带数字显示的八档音量控制器.docx

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带数字显示的八档音量控制器

某城建学院

数字逻辑电路课程设计报告

带数字显示的八档音量控制器

姓名：

武胜敏

学号：

061408107

专业班级：

计算机科学与技术0614081班

指导老师：

樊晓红梁成武

所在院系：

计算机科学与工程系

20010年9月2日

成绩评定·

一、指导教师评语（根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定）。

课程设计成绩评定

成绩等级：

指导教师签字：

年月日

摘要

随着集成电路技术的迅速发展和计算机深入到各个领域，电子电路的计算机辅助设计与分析技术EDA已成为电子电路系统分析和设计的有力工具，并发展成为电子学领域的重要分支。

本设计是在前导验证性认知实验的基础上，进行更高层次的命题设计实验——带有数字显示的八档音量控制器，在教师指导下独立查阅资料、设计、安装和调试特定功能的电子电路。

以此培养利用模拟、数字电路知识，解决电子线路中常见实际问题的能力，积累实际电子制作经验，目的在于巩固基础、注重设计、培养技能、追求创新、走向实用。

1.设计要求：

带数字显示的八档音量控制器

1）用两个按键控制音量，一个用于增加音量，一个用于减小音量；

2）音量控制分为8档，每按键一下，增加或减小一档；

3）当音量增加（减小）到最大（最小）时，继续按音量增减开关无效，即音量被保持，不在继续增（减）；

4）开机时自动恢复音量到最小状态；

5）用数码管显示音量的大小值，并随着音量的变化即时改变。

2.设计方法：

使用555定时器接成多谐振荡器，它的输出作为脉冲源，向两个4位双向通用移位寄存器74LS194芯片提供移位脉冲。

通过触摸控制电路来改变移位寄存器的左移和右移，移位寄存器左、右的移动则控制发光二极管的亮度，光的亮度影响光敏电阻，最后达到控制音量大小的效果，音量的大小即档数在通过编码器由显示译码器上显示出来。

3.取得成果：

通过查阅资料、电路设计、软件仿真，实现了带数字显示的八档音量控制器的电路设计与测试，所设计的电路能够满足音量控制的基本要求，但是由于所学知识有限在部分地方与设计要求有一定出入，在仿真过程中有些功能不能实现。

一、概述3

1.1设计目的3

1.2设计要求3

1.3设计方法3

二、系统总体方案4

2.1设计思想4

2.2、模块介绍4

三、硬件设计5

3.1脉冲源电路图5

3.2双向移位寄存电路5

3.3编码电路6

3.4译码显示电路7

3.5音量控制电路7

四、课程设计心得体会9

4.1设计中遇到的问题及解决方法9

4.2心得体会9

参考文献10

附系统原理图11

一、概述

1.1设计目的

本课程设计是在前导验证性认知实验基础上，进行更高层次的命题设计实验，要求学生在教师指导下独立查阅资料、设计、安装和调试特定功能的电子电路。

培养学生利用模拟、数字电路知识，解决电子线路中常见实际问题的能力，使学生积累实际电子制作经验，目的在于巩固基础、注重设计、培养技能、追求创新、走向实用。

1.2设计要求

设计一个带数字显示的8档音量控制器，要某现以下功能：

（1）用两个按键控制音量，一个用于增加音量，一个用于减小音量；

（2）音量控制分为8档，每按键一下，增加或减小一档；

（3）当音量增加（减小）到最大（最小）时，继续按音量增减开关无效，即音量被保持，不在继续增（减）；

（4）开机时自动恢复音量到最小状态；

（5）用数码管显示音量的大小值，并随着音量的变化即时改变。

1.3设计方法

使用一个555定时器和几个电阻、电容接成多谐振荡器，以它输出方波脉冲作为脉冲源，向两个4位双向通用移位寄存器74LS194芯片提供移位脉冲。

触摸控制电路通过控制S1和S0控制移位寄存器的左、右移输入，而移位寄存器左、右的移动则控制了电路中发光二极管的亮度，光的亮度影响到音控电路部分的光敏电阻的大小，最后达到控制音量大小的效果。

两个74LS194芯片的8个输出端接一个8线-3线优先编码器74HC148芯片，74HC148芯片的输出端分别接BCD码七段译码驱动器的输入端，通过BCD码显示译码器显示音量的大小档位。

