电子技术应用课程设计报告.docx
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电子技术应用课程设计报告
课程设计说明书
学生姓名:
学号：
学院:
班级:
题目:
1交替闪光器的制作与调试
2电子触摸控制器的制作与调试
3八路电子抢答器的制作与调试
指导教师：
2015年12月28日
目录
第一章交替闪光器的制作与调试1
1.1设计任务1
1.2总体设计方案1
1.3系统分析与设计2
1.4总电路图、元器件清单2
1.4.1总电路图2
1.4.2元器件清单表3
1.5系统安装、调试与参数测量3
1.5.1系统安装3
1.5.2系统调试4
1.5.3系统参数4
1.6改进意见与收获体会4
第二章电子触摸控制器的制作与调试5
2.1设计任务5
2.2总体设计方案5
2.3系统分析与设计6
2.4总电路图、元器件清单7
2.4.1总电路图7
2.4.2元器件清单表9
2.5系统安装、调试与参数测量9
2.5.1系统安装9
2.5.2系统调试9
2.5.3参数测量10
2.6改进意见与收获体会10
第三章八路电子抢答器的制作11
3.1设计任务11
3.2总体设计方案11
3.3系统分析与设计11
3.3.1总体设计11
3.3.2共阴极七段数码管12
3.3.3D锁存器（74LS373）12
3.3.4编码器（74LS147）13
3.3.5译码器（CD4511）13
3.3.6控制电路（74LS00和74LS30）14
3.4总电路图、元器件清单15
3.4.1总电路图15
3.4.2元器件清单15
3.5系统安装、调试与参数测量15
3.5.1系统安装16
3.5.2系统调试16
3.5.3系统参数16
3.6改进意见与收获体会16
参考文献17
第一章交替闪光器的制作与调试
1.1设计任务
1．要求是两只发光二极管（LED）交替闪光。
2．分析电路的工作原理。
说明交替闪光的频率与电路中的哪些器件有关。
3．完成交替闪光器制作及调试。
1.2总体设计方案
图1-1交替闪光器原理图
该图是以555电路为核心的闪光电路，当其正常工作时，发光二极管VDl和VD2将轮流交替闪烁。
电路原理：
电路NE555和Rl、R2、Cl组成低频振荡器。
电路起振后，电路555的3脚电位高低不断变化，当3脚为高电平时，VDl失电不发光，VD2通电发光；当3脚为低电平时，VDl通电发光，VD2失电不发光。
所以，两只发光二极管将轮流闪烁发光。
具体制作时，两只发光二极管选用的分别是红色、绿色，可以更加醒目一些。
1.3系统分析与设计
555的工作原理
1接地
2触发
3输出
4复位
5控制电压
6门限（阈值）
7放电
8电源电压Vcc
图1-2555的引脚图
当给电路通电瞬间，电源正极通过电阻R3和R4给电解电容C1充电，此时C1两端电压由0V往上升，也就是555的2、6脚电压从0V往上升，根据2脚电压小于1／3电源电压时8脚输出高电平，这时发光二极管LEDl灯亮，LED2灯灭，当C1上电压上升至4V时，555的6脚电压达到了2／3电源电压，555电路翻转，8脚输出低电子，LEDl灯灭，而LED2灯亮，此刻7脚电位为0V，C1上的电荷通过R2向7脚0V放电。
当C1放电到2V，即555的2脚电位降至1／3电源电压时，3脚又输出高电平，LEDl灯亮，而LED2灯灭，7脚又开路，电源又开始通过R3和R4向C1充电，又重复—上述过程。
所以LEDl和LED2交替闪亮。
1.4总电路图、元器件清单
1.4.1总电路图
图1-3总电路图
1.4.2元器件清单表
表1-1元器件清单
元器件名称
具体说明（大小、型号等）
个数
电阻
470欧
2
68千欧
1
2.2千欧
1
电容
10微法
1
100微法
1
555
无
1
发光二极管
无
2
1.5系统安装、调试与参数测量
1.5.1系统安装
按电路图连接电路。
1.5.2系统调试
按照总的电路图，在电路板上将各元器件连接好。
安装时二极管和集电极电容的正负极不要接错，焊接过程中，LED的加热时间不能过长，过长会使LED损坏，焊接时应迅速，焊接成功后应立即冷却，使温度迅速降下来，以免烧毁LED。
用万用表检验电路导通，若出现毛病进行修改，确认无误后连接5至15V直流稳压电源，即可看到红灯绿灯交替闪烁的现象。
1.5.3系统参数
输出电流（mA）:
±200
定时范围:
10μs~hours
