彩燈控制電路設(shè)計(jì)報(bào)告

1、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告學(xué) 院： 電氣及電子工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 完成時(shí)間： 2011年12月23日 成 績(jī)： 評(píng)閱意見(jiàn)： 評(píng)閱教師 日期 彩燈控制電路設(shè)計(jì)報(bào)告一. 設(shè)計(jì)要求（1）利用所學(xué)的電子技術(shù)知識(shí)搭建彩燈控制電路，實(shí)現(xiàn)16個(gè)彩燈依次循環(huán)閃爍。（2）在搭建電路之前要先用Multisim畫(huà)好電路原理圖，因此要對(duì)Multisim軟件熟悉，了解他的用途，能夠獨(dú)立完成電路的設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)分析電路故障，對(duì)元器件認(rèn)識(shí)透徹，清楚各個(gè)芯片的結(jié)構(gòu)及用途。（3）電路仿真后，能夠根據(jù)自己設(shè)計(jì)的原理圖搭建電路，并且調(diào)試成功。二. 設(shè)計(jì)的作用、目的1. 通過(guò)課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生加強(qiáng)對(duì)電子技術(shù)電路的理解。

2、2. 掌握電子線路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)方法和一般過(guò)程，能靈活的應(yīng)用已學(xué)過(guò)的集成模塊構(gòu)成電路實(shí)現(xiàn)要求的功能。3. 學(xué)會(huì)查詢資料、方案比較，以及設(shè)計(jì)計(jì)算及制作調(diào)試環(huán)節(jié)。4. 學(xué)會(huì)利用面包板搭接電路，合理安排線路。5. 將軟件仿真結(jié)果與實(shí)際電路結(jié)果進(jìn)行對(duì)比6. 培養(yǎng)自己的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維。7. 培養(yǎng)自己實(shí)踐的能力,解決問(wèn)題的能力及現(xiàn)有知識(shí)基礎(chǔ)上的創(chuàng)新。8. 掌握電子電路安裝和調(diào)試的方法及其故障排除方法，學(xué)會(huì)用面包板對(duì)電路進(jìn)行仿真。9. 通過(guò)查閱手冊(cè)和文獻(xiàn)資料，培養(yǎng)獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。10. 通過(guò)電子技術(shù)的課程設(shè)計(jì)使學(xué)生能夠?qū)﹄娮蛹夹g(shù)及應(yīng)用有進(jìn)一步的理解，同時(shí)也鞏固了所學(xué)的模電與數(shù)電知識(shí)，使所學(xué)的電

3、子技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際，貼近生活，走向社會(huì)，增加學(xué)習(xí)的動(dòng)力。11. 此外電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生手動(dòng)實(shí)踐，搭建電路的能力，將理論與實(shí)際相結(jié)合的主要體現(xiàn)，使學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)，對(duì)電子元器件及電子技術(shù)這門技術(shù)有更深入的認(rèn)識(shí)，隨著電子技術(shù)應(yīng)用的推廣，本次設(shè)計(jì)也是培養(yǎng)當(dāng)代大學(xué)生的必要途徑。 三. 設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)1 系統(tǒng)概述根據(jù)設(shè)計(jì)要求，要實(shí)現(xiàn)彩燈循環(huán)功能，必備的模塊就是74161N和74LS138N，通過(guò)這些元件和計(jì)數(shù)器的真值表，利用相關(guān)的電路實(shí)現(xiàn)彩燈循環(huán)閃爍功能。單元電路設(shè)計(jì)(或仿真)與分析。通過(guò) 74LS14、74LS161、74LS138 這些元件和計(jì)數(shù)器的真值表，利用相關(guān)的電路

4、實(shí)現(xiàn)彩燈循環(huán)閃爍功能。當(dāng)通電后每來(lái)一個(gè)脈沖，計(jì)數(shù)器 74LS161 加1，輸出1。3-8 譯碼器所接的發(fā)光二極管依此發(fā)光。 則電路組成及工作原理 ：彩燈控制器電原理圖如下所示，其中 74LS14 為電路提供非門。2單元電路設(shè)計(jì)(或仿真)與分析 1）74ls14施密特觸發(fā)器構(gòu)成多諧振蕩器時(shí)， 僅需外接一個(gè)電阻 R 和一個(gè)電容 C ，電路如圖所示。電阻R和電容C組成定時(shí)電路，電阻R跨接在施密特觸發(fā)器D的輸出端和輸入端之間。工作波形其中通過(guò)調(diào)節(jié)R和C的大小，即可改變振蕩周期。功能表：2）74ls16174LS161是常用的四位二進(jìn)制可預(yù)置的同步加法計(jì)數(shù)器，他可以靈活的運(yùn)用在各種數(shù)字電路，以及單片機(jī)系

