八路彩燈循環(huán)顯示控制電路課程設(shè)計

1、目錄目錄 1 1 前言前言 .1 1 1.1 序言 .1 1.2 目前彩燈的應(yīng)用情況 .1 1.3 主要工作概述 .2 2 2 總體方案設(shè)計總體方案設(shè)計.3 3 2.1 方案比較 .3 2.2 方案論證 .4 2.3 方案選擇 .4 3.3.單元模塊電路設(shè)計單元模塊電路設(shè)計.5 5 3.1 時鐘信號發(fā)生器 .5 3.2 序列信號發(fā)生器 .7 3.3 移位輸出顯示電路 .13 4 軟件設(shè)計.16 4.1proteus 仿真軟件.16 4.2 altium designer 軟件.16 4.34.3 軟件的設(shè)計結(jié)構(gòu)軟件的設(shè)計結(jié)構(gòu) .1818 5 系統(tǒng)調(diào)試 .19 5.1 脈沖信號發(fā)生器的調(diào)試 .1

2、9 5.2 序列信號發(fā)生器和以為輸出顯示電路調(diào)試 .20 5.3 整體電路的調(diào)試 .20 5.4 系統(tǒng)實現(xiàn)的功能 .21 6 6 設(shè)計總結(jié)與收獲設(shè)計總結(jié)與收獲 .2222 7 7 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).2424 附錄：彩燈顯示控制電路原理圖附錄：彩燈顯示控制電路原理圖.2525 1 1 前言前言 1.11.1 序言序言 由于集成電路的迅速發(fā)展，使得數(shù)字邏輯電路的設(shè)計發(fā)生了根本性的變化。在設(shè)計 中更多的使用中，規(guī)模集成電路，不僅可以減少電路組件的數(shù)目，使電路簡捷，而且能 提高電路的可靠性，降低成本。因此用集成電路來實現(xiàn)更多更復(fù)雜的器件功能則成為必 然。隨著社會市場經(jīng)濟(jì)的不斷繁榮和發(fā)展，各種裝飾彩燈、

3、廣告彩燈越來越多地出現(xiàn)在 城市中。在大型晚會的現(xiàn)場，彩燈更是成為不可缺少的一道景觀。小型的彩燈多為采用 霓虹燈電路則不能勝任。在彩燈的應(yīng)用中，裝飾燈、廣告燈、布景燈的變化多種多樣， 但就其工作模式，可分為三種主要類型：管做成各種各樣和多種色彩的燈管，或是以日 光燈、白熾燈作為光源，另配大型廣告語、宣傳畫來達(dá)到效果。這些燈的控制設(shè)備多為 數(shù)字電路。而在現(xiàn)代生活中，大型樓宇的輪廓裝飾或大型晚會的燈光布景，由于其變化 多、功率大，數(shù)字長明燈、流水燈及變幻燈。長明燈的特點是只要燈投入工作，負(fù)載即 長期接通，一般在彩燈中用以照明或襯托底色，沒有頻繁的動態(tài)切換過程，因此可用開 關(guān)直接控制，不需經(jīng)過復(fù)雜的編

4、程。流水燈則包括字形變化、色彩變化、位置變化等， 其主要特點是在整個工作過程中周期性地花樣變化。 本文所要設(shè)計的彩燈是用八個發(fā)光二極管代替的，能通過外部開關(guān)的操作，來實現(xiàn) 彩燈亮點的左移、右移、全亮、全滅的效果。因此其會在越來越多的場合中使用，這使 本設(shè)計具有很大的借鑒意義。這種控制電路可靠性，靈活性高，使用范圍廣，特別適合 中小城市的交通燈、霓虹燈等的應(yīng)用。而且，它對其他類似系統(tǒng)的開發(fā)具有一定的借鑒 意義。 1.21.2 目前彩燈的應(yīng)用情況目前彩燈的應(yīng)用情況 led 彩燈由于其豐 富的燈光色彩，低廉的造價以及控制簡單等特點而得到了廣泛的 應(yīng)用，用 彩燈來裝飾街道和城市建筑物已經(jīng)成為一種時尚。

