课程设计模板.docx
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课程设计模板
课程设计说明书
课程名称：
电子技术
设计题目：
院系：
电子信息与电气工程学院
学生姓名：
学号：
200902010024
专业班级：
自动化2009级1班
指导教师：
2015年5月29日
课程设计任务书
设计题目
循环彩灯
学生姓名
所在院系
电子信息与电气工程学院
专业、年级、班
自动化2009级1班
设计要求：
1、设计制作一个循环彩灯电路；
2、设置彩灯数量为8个，8个彩灯依次闪烁，彩灯亮灯时间为1秒。
学生应完成的工作：
设计循环彩灯的工作原理，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。
参考文献阅读：
[1]童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：
高等教育出版社，2005.
[2]臧春华.电子线路设计与应用[M].北京:
高等教育出版社,2005.
[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：
高等教育出版社，2005.
[5]张阳天，韩异凡.ProtelDXP电路设计[M].北京：
高等教育出版社，2005.
工作计划：
5月18号—20号完成原理图的设计；5月21号—22号进行PCB设计；5月25号—26号制作PCB板；5月27号—28号电路板安装与调试，提交课程设计报告。
任务下达日期：
2015年5月18日
任务完成日期：
2015年5月29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、十进制可逆计数器74LS192和3线-8线译码器74LS138组成。
555定时器构成多谐振荡器，产生振荡周期为1秒的时钟信号；74LS192构成八进制计数器，并对时钟信号进行计数；74LS138对74LS192的低3位输出代码进行译码，并驱动对应的发光二极管点亮。
关键词：
555定时器；译码器；计数器；电路仿真
目录
1.设计背景……………………………………………………………………1
1.1了解数字电路系统和数字电路的定义和组成……………………1
1.2掌握时钟电路的作用及基本构成…………………………………………1
2.设计方案……………………………………………………………………1
2.1任务分析……………………………………………………………………1
2.2方案论证……………………………………………………………………1
3.方案实施……………………………………………………………………2
3.1原理图设计…………………………………………………………………2
3.2电路仿真……………………………………………………………………4
3.3PCB制作……………………………………………………………………5
3.4安装与调试…………………………………………………………………6
4.结果与结论…………………………………………………………………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……………………………………………………………8
7.3元器件清单………………………………………………………………9
1.设计背景
1.1了解数字电路系统和数字电路的定义和组成
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。
在设计输入电路时，必须首先了解输入信号的性质，接口的条件，以设计合适的输入接口电路。
数字电路是用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路，又叫数字系统。
由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能，所以又称数字逻辑电路。
现代的数字电路由半导体工艺制成的若干数字集成器件构造而成。
逻辑门是数字逻辑电路的基本单元。
存储器是用来存储二值数据的数字电路。
从整体上看，数字电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。
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
根据课程设计要求，分析可知，循环彩灯是由555定时器、两个48KΩ的电阻和一个10nF和一个10uF的电容一起构成周期为一秒的时钟周期发生器，为电路提供时钟信号，支持整个电路的工作；由74LS192计数器和74LS138三线八线译码器组成，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8个发光二极管循环工作。
2.2方案论证
在循环彩灯电路中，需要体现的是电路的循环功能，由555定时器、2个48KΩ的电阻和一个10nF、一个10uF的电容一起构成的周期为一秒的时钟周期发生器，为电路提供时钟信号。
驱动电路采用74LS192计数器和74LS138三线八线译码器来实现，所以再经过由74LS192计数器和74LS138三线八线译码器组成的驱动电路，最终在8个发光二极管上显示输出结果。
电路结构框图如图1所示。
图1电路结构框图
3.方案实施
3.1原理图设计
1、时钟电路设计
555集成时及电路是一种数字、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2所示。
图2555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定时器构成的时钟信号产生电路如图3所示。
根据振荡周期计算公式
可得，该电路的振荡周期为××××
×××××××××××。
图3由555定时器构成的时钟信号产生电路
2、驱动电路设计
由74LS192计数器和74LS138三线八线译码器组成,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74LS192计数器的加数计数器端，将74LS192计数器的输出端分别接74LS138译码器的输出端，再把74LS138译码器的8个输出端分别接8个彩灯。
