数电设计报告.docx
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数电设计报告
1绪论
在六、七十年代,电力电子技术完全是建立在模拟电路基础上的。
但是,现在数字式信号、数字电路显得越来越重要,数字信号处理技术日趋完善成熟,显示出越来越多的优点:
便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰（提高抗干扰能力）、便于软件包调试和遥感遥测遥调,也便于自诊断、容错等技术的植入。
所以,在八、九十年代,对于各类电路和系统的设计来说,模拟技术还是有用的,特别是:
诸如印制版的布图、电磁兼容（EMC）问题以及功率因数修正（PFC）等问题的解决,离不开模拟技术的知识,但是对于智能化的开关电源,需要用计算机控制时,数字化技术就离不开了。
电子技术是21世纪发展最为迅速的领域之一，这主要得益于集成电路和计算机技术的迅速发展。
这两项技术既是电子技术发展的产物，又是电子技术持续发展的推动力。
集成电路和计算机技术的飞速发展，将人类社会带入信息时代，在这样的时代背景下，掌握电子技术对我们来说是非常重要的。
要掌握一门技术，不仅要具有理论的知识，还要经过不断实践，而课程设计对我们来说就是一种很好的实践方法。
在这个五彩缤纷的世界里，彩色已经带给人视觉上的享受。
不管是哪个商店或是旅馆的招牌都用各种颜色组成，来吸引顾客的眼球。
彩灯的控制，颜色的搭配，彩灯的循环控制在其中占了很大的比例。
本报告就是对这次课程设计的总结。
主要包含了以下内容：
简单介绍了系统设计思路和方案，详细介绍各单元电路的原理，介绍了在调试过程中碰到的问题和解决方法，总结了课程设计的收获和体会。
本次课程设计的题目是彩灯控制，要求具有以下功能：
控制红、绿、黄一组彩灯循环闪亮，变化的规律是：
全灭→红→红绿→绿绿→黄绿→黄→全亮→全灭→全亮→黄→黄绿→绿→红绿→红，如此往复循环。
2设计方案概述
2.1系统设计思路与总体方案
一个最简单的彩灯控制器由N进制计数器发生电路，3-8译码器电路，与非门和或门电路组成。
因此其原理可由如下的框图表示出来：
译码器电路
N进制计数器
时钟脉冲
2.2总体工作过程
2.2.1十三进制计数器
首先由信号源提供频率为1KHz的信号，将此信号接入74LS163。
由译码器得到脉冲的上升沿信号，在这个脉冲信号的驱动下，计数器开始计数，当计数到十三时，将产生进位，通过74LS10门电路进行与非，并将其输出端接到74LS163的清零端。
2.2.2译码器扩展
通过两片74LS138对计数器输出进行译码，利用译码器的片选端将3-8译码器扩展成4-16线译码器。
2.2.3最小项门电路
译码器的输出是低电平，通过最小项原理，将红绿灯状态通过与非门的连接，再对逻辑表达式进行变换，转化为与或非的表达形式，通过74LS10.74LS32,74LS20进行线路连接。
2.3各功能块的划分和组成
2.3.1十三进制产生电路
这部分电路由74LS163和74LS10，因为74LS163是异步清零，利用清零端的反馈方式进行计数，其最后的状态为1101.
2.3.2译码器扩展
这部分电路包括两片74LS138，通过对芯片片选端的控制可以将其进行扩展，此电路就是利用片选端G1与QD连接进行扩展。
2.3.4最小项逻辑门电路
这部分电路由两片74LS10（三输入端与非门）,一片74LS20（四输入端与非门）和一片74LS32（或门）组成
3单元电路的设计和分析
3.1十三进制发生电路
由前面介绍知道，74LS163和74LS10组成，下图为其电路图：
图3-1十三进制发生电路
N进制计数器的关键是要分清楚芯片是异步还是同步，还有就是在将十进制或者十六进制改为其他N进制时要选择好是清零还是置数功能。
3.2译码器扩展电路
此电路由两个74LS138芯片组成，通过片选端进行扩展。
4电路的调试及仿真
仿真结果为：
5总体电路原理图
将各分电路依次连接起来，然后对总电路进行仿真测试。
总电路图如下：
图4总体电路原理图
6设计体会及心得
6.1通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。
在整个设计过程中，我们通过这个方案包括设计了一套电路原理、连接图，和芯片上的选择。
6.2在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。
6.3我沉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。
平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。
而且还可以记住很多东西。
比如一些芯片的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。
认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。
所以这个期末测试之后的课程设计对我们的作用是非常大的。
6.4经过两个星期的实习，过程曲折可谓一语难尽。
在此期间我们也失落过，也曾一度热情高涨。
从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。
生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。
劳动是人类生存生活永恒不变的话题。
通过实习，我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义，我才意识到老一辈电子设计为我们的社会付出。
我想说，设计确实有些辛苦，但苦中也有乐，在如今单一的理论学习中，很少有机会能有实践的机会，但我们可以，而且设计也是一个团队（也就两个人）的任务，一起的工作可以让我们有说有笑，相互帮助，配合默契，两人之间欢乐在这里洒下，大学里一年的相处还赶不上这十来天的合作，我感觉我和同学们之间的距离更加近了；我想说，确实很累，但当我们看到自己所做的成果时，心中也不免产生兴奋；正所谓“三百六十行，行行出状元”。
我们同样可以为社会作出我们应该做的一切，这有什么不好？
我们不断的反问自己。
也许有人不喜欢这类的工作，也许有人认为设计的工作有些枯燥，但我们认为无论干什么，只要人生活的有意义就可。
社会需要我们，我们也可以为社会而工作。
既然如此，那还有什么必要失落呢？
于是我们决定沿着自己的路，执着的走下去。