5、彩燈廣泛應(yīng)用于流水燈、 跑馬燈、鴛鴦戲水燈、流水燈、控制功能，并給出了具體的硬件電路和相應(yīng)的程序。此 課題設(shè)計具有很大現(xiàn)實意義，led 彩燈廣泛應(yīng)用于商業(yè)街廣告燈，也可作為歌廳、酒吧 照明燈，在超大屏 led 設(shè)計中也應(yīng)用了此類的設(shè)計思想，隨著近幾年 led 技術(shù)的不斷發(fā) 展 led 發(fā)亮度得到了很大提高。 1.31.3 主要工作概述主要工作概述 本文所要設(shè)計的八路彩燈的功能要求是通過手動開關(guān)操作，實現(xiàn)彩燈的兩亮兩滅的 左移右移和全亮全滅的功能。以及在正式試驗之前對彩燈的預(yù)置數(shù)功能，本實驗的擴展 功能也可以實現(xiàn)一亮一滅，三亮一滅，或者兩亮的循環(huán)移位功能。 本課題內(nèi)容屬于軟件電路的設(shè)計與應(yīng)用方面

6、，實現(xiàn)過程包括總體方案的提出比較及 選擇、電路原理設(shè)計、元器件（芯片）參數(shù)計算。針對現(xiàn)在彩燈的廣泛應(yīng)用，可見彩燈 循環(huán)是今后提高節(jié)假日氣氛的重要因之一，它的發(fā)展深度將更為廣泛，使用率將會大幅 度提高。本課題設(shè)計的八路彩燈循環(huán)控制電路，在今后的生活中，在投入生產(chǎn)時，可以 是多路彩燈，將集成芯片級聯(lián)使用，擴展其功能。本設(shè)計是由時鐘信號發(fā)生器電路、序 列信號發(fā)生器電路和移位輸出顯示電路組成。負(fù)載變化頻率高，變換速度快，使人有眼 花繚亂之感，分為多燈流動、單燈流動等情形，將會更為廣泛的應(yīng)用。 2 2 總體方案總體方案設(shè)計設(shè)計 2.12.1 方案比較方案比較 方案一：本方案是由 555 定時器、7490

7、 計數(shù)器、74138 譯碼器和 74ls794 移位寄存 器組成。7490 計數(shù)器和 74138 譯碼器及 74194 移位寄存器的時鐘信號由 555 振蕩電路提 供，改變 555 的振蕩頻率，即可改變計數(shù)器的計數(shù)快慢，即可控制彩燈閃爍快慢，計數(shù) 器的輸出信號輸入至 74138 譯碼器，由 74138 譯碼。根據(jù)計數(shù)器輸出不同的計數(shù)結(jié)果， 即可控制 74138 譯碼器譯碼得到 8 種不同的輸出信號，決定控制彩燈的循環(huán)變化。 74138 的輸出接在 74198 的八個數(shù)據(jù)輸入端，可以控制彩燈的循環(huán)移位的方向，即左移 和右移。當(dāng)計數(shù)器清零時，可以實現(xiàn)全滅功能. 555 多諧振蕩器 7490 計數(shù)器

8、 74138 譯碼器 74194 譯碼器彩燈顯示電 路 圖 2.1 方案一得設(shè)計框圖 方案二：本方案是由 555 組成的多諧振蕩器作為信號的脈沖發(fā)生器，74161 計數(shù)器 和 74153 雙向數(shù)據(jù)選擇器組成的序列信號發(fā)生器以及移位輸出顯示電路所共同組成。 555 多諧振蕩器組成的信號脈沖源作為 74161 計數(shù)器、74194 移位寄存器的 clk 連續(xù)脈 沖信號。通過改變電阻、電容的大小，可以改變 74161 計數(shù)器的計數(shù)快慢程度，74161 的輸出端：q0q1 作為 74153 的 s0s1,q2 控制 74153 的兩個使能端。雙向數(shù)據(jù)選擇輸入端 接 swdip-8 雙端的開關(guān)控制它的輸入

9、。74153 的兩個輸出端連接一個二輸入的與非門， 它的輸出通過連接兩個 swdip-4 接入 74194 的數(shù)據(jù)輸入端，74194 的兩個芯片的 s1s0 通 過 swdip-2 開關(guān)接電源以及電阻到地。改變 swdip-2 的通斷狀態(tài)，可以實現(xiàn)預(yù)置數(shù)，右 移、左移的功能。 脈沖發(fā)生器循環(huán)移位控 制 彩燈顯示 控制電路 圖 2.2 采用方案二的設(shè)計框圖 2.22.2 方案論證方案論證 方案一：該系統(tǒng)是利用 555 多諧振蕩器和 7490 計數(shù)器以及 138 譯碼器和 74194 移位 寄器的彩燈顯示功能。555 發(fā)出脈沖信號，移位寄存器由計數(shù)器和譯碼器控制，1s 的時 間間隔，讓彩燈實現(xiàn)間亮

