

10、#183;······························4</p><p>　　六、單元電路設(shè)計(jì)

11、83;····································&

12、#183;·······················4</p><p>　　七、總電路圖········

13、;····································

14、83;····················7</p><p>　　八、問題及解決辦法··········

15、3;····································&#

16、183;···········8</p><p>　　九、心得體會(huì)····················

17、····································

18、3;········9</p><p>　　十、參考文獻(xiàn)·······················&#

19、183;····································

20、·····9</p><p>　　十一、附錄（此次的課程設(shè)計(jì)的部分花樣變化圖）························

21、·········10</p><p><b>　　一、 設(shè)計(jì)要求：</b></p><p>　　1、 有一個(gè)時(shí)鐘電路。</p><p>　　2、有八個(gè)LED發(fā)光二極管輸出電路。</p><p>　　3、至少16種變化的花樣控制。

22、</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)目的：</b></p><p>　　1、鞏固和加深對(duì)電子電路的基本知識(shí)的理解，提高綜合運(yùn)用本課程所學(xué)的知識(shí)的能力。</p><p>　　2、培養(yǎng)根據(jù)設(shè)計(jì)需要選學(xué)參考書籍，查閱相關(guān)手冊(cè)，圖表和文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力。</p><p>　　3、通過電路的方案分析，論證和比較，設(shè)計(jì)計(jì)算選取元件

23、，電路組裝，調(diào)試等環(huán)節(jié)初步掌握簡(jiǎn)單實(shí)用電路的分析方法和工程設(shè)計(jì)方法。</p><p>　　4、學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單電路的實(shí)驗(yàn)調(diào)試和性能指標(biāo)的測(cè)試方法，提高學(xué)生動(dòng)手能力和進(jìn)行數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)的基本技能</p><p><b>　　技術(shù)指標(biāo):</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)有八個(gè)LED燈輸出花樣的控制器電路,其中有三個(gè)LED燈受74ls194芯片控制，4個(gè)L

24、ED燈受74ls160芯片控制，最后一個(gè)LED燈由兩片74ls160芯片組成的二十三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的進(jìn)位來控制。從第十個(gè)時(shí)鐘脈沖開始第一片74LS160的Q0端變成高電平。此時(shí)74LS194開始移位。通過對(duì)電源的通斷來控制復(fù)位。另外三個(gè)主要芯片統(tǒng)一由一個(gè)時(shí)鐘芯片來控制，進(jìn)而達(dá)到同步工作。最后加上一個(gè)非門和一個(gè)與非門等完成了八路花樣燈控制器的設(shè)計(jì)。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了八路LED的輸出。并且該控制器共有32種變化的花樣。（附錄有其中18種花樣）</

25、p><p><b>　　元器件清單：</b></p><p><b>　　電路框圖</b></p><p><b>　　單元電路的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　我們?cè)O(shè)計(jì)的八路花樣燈控制器共分為四大模塊。它們分別是：時(shí)鐘電路模塊、74LS194移位寄存器模塊、主控制模塊（由兩片7

26、4LS160構(gòu)成）、顯示模塊（8個(gè)發(fā)光二級(jí)管LED）</p><p><b>　?。?）時(shí)鐘電路</b></p><p><b>　　圖(1)</b></p><p>　　圖(1)所示是用555定時(shí)器接成的多諧振蕩器，其分析如下：?jiǎn)?dòng)Multisim 11程序，我們從混合器件庫（Mixed）中的定時(shí)器件（Timer）中取出

27、 555 定時(shí)器，從工具欄中找出電阻R、電容C、地及電源VDD信號(hào)。將555定時(shí)器接成多諧振蕩器，如圖（1）所示。用示波器中的時(shí)間線進(jìn)行測(cè)量，得到波形的周期T=92.13ms。根據(jù)10.5.4節(jié)的理論分析，這個(gè)的計(jì)算公式為T=T1+T2=（R1+2R2）C 1ln 2。將圖(1)的電路參數(shù)代入電路振蕩周期式計(jì)算，得到T=T1+T2=(R1+2R2)C1≈92ms</p><p>　　可見，用Multisim 11

28、得到的分析結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果基本完全符合。</p><p>　?。?）74LS194移位寄存器模塊</p><p><b>　　圖（2）</b></p><p>　　如圖所示74LS194 是一種典型的中規(guī)模集成移位寄存器。它是由 4 個(gè)RS觸發(fā)器和一些門電路所構(gòu)成的 4 位雙向移位寄存器。DIL 和DIR分別是左移和右移串行輸入。D0、D1、