同时我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。
某个人的离群都可能导致导致整项工作的失败。
实习中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。
团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。
而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。
对我们而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。
挫折是一份财富，经历是一份拥有。
这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。
这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在老师的辛勤指导下，终于游逆而解。
同时，在老师的身上我们学也到很多实用的知识，在次我们表示感谢！
同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！
6.5此次课程设计，学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题，出现差错的随机应变，和与人合作共同提高，都受益非浅，今后的制作应该更轻松，自己也都能扛的起并高质量的完成项目。
6.6在此，感谢于老师的细心指导，也同样谢谢其他各组同学的无私帮助！
7附录
7.1各芯片的管脚及功能图
7.1.174LS161十进制计数器
（1）74LS161的引脚图
CLK:
时钟信号端
D1，D2，D3.D4:
输入端Q1、Q2、Q3、Q4:
输出端
ENP、ENT：
使能端RCO:
进位端
LOAD’：
置数端
（2）74LS161十进制计数器的功能表：
它的主要功能为：
异步清除：
当CLR`=0时，无论有无CLK，计数器立即清零，Q4-Q1均为0。
同步预置：
当LOAD`=0时，在时钟脉冲上升沿的作用下，Q4=D4，Q3=D3，Q2=D2，Q1=D1。
当使能端ENP=ENT=1时，并有脉冲上升沿作用，计数器计数。
锁存：
当使能端ENP=0或ENT=0时，计数器禁止计数，为锁存状态。
7.1.274LS138译码器
（1）74LS138引脚图
VCC:
电源端GND：
地端
Y0’——Y7’：
输出端A、B、C：
输入端
G1、G2A’（S2’）、G2B’（S3’）：
控制端
（2）74LS138功能表
输 入
输 出
使能端
选 择 端
G1
/G2*
C
B
A
/Y0
/Y1
/Y2
/Y3
/Y4
/Y5
/Y6
/Y7
1
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
0
0
1
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
0
0
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
0
1
0
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
0
1
0
1
1
1
1
1
1
0
1
1
1
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
×
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
×
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
/G2*=/G1A+／G2B
7.1.374LS20两个四输入端与非门
7.1.374LS10三个三输入端与非门
74LS10是四3输入与非门门
表达式为：
Y=（ABC）’
引脚排列图管脚功能：
左下1--1A，2--1B，3--2A，4--2B，5—2C；7--GND；
右起：
右上8--3Y，9--3A，10--3B；11—3C，12—1Y，13—1C；14--VCC
其中A，B,C为输入端，Y为输出端，GND为电源负极，VCC为电源正极
74LS10真值表
A B CY
------------------------
0 001
0101
0 011
0 1 11
1 001
1011
1101
1110
7.1.574LS32四个两输入端或门
74LS32是四2输入或门
表达式为：
Y=A+B
引脚排列图管脚功能：
左下1--1A，2--1B，
3--1Y；4--2A，5--2B，6--2Y；7--GND；
右起：
右上8--3Y，9--3A，10--3B；11--4Y，12--4A，
13--4B；14--VCC
其中A，B为输入端，Y为输出端，GND为电源负极，VCC为电源正极。
74LS32真值表
A B Y
--------------
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
参考文献
1．阎石主编.数字电子技术基础。
高等教育出版社，2005
2．谢自美主编.电子线路设计、实验、测试。
华中科技大学出版社，2003
3．任致程主编.经典集成电路400例。
机械工业出版社，2001
4．历雅萍，易映萍主编.电子技术课程设计。
高等教育出版社，2005.
5．陈明义主编.电子技术课程设计实用教程。
中南大学出版社，2002
6．臧春华主编.电子线路设计与应用。
高等教育出版社，2004
7.王革思主编.数字电路原理设计与实践教程。
电子工业出版社，2005
电气信息学院课程设计评分表
项目
评价
优
良
中
及格
差
设计方案的合理性与创造性
软件设计完成情况
硬件调试完成情况
设计说明书与设计图纸质量
答辩情况
独立工作能力
完成任务情况
出勤情况
综合评分
指导教师签名：
________________
日期：
________________
注：
表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容；
此表装订在课程设计说明书的最后一页。
课程设计说明书装订顺序：
封面、任务书、目录、正文、评分表、附件（非16K大小的图纸及程序清单）。
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