二、系统总体方案

2.1设计思想

具有显示控制的8档音量控制器，设计要求的功能包括：

开机显示最低值，音量增加（减少）到最大值（最小值）时停止增（减），这主要通过移位寄存器实现。

显示音量的大小，需要编码器和显示器；控制音量的大小主要光的亮度影响到音控电路部分的光敏电阻的大小，最后达到控制音量大小的效果。

查找74系列的各种芯片，找出适合芯片的逻辑功能和管脚排布，在纸上画出电路草图，逐个模块进行理论验证。

2.2、模块介绍

电路共分五大模块，每个模块完成独立的功能，总体功能框架如下图

（1）所示：

图

（1）功能框架图

双向移位寄存器使用了两个74LS194。

触摸电路模块主要使用了两个2N5685和两个2N1132三极管以及两个10千欧的电阻和两个电容。

编码电路用到74LS147优先编码器。

阻抗变换电路用到了13个电阻、9个发光二极管、8个二极管、两个电容、一个2N2219三极管。

三、硬件设计

3.1脉冲源电路图

555定时器与电阻、电容组成多谐振荡器以产生矩形方波，向双向移位寄存器提供脉冲。

555定时器构成的多谐振荡器电路图如图2示。

图2555定时器构成的多谐振荡器电路图

3.2双向移位寄存电路

由两片74LS194芯片串联起来构成，A、B两个按键开关分别连接两块74LS194芯片的S1、S0端，通过双向移位实现八档控制。

两片74LS194芯片的八个输出端接74HC148编码器。

电路图如图3示。

图3由两片74LS194芯片串联起来构成的双向移位寄存电路图

图474LS194管脚图

3.3编码电路

两片74LS194芯片的八个输出端连接74HC147芯片的输入端，74HC147芯片的输入端有效信号为低电平，当某一输入端有低电平输入，且比它优先级别高的输入端无低电平输入时，输出端才输出相对应的输入端的代码。

故输入端1~6要与紧跟其后的编码信号构成与门。

编码电路如图4示

图574HC148的管脚图

图6编码电路

3.4译码显示电路

经编码产生的二进制数由BCD七段显示译码器显示输出音量大小。

译码显示电路如图5示.

图7译码显示电路

3.5音量控制电路

音量控制电路由两个74LS194芯片的8个输出端所连的发光二极管与光敏电阻构成，开机后按下按键B实现两个芯片的串行右移，使LED2～LED9依次点亮，同时，LED1随电流呈阶梯增长而亮度加大，相应光敏电阻的阻值减小，从而使音量逐渐增大。

同理按键A实现音量减小的控制功能。

音量控制电路如图6示。

图6音量控制电路图

四、课程设计心得体会

4.1设计中遇到的问题及解决方法

问题1：

实现音量控制大小选用芯片的种类较多。

解决方法：

通过上网查资料及咨询老师，放弃了计数器而选择了移位寄存器作为计数器以实现对电路音量的增加和减少

问题2：

电路设计比较复杂

解决方法：

看似简单的题目其实用到了许多芯片，通过查阅资料尽量减少了芯片的个数但功能不会减少

4.2心得体会

通过一周的课程设计，使我对数字逻辑电路这门课又有了新的认识和收获。

在选择课程设计的题目时候，我没选择和其他同学一组，因为按照以往的课程设计两个人一组总是推脱责任效率特低，经过认真考虑我决定自己一组。

经过认真选题我选择了具有显示的8档音量控制器。

也许经过一个暑假没看课本，刚开始做这个题目时不知道从那下手，周一看了一些参考资料和课本后有了基本思路。

周二才真正的把大体框架给画出来，但是经过老师的指导，发现有很多漏洞，因此我不得不放弃这个方案，经过老师的提醒再次查阅资料，得到了现在的电路图。

我自以为设计的很好很巧妙，但是在仿真软件上具体实现的时候却出了大麻烦。

原来我把数字信号和脉冲信号搞混淆了，以为他们也能进行与或非运算，结果当然是设计不行，必须重新来设计。

经过又一番努力，总算完成了设计，但由于仿真软件上找不到触摸开关，所以没有进行仿真测试，设计的电路理论上是可以实现音量大小控制的，但是具体到实践上必然有大大小小的问题。

这让我深深地体会到了实践与理论相结合的重要性，过去学了数字逻辑电路的知识之后就放在一边了，等到用的时候才发现自己学的很浅，使用仿真软件一段时间以后，对以前所学的知识进行了复习和巩固，这对以后的学习是大有裨益的。

在本次课程设计中，我的一个最大失误就是电路设计这方面，一方面是网上可供查阅的资料很少，我得自己探索着做，另一方面就是对基础知识掌握的不牢，很多基本的东西都不记得了，导致出现重大的设计失误，所幸我对这个设计还算比较熟悉，最后能够及时弥补设计失误带来的时间和人力物力上的浪费。

所以说以后需要认真学习，踏实实践，及时复习，才能将一门课学好。

通过这次设计我感受到：

1.学习是没有止境的。

在做这个课程设计之前，我一直以为自己的数电水平还可以。

但是在完成这个设计的时候，我总是被一些小的，细的问题挡住前进的步伐，让我总是为了解决一个小问题而花费很长的时间。

最后还要查阅其他的书籍才能找出解决的办法。

并且我在做设计的过程中发现有很多东西，我都还不知道。

其实设计的时候，基础是一个不可缺少的知识，但是往往一些核心的高层

次的东西更是不可缺少。

2.多和老师讨论。

在做课程设计的工程中要不停的讨论问题，这样，我可以尽可能的纠正自己思想，这样就不会使自己在做的过程中没有方向，并且这样也是为了把自己错误想法及时打消。

讨论不仅是一些思想的问题，他还可以深入的讨论一些技术上的问题，这样可以使自己的人处理问题要快一些。

3.多改变自己设计的方法。

在设计的过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法，这样可以方便自己解决问题。

参考文献

[1]唐敏.数字式音量控制电路.某师X学院学报（自然科学版），1997，14

（1）

[2]阎石主编.《数字电子技术基础》，，高等教育，2007年

[3]杨兆选、丁润涛.555定时器原理及实用电路集锦.某，某大学，1989.1～30

[4] 谢实、朱荣.电子技术基础实验与实训.，科技，2009年3月

附系统原理图

系统原理图如图7示

图7系统原理图