电子技术课程设计报告Word下载.docx

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设计题目

循环彩灯电路设计

学生姓名

张涛

所在学院

专业、年级、班

自动化2011级二班

设计要求：

1.设计制作一个循环彩灯电路；

2.彩灯数量为8个；

3.循环彩灯控制方式：

8个彩灯一亮一灭，从左向右移动，彩灯亮灯和灭灯时间均为1秒；

学生应完成的任务：

设计循环彩灯的工作电路，并利用Multisim软件进行电路仿真。

利用DXP软件绘制电路原理图，并设计制作电路的PCB板。

根据设计原理对电路进行安装、调试，完成课程设计工作，并提交课程设计报告。

参考文献：

[1]童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：

高等教育出版社，2005.

[2]秦长海，张天鹏，翟亚芳.数字电子技术[M].北京：

北京大学出版社，2012.

[3]邱关源，罗先觉.电路（第五版）[M].北京：

高等教育出版社，2006.

[4]阎石.数字电子技术（第五版）[M].北京：

工作计划：

5月27日—29日完成原理图的设计；

5月29日—31日进行PCB设计；

6月3日号—4日制作PCB板；

6月5日—7日电路板安装与调试，提交课程设计报告。

任务下达日期：

2013年5月27日

任务完成日期：

2013年6月7日

指导教师（签名）：

学生（签名）：

循环彩灯

摘要：

设计制作了一个循环彩灯控制电路，该电路可以控制8个彩灯循环点亮，每个彩灯点亮时间为1秒。

控制电路主要由555定时器、加法计数器74LS161、与非门74LS00、74LS05反相器、移位寄存器74LS164组成。

555定时器构成多谐振荡器，产生时钟信号。

移位寄存器执行移位。

加法器对时钟信号进行计数。

关键词：

555定时器；

移位寄存器；

加法计数器；

反相器；

电路仿真

目录

1.设计背景………………………………………………1

1.1了解数字电路系统的定义及组成…………………1

1.2掌握时钟电路的作用及基本构成…………………1

2.设计方………………………………………………1

2.1任务分析……………………………………………1

2.2方案论证……………………………………………2

3.方案实施………………………………………………2

3.1原理图设计…………………………………………2

3.2电路仿真……………………………………………4

4.结果与结论……………………………………………5

4.1PCB制作……………………………………………5

4.2安装与调试…………………………………………6

5.收获与致谢……………………………………………6

6.参考文献……………………………………………7

7.附件…………………………………………………7

7.1电路原理图………………………………………7

7.2PCB布线图………………………………………7

7.3元器件清单………………………………………8

1.设计背景

1.1了解数字电路系统的定义及组成

数字电子技术是信息、通信、计算机、自动控制等领域工程技术人员必须掌握的基本理论和技能。

数字电路系统的主要内容：

数制、逻辑门电路、逻辑代数、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、脉冲波形、数字系统设计、数模模数转换电路、半导体存储器等。

数字电路系统一般包括输入电路、控制电路、输出电路、时钟电路和电源等。

输入电路主要作用是将被控信号转换成数字信号，其形式包括各种输入接口电路。

比如数字频率计中，通过输入电路对微弱信号进行放大、整形，得到数字电路可以处理的数字信号。

模拟信号则需要通过模数转换电路转换成数字信号再进行处理。

1.2掌握时钟电路的作用及基本构成

时钟电路是数字电路系统中的灵魂，它属于一种控制电路，整个系统都在它的控制下按一定的规律工作。

时钟电路包括主时钟振荡电路及经分频后形成各种,时钟脉冲的电路。

比如多路可编程控制器中的555多谐振荡电路，数字频率计中的基准时间形成电路等都属于时钟电路。

设计时钟电路，应根据系统的要求首先确定主时钟的频率，并注意与其他控制信号结合产生系统所需的各种时钟脉冲。

2.设计方案

2.1任务分析

充分了解循环彩灯设计要求，明确循环彩灯设计系统的全部功能、要求及技术指标；

熟悉处理信号与控制对象的各种参数、关系和特点。

根据循环彩灯的原理构思总体设计方案。

为了控制整个电路的信号输入，需要用到55定时器和设计需要的电阻和电容一起构成周期为一秒的时钟信号发生器，从而为整个电路提供所需要的连续时钟信号。

为了实现对输入脉冲的计数，需要用到计数器，为了实现移位需要用到移位寄存器。

为了将信号输出来，需要用到八个发光二极管。

2.2方案论证

本次课程设计中，为了产生时钟脉冲信号，需要用到多谐振荡器，多谐振荡器是一种自激振荡器，在接通电源后不需要外加触发信号，便能自动地产生时钟脉冲，它可以由多钟方式构成，如对称式多谐振荡器，环形振荡器，用施密特触发器构成的多谐振荡器，石英多谐振荡器，用555定时器构成的多谐振荡器，其中环形振荡器结构简单，是利用延迟负反馈产生振荡的。