最大工作频率（kHz）:
500
NE555：
工作电压（V）:
4.5~16
1.6改进意见与收获体会
从一开始连电路图都看不懂，一点一点摸索到能够根据电路图去焊接电路板，再到能够熟练地掌握焊接的技巧，我从这个过程中学到了不少在课堂上学不来的知识。
动手能力一点点的提高，我很欣慰我成长了很多。
我能够熟练地使用万用表，同时也提高了我分析问题和解决问题的能力。
遇到问题时不能仅仅依靠自己，多参考团队的意见，有时候可以事半功倍。
第2章电子触摸控制器的制作与调试
2.1设计任务
（1）设计一个电子触摸控制器。
要求当人触摸触摸板（或导线）时，二极管发光，大约5秒钟后，二极管熄灭。
（2）分析电路的工作原理并加以说明。
（3）完成此电子触摸控制器的制作与调试。
2.2总体设计方案
图2-1电子触摸控制器原理图
用手触摸接触板，触发电路，从而接通电路，电路开始定时，二极管发光一段时间。
电路工作原理：
本电路基本上是一个NE555单稳电路，主要的差别只是触发方法不同。
NE555的触发输入端由22MΩ的电阻偏置到高电平，所以当接触板被触摸时，人的皮肤电阻将低于引脚2对地阻抗。
这种效用使触发输入端的电压低于1/3VCC的门限电平，所以定时开始。
输出脉冲宽度T=1.1R1C1，这个电路大约为5秒，在引脚3与地之间接入一个继电器以代替发光二极管LED和电阻，就能实现一个开关功能。
2.3系统分析与设计
集成电路是一片NE555定时电路，在这里接成单稳态电路。
平时由于触摸板（或导线）无感应电压，电容C1通过NE555管脚7放电完毕，管脚3输出为低电平，二极管不发光。
当需要使二极管发光时，用手触碰一下触摸板（或导线），人体感应的杂波信号电压加至NE555的触发端，使NE555的输出由低变成高电平，二极管发光。
同时，NE555管脚7内部截止，电源便通过R1给C1充电，这就是定时的开始。
当电容C1上电压上升至电源电压的2/3时，NE555管脚7道通使C1放电，使管脚3输出由高电平变回到低电平，发光二极管熄灭，定时结束。
定时长短由R1、C1决定：
T1=1.1R1*C1。
图2-2555定时器引脚图
输入电压、电容电压、输出电压波形的原理说明
1.无触发输入时电路工作在稳定状态，输入电压保持高电平，输出端保持低电平，电容电压为0V
2.当输出电压下降沿到达时，555触发输入端由高电平跳变为低电平，电路被触发，输出电压由低电平跳变为高电平，电路由稳态转入暂稳态。
3.在暂稳态期间，电容电压由0V开始增大，在电容电压上升到阈值电压2/3Vcc时，电路将保持暂稳态不变。
4.暂稳态结束
5.恢复过程
恢复过程结束后，电路返回到稳定状态，单稳态触发器又可以接受新的触发信号。
图2-3单稳态触发器接受信号原理图
2.4总电路图、元器件清单
2.4.1总电路图
图2-4电子触摸控制器的总电路图
集成电路是一片NE555定时电路，在这里接成单稳态电路。
平时由于触摸板（或导线）无感应电压，电容C1通过NE555管脚7放电完毕，管脚3输出为低电平，二极管不发光。
当需要使二极管发光时，用手触碰一下触摸板（或导线），人体感应的杂波信号电压加至NE555的触发端，使NE555的输出由低变成高电平，二极管发光。
同时，NE555管脚7内部截止，电源便通过R1给C1充电，这就是定时的开始。
当电容C1上电压上升至电源电压的2/3时，NE555管脚7道通使C1放电，使管脚3输出由高电平变回到低电平，发光二极管熄灭，定时结束。
定时长短由R1、C1决定：
T1=1.1R1*C1。
图2-5555定时器引脚图
输入电压、电容电压、输出电压波形的原理说明
1.无触发输入时电路工作在稳定状态，输入电压保持高电平，输出端保持低电平，电容电压为0V
2.当输出电压下降沿到达时，555触发输入端由高电平跳变为低电平，电路被触发，输出电压由低电平跳变为高电平，电路由稳态转入暂稳态。
3.在暂稳态期间，电容电压由0V开始增大，在电容电压上升到阈值电压2/3Vcc时，电路将保持暂稳态不变。
4.暂稳态结束
5.恢复过程
恢复过程结束后，电路返回到稳定状态，单稳态触发器又可以接受新的触发信号。
图2-6单稳态触发器接受信号原理图
2.4.2元器件清单表
表2-1元器件清单
元件种类
数目
22M电阻
1
4.7M电阻
1
150电阻
1
0.01uF电容
1
0.1uF电容
1
发光二极管
1
Ne555
