多路彩燈數(shù)電課程設(shè)計(jì).doc

第一章 系統(tǒng)組成及工作原理1.1 設(shè)計(jì)總體思路 根據(jù)課程設(shè)計(jì)課題要求，要實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)。需要設(shè)計(jì)時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路，循環(huán)控制電路，和彩燈花樣輸出控制電路。時(shí)鐘脈沖由555電路與74LS161分頻實(shí)現(xiàn)，循環(huán)電路由74LS161和74LS20實(shí)現(xiàn)，彩燈花樣輸出控制電路，由74LS194與相關(guān)的邏輯組合電路實(shí)現(xiàn)。1.2 基本原理由設(shè)計(jì)要求出發(fā)可知道，彩燈的三個(gè)節(jié)拍可以用移位寄存器74LS194實(shí)現(xiàn)，通過(guò)控制S0和S1實(shí)現(xiàn)右移、左移、置數(shù)。第一節(jié)拍，為1的右移；第二節(jié)拍，為0的左移；第三節(jié)拍，全亮為置數(shù)1，全滅為置數(shù)0。由于程序循環(huán)一次要12秒，因此可以設(shè)計(jì)用一個(gè)12進(jìn)制的計(jì)數(shù)器來(lái)控制循環(huán)。第三節(jié)拍時(shí)要全亮1s，全滅1s,可以通過(guò)在某時(shí)刻給74LS194置入1,1s后置入0。這就相當(dāng)于在74LS194置數(shù)輸入端加上一個(gè)0.5HZ的脈沖，我們可以通過(guò)74LS161分頻得到。多諧振蕩器1.3 電路設(shè)計(jì)流程框圖分頻控制12進(jìn)制循環(huán)控制器移位寄存器74LS194輸出顯示第二章單元電路設(shè)計(jì)2.1 循環(huán)控制電路設(shè)計(jì)2.1.1 具體實(shí)現(xiàn)方法 根據(jù)設(shè)計(jì)要求所需的是12進(jìn)制計(jì)數(shù)器，那么我們可以選擇利用74LS161（或者74LS163）設(shè)計(jì)得到一個(gè)12進(jìn)制的計(jì)數(shù)器。那么在電路設(shè)計(jì)時(shí)候就有兩種設(shè)計(jì)思路，利用CR端清零，或利用置數(shù)端口進(jìn)行置數(shù)。因?yàn)?4LS161與74LS163都是同步置數(shù)，所以如果是置數(shù)法，應(yīng)該在11即（1011產(chǎn)生有效置位控制信號(hào)）；介于74LS161是異步清零但是74LS163是同步清零，所以若是利用74LS161CR進(jìn)行清零，則需要在12即（1100產(chǎn)生有效清零控制信號(hào)），而74LS163,則在11（1011產(chǎn)生有效清零信號(hào)）。2.12 12進(jìn)制循環(huán)控制器示意圖 因?yàn)樵囼?yàn)室只提供74LS161，所以在實(shí)際調(diào)試時(shí)候用74LS161代替74LS1632.2 分頻電路設(shè)計(jì)2.2.1具體實(shí)現(xiàn)方法由于計(jì)數(shù)器就是一個(gè)分頻器，所以對(duì)于分頻電路設(shè)計(jì)就比較簡(jiǎn)單了。在74LS161（或者74LS161）的時(shí)鐘端給一個(gè)f=1Hz的控制脈沖，那么從輸出端QA，QB，QC出來(lái)的分別是二分頻（1/2f）、四分頻、八分頻。