10、間滅的功能 方案二：該方案是使用 555 振蕩脈沖電路和循環(huán)移位控制電路以及彩燈顯示電路實 現(xiàn)它的全亮全滅，二亮二滅，以及它的擴展功能一亮一滅、三亮一滅的循環(huán)、還有就是 在實現(xiàn)各功能之前時的預(yù)置數(shù)功能，此系統(tǒng)都是通過開關(guān)控制的，比較方便。 2.32.3 方案選擇方案選擇 上述兩個方案最大區(qū)別就是，方案一采用的是譯碼器輸出控制寄存器，實現(xiàn)功能的。 方案二采用的是 74153 雙向數(shù)據(jù)選擇器輸出端控制移位寄存器的輸入端，中間是開關(guān)連接 的。很方便，價格也低廉，通過上述方案的比較，最后我選擇了方案二。 3.3.單元模塊電路設(shè)計單元模塊電路設(shè)計 3.13.1 時鐘信號發(fā)生器時鐘信號發(fā)生器 主要用來產(chǎn)生

11、脈沖信號。因為流水燈對頻率的要求不高，只要能產(chǎn)生高低電平就可 以了，且脈沖信號的頻率可調(diào)，所以可以采用 555 組成多諧振蕩器，其輸出脈沖作為下 一級的時鐘信號。555 定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙 極性工藝制作的稱為 555，用 cmos 工藝制作的稱為 7555，除單定時器外，還有對應(yīng)的雙 定時器 556/7556。555 定時器的電源電壓范圍寬，可在 516v 工作，最大負(fù)載電流可達(dá) 200ma，7555 可在 318v 工作，最大負(fù)載電流可達(dá) 4ma，因而其輸出可與 ttl、cmos 或者 模擬電路電平兼容。555 定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電

12、阻、電容，就可以 實現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。 555 定時器構(gòu)成多諧振蕩器，組成信號產(chǎn)生電路 接通電源后，vcc 通過電阻 r1、r2 給電容 c 充電，充電時間常數(shù)為（r1+r2） ，電容上的電壓 vc 按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)上升到 vref1=2vcc/3 時，比較器 c1 輸出高電平，c2 輸出低電平，rs=10，觸發(fā)器被復(fù)位，放電 管 t28 導(dǎo)通，此時 v0 輸出低電平，電容 c 開始通過 r2 放電，放電時間常數(shù)約為 r2c，vc 下降，當(dāng)下降到 vref2=vcc/3 時，比較器 c1 輸出低電平，c2 輸出高電平，rs=01，觸發(fā) 器被置位，放

13、電管 t28 截止，v0 輸出高電平，電容 c 又開始充電，當(dāng) vc 上升到時 vref1=2vcc/3，觸發(fā)器又開始翻轉(zhuǎn)。如此周而復(fù)始，輸出矩形脈沖。其電路原理圖如 3.1 所示。 圖 3.1555 構(gòu)成的多諧振蕩器 按一下運行鍵后，可看見輸出端是出現(xiàn)高低電平交替，時間間隔是由電路中的電容和電 阻決定。因為課程設(shè)計的任務(wù)中要求時間間隔為一秒，因此在仿真時，電阻和電容值還 需要改變。從而改變頻率，將脈沖信號輸出。 脈沖信號發(fā)生器是由 555 定時器連接而成，工作電壓為+5v。圖 3.2 所示是 555 的引 腳排列情況，表 3.1 是它的引腳功能。 圖 3.2 555 管腳圖 將管腳 2.6

14、輸入端連接到一起，將管腳 5 通過一個電容接地，將 7 管腳通過電阻和 電容到地，在通過一個電阻接到電源上，3 管腳作為脈沖的輸出端。電容是 0.00001f,電 阻是 40k，電源和端口 7 之間的電阻是 100k，就可以實現(xiàn)時間間隔為一秒。 振蕩周期的計算：多諧振蕩器的振蕩周與兩個暫穩(wěn)態(tài)時間有關(guān)，兩個暫穩(wěn)態(tài)時間分 別由電容充電、放電時間決定。設(shè)電路的第一暫穩(wěn)態(tài)和第二暫穩(wěn)態(tài)時間分別為 t1、t2， 根據(jù)以上分析所得電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時 vi 的幾個特征值，可以計算電路振蕩周期的值。t1 的計算：t1 作為第一暫穩(wěn)態(tài)起點，t2 作為第二暫穩(wěn)態(tài)。t1=t2-t1,vi(0+)=0v,vi(tv 為無窮