其它几种多谐振荡器虽然各有特点与功能，但由于本次课程设计中所给器材有限，所以选用555定时器构成多谐振荡电路来产生设计中的时钟脉冲信号；

需要计数器的清零端与其高位输出端相接，然后由三个低位输出端输出二进制信号0—7的循环：

移位寄存器实现从左到右的顺序移动，从而实现彩灯的闪烁。

3.方案实施

3.1原理图设计

1、时钟电路设计

选择合适的数字器件，应用DXP或multisim绘制电路图。

555集成时及电路一种数字、模拟混合型的中规模集成电路，可连接成多谐振荡电路，产生单位脉冲，用于触发计数器。

555定时器的逻辑符号图如图1所示。

图1555定时器的逻辑符号图

555定时器可以很方便地构成多谐振荡器，由555定时器产生周期为1s时钟信号。

根据振荡周期计算公式

可得，该电路的振荡周期为1s。

图2由555定时器构成的时钟信号产生电路

2、驱动电路设计

由加法计数器74LS161和移位寄存器74LS164、与非门74LS00组成，用以驱动发光二极管正常工作，并且在时钟电路的控制下让八个发光二极管循环工作。

设计原理：

把555定时器的输出端接74LS161计数器的加数计数器端，将74LS161计数器的输出端分别接74LS164移位寄存器的输出端，再把74LS164移位寄存器的8个输出端分别接8个彩灯。

这样就完成了循环彩灯的循环控制。

驱动电路图如图3所示

图3驱动电路图

3、输出电路设计

输出电路有8个发光二极管和1个100Ω的电阻组成。

输出电路如图4所示。

图4输出电路图

3.2电路仿真

在各单元电路设计的基础上，按照总体电路图在仿真软件Multisim上一一选择芯片并进行连接，然后启动开关观察。

将电路在Multisim上连接好后，为各个电阻和电容选取适当值，为各个开关设置好适当的键盘打开数值连接，然后打开Multisim的开关，根据彩灯的闪烁情况判断电路是否正常。

通过仿真，我们的电路原理图无误，可以制板。

仿真图如图5所示，波形图如图6所示。

根据仿真结果可知电路原理无误，可以进行PCB板布线。

图5仿真图

图6波形图

4.结果与结论

4.1PCB制作

在布线前要在DXP中完成对电路图个元件的封装。

在封装时，要注意，因为对于同一个元件可能有多种封装方式。

封装时根据所给元件的类型选择合适的封装对各个元件进行封装。

封装完成后，把原理图导入PCB板。

导入PCB板后，再对元件的位置重新手动摆放，使尽量少的线重叠，以减少布线时的跳线出现，我们最后剩4根不可减少的跳线，当然在设计允许的范围内。

4.2安装与调试

在安装上，我们要注意发光二极管有没有插反，我们第一次将两电容安反了，出现不循环，然后换过来就好了，安装好所有的芯片和电路原件后，按照电路图逐一检查电路有没有漏焊的问题，接下来用万用表逐一检查有没有虚焊或线路断路或线路短路。

在线路没有问题的情况下连接电源调试，之后用电源逐个模块进行检查。

电路板可以正常工作，达到了预期效果

5.收获与致谢

在课程设计的过程中，较多的时间是用来查阅资料，因为还是第一次做电子课程设计，查书，查课本，通过电子线路课程设计，我了解了电子产品设计的一般过程，掌握电子线路设计的基础方法和一般过程，能用仿真软件对电子线路进行仿真设计，能用Portel等软件绘制PCB图，掌握了电子电路调试的方法，能解决设计与调试过程中出现的一般问题，能正确选用元器件与材料，能对所设计电路的指标和性能进行测试并提出改进意见，能查阅各种有关手册和正确编写设计报告。

在学完《模拟电子技术基础》和《数字电子技术》课程之后，我已经具有了一定的理论基础，实践技能和自学能力。

在复习和课程设计任务有关的单元电路，理清头绪，按照电子电路的一般设计步骤进行设计。

本次课程设计是三人一组，在设计过程中我们相互讨论、相互启发、共同努力，这让我们认识到团队协作的重要性。

这次课程设计要特别感谢的耐心辅导以及在设计中给出的宝贵建议和意见，在此我表示深深的感谢！

6.参考文献

[1]童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：

7.附件

7.1电路原理图

电路原理图如图7所示

图7电路原理图

7.2PCB布线图

PCB布线图如图8所示

图8PCB布线图

7.3元器件清单

元器件清单如表1所示。

表1元器件清单

名称

功能

个数

74LS161

加法计数器

1

555定时器

定时

74LS164

移位寄存器

电阻

100KΩ,1kΩ

各1

100Ω

电容

100nF

10uF

发光二级管

红、黄、蓝、绿

8

指导教师评语：

课程设计报告成绩：

，占总成绩比例：

40％

课程设计其它环节成绩：

环节名称：

原理设计，成绩：

20％

PCB设计，成绩：

安装调试，成绩：

总成绩：

指导教师签字：

年月日

本次课程设计负责人意见：

负责人签字：

年月日