2.22 分頻電路設(shè)計(jì)示意圖2.3彩燈花樣輸出電路設(shè)計(jì)2.31 通過(guò)12進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出端的QD、QC信號(hào)控制移位寄存器74LS194的S0和S1的真值表CLK時(shí)間/S節(jié)拍QDQCS1S0SRSL74LS194移位方向11第一節(jié)拍0001 1 X右移22000133000144000155第二節(jié)拍0110X0左移66011077011088011099第三節(jié)拍1011XX置1全亮10101011置0全滅11111011置1全亮0121011置0全滅由上表可得：S0=QCS1=QD+QC時(shí)鐘端CLK用1HZ脈沖控制2.32彩燈花樣輸出電路接線圖如下所示第三章 總電路設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)一步一步的設(shè)計(jì)與分析，最后得到如下所示總的電路設(shè)計(jì)圖 第四章 實(shí)驗(yàn)調(diào)試及測(cè)試結(jié)果分析4.1 在EWB軟件上仿真調(diào)試將設(shè)計(jì)的電路在EWB軟件上畫(huà)好，然后用EWB軟件仿真看是否能達(dá)到設(shè)計(jì)所要求的效果。4.2 把仿真好的電路進(jìn)行實(shí)物連接調(diào)試及遇到的問(wèn)題4.21 連接電路的方法和技巧 個(gè)人自己覺(jué)得在進(jìn)行電路連接時(shí)候，我們要分模塊連接并檢查，要確保每個(gè)模塊的正確性，然后再進(jìn)行后面的電路連接，這樣可以很容易的解決電路的故障問(wèn)題。不要一步到位- 一次性就把整個(gè)電路的線全部連好；這樣當(dāng)一個(gè)復(fù)雜的電路時(shí)，如果電路出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)候，那么將很難找出出現(xiàn)故障的地方。4.2.2 第一個(gè)指示燈總是在熄滅狀態(tài)，其它都符合要求 根據(jù)節(jié)拍兩個(gè)指示燈的狀態(tài)知道，前面的電路是正常的，而對(duì)于顯示的4盞指示燈，其它三盞都符合要求，那么很有可能是QA引腳的問(wèn)題。后來(lái)我換了一塊74L194試驗(yàn)，結(jié)果第一個(gè)指示燈能正常工作了。4.2.3 第三個(gè)指示燈在第三節(jié)拍時(shí)總是暗的，其它都符合要求在解決第一個(gè)指示燈不亮的情況的過(guò)程中，換了新的74LS194芯片后又出現(xiàn)一個(gè)新的問(wèn)題，第三個(gè)指示燈在第三節(jié)拍時(shí)候總是滅的無(wú)法亮。分析：由于在用開(kāi)始的那塊芯片時(shí)候第三個(gè)指示燈是正常的，現(xiàn)在在第一、第二節(jié)拍時(shí)候第三個(gè)指示燈能夠正常亮滅，說(shuō)明QC引腳，以及左移，右移相關(guān)的芯片引腳是正常的，因?yàn)榈谌?jié)拍是并行置數(shù)狀態(tài)，那么故障很有可能是置數(shù)輸入端C引腳壞了，不能置入數(shù)。經(jīng)過(guò)單獨(dú)對(duì)C引腳進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果得出C引腳真的置數(shù)不進(jìn)。4.2.4 打開(kāi)電源，彩燈狀態(tài)有時(shí)從間某個(gè)狀態(tài)開(kāi)始，循環(huán)一次后正常。根據(jù)實(shí)際的電路顯示效果，我們可以判斷整體電路連接應(yīng)該沒(méi)問(wèn)題，因?yàn)檠h(huán)一次后電路符合設(shè)計(jì)的要求。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的分析得出，當(dāng)加上電源后，某些芯片的引腳初始狀態(tài)是隨機(jī)的，有時(shí)候是高電平，有時(shí)候是低電平。正因?yàn)樵趧偵想?4LS194的輸出引腳QA、QB、QC、QD的狀態(tài)有可能不是我們所要的初始狀態(tài)0，那么剛上電就會(huì)從某個(gè)中間狀態(tài)開(kāi)始，一次后循環(huán)后，當(dāng)QA、QB、QC、QD的狀態(tài)都從0狀態(tài)開(kāi)始就滿足正常的設(shè)計(jì)要求。