15、大)=vdd,t=rc,根據(jù) rc 電路過度過程的分析可知，當(dāng) vi 由 0v 變化到 vth 所需要 的時間為 t1= t2 的計算：同理，t2 作為第二暫穩(wěn)態(tài)時間起點，有l(wèi)n(/)rcvdd vddvth v(0+)=vdd+v=vdd,v(t 為無窮大)=0v t=rc,由此可以求出 t2=ln(/)rcvdd vth 所以 t=t1+t2= t1=+ln(/)rcvdd vddvthln(/)rcvdd vth 將 vth=vdd/2 帶入上式有 t=rcln(4)=1.4rc 所以 t=1.4rc=10.00001*r=1 所以 r=100000=100k 3.3.2 2 序列信號發(fā)

16、生器序列信號發(fā)生器 在數(shù)字信號的傳共有 74161 和 74ls161 兩種線路結(jié)構(gòu)模式，其主要電特性的典型值 如下： 表 3.2 序列信號發(fā)生器典型值 型號 fmaxpd ct54161/ct7416132mhz305mw ct54ls161/ct74ls16132mhz93mw 數(shù)字系統(tǒng)的測試中，有時需要用到一組特定的串行數(shù)字信號，這種數(shù)字信號稱為序 列信號。產(chǎn)生序列信號的電路稱為序列信號發(fā)生器。序列發(fā)生器的構(gòu)成方法有多種，比 較簡單、直觀的方法是用計數(shù)器和數(shù)據(jù)選擇器組成。可以由四位同步二進(jìn)制計數(shù)器 74ls161 和八選一數(shù)據(jù)選擇器 74ls151 或者雙四選一的數(shù)據(jù)選擇器 74ls15

17、3 組成。 161 有超前進(jìn)位功能。當(dāng)計數(shù)溢出時，進(jìn)位端（rco）輸出一個高電平脈沖，其寬度 為 qa 的高電平部分。下圖 3.3 是 161 對應(yīng)的管腳圖，3.2 表是它的管腳功能表。 圖 3.3 74161 管腳 74161 是 4 位二進(jìn)制同步計數(shù)器（異步清零， ）161 為可預(yù)置的四位二進(jìn)制同步計數(shù) 器， 161 的清除端是異步的。當(dāng)清零端 clear 為低電平時，不管時鐘端 clock 狀態(tài)如何， 即可完成清除功能。 161 的預(yù)置是同步的。當(dāng)置入控制器 load 為低電平時，在 clock 上升沿作用下，輸 入端 qa-qd 與數(shù)據(jù)輸入端 a-d 相一致。對于 74161，當(dāng) cl

18、ock 由 低至高跳變或跳變前， 如果控制端 enp、ent 為高電平，則 load 應(yīng)避免由低至高電平的跳變，而 74ls161 無此種 限制。 161 的計數(shù)是同步的，靠 clock 同時加在四個觸發(fā)器上實現(xiàn)的。當(dāng) enp、ent 均為高 平時，在 clock 上升沿作用下 qa-qd 同時變化，從而消除了異步計數(shù)器的計數(shù)尖峰。對 于 54/74161，只有當(dāng) clock 為高電平時，enp、ent 才允許由高至低電平的跳變，而 54/74ls161 的 enp、ent 跳變與 clock 無關(guān)。計數(shù)器是由觸發(fā)器級聯(lián)而成，下圖就有幾個 觸發(fā)器構(gòu)成的計數(shù)器。 圖 3.4 觸發(fā)器構(gòu)成的計數(shù)器

19、下圖 3.4 是在 tina 軟件中用 74als161 的計數(shù)器所實現(xiàn)的 16 進(jìn)制計數(shù)器。 clr lo a d e nt e np clk a b c d rco q a q b q c q d u1 sn74ls1 61 h l sw 1 h l sw 2 & u2 sn7413 0123 lab el1 u3 3.5 74161 計數(shù)器原理圖 圖 3.6 74161 計數(shù)器的加計數(shù)仿真圖 74161 計數(shù)器，因為是有觸發(fā)器構(gòu)成的，因此，它的的工作條件是在 clk 的有效觸發(fā) 邊沿有效才行 下圖是計數(shù)器 74als161 的波形圖： 圖 3.7 74161 波形圖 74als153 雙

20、向數(shù)據(jù)選擇器：數(shù)據(jù)選擇是指經(jīng)過選擇，把多路數(shù)據(jù)中的某一路數(shù)據(jù)傳 送到公共數(shù)據(jù)線上，實現(xiàn)數(shù)據(jù)選擇功能的邏輯電路稱為數(shù)據(jù)選擇器。它的作用相當(dāng)于多 個輸入的單刀多擲開關(guān)，74153 是一個雙四選一的數(shù)據(jù)選擇器，它是由兩組四選一數(shù)據(jù)選 擇器，共有 54/74152、54/74ls153、54/74s153 三種線路結(jié)構(gòu)模式，其主要電特性典型 值如下： 數(shù)據(jù)選擇器（ab）為兩組共用，按二進(jìn)制譯碼，以供兩組從各自的 4 個數(shù)據(jù) （1c01c3,2c02c3）中分別選取一個所需的數(shù)據(jù)。只有在兩組各自的選通端 （1g,2g）為低電平時才可以選擇數(shù)據(jù)。下圖 3.7 為 74153 雙向數(shù)據(jù)選擇器的管腳圖 圖 3