29、D2和D3是并行輸入端；Q0和Q3分別是左移和右移時(shí)的串行輸出端，Q0、Q1、Q2和Q3為并行輸出端。功能表如表 5.4.4 所示。</p><p>　　從其功能表可以看出，只要RD=0，移存器無條件清 0。只有當(dāng)RD=1，CP上升沿到達(dá)時(shí)，電路才可能按S1S0設(shè)置的方式執(zhí)行移位或置數(shù)操作：S1S0=11為并行置數(shù)，S1S0=01為右移，S1S0=10為左移，時(shí)鐘無效或雖然時(shí)鐘有效，但S1S0=00 則電路保持原

30、態(tài)。</p><p>　?。?）主控制模塊（由兩片74LS160構(gòu)成）</p><p><b>　　圖（3）整體置數(shù)法</b></p><p>　　下面簡(jiǎn)要說明：十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器（異步清除）160 為可預(yù)置的十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器。160 的清除端是異步的。當(dāng)清除端/MR 為低電平時(shí)，不管時(shí)鐘端CP 狀態(tài)如何，即可完成清除功能。160 的預(yù)置是同步

31、的。當(dāng)置入控制器/PE 為低電平時(shí)，在CP 上升沿作用下，輸出端Q0－Q3 與數(shù)據(jù)輸入端P0－P3 一致。160 的計(jì)數(shù)是同步的，靠CP 同時(shí)加在四個(gè)觸發(fā)器上而實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)CEP、CET 均為高電平時(shí)，在CP 上升沿作用下Q0－Q3 同時(shí)變化，從而消除了異步計(jì)數(shù)器中出現(xiàn)的計(jì)數(shù)尖峰。的CEP、CET 跳變與CP 無關(guān)。160 有超前進(jìn)位功能。當(dāng)計(jì)數(shù)溢出時(shí)，進(jìn)位輸出端（TC）輸出一個(gè)高電平脈沖，其寬度為Q0 的高電平部分。在不外加門電路的情況

32、下，可級(jí)聯(lián)成N 位同步計(jì)數(shù)器。</p><p>　　74LS160功能表</p><p>　　利用兩片74LS160構(gòu)成二十三進(jìn)制計(jì)數(shù)器：</p><p>　　如圖(3)所示電路是采用整體置數(shù)法接成的二十三進(jìn)制計(jì)數(shù)器。首先需將兩片74LS160接成百進(jìn)制計(jì)數(shù)器。然后將電路的22狀態(tài)譯碼產(chǎn)生ＬＤ＇＝０信號(hào)，同時(shí)加到兩片74LS160上，在下一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖（第二十四個(gè)輸入

33、脈沖）到達(dá)時(shí)，將0000同時(shí)置入兩片74LS160中，從而得到二十三進(jìn)制計(jì)數(shù)器。</p><p>　?。?）顯示模塊（8個(gè)發(fā)光二級(jí)管LED組成）</p><p><b>　　圖（4）</b></p><p>　　圖（1）中的八個(gè)LED是共陰接法，即當(dāng)LED陽極給高電平時(shí)燈就亮，否則就滅</p><p><b>

34、　　總電路圖。</b></p><p><b>　　問題及解決：</b></p><p>　　(1)在設(shè)計(jì)電路時(shí)，我們選擇了很多方案，剛開始想到用兩片74LS160產(chǎn)生花樣燈，但是產(chǎn)生的種類沒有達(dá)到所要求的數(shù)目，最后又想到了74LS194雙向移位寄存器。我們主要是朝著改變74LS194的SL和SR出發(fā)，為此大費(fèi)周章增加使用了74LS00和74LS04進(jìn)行電

35、路組裝，之后發(fā)現(xiàn)雖能基本達(dá)到變化花樣數(shù)，而且某些花樣很有代表性，但是其總體變化規(guī)律性不強(qiáng)，重復(fù)變化時(shí)間長(zhǎng)，接線又太多，于是舍棄，后來想到了置數(shù)進(jìn)74LS194，雖然總體變化沒那么漂亮，但是變化規(guī)律性比較強(qiáng)，對(duì)于我們來說比較好駕馭。這樣既解決了線路問題，而已又達(dá)到了預(yù)期的目的。</p><p>　　(2)用multisim11仿真調(diào)試時(shí)，因?yàn)橹拔从眠^multisim11，所以剛開始時(shí)，現(xiàn)學(xué)現(xiàn)畫，進(jìn)展比較慢。剛開始

36、找各種芯片、電阻都找了好久。最后我們?nèi)D書館找了相關(guān)書籍才把問題解決了。慢慢地掌握了這一工具的使用方法。最后，完整的將圖畫了出來，但是演示時(shí)卻產(chǎn)生不了花樣燈。遇到了這一問題，我們組的成員積極的尋找問題的所在之處，經(jīng)過仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖不符合題目要求，并且有一處少畫了一個(gè)節(jié)點(diǎn)。最后排除了故障，成功實(shí)現(xiàn)了花樣燈的演示。</p><p>　　（3）在電路組裝過程中，遇到的最大問題是，起初考慮不周全，芯片