針對(duì)與這種情況，我們可以在上電后給每一個(gè)輸出引腳清零，讓他從零初始態(tài)開(kāi)始，那么這樣就解決的這個(gè)問(wèn)題。第五章 總結(jié)設(shè)計(jì)調(diào)試與心得體會(huì)兩周的課程設(shè)計(jì)很快就結(jié)束了，在這次課程設(shè)計(jì)中我學(xué)到了很多數(shù)電專業(yè)方面的知識(shí)，當(dāng)然也有專業(yè)知識(shí)之外的其他東西。首先，是四路彩燈電路的設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)自己對(duì)芯片的功能以及引腳的功能還是不太熟悉；因此在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，自己有不斷的查閱相關(guān)資料，以及在網(wǎng)上查找些關(guān)與所需芯片的一些使用功能介紹，這樣加強(qiáng)了自己對(duì)這些芯片的理解，與其對(duì)它們的應(yīng)用。其次，是電路的連接，線路連接是件需要細(xì)心的活。在連接的時(shí)候先要檢查芯片、電線等。在連接的時(shí)候也要非常的細(xì)心，而且要有耐心，接線時(shí)候要養(yǎng)成一種好的接線習(xí)慣，我自己就喜歡把電路分成各個(gè)子單元，先確保某個(gè)單元連好，然后再接后續(xù)的電路，這樣在檢查故障時(shí)候就很輕松了。在面對(duì)電路接線時(shí)，要學(xué)會(huì)耐心細(xì)致的做一件事，不要毛躁，不要粗心，相信只要冷靜的堅(jiān)持就一定有所收獲。再次，這次課程設(shè)計(jì)，再次讓我明白團(tuán)隊(duì)之間相互合作的重要性。在自己的這次設(shè)計(jì)完成后，同時(shí)我還有去幫其他同學(xué)找一找，他們電路的故障，去分析他們?cè)陔娐分杏龅降囊恍o(wú)法實(shí)現(xiàn)功能的問(wèn)題癥結(jié)，其實(shí)自己在幫助其他同學(xué)解決問(wèn)題的時(shí)候，自己有時(shí)要去查查資料，這種主動(dòng)的去學(xué)習(xí)，讓自己所收獲到得也很多，對(duì)于自己以后避免類似的問(wèn)題很有幫助。將來(lái)在走入社會(huì)，能否找到好工作，或者說(shuō)事業(yè)順利，團(tuán)隊(duì)合作也占了很重的分量，而當(dāng)今社會(huì)，很多公司、企業(yè)都非常重視團(tuán)隊(duì)合作精神。最后，我要感謝學(xué)校給我們這樣的實(shí)踐機(jī)會(huì)，也感謝康老師在這兩周對(duì)我們的耐心教導(dǎo)?？傊?，這次的課程設(shè)計(jì)，讓我學(xué)習(xí)到了很多數(shù)電專業(yè)方面的知識(shí)，同時(shí)讓我體會(huì)到了團(tuán)隊(duì)合作的重要性，讓我以后做事更有耐心，更加細(xì)心。第六章 附錄6.1 元器件清單1片 74LS194(雙向移位寄存器)、1片 74LS161（模十六計(jì)數(shù)器）、1片74LS20（與非門(mén)）、1片74LS04（非門(mén)）、1片74LS32（或門(mén)）、發(fā)光二極管（若干）、1個(gè) 試驗(yàn)箱、導(dǎo)線（若干）、1塊 面包板6.2 參考文獻(xiàn)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 周良權(quán)編電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo) 彭介華編電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) 陳大欽編電氣與信息工程系課程設(shè)計(jì)評(píng)分表項(xiàng) 目評(píng) 價(jià)優(yōu)良中及格差設(shè)計(jì)方案的合理性與創(chuàng)造性軟件設(shè)計(jì)完成情況硬