5、統(tǒng)種實(shí)現(xiàn)分頻器等很多重要的功能，：管腳圖介紹：時(shí)鐘CP和四個(gè)數(shù)據(jù)輸入端P0P3清零/MR使能CEP，CET置數(shù)PE數(shù)據(jù)輸出端Q0Q3以及進(jìn)位輸出TC. (TC=Q0Q1Q2Q3CET)輸 入 輸 出 CR CPLD EPETD3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 0 1 0 d c b a d c b a 1 1 0 Q3 Q2 Q1 Q0 1 1 0 Q3 Q2 Q1 Q0 1 1 1 1 狀態(tài)碼加1從74LS161功能表功能表中可以知道，當(dāng)清零端CR=“0”，計(jì)數(shù)器輸出Q3、Q2、Q1、Q0立即為全“0”，這個(gè)時(shí)候?yàn)楫惒綇?fù)位功能。當(dāng)CR=“1”且LD=“0”時(shí)，在C

6、P信號(hào)上升沿作用后，74LS161輸出端Q3、Q2、Q1、Q0的狀態(tài)分別與并行數(shù)據(jù)輸入端D3，D2，D1，D0的狀態(tài)一樣，為同步置數(shù)功能。而只有當(dāng)CR=LD=EP=ET=“1”、CP脈沖上升沿作用后，計(jì)數(shù)器加1。74LS161還有一個(gè)進(jìn)位輸出端CO，其邏輯關(guān)系是CO= Q0Q1Q2Q3CET。合理應(yīng)用計(jì)數(shù)器的清零功能和置數(shù)功能，一片74LS161可以組成16進(jìn)制以下的任意進(jìn)制分頻器。各個(gè)拐角名稱：1角清零端，低電平有效，本次設(shè)計(jì)接高電平即VCC（5v）；2角接時(shí)鐘信號(hào)，可以自己設(shè)計(jì)占空比可調(diào)的時(shí)鐘信號(hào)，方式很多，如簡(jiǎn)單接法可以接施密特觸發(fā)器亦或者用555接多諧振蕩器均可，本次試驗(yàn)可簡(jiǎn)單化直接接

7、脈沖信號(hào)；3 4 5 6 角為A B C D四個(gè)輸入端也是置數(shù)初始端，本次設(shè)計(jì)不需要清零與置數(shù)且均是從0開(kāi)始計(jì)數(shù)因此此拐角均接地；7角10角為使能端，計(jì)數(shù)器要想正常計(jì)數(shù)此角接高電平5v；11 12 13 14拐角為QD QC QB QA四個(gè)輸出端，D為高位；15角是進(jìn)位輸出，本次設(shè)計(jì)用不到，因此可懸空不接。根據(jù)真值表可以計(jì)算出輸出函數(shù)。3）74ls13874ls138譯碼器內(nèi)部電路邏輯圖功能表簡(jiǎn)單應(yīng)用74HC138:74LS138 為3 線8 線譯碼器，共有 54/74S138和 54/74LS138 兩種線路結(jié)構(gòu)型式，其74LS138工作原理如下： 當(dāng)一個(gè)選通端（G1）為高電平，另兩個(gè)選通端

8、（/(G2A)和/(G2B)）為低電平時(shí)，可將地址端（A、B、C）的二進(jìn)制編碼在一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。 74LS138的作用:利用 G1、/(G2A)和/(G2B)可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 24 線譯碼器；若外接一個(gè)反相器還可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 32 線譯碼器。 若將選通端中的一個(gè)作為數(shù)據(jù)輸入端時(shí)，74LS138還可作數(shù)據(jù)分配器用與非門組成的3線-8線譯碼器74LS1383線-8線譯碼器74LS138的功能表無(wú)論從邏輯圖還是功能表我們都可以看到74LS138的八個(gè)輸出管腳，任何時(shí)刻要么全為高電平1芯片處于不工作狀態(tài)，要么只有一個(gè)為低電平0，其余7個(gè)輸出管腳全為高電平1。如果出現(xiàn)兩個(gè)輸出管腳在同一個(gè)時(shí)間為0