21、.7 74153 管腳圖 下表是 74153 的雙向數(shù)據(jù)選擇器的真值表： 只有當(dāng)各自的 g 在有效狀態(tài)時才開始工作， 下面是類似它的 74151 的仿真波形圖 74161 的波形圖 74153 的兩個輸出通過一個與非門去控制下一級的輸入，用開關(guān)控制。 下圖是序列信號發(fā)生器的原理圖，是由 74161 和 74153 相互連接組合而成：如圖下圖 下圖 3.8 74161 和 74153 級聯(lián)圖 其中 74161 的 clk 是由前一級的 555 輸出脈沖作為脈沖信號源的。通過控制左上角 的 swdip-8 的開關(guān)，可以控制 74153 的數(shù)據(jù)輸入端，74161 的兩個輸出，控制了 74153 的

22、地址輸入端。其中 161 中葉有一個 swdip-4de 開關(guān)，用于給 74161 計數(shù)器實現(xiàn)預(yù)置數(shù)功 能的作用，161 的進(jìn)位端因為沒有作用，所以懸空著的。這樣通過進(jìn)行 161 和 153 的組合， 就連接成了序列信號發(fā)生器，為信號做輸入準(zhǔn)備。 3.3.3 3 移位輸出顯示電路移位輸出顯示電路 四位雙向移位寄存器是采用四個 sr 觸發(fā)器，并在 1r 和 1s 輸入之間 接入了一個與 非門，這樣構(gòu)成的寄存器，它的最低有效位（lsb）和最高有效位（msb）的電路排列順 序應(yīng)從上到下，從左到右。因此，定義移位寄存器中的數(shù)據(jù)從低位觸發(fā)器移向高位為右 移，移向低位為左移。有時要求在移位過程中，數(shù)據(jù)任然

23、保持在寄存器中不丟失。此時， 只要將移位寄存器最高位的輸出接至最低位的輸入，或?qū)⒆畹臀坏妮敵鼋又磷罡呶坏妮?入，變可實現(xiàn)環(huán)形移位寄存器。 用兩個 74ls194 接成多位雙向移位寄存器，移位寄存器是一個具有移位功能的寄存 器，是指寄存器中.所存的代碼能夠在移位脈沖的作用下一次左移或右移，把既能左移又 能右移的稱為雙向移位寄存器，只需要改變左右控制信號便可以實現(xiàn)雙向移位要求。根 據(jù)移位寄存器存取信息大方式不同分為：串入串出、串入并出、并入串出、并入并出四 種形式。我在本課題設(shè)計中采用的是 4 位雙向通用移位寄存器，74ls194，其邏輯圖如下 圖 3.9。 + 3.9 74194 管腳圖 741

24、94 有 5 種不同的操作模式：即并行送數(shù)寄存，右移（方向由 q0-q3）,左移（方 向由 q3-q0）,保持及清零。 下表為 74194 的功能真值表： 移位寄存器的應(yīng)用很廣，可構(gòu)成移位寄存器型計數(shù)器，順序脈沖發(fā)生器；串行累加 器；可用作數(shù)據(jù)交換，即把串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)，或把并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)。 而在本課題中，我們應(yīng)用了它的基本邏輯功能。由于課程設(shè)計任務(wù)的要求，是八路循環(huán)， 所以，我采用了兩片 74194 級聯(lián)，來來作為移位輸出顯示電路。下圖 3.10 就是本次設(shè)計 的移位輸出顯示電路圖： 圖 3.10 以為輸出顯示電路 在整個設(shè)計中所用到的器件有：定值電阻，滑動電阻，電容，led

25、燈，74als04（反 相器）7400（與非門） ，74als161（計數(shù)器） ，74als153（雙向移位寄存器） ，swdip-8(開 關(guān)),swdip-4(開關(guān))，sw-spst(單刀單擲開關(guān))，swdip-2(開關(guān))，74hc794(移位寄存器) 等 4 軟件設(shè)計軟件設(shè)計 4.1proteus4.1proteus 仿真軟件仿真軟件 proteus 軟件是來自英國 proteus 軟件是來自英國 labcenter electronics 公司的 eda 工具軟件。proteus 軟件有十多年的歷史，在全球廣泛使用，除了其具有和其它 eda 工具一樣的原理布圖、pcb 自動或人工布線及電