1
导线
若干
2.5系统安装、调试与参数测量
2.5.1系统安装
根据电路图,布线,焊接并认真的检查焊接的是否正常,万用表测（2—3次）所焊电路部分。
2.5.2系统调试
我们按照电子触摸控制器的要求进行操作，检测电路是否满足要求。
二极管发光调试成功。
2.5.3参数测量
触碰触摸板，发现二极管持续发光大约5秒后熄灭。
2.6改进意见与收获体会
通过这次制作与调试，让我更好的了解了Ne555元件作用，增强了自己的动手能力。
所学的知识能运用与实际，更是激发了我们的学习热情。
这次电子设计，使我对电子元件有了更好的认识，也使我更好的认识自己的不足，去解决问题的时候更加注重团队的力量。
第三章八路电子抢答器的制作
3.1设计任务
完成一个八路电子抢答器的制作与调试。
3.2总体设计方案
设计一个智力竞赛抢答器，可同时共8名选手参加比赛，并具有定时抢答功能。
具体功能要求如下：
基本功能：
（1）设计一个智力竞赛抢答器，可同时供8名选手或8个代表队参加比赛。
（2）设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。
（3）抢答器具有锁存与显示功能。
即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。
选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。
（4）抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。
当主持人启动"开始"键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右。
（5）参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。
3.3系统分析与设计
3.3.1总体设计
该电路采用5个数字集成电路，其中74LS373为D锁存器，74LS30为8输入的与非门。
比赛时，J0，J1…J7由参赛选手控制，J8由主持人控制。
当任意一个选手抢先按下按钮时，7430的输出将跳变为低电平，这个低电平使74LS373处于锁存状态，它的输出Q0,Q1….Q7被锁存，随即编码器进行编码。
74LS147为10线到4线的编码器，输入端为低电平有效，输出为反码。
Cd4511为译码器，输入BCD码时经译码后使数码管显示数字0，1……9。
为了使译码后数码管能显示数字，该电路将译码器的D端输入接74LS373的锁存控制输入端，数字被锁存时，该端为低电平，数码管为正常显示数字；允许数据输入时，74LS373的11脚为高电平，经过译码后数码管不显示，这样正好满足了电路的要求。
数码管为共阴7段数码管。
一轮抢答结束，由主持人按动清除按钮J8，对D锁存器进行解锁。
3.3.2共阴极七段数码管
图3-1共阴极数码管图
共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极（COM）的数码管。
共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。
当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。
共阴数码管内部连接如图所示。
3.3.3D锁存器（74LS373）
74ls373是常用的地址锁存器芯片，它实质是一个是带三态缓冲输出的8D触发器，在单片机系统中为了扩展外部存储器，通常需要一块74ls373芯片.本文将介绍74ls373的工作原理,引脚图（管脚图）,内结构图、主要参数及在单片机系统中的典型应用电路.
74ls373工作原理简述:
（1）.1脚是输出使能（OE）,是低电平有效,当1脚是高电平时,不管输入3、4、7、8、13、14、17、18如何,也不管11脚（锁存控制端,G）如何,输出2（Q0）、5（Q1）、6（Q2）、9（Q3）、12（Q4）、15（Q5）、16（Q6）、19（Q7）全部呈现高阻状态（或者叫浮空状态）;
（2）.当1脚是低电平时,只要11脚（锁存控制端,G）上出现一个下降沿,输出2（Q0）、5（Q1）、6（Q2）、9（Q3）、12（Q4）、15（Q5）、16（Q6）、19（Q7）立即呈现输入脚3、4、7、8、13、14、17、18的状态.