9、的情況，說(shuō)明該芯片已經(jīng)損壞。當(dāng)附加控制門的輸出為高電平（S1）時(shí)，可由邏輯圖寫(xiě)出由上式可以看出，在同一個(gè)時(shí)間又是這三個(gè)變量的全部最小項(xiàng)的譯碼輸出，所以也把這種譯碼器叫做最小項(xiàng)譯碼器。71LS138有三個(gè)附加的控制端、和。當(dāng)、時(shí)，輸出為高電平（S1），譯碼器處于工作狀態(tài)。否則，譯碼器被禁止，所有的輸出端被封鎖在高電平，如表3.3.5所示。這三個(gè)控制端也叫做“片選”輸入端，利用片選的作用可以將多篇連接起來(lái)以擴(kuò)展譯碼器的功能。帶控制輸入端的譯碼器又是一個(gè)完整的數(shù)據(jù)分配器。在圖3.3.8電路中如果把作為“數(shù)據(jù)”輸入端（在同一個(gè)時(shí)間），而將作為“地址”輸入端，那么從送來(lái)的數(shù)據(jù)只能通過(guò)所指定的一根輸出線送

10、出去。這就不難理解為什么把叫做地址輸入了。例如當(dāng)101時(shí)，門的輸入端除了接至輸出端的一個(gè)以外全是高電平，因此的數(shù)據(jù)以反碼的形式從輸出，而不會(huì)被送到其他任何一個(gè)輸出端上。4) Multisim 軟件簡(jiǎn)介：加拿大 EWB （Electrical Workbench） EWB4.0 EWB5.0 EWB6.0 Multisim2001 Multisim 7 Multisim 8 Multisim 9 Multisim 10 目前在各高校教學(xué)中普遍使用 Multisim2001，網(wǎng)上最為普遍的是 Multisim 9，NI 于 20 07 年 08 月 26 日發(fā)行 NI 系列電子電路設(shè)計(jì)軟件，NI

11、Multisim v 10 作為其中一個(gè)組成部 分包含于其中。 EDA 就是“Electronic Design Automation”的縮寫(xiě)技術(shù)已經(jīng)在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng) 用。發(fā)達(dá)國(guó)家目前已經(jīng)基本上不存在電子產(chǎn)品的手工設(shè)計(jì)。一臺(tái)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程，從 概念的確立，到包括電路原理、PCB 版圖、單片機(jī)程序、機(jī)內(nèi)結(jié)構(gòu)、FPGA 的構(gòu)建及仿真、 外觀界面、熱穩(wěn)定分析、電磁兼容分析在內(nèi)的物理級(jí)設(shè)計(jì)，再到 PCB 鉆孔圖、自動(dòng)貼片、 焊膏漏印、元器件清單、總裝配圖等生產(chǎn)所需資料等等全部在計(jì)算機(jī)上完成。EDA 技術(shù)借 助計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)量大、運(yùn)行速度快的特點(diǎn)，可對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行人工難以完成的模擬評(píng)估、設(shè) 計(jì)檢

12、驗(yàn)、設(shè)計(jì)優(yōu)化和數(shù)據(jù)處理等工作。EDA 已經(jīng)成為集成電路、印制電路板、電子整機(jī)系 統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要技術(shù)手段。美國(guó) NI 公司（美國(guó)國(guó)家儀器公司）的 Multisim 9 軟件就是這方 面很好的一個(gè)工具。而且 Multisim 9 計(jì)算機(jī)仿真與虛擬儀器技術(shù)（LABVIEW 8） （也是美 國(guó) NI 公司的）可以很好的解決理論教學(xué)與實(shí)際動(dòng)手實(shí)驗(yàn)相脫節(jié)的這一老大難問(wèn)題。學(xué)員可以很好地、很方便地把剛剛學(xué)到的理論知識(shí)用計(jì)算機(jī)仿真真實(shí)的再現(xiàn)出來(lái)。并且可以用虛擬儀器技術(shù)創(chuàng)造出真正屬于自己的儀表。極大地提高了學(xué)員的學(xué)習(xí)熱情和積極性。真正的做到了變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。這些在教學(xué)活動(dòng)中已經(jīng)得到了很好的體現(xiàn)。還有很重要的

