模拟电子课设.docx
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模拟电子课设
自动化工程学院
模拟电子课程设计（报告）
学生姓名：
班级：
学号：
设计题目：
1.方波发生器制作
2.不规则变速循环彩灯的制作
3声控延时夜灯制作与调试
同组姓名：
指导教师：
2010年7月
目录
第1章方波发生器制作3
1.1设计任务3
1.2工作原理3
1.3系统分析与设计4
1.4总电路图、元器件清单、仪器仪表清单4
1.4.1总电路图4
1.4.2元器件清单5
1.5系统安装、调试与参数测量及误差分析6
1.5.1系统安装6
1.5.2实验调试结果6
1.6改进意见与收获体会6
第2章不规则变速循环彩灯的制作7
2.1设计任务7
2.2工作原理7
2.3系统分析与设计9
2.3.1CD40699
2.3.2CD40179
2.3.3发光二极管10
2.4总电路图、元器件清单、仪器仪表清单11
2.4.1总电路图11
2.4.2元器件清单11
2.5系统安装、调试与参数测量及误差分析12
2.5.1系统安装12
2.5.2系统调试12
2.6改进意见与收获体会12
第3章声控延时夜灯的制作与调试13
3.1设计任务13
3.2工作原理13
3.2.1555定时器组成框图及工作原理13
3.2.2电路的工作原理14
3.3系统分析与设计14
3.3.1设计电路图14
3.3.2NE555引脚图15
3.4总电路图、元器件清单、仪器仪表清单16
3.4.1总电路图16
3.4.2元器件清单16
3.4.3仪器仪表清单16
3.5系统安装、调试与参数测量及误差分析17
3.5.1系统安装17
3.5.2实验调试结果17
3.6改进意见与收获体会17
参考文献：
17
第1章方波发生器制作
1.1设计任务
设计一个简易的方波发生器。
在给定合适电源状态下利用相关器件制作一电路使该电路能输出一定频率的方波。
当输出端接示波器，可观察并计算出所产生的方波波形及频率。
1.2工作原理
电路工作原理
图1-174LS00电路图
74LS00是TTL与非门，高电平4V，低电平1V
vcc4A4B4Y3A3B3Y
------------------------------
141312111098
1234567
------------------------------
1A2A1Y2A2B2YGND
Y=nor（AandB）
与非门经常用来实现组合逻辑的运算
1.3系统分析与设计
方波发生器主要采用74LS00,即四2输入与非门
引出端：
1A－4A，1B－4B输入端1Y－4Y输出端
（14脚）共用电源端GND（7脚）接地端
表1-1功能表
输入
输出
A
B
Y
L
L
H
L
H
H
H
L
H
H
H
L
1.4总电路图、元器件清单、仪器仪表清单
1.4.1总电路图
图1-2四2输入与非门引脚图
电路工作原理为：
该引脚图表示74LS00为“四2输入与非门”，内部有四个两输入与非门。
A、B为输入端，Y为输出端，其共用电源端为
（14脚）接地端为GND（7脚）。
当给5脚输入高电平，空脚4输入低电平，经过74LS00输出高电平，对电容C1进行充电，示波器上显示信号在Y轴正半部分。
当电容C1充电结束后，C1继续放电，当放点结束后，C1处相当于断开。
2脚接地，输出低电平。
空脚1输入高电平，经过74LS00输出高电平，对电容C2进行充电，此时4脚输入高电平。
空脚5也输入高电平，经74LS00后输出电平。
即输出为低电平，在示波器显示信号为Y轴负半部分。
C2充电结束后断开，重复第一过程。
从此反复产生稳定方波
图1-3四2输入与非门图1-4四2输入与非门
该引脚图表示CT74LS00为“四2输入与非门”，内部有四个两输入与非门。
A、B为输入端，Y为输出端，其共用电源端为
（14脚），接地端为GND（7脚）。
1.4.2元器件清单
元器件清单如表1-2所示：
表1-2元器件清单
元器件名称
个数
74LS00
2
电阻
2
电容
2
仪器仪表清单如1-3所示：
表1-3仪器仪表清单
仪器仪表名称
个数
万用电路板
1
万用表
1
电烙铁
1
焊芯
1
电工钳
1
导线
若干
1.5系统安装、调试与参数测量及误差分析
1.5.1系统安装
系统安装步骤为：
（1）根据设计要求，画实验电路图；
（2）根据实验电路图，画出实物位置电路线路，并印制装配图；
（3）运用仿真软件对系统进行仿真；
（4）准备电烙铁，预热，摆放好材料；
（5）根据电路图进行焊接，布线，注意器件正负极；
（6）认真检查焊接是否正确，用万用表检测所焊部分通电情况是否正常；
（7）测试是否成功。
1.5.2实验调试结果
实验测试结果为：
将输出端接正弦波发生器，输出端接示波器。
通过调整在示波器上可观察到方波。
1.6改进意见与收获体会
通过这次方波发射器课程设计，不但使我了解了74LS00的一些特性，还使我在学习过程中明白了查阅资料以及团队合作的重要性，我想这一点正是平时的学习生活说缺少的，合理的利用人力物力可以使我们达到事半功倍的效果。
可以说对模电课实验的学习使我受益匪浅。
第2章不规则变速循环彩灯的制作
2.1设计任务
利用两组不规则周期发生器4069和CD4017彩灯和相关器件制作一组能够变速并且每一次变速都是不规则的彩灯电路。
2.2工作原理
（1）参考电路图如下：
图2-1不规则变速循环彩灯总电路图
（2）电路的工作原理：
图2-2cd4017工作原理及应用电路图
