基于multisim的LED循環(huán)彩燈課程設計.doc

課程設計報告 題 目： 基于Multisim的LED 循環(huán)彩燈設計與仿真 課程名稱： 電子技術課程設計 學生姓名： 程婭 學生學號： 1414020205 年 級： 2014級 專 業(yè)： 電子信息工程 班 級： 2班 指導教師： 王麗 電子工程學院制2016年5月基于Multisim的LED循環(huán)彩燈設計與仿真學生：程婭指導教師：王麗電子工程學院 電子信息工程專業(yè)1 課程設計的任務與要求1.1 課程設計的任務(1)綜合應用數字電路知識設計一個交通燈控制器。了解各種元器件 的原理及其應用。 (2)深入了解交通燈的工作原理。 (3)鍛煉自己的動手能力和實際解決問題的能力。 (4)掌握multisim軟件的操作并對設計進行仿真。 (5)通過本設計熟悉中規(guī)模集成電路進行時序電路和組合電路設計的方法，掌握彩燈循環(huán)控制器的設計方法。1.2 課程設計的要求(1)有十只LED，L0L9。 (2)顯示方式 ： 先奇數燈依次亮； 再偶數燈依次亮； 依次循環(huán)變化。(3)顯示間隔0.5s，1s可調。2 LED循環(huán)彩燈系統(tǒng)方案制定2.1 LED循環(huán)彩燈電路設計的原理多諧振蕩器是產生矩形脈沖的典型電路，常用來做脈沖信號源。多謝振蕩器沒有輸入端，接通電源便自激振蕩。多謝振蕩器起振之后，電路沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)，他們交替變化，輸出連續(xù)的矩形脈沖信號。用555定時器構成的多謝振蕩器，先用555定時器構成施密特觸發(fā)器，然后將施密特觸發(fā)器的輸出端經RC積分電路接到施密特觸發(fā)器的輸入端。可以通過調節(jié)RC的大小來產生所需周期大小的脈沖信號。2.2 LED循環(huán)彩燈電路的設計方案 根據設計要求，可畫出此電路的整體框架圖，如圖1所示。圖1 系統(tǒng)實現流程3 單元電路設計與分析3.1 各功能模塊的電路設計（1）振蕩電路 主要用來產生時間基準信號（脈沖信號）。因為循環(huán)彩燈對頻率的要求不高，只要能產生高低電平就可以了，且脈沖信號的頻率可調，所以采用555定時器組成的振蕩器，其輸出的脈沖作為下一級的時鐘信號，電路如圖2所示。圖2 振蕩電路（2）分頻電路 用D觸發(fā)器設置分頻電路控制彩燈實現彩燈的顯示時間。電路如圖3所示。圖3 分頻電路其中開關C和B用來控制顯示方式。（3）計數器控制電路 用74LS161計數器轉換脈沖信號用來控制彩燈的偶顯示方式。電路如圖4所示。圖4 計數器控制電路（4）計數譯碼驅動電路 用74154譯碼74LS161計數器產生的信號驅動彩燈的顯示。電路如圖5所示。圖5 計數譯碼驅動電路（5）顯示電路用74154驅動彩燈的顯示，電路如圖6所示。圖6 顯示電路3.2 總體電路設計總體電路設計如圖7所示。圖7 總體電路4 系統(tǒng)的仿真與結果分析4.1 Multisim軟件介紹Multisim以Windows為基礎的仿真工具，適用于板級的模擬/數字電路板的設計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。所以可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路進行仿真。通Multisim和虛擬儀器技術，工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設計和測試這樣一個完整的綜合設計。4.2 仿真實現與結果分析根據原理，用Multism軟件繪制相應的邏輯電路圖，并進行仿真。在各單元電路設計的基礎上，按照總體電路圖在仿真軟件Multisim上選擇芯片并進行連接，然后啟動開關觀察。將電路在Multisim上連接好后，為各個電阻和電容選取適當值，通過555定時器構成多諧振蕩器產生周期為1s的矩形脈沖，然后打開Multisim的開關，觀察現象。通過仿真結果可以得到預想的結果，先奇數燈依次亮 ，再偶數燈依次亮 ，依次循環(huán)變化；如圖8所示。圖8 仿真結果圖5 總結及體會通過這次課程設計，我們真正認識到理論與實踐結合的重要性。僅僅依靠上課所學的知識難以完成稍微復雜的電路設計，需要在今后的學習當中進一步獲取相關的知識來完善自我。這次課程設計我們受益匪淺，進一步掌握了multisim仿真軟件及與其相關的電路知識。在處理課程設計中的一系列問題的同時理解了整體與局部的關系、理論與應用的關系、團隊協(xié)作精神的重要性。從中得出以下基本結論：數字電路課程設計中必須處理好主體與局部之間的協(xié)調完整，才能實現設計的理想效果。（1）在設計之前必須要有一個縝密的全局構思，根據設計要求擬定設計流程分析各個階段的具體問題及相應解決方法。（2）畫出設計流程圖，根據流程圖選用相應的方法完成設計。(3)結合設計要求和原理繪制電路，運行仿真。(4)根據仿真結果對設計中存在的問題進一步優(yōu)化校正。一定要完成理論到實踐的跨越才能更好的運用所學的知識解決實際問題,才能提升自己的實際操作能力,才能結合實際條件來創(chuàng)新設計拓展思維。遇到的最主要問題就是彩燈顯示方式與時間控制的問題。解決方案：(1)實際555定時器產生的脈沖信號與彩燈顯示的有一定的誤差，根據具體的要求調解相關參數達到設計要求。(2)在彩燈顯示方式與顯示間隔時間上存在比較大的問題，采用了D觸發(fā)器結合按鍵開關構造了分頻電路來滿足設計的要求。此次課程設計總體來講還是達到了可觀的效果，基本完成了LED彩燈循環(huán)顯示的設計要去求，但是在一些附加功能的設計上還存在很大的欠缺。由于在知識的掌握方面還不夠到位未能更好的完成設計的擴展功能，感到非常遺憾。我對這個課程設計很感興趣，因此我很努力，做好每一個步驟。在這次課程設計中進一步深入學習了multisim仿真軟件的應用及其數電模電電路的知識，深刻理解了設計思想的重要性。通過對設計中出現問題的解決，學習到很多平時在沒有學習到的知識。在今后的學習中一定要從各方面深入學習理論知識并加以實際應用，更認真，更努力，做到學以致用。參考文獻1童詩白.模擬電子技術基礎M.北京：高等教育出版社，2005.2臧春華.電子線路設計與應用M.北京:高等教育出版社,2005.3邱關源,羅先覺.電路（第五版）M.北京：高等教育出版社，2006.4閻石.數字電子技術（第五版）M.北京：高等教育出版社，2005. 5張陽天,韓異凡Protel DXP電路設計M.北京：高等教育出版社，2005.6康華光.電子技術基礎數字部分（第五版）M.北京:高等教育出版社，2006.7李曄.數字基