13、一點(diǎn)就是：計(jì)算機(jī)仿真與虛擬儀器對(duì)教員的教學(xué)也是一個(gè)很好的提高和促進(jìn)。 Multisim 10 通過(guò)直觀的電路圖捕捉環(huán)境, 輕松設(shè)計(jì)電路；通過(guò)交互式 SPICE仿真, 迅速了解電路行為；借助高級(jí)電路分析, 理解基本設(shè)計(jì)特征；通過(guò)一個(gè)工具鏈, 無(wú)縫地集成 電路設(shè)計(jì)和虛擬測(cè)試；通過(guò)改進(jìn)、整合設(shè)計(jì)流程, 減少建模錯(cuò)誤并縮短上市時(shí)間。 NI Multisim 軟件結(jié)合了直觀的捕捉和功能強(qiáng)大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對(duì)電 路進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。憑借 NI Multisim，您可以立即創(chuàng)建具有完整組件庫(kù)的電路圖，并利用 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SPICE 模擬器模仿電路行為。 借助專業(yè)的高級(jí) SPICE 分析和虛擬儀器，

14、 您能在設(shè) 計(jì)流程中提早對(duì)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行的迅速驗(yàn)證，從而縮短建模循環(huán)。與 NI LabVIEW 和 Signal Express 軟件的集成， 完善了具有強(qiáng)大技術(shù)的設(shè)計(jì)流程， 從而能夠比較具有模擬數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn) 建模測(cè)量。5) 發(fā)光二極管3電路的安裝與調(diào)試 在用Multisim仿真完成后，根據(jù)設(shè)計(jì)的原理圖（如上），搭建電路，在搭建電路的過(guò)程中主要遇到問(wèn)題包括以下三大類：首先也是最容易出錯(cuò)的地方，就是對(duì)芯片的拐角認(rèn)識(shí)程度還不夠深，連線過(guò)程中可能由于線路復(fù)雜而導(dǎo)致搭線錯(cuò)誤；其次是硬件問(wèn)題，由于器件有限，短路線規(guī)格不統(tǒng)一，我在這次試驗(yàn)后半程中發(fā)現(xiàn)后面的導(dǎo)線插頭明顯比前面的細(xì)，因此在后面調(diào)試的過(guò)程中，出現(xiàn)了

15、線路搭建不緊密，信號(hào)不穩(wěn)，進(jìn)而導(dǎo)致觀察結(jié)果不準(zhǔn)確，但很僥幸的是，我在把導(dǎo)線搭回去的時(shí)候發(fā)現(xiàn)交通燈正常工作了，并且同仿真的效果一致，但自己很清楚這一點(diǎn)，在搭建數(shù)字電路時(shí)，電路的連接一旦松懈，或端口不穩(wěn)定，一般情況下很難正常工作，并且電路的檢測(cè)也是一個(gè)復(fù)雜又難熬的工作，尤其對(duì)信號(hào)檢測(cè)尤為困難； 最后就是161與138計(jì)數(shù)器不能正常工作，可能的原因又分為倆大類：其一，連線錯(cuò)誤，值得注意的是，對(duì)于161芯片的清零端，置數(shù)端，以及倆個(gè)使能端的解法尤其容易出錯(cuò)，并且在連接電路的同時(shí)如果布線不理想，會(huì)使電路表面上看起來(lái)相當(dāng)復(fù)雜，VCC 與GND 的位置也極容易弄混，這就大大的增加了連線錯(cuò)誤的幾率；其二，就是

16、芯片本身壞了，但是這種情況一般情況下不容易出錯(cuò)，因?yàn)槲覀儗?shí)習(xí)所用的芯片全是新的，即便是芯片的緣故，換一個(gè)芯片便可以解決問(wèn)題。實(shí)際操作中電路有改動(dòng) 電路連接完畢，接通電源，十六個(gè)LED彩燈循環(huán)變亮。電路連接正確. 1、在實(shí)際連電路時(shí)，會(huì)出現(xiàn)接觸不好等情況。這是由于試驗(yàn)箱的質(zhì)量和試驗(yàn)器件的質(zhì)量不好的關(guān)系。這時(shí)可用萬(wàn)用表測(cè)量各個(gè)接頭的電壓來(lái)判斷是否是接觸不好。2、要注意每個(gè)元器件的工作原理和功能，以及邏輯器件的管腳圖，以免因此而造成不必要的過(guò)失。3、紅綠燈不亮，極有可能正負(fù)極接反，調(diào)整過(guò)來(lái)。 4、 搭接工作完成后，做一次系統(tǒng)的檢查，如果各部分連線正確，方可接通電源，進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試中如果發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與