因为只需要8个彩灯依次点亮，也就是8种状态，然后进入下一个循环，而74LS192计数器是十进制计数器，有十种输出状态，所以采取把74LS192计数器的QD输出端返回接其置位端，以实现当计数到八时，返回从零开始计数。
这样就完成了循环彩灯的循环控制。
驱动电路图如图4所示。
图4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2个100Ω的电阻和两个高电平组成。
只有当从驱动电路过来的是低电平，才可以让发光二极管导通发光。
输出电路如图5所示。
图5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6所示。
用555定时器构成的多谐振荡器的振荡频率理论值为1Hz，可能因为电压的不稳定，在开始时彩灯亮的时间并不为1s，在循环过一次后，彩灯按照时长为1秒进行依次发亮。
根据仿真结果可知电路原理无误，可以进行PCB板布线。
图6仿真图
3.3PCB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又多种封装方式。
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。
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×××××××××
×××××××××
×××××××××
×××××××××
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3.4安装与调试
在安装上，我们要注意发光二极管有没有插反，所以在安装前，请教了老师怎样辨认正负极。
然后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。
加入5V电压后我们的电路板没能正常工作，在老师检查后发现555定时器少接了一个高电平，在板子上连上一根跳线，使电路完整后，再给加一个5V的电压，电路板可以正常工作，达到了预期效果。
4.结果与结论
利用555定时器、2个48KΩ的电阻和一个10nF、一个10uF的电容来设计时钟电路，经过仿真，并利用示波器观察波形，得到了一个多谐振荡器，其频率是1Hz；利用74LS192计数器和74LS138译码器来设计一个驱动电路，经过仿真，我们得到当计数器为1000即8的时候进入下一次循环，且将输出与译码器相连接，以低电平的形式输出；利用发个发光二级管、两个电阻和高电平来设计输出电路，经过仿真，我们得到只有二极管接受低电平时，才可通路发光的结果。
综上所述，我们利用电路仿真，得到了正确结果。
在调试过程中，发现555定时器上少接了一个高电平，经连线后，电路可以正常工作。
5.收获与致谢
经过两个星期的电子技术课程设计，×××××××××
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学间的相互合作精神。
通过本次课程设计，我收获了很多。
首先通过实践加深了对数字电子技术理论知识的理解，能够初步掌握自动化专业常用软件的基本工具的应用，并且亲身感觉到与数字生活是如此的近距离，有说不出的喜悦与甜蜜。
但是由于软件基本功不行，设计过程中遇到了小难题，尤其在PCB布线的时候，耽误了大量时间，在经过不懈努力后才完成了我们的PCB板。
所以我们在设计的过程中，不可对其中任意一个环节不耐心，要认真检查到每一根导线。
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×××××××××
这次课程设计我深刻意识到认真的重要性，也许是第一次做数电课程设计，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现自己的不足之处，对以前所学过的知识认识得不够深刻，掌握得不够牢固，理解的不够透彻。
总体来说,这次实习我受益匪浅.在摸索该如何设计程序使之实现所需功能的过程中,特别有趣,培养了我的设计思维,增加了实际操作能力。
如果不能够认真谨慎的工作，我们的设计不会达到预期的效果。
还有不论遇到什么困难，不要对自己失去信心。
在以后我要更加努力学习，培养自己独立思考的能力，弥补自身的不足，提高自己的综合素质。
这次设计过程中我要感谢×××××××××
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×××××××××
耐心指导以及在设计中给出的宝贵建议和意见，教会我对DXP和Multisim的使用，以及搭档在设计原理图中所做的帮助，我再次表示深深的感谢！
6.参考文献
[1]童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：
高等教育出版社，2005.
[2]臧春华.电子线路设计sx与应用[M].北京:
高等教育出版社,2005.
[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：
高等教育出版社，2005.
[5]张阳天，韩异凡.ProtelDXP电路设计[M].北京：
高等教育出版社，2005.
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
74LS192
可逆十进制计数器
1
555定时器
定时
1
74LS138
译码器
1
电阻
48KΩ
2
100Ω
2
电容
10nF
1
10uF
1
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：
原理图设计与仿真，成绩：
，占总成绩比例：
20％
环节名称：
PCB设计，成绩：
，占总成绩比例：
20％
环节名称：
电路安装调试，成绩：
，占总成绩比例：
20％
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
升级会员 