37、分布不夠合理，出現(xiàn)了許多“特長(zhǎng)線”。不但影響布線速度，而且也會(huì)給后來的調(diào)試帶來不必要的麻煩。當(dāng)時(shí)已經(jīng)布線不少，不可能重新開始，再三權(quán)衡，最后只移動(dòng)了一個(gè)芯片，問題就得到了很大改善。其次就是布線，因?yàn)橐蟛粶?zhǔn)交叉，且橫平豎直，所以在保證連通的情況下，在布線上也下了不少工夫。 </p><p>　?。?）在實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)過程中，第一輪遇了實(shí)驗(yàn)板上有插孔不通的情況，導(dǎo)致芯片不能正常工作。我們用萬用表測(cè)量二極管的檔位對(duì)電路

38、進(jìn)行了檢測(cè)。第二輪接電后，用萬用表的電壓檔測(cè)試單元電路的狀態(tài)。如：時(shí)鐘信號(hào)電路的信號(hào)是否正常產(chǎn)生，控制信號(hào)電路中的計(jì)數(shù)器能否正常計(jì)數(shù)，……最后在整體上測(cè)試一遍。</p><p>　　在整個(gè)調(diào)試完成后，卻遇到的新問題：彩燈演示時(shí)有時(shí)正常有時(shí)混亂。在排除其它可能的情況下，我仔細(xì)檢查各端子的連接情況，發(fā)現(xiàn)清“0”端在清“0”后懸空了。將其插到電源正極后，發(fā)現(xiàn)問題解決了。</p><p><

39、b>　　心得體會(huì)。</b></p><p>　　設(shè)計(jì)剛開始，拿著選定的題目不知如何入手。畢竟課程設(shè)計(jì)不同于實(shí)驗(yàn)課，電路圖都要自己設(shè)計(jì)。靜下心來，仔細(xì)分析題目，再加上指導(dǎo)老師的說明與提示，心中才有了譜。將整個(gè)系統(tǒng)根據(jù)不同的功能化分成模塊，再分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，逐個(gè)攻破，最后再將其整合即可。</p><p>　　由于第一個(gè)實(shí)驗(yàn)板的接觸極為不好，使我檢查的過程進(jìn)行得極為緩慢。當(dāng)然也使

40、我積累了不少檢查錯(cuò)誤的經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)新芯片拿到的時(shí)候，一定要檢查芯片本身的好壞。這是很關(guān)鍵的一步，不要以為新的就一定是好的。如果最后板子都連好了，還沒有發(fā)現(xiàn)芯片是壞的話，你的錯(cuò)誤是無論如何也查不出來的。接下來要用萬用表檢查所有要用的線路是否連接正常，這也是一個(gè)必不可少的過程，雖然表面看起來比較麻煩，但是一旦某些線有問題，在聯(lián)接好電路之后是很難檢查出來的。其次在連線過程中做到認(rèn)真，細(xì)心。這也是決定設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵。這次試驗(yàn)是我明白了很多問題，做任

41、何事情都不能馬馬虎虎，仔細(xì)認(rèn)真，這是做好事情的關(guān)鍵，同時(shí)明白了和同學(xué)團(tuán)結(jié)合作，這樣才能達(dá)到共同提高，也是決定成敗的重要因素。也明白了一個(gè)我以前一直輕視的問題，那就是：書本并不能到表一切，即使你了解書本知識(shí)再精確，也不能代表你在制作時(shí)表現(xiàn)良好。</p><p>　　通過這次簡(jiǎn)單的數(shù)電課程設(shè)計(jì)讓我們學(xué)到了很多課本上學(xué)不到的知識(shí)。從確定做什么課題到設(shè)計(jì)完成整個(gè)過程中遇到了許多問題。不過我們依然選擇了堅(jiān)持。去上網(wǎng)找資料或

42、者去圖書館找資料是解決問題的一種好方法。我們相信有了這次課程設(shè)計(jì)的的經(jīng)驗(yàn)，下次如果我們?cè)儆龅竭@類似的問題，我想這已經(jīng)不算是個(gè)問題了。</p><p>　　最重要的是，鍛煉了自己的動(dòng)手能力，獨(dú)立思考的能力，鍛煉了自己思考問題，發(fā)現(xiàn)問題，并解決問題的能力，在這次《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)中讓我學(xué)到了很的，為自己以后的實(shí)踐工作打下了一定的基礎(chǔ)，在此衷心的感謝指導(dǎo)老師，感謝在設(shè)計(jì)中幫助過我的同學(xué)。</p>

43、<p><b>　　參考文獻(xiàn):</b></p><p>　　1、閻石 主編 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）北京：高等教育出版社</p><p>　　2、陳永甫 主編 數(shù)字電路基礎(chǔ)及快速識(shí)圖 人民郵電出版社 2006</p><p>　　3、劉貴棟 主編 電子電路的Multisim仿真實(shí)踐哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社2008</p&g