锁存端LE由高变低时，输出端8位信息被锁存，直到LE端再次有效。
当三态门使能信号OE为低电平时，三态门导通，允许Q0~Q7输出，OE为高电平时，输出悬空。
3.3.4编码器（74LS147）
74ls47是一个10线-4线优先编码器（BCD输出）
简要说明:
147为10线-4线优先编码器,共有54/7414754/74LS147两种线路结构，147将9条数据线（1-9）进行4线BCD编码,即对最高位数据线进行译码.当1-9电平时,编码输出（ABCD）为十进需单设/IN0输入端.
管脚图:
图3-274LS147引脚图
1-9编码输入端（低电平有效）
ABCD编码输出端（低电平有效）
3.3.5译码器（CD4511）
ＢＣＤ七段显示器译码器/译码器
ICCD4511是一组用来作为BCD对共阴极LED七段显示器译码的包装。
其引脚图如图3-2所示，其各脚功能如下：
LT：
做灯泡测试用，当LT=0，则不论其它输入状态为何，其输出abcdefg=1111111，使七段显示器全亮，即显示8，以便观测七段显示器是否正常。
当LT=1，则正常解码。
BI：
空白输入控制，当BI=0（LT为1时）则不论DCBA之输入为何，其输出abcdefg皆为0，即七段显示器完全不亮，此脚可供使用者控制仅对有效数据译码，避免在无意义的数据输入时显示出来造成字型的系乱。
LE：
数据栓锁致能控制；在CD4511中，不但具译码功能，更具有数据栓锁的记忆功能。
当LE=0时（LT=1且BI=1），DCBA数据会被送入IC的缓存器中保存，以供译码器码；当LE=1时，则IC中的暂存器会关闭，仅保存原来在LE=0时的DCBA数据供译码器译码。
换句话说当LE=1时，不论DCBA的输入数据为何，皆不影响其输出，其输出abcdefg仍保留原来在LE由0转为1以前的资料。
图3-3CD45111引脚功能图
3.3.6控制电路（74LS00和74LS30）
74LS00：
引出端符号：
1A－4A，1B－4B输入端1Y－4Y输出端
电源电压：
7V
输入电压：
54/7400、54/74H00、54/74S00：
5.5V
54/74LS00：
7V
A－B间电压除54/74LS00：
5.5V
74LS30：
图3-474LS30的引脚图及真值表
3.4总电路图、元器件清单
3.4.1总电路图
图3-5八路电子抢答器总电路图
3.4.2元器件清单
表3-1元器件清单表
种类
数目
100K电阻
9
74ls373
1
74ls00
1
74ls30
1
74ls147
1
Cd4511
1
共阴7段数码管
1
5伏直流电压源
1
导线
若干
3.5系统安装、调试与参数测量
3.5.1系统安装
安装过程中要注意数码管的正反。
实验版要用到的线很多很繁琐，不能心急。
3.5.2系统调试
首先我们按照抢答器的功能进行操作，检测电路是否满足要求，结果某些功能不能实现。
我们就设法查找并排出了故障。
最后调试成功。
3.5.3参数测量
本实验无需参数测量。
3.6改进意见与收获体会
课程设计使我们将课堂上的理论知识有了进步的了解，并增强了对数字电子技术这门课程的兴趣。
了解了更多电子元件的工作原理，如：
74LS00、74LS147,74LS373等。
电路的焊接既考验一个人的耐心，也考验这他的细心。
因为一条线焊错，可能整个电路就不能正常工作。
这次电路焊接和调试，让我懂得自己很多不足之处，以后一定要努力学习，不断改进自己。
参考文献
[1]彭介华.电子技术课程设计指导.北京：
高等教育出版社，1997
[2]丁文霞，陆岷，刘安芝.电子技术基础实验与课程设计.北京:
电子工业出版社，
2005
[3]韩广兴.电子元器件与实用电路基础.北京：
电子工业出版社，2005
[4]赵志杰.集成电路应用识图方法.北京：
机械工业出版社，2004
[5].
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