26、路仿真的功能外，其革命性的功能是，他 的電路仿真是互動的，針對微處理器的應(yīng)用，還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編 程，并實現(xiàn)軟件源碼級的實時調(diào)試，如有顯示及輸出，還能看到運行后輸入輸出的效果， 配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等。 proteus 組合了高級原理布圖、混合模式 spice 仿真,pcb 設(shè)計以及自動布線來實現(xiàn)一 個完整的電子設(shè)計系統(tǒng)。此系統(tǒng)受益于 15 年來的持續(xù)開發(fā),被電子世界在其對 pcb 設(shè) 計系統(tǒng)的比較文章中評為最好產(chǎn)品“the route to pcb cad” 。proteus 產(chǎn)品系列也包 含了我們革命性的 vsm 技術(shù),用戶可以對基于微控制器的設(shè)計連

27、同所有的周圍電子器件一 起仿真。用戶甚至可以實時采用諸如 led/lcd、鍵盤、rs232 終端等動態(tài)外設(shè)模型來對設(shè) 計進(jìn)行交互仿真。其功能模塊：個易用而又功能強大的 isis 原理布圖工具；prospice 混合模型 spice 仿真； ares pcb 設(shè)計。prospice 仿真器的一個擴展 proteus vsm:便于 包括所有相關(guān)的器件的基于微處理器設(shè)計的協(xié)同仿真。此外，還可以結(jié)合微控制器軟件使 用動態(tài)的鍵盤，開關(guān)，按鈕，leds 甚至 lcd 顯示 cpu 模型. 這個仿真軟件比較適合我們初學(xué)者使用，安裝好這個軟件后，打開軟件，就可以在模塊中 畫出自己所需要的仿真原理圖。當(dāng)畫好以后

28、，點擊運行，就可以進(jìn)行電路仿真了。 4.24.2 altiumaltium designerdesigner 軟件軟件 altium designer 符合電子設(shè)計師的要求。 altium 的一體化設(shè)計結(jié)構(gòu)將硬件、 軟件和可編程硬件集合在一個單一的環(huán)境中，這將令用戶自由地探索新的設(shè)計構(gòu)想。 在整個設(shè)計構(gòu)成中，每個人都使用同一個設(shè)計界面。 summer 09 版本解決了大量歷 史遺留的工具問題。其中就包括了增加更多的機械層設(shè)置、增強的原理圖網(wǎng)絡(luò)類定義。 新版本中更關(guān)注于改進(jìn)測試點的分配和管理、精簡嵌入式軟件開發(fā)、軟設(shè)計中智能化 調(diào)試和流暢的 license 管理等功能。 09 版本改進(jìn)了在線實時

29、及批量 drc 檢測中顯示的傳統(tǒng)違規(guī)的圖形化信息，其含 蓋了主要的設(shè)計規(guī)則。 利用與一個可定義的指示違規(guī)信息的掩蓋圖形的合成，用戶 現(xiàn)在已經(jīng)可以更靈活的解決出現(xiàn)在設(shè)計中的drc 錯誤。09 版本允許用戶在 pcb 文件 中自定義布線網(wǎng)絡(luò)顯示的顏色?，F(xiàn)在，用戶完全可以使用一種指定的顏色替代常用當(dāng) 前板層顏色作為布線網(wǎng)絡(luò)顯示的顏色。并將該特性延伸到圖形迭層模式，進(jìn)一步增強 了 pcb 的可視化特性。 altium designer 09 版本為板級設(shè)計新增了 16 個機械層定 義，使總的機械層定義達(dá)到 32 層。其它提升了 pcb 向 specctra 導(dǎo)出數(shù)據(jù)的兼容性 3d 單層顯示模式 ：改進(jìn)

30、了測試點管理系統(tǒng) 。 altium designer 現(xiàn)在可以允許用戶使用網(wǎng)絡(luò)類標(biāo)簽功能在原理圖設(shè)計中將所涵 蓋的每條信號線納入到自定義網(wǎng)絡(luò)類之中。當(dāng)從原理圖創(chuàng)建pcb 時，就可以將自定 義的網(wǎng)絡(luò)類引入到 pcb 規(guī)則。使用這種方式定義網(wǎng)絡(luò)的分配，將不再需要擔(dān)心耗費時 間、原理圖中網(wǎng)絡(luò)定義的混亂等問題。 09 版本將提供更加流暢、高效和整齊的網(wǎng)絡(luò) 類定義的新模式。 altium designer summer 09 版本提供了裝配變量和板級元件標(biāo)號的圖形編輯 能。在編譯后的原理圖源文件中就可以了解裝配變量和修改板級元件標(biāo)號，這個新的 特性獎令你從設(shè)計的源頭就可以快速、高效的完成設(shè)計的變更；對于