17、設(shè)計(jì)要求不符合，可從簡(jiǎn)單部分或某一個(gè)預(yù)知特性的點(diǎn)開(kāi)始，逐級(jí)進(jìn)行查找，逐步縮小故障可能存在的范圍，直到查出故障點(diǎn)并排除，使之達(dá)到預(yù)定的目的。5、在實(shí)際的調(diào)試過(guò)程中，面包板可能會(huì)出現(xiàn)接觸不良等狀況。這是由于面包板本身的構(gòu)造等因素引起的。6、要注意每個(gè)元器件的工作原理和功能，以及邏輯器件的管腳圖，以免因此而造成不必要的過(guò)失。7、搭接工作完成后，做一次系統(tǒng)的檢查，如果各部分連線正確，方可接通電源，進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試中如果發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與設(shè)計(jì)要求不符合，可從簡(jiǎn)單部分或某一個(gè)預(yù)知特性的點(diǎn)開(kāi)始，逐級(jí)進(jìn)行查找，逐步縮小故障可能存在的范圍，直到查出故障點(diǎn)并排除，使之達(dá)到預(yù)定的目的。四心得體會(huì)、存在問(wèn)題和進(jìn)一步的改進(jìn)意

18、見(jiàn)等1在課程設(shè)計(jì)中運(yùn)用所學(xué)知識(shí)將其付諸實(shí)踐，這并不是在課后看書(shū)過(guò)程中的深入理解，這需要的是一種理論聯(lián)系實(shí)踐的能力。理論知識(shí)往往都是在一些理想狀態(tài)下的假設(shè)論，而實(shí)際的動(dòng)手操作則完全不同，需要考慮實(shí)際中的很多問(wèn)題。2在課程設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)中通過(guò)對(duì)電路的連接懂得了如何通過(guò)設(shè)計(jì)的分析對(duì)所連電路的整體布局，如何更好的放置芯片在最合適的位置。在導(dǎo)線的連接上，如何選擇導(dǎo)線走向是關(guān)鍵，我們應(yīng)該盡量保證所連電路一清二楚，3我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中遇到一些自己無(wú)法弄明白的問(wèn)題，可以請(qǐng)教一些同學(xué)。在設(shè)計(jì)時(shí)和同學(xué)相互交流各自的想法也是很重要的，不同的人對(duì)問(wèn)題的看法總有差異，我們可以從交流中獲得不同的想法，其他人的設(shè)計(jì)一定有值得你借鑒的地

19、方。4實(shí)現(xiàn)過(guò)程中不僅要求對(duì)知識(shí)的掌握要足夠準(zhǔn)確與精通，更要有絕對(duì)的耐心與細(xì)心。我在這次的實(shí)習(xí)中其實(shí)就有連錯(cuò)線的時(shí)候，很難檢查出來(lái)，費(fèi)了好長(zhǎng)時(shí)間才檢查出來(lái)任何東西只會(huì)說(shuō)不會(huì)做都是不行的，在這次數(shù)電課程設(shè)計(jì)中我深有體會(huì)。通過(guò)這次對(duì)音響和彩燈電路的設(shè)計(jì)，讓我在錯(cuò)誤中改正提高，學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤和思考應(yīng)對(duì)的辦法，運(yùn)用所學(xué)到知識(shí)，在實(shí)踐中加深理解，分析問(wèn)題，提高了綜合能力，而不像以前的只會(huì)紙上談兵。電路設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種錯(cuò)誤，如運(yùn)算錯(cuò)誤，這類煩瑣的小問(wèn)題，沒(méi)有足夠的耐性，很容易產(chǎn)生放棄的念頭，但最終堅(jiān)持了下來(lái)，在完成任務(wù)時(shí)，產(chǎn)生了極大的成就感。另一方面，與各種電路器件打交道的過(guò)程中，培養(yǎng)了我對(duì)專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)的興趣，只有不斷的豐富自己，才能更加全面的掌握這門技術(shù)。仿真的時(shí)候，按照原理圖，并沒(méi)有遇到太大的問(wèn)題，只要接入示波器和電壓表。通過(guò)數(shù)據(jù)和波形更直觀的對(duì)電路進(jìn)行分析，而對(duì)電路分析既要進(jìn)行交流分析又要進(jìn)行直流分析，還有要通過(guò)示波器進(jìn)行瞬態(tài)分析，此處必須保證波形不失真才能使各參數(shù)達(dá)到指標(biāo)要求。由于第一次接電路，對(duì)過(guò)程與方法都很不清楚，剛拿到手時(shí)不知從哪下手，通過(guò)與組員的不斷討論以及向老