十进制计数／分频器CD4017，其内部由计数器及译码器两部分组成，由译码输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是O0、O1、O2、…、O9依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。
CD4017有10个输出端（O0～O9）和1个进位输出端～O5-9。
每输入10个计数脉冲，～O5-9就可得到1个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。
CD4017有3个输（MR、CP0和~CP1），MR为清零端，当在MR端上加高电平或正脉冲时其输出O0为高电平，其余输出端（O1～O9）均为低电平。
CP0和～CPl是2个时钟输入端，若要用上升沿来计数，则信号由CP0端输入；若要用下降沿来计数，则信号由～CPl端输入。
设置2个时钟输入端，级联时比较方便，可驱动更多二极管发光。
由此可见，当CD4017有连续脉冲输入时，其对应的输出端依次变为高电平状态，故可直接用作顺序脉冲发生器。
图2-3cd4069工作原理及应用电路图
CD4069逻辑功能及引脚如图所示，其中非门F1、F2和外接电阻R2、R3、电容C4构成多谐振荡器，产生约3Hz的脉冲方波，供给CD4017作计数脉冲和CD40174作移位脉冲。
R3、C4为振荡定时元件，调节这两个元件可改变振荡信号频率，从而控制彩灯色彩的流动速度，以呈现各种不同的视觉效果。
另外，CD4069的非门3还用作CD40174复位信号的倒相器。
CD4069为CMOS数字集成电路，是一种高输入阻抗器件，容易受外界干扰造成逻辑混乱或出现感应静电而击穿场效应管的栅极。
虽然器件内部输入端设置了保护电路，但它们吸收瞬变能量有限，过大的瞬变信号和过高的静电电压将使保护电路失去作用，因此，CD4069中未使用的非门F4、F5、F6的输入端{9}、{11}、{13}脚均接到Vss接地端，以作保护。
电路中的电阻器R1、电容器C1、C2、二极管VD1、VD2组成电源电路。
AC220V市电通过电源电路的降压、整流、滤波及稳压处理，变换成比较稳定的DC12V低压，为各晶体管和集成电路提供工作电压。
2.3系统分析与设计
2.3.1CD4069
CD4069工作时，引脚7接地，CD4069为常用的CMOS集成门电路为六反相器。
CMOS集成门电路完成的功能为
CMOS反相器的基本电路如图2—2所示。
为驱动管，又称输入管，
为负载管，两管栅极连在一起作输入端，漏极连在一起作输出端。
要求
＞
，且
。
2.3.2CD4017
CD4017有10个输出端（O0～O9）和1个进位输出端～O5-9。
每输入10个计数脉冲，～O5-9就可得到1个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。
CD4017有3个控制（MR、CP0和~CP1），MR为清零端，当在MR端上加高电平或正脉冲时其输出O0为高电平，其余输出端（O1～O9）均为低电平。
CP0和～CPl是2个时钟输入端，若要用上升沿来计数，则信号由CP0端输入；若要用下降沿来计数，则信号由～CPl端输入。
设置2个时钟输入端，级联时比较方便，可驱动更多二极管发光。
由此可见，当CD4017有连续脉冲输入时，其对应的输出端依次变为高电平状态，故可直接用作顺序脉冲发生器。
数据处理
当输入
时，
＜
，
截止，
＞
，
导通，输出
。
当输入
时，
＞
，
导通，
＜
，
截止，所以输出
。
2.3.3发光二极管
图2-4发光二极管
发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。
因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。
此外，在一定条件下，它还具有发光特性。
在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。
进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光
2.4总电路图、元器件清单、仪器仪表清单
2.4.1总电路图
图2-5不规则变速循环彩灯总电路图
2.4.2元器件清单
表2-1元器件清单
元器件名称
个数
CD4069芯片
1
CD4017芯片
1
电阻
10
开关
2
二极管
2
发光二极管
10
表2-2仪器仪表清单
仪器仪表名称
个数
万用电路板
1
万用表
1
电烙铁
1
焊芯
1
电工钳
1
导线
若干
2.5系统安装、调试与参数测量及误差分析
2.5.1系统安装
系统安装步骤为：
（1）根据设计要求，画出实验电路图；
（2）根据实验电路图，画出实物位置电路线路图和印制装配图；
（3）运用仿真软件对系统进行仿真；
（4）准备电烙铁，预热，摆放好材料；
（5）根据电路图进行焊接，布线，注意器件正负极连接是否正确；
（6）认真检查焊接是否正确，用万用表检测所焊部分通电情况是否正常；
（7）测试是否成功
2.5.2系统调试
系统调试结果为：
接入适当的电源后发现彩灯的工作情况满足实验要求，所以调试结果成功。
2.6改进意见与收获体会
通过这次课程设计，使我看到了理论知识和课程实践的差别，让我明白了平时看似虚无缥缈的理论知识却在实际中发挥了巨大的作用。
这更增强了我对于模电课程的学习兴趣，可以说CD4069和CD4017这两个电子芯片的工作原理及相关知识为我打开了对于模电知识渴求的大门。
这使我觉得我们动手、思考和解决问题的能力是必不可少的素质，理论结合实践也是我们大学生最应具备的素质。
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