31、裝配變量和板級 元件標(biāo)號變更操作，更重要的是這將提供一種更快速、更直觀的變通方法。altium designer 已經(jīng)為用戶提供了一種可定制虛擬儀器的功能，在新的版本中您還將看到 altium 新增了一種在 fpga 內(nèi)利用腳本編程實現(xiàn)可定制虛擬儀器的功能。該功能將為 用戶提供一種更直觀、界面更友好的腳本應(yīng)用模式 。 在 altium designer summer 09 版本中，用戶將看到一種全新的虛擬存儲儀 （memory_instrument）。 就在虛擬儀器內(nèi)部，其就可提供一個可配置存儲單元區(qū)。 利用這個功能可以實現(xiàn)從其它邏輯器件、相連的pc 和虛擬儀器面板中觀察和修改存 儲區(qū)數(shù)據(jù)。

32、4.34.3 軟件的設(shè)計結(jié)構(gòu)軟件的設(shè)計結(jié)構(gòu) proteu s 電路 設(shè)計 源程序設(shè) 計生成目 標(biāo)代碼 proteus 的 仿真調(diào)試 硬件問題 軟件問題 調(diào)試 通過 設(shè)計完成 開始 圖 4.1 設(shè)計結(jié)構(gòu)圖 5 5 系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試 5.15.1 脈沖信號發(fā)生器的調(diào)試脈沖信號發(fā)生器的調(diào)試 本課程設(shè)計是在 proteus 軟件中實現(xiàn)調(diào)試的，調(diào)試的方法很簡單，在繪好原理圖后， 就可以進(jìn)行仿真了，在這個軟件里面仿真，如果出現(xiàn)錯誤，會提示你的問題所在。如果 你的原理圖設(shè)計中毫無問題的話，那就可以仿真成功，可以實現(xiàn)你預(yù)計中的效果。 因為時鐘信號發(fā)生器就夠較為簡單，因此在繪制好此圖是，進(jìn)行調(diào)試中很順利，沒 有

33、出現(xiàn)什么問題，因為時間間隔為一秒通過計算可以知道總電阻約為 110k 左右。電容為 0.00001f.在參數(shù)設(shè)置正確后，在進(jìn)行仿真調(diào)試，時間基本上為一秒的間隔，這個現(xiàn)象可 以通過 555 的輸出端接的 led 燈的閃爍確定。 圖 5.1 時鐘信號發(fā)生器仿真圖 5.25.2 序列信號發(fā)生器和以為輸出顯示電路調(diào)試序列信號發(fā)生器和以為輸出顯示電路調(diào)試 由于這個部分包含了 4 個芯片，因此在調(diào)試的時候出現(xiàn)了一些問題，諸如：1 移位 輸出電路的脈沖信號控制端該由哪個信號控制出現(xiàn)了問題，經(jīng)過反復(fù)思考其邏輯功能， 終于找到了正確答案。2 在移位輸出電路中，s1s0 操作模式控制端時，也出現(xiàn)了相類似 的問題，

34、在經(jīng)過反復(fù)的調(diào)試，改變，再調(diào)試后，也得出了正確的設(shè)計結(jié)果。3 其中 sl,sr 在連接調(diào)試中出現(xiàn)了矛盾，原來是自己把線路連接反了。4 接線錯誤：對于第一個問題， 主要是線路過多過密導(dǎo)致接線混亂和接線過程中粗心大意產(chǎn)生的。考慮到模擬電路可以 實現(xiàn)所要求的功能，因此我們堅持了原先的電路圖，在所接電路上進(jìn)行了仔細(xì)檢查，找 出了接錯的接線，并將接線進(jìn)行了整理。 圖 5.2 序列信號發(fā)生器和移位輸出顯示器的仿真圖 5.35.3 整體電路的調(diào)試整體電路的調(diào)試 將整體的原理圖繪制好后，將 555 的輸出端用于控制下級以后的脈沖輸入端，將 74als153 的輸出經(jīng)過與非門后連接到 74194 的輸入端所連接

35、著的開關(guān)上進(jìn)行仿真調(diào)試電 路實現(xiàn)了預(yù)置數(shù)功能，但是離目標(biāo)還差了一段，但也離目標(biāo)進(jìn)了一步。經(jīng)過調(diào)整移位寄 存器的模式控制端，在進(jìn)行調(diào)試，也實現(xiàn)了右移左移功能。由于題目要求的是實現(xiàn)兩亮 兩滅的功能，所以在預(yù)置數(shù)的輸入端，調(diào)節(jié)開關(guān)的通斷狀態(tài)以實現(xiàn)，這就在理論上實現(xiàn) 了，接著就進(jìn)行調(diào)試，最后終于調(diào)試仿真成功。 圖 5.3 整體電路圖的仿真 5.45.4 系統(tǒng)實現(xiàn)的功能系統(tǒng)實現(xiàn)的功能 該系統(tǒng)實現(xiàn)了全亮全滅，兩亮兩滅的左移右移功能。通過設(shè)計，該電路還能實現(xiàn)其 他的擴展功能，三亮一滅的循環(huán)和一亮一滅的循環(huán)移位。 打開自己所設(shè)計的原理圖，點擊運行，先在移位輸出電路中預(yù)置數(shù)，再進(jìn)行右移或 者左移的功能，運行無誤

36、后，關(guān)閉文件。 6 6 設(shè)計總結(jié)與收獲設(shè)計總結(jié)與收獲 本次課程設(shè)計我只用了一個星期的時間就全部做完，效率很高，因為在設(shè)計之前根 據(jù)設(shè)計的要求，每個模塊都仔細(xì)的設(shè)計分析了，正是整個過程我都認(rèn)真的態(tài)度和方案選 擇合適，才有這么高的效率。實踐，是一面很亮的鏡子，能夠通過它看出我們自身的缺 點，能夠通過它查找出自身缺乏的知識。雖然這個項目還不是很完善，但是在設(shè)計過程 中所學(xué)到的東西是這次設(shè)計的最大收獲和財富，使我終身受益。而且從本次課程設(shè)計中 收獲很多。 這次課程設(shè)計主要是運用數(shù)字電路邏輯設(shè)計的一些相關(guān)知識，在整個實習(xí)過程中， 都離不開對數(shù)字電路課程知識的再學(xué)習(xí)。我在最開始，就先將實習(xí)用到的知識通過翻

37、閱 數(shù)電書回顧了一遍（這也是對這門課的復(fù)習(xí)，給以后的復(fù)習(xí)備考減少了很多負(fù)擔(dān)），這 樣的回顧讓我對知識的理解更加透徹，對后來的快速設(shè)計起了很好的鋪墊作用。而且還 參考了數(shù)字電路實驗指導(dǎo)書， 關(guān)于芯片的管腳，里面有清晰的描述。 課程設(shè)計，通過選擇的題目，根據(jù)要求，運用所學(xué)知識將其付諸實踐來完成。這并 不是在課堂上的單純聽懂，或者課后看書過程中的深入理解，這需要的是一種理論聯(lián)系 實踐的能力。理論知識往往都是在一些理想狀態(tài)下的假設(shè)論，而實際的動手操作則完全 不同，需要考慮實際中的很多問題。有些知識在理論上可能完全沒錯但到了實際中則不 然。比如在動筆做題時我們是不用考慮導(dǎo)線、電阻是否連接的牢固合理，但在

38、實際中， 導(dǎo)線電阻有時是會帶來時間間隔的改變，平時試驗中，我就很認(rèn)真，所以會比平時不動 手的要輕松地多。 在設(shè)計時和同學(xué)相互交流各自的想法也是很重要的，不同的人對問題的看法總有差異， 我們可以從交流中獲得不同的構(gòu)思，其他人的設(shè)計也可能有比你出色的地方，很好的借鑒， 并在大家的商討中選擇最優(yōu)方案最終一定會得到最好的設(shè)計方法。 通過這次設(shè)計，我明顯感覺到“書到用時方恨少” 。在以后的生活中我會不斷地學(xué)習(xí) 充實自己。在此要再次感謝我的指導(dǎo)老師，感謝老師給我這樣的機會鍛煉。在整個設(shè)計 過程中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心， 相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。 本次課程設(shè)計中包括 cp 的產(chǎn)生電路用的 555 芯片，基本電路我用了 7 個芯片（一片 555、一片 161、一片 153、兩片 194、一片 7400、一片 74als04）， 從電路圖的設(shè)計、實現(xiàn)、仿真、實驗報告，都是自己思考和動手。在這短短的 7、8 天電子課程設(shè)計中，不僅僅讓我們動了手動了腦，更讓我們體會到了理論與實踐相結(jié)合 的重要性，憑空的理論是站不住腳跟的，需要時間來驗證。但我們又不得不承認(rèn)理論的 重要性，理論是前提，我們必須打好基礎(chǔ)。