电子技术课程设计.docx
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电子技术课程设计
《电子技术课程设计报告》
题目：
灯光控制器的设计
学院：
工程学院
专业：
电气工程及其自动化
班级：
0604
姓名：
刘文
指导教师：
刘春梅
2008年12月19日
1课程设计目的………………………………………………1
2课程设计题目描述和要求……………………………………1
3课程设计报告内容……………………………………………1
3.1设计方案的选定与说明……………………………………2
3.2论述方案的各部分工作原理………………………………3
3.3相关的计算………………………………………………7
3.4设计方案的图表…………………………………………7
4总结………………………………………………………7
课程设计的内容如下：
1.课程设计目的
（1）综合运用电子技术课程所学到的理论知识，独立完成设计课题。
（2）进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与设计方法。
（3）学会将单元电路组成系统电路的方法。
（4）熟悉中规模集成电路的使用方法。
（5）通过查阅手册和文献资料，培养独立分析和解决实际问题的能力。
2.课程设计题目描述和要求
描述：
（1）根据所学的模拟电子技术、数字电子技术实现逻辑电路。
（2）使用逻辑电路让红、绿、黄三种颜色的灯在时钟脉冲信号的作用下，按照一定顺序点亮。
（3）按照要求使状态转换时间间隔为1秒，且电路能自启动。
要求：
设计一个灯光控制逻辑电路，要求红、绿、黄三种颜色的灯在时钟信号作用下，按下表规定的顺序转换状态。
其中“1”表示灯亮，“0”表示灯灭。
要求状态转换时间隔为1秒，且电路能自启动。
尽可能采用中规模集成电路芯片。
CLK顺序
红
黄
绿
0
0
0
0
1
1
0
0
2
0
1
0
3
0
0
1
4
1
1
1
5
0
0
1
6
0
1
0
7
1
0
0
8
0
0
0
表1
3.课程设计报告内容
3.1设计方案的选定与说明。
（1）灯光控制逻辑电路可以由门电路或集成电路来实现,但根据要求及设计的简单，设计方案采用集成电路实现,此设计方案主要由直流电源电路、定时器电路、计数器电路、数据选择器电路、灯光电路等五大部分组成。
（如图1）
图1灯光控制器设计框图
（2）要实现以上电路有许多方法，但采用中规模集成器件具有体积小、重量轻、性能好等优点，并且能够易于市场采购，价格便宜容易买到，设计成本低,便于大规模生产。
（3）此灯光控制器中，红、绿、黄三种颜色的灯在不同时间的亮灭的不同情况由外加信号加以进行控制。
方案的说明：
灯光控制器电路的基本组成及其结构原理。
它主要由电源电路、计数器电路、数据选择器电路和脉冲信号发生器四个部分组成。
选用555定时器作为脉冲信号发生器电路；选用四位二进制计数器74LS161来完成计数器电路，输出三驱动信号Q0-Q2经2片双4选1数据选择器74HC153来控制发光二极管的亮灭工作，由电源电路、直流稳压电路把220V、50HZ的交流电压经变压器降压经D1-D4进行桥式整流，W7805稳压后给主电路提供+5V的电源。
最后由5V电源提供555定时器作为输入电源，输出的脉冲信号送给计数器产生信号控制发光二极管发光。
三盏灯的亮灭情况为：
根据题目要求可知，“1”表示灯亮，“0”表示灯灭。
红、黄、绿三种颜色的灯点亮情况可由真值表来描述。
用Q2Q1Q0表示输入，用R、Y、G分别表示红、黄、绿三种灯的输出，则输出状态的真值表，如（表2）。
Q2
Q1
Q0
R
Y
G
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
1
0
0
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
1
1
0
1
0
0
1
1
1
0
0
1
0
1
1
1
1
0
0
表2
逻辑函数表达式
3.2论述方案的各部分工作原理；
（1）直流电源电路分析
在电子电路及设备中，一般都需要稳定的直流电源供电。
直流电源的输入为220V的电网电压（即市电）,一般情况下，所需直流电压的数值和电网电压的有效值相差较大，因而需要通过电源变压器降压后，再对交流电压进行处理。
单相交流电经过电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路转换成稳定的直流电压，其方框图及各电路的输出电压波形如（图2）所示。
图2直流稳压电源的方框图
QL1A60V
根据直流稳压电源流程图，选用固定式三端稳压器输出电压可调电路如（图3）所示。
图3固定式三端稳压器输出电压可调电路
直流稳压电源中R1用220Ω，R2用680Ω的这个是用来调节输出电压的。
输出电压公式Uo≈Uxx（1+R2/R1），此稳压电路可在5～12V稳压范围内实现输出电压连续可调节。
此三端集成稳压集成电路lm7805最大输入电压为35V，输入输出差需保持2V以上，这样该电路中因为稳压器的直流输入电压是正14V，故该稳压电路的最大输出电压为正12V。
此电路的精度一般可达到0.04以上，用lm7805就能满足一般需求了。
7805集成稳压器（图4）1接整流器输出的+电压，2为公共地（也就是负极），3接正5V输出电压。
7805
图47805集成稳压器
（2）定时器电路分析
555定时器（如图5）是一种多用途的数字-模拟混合集成电路，利用它能极方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。
由于使用灵活、方便，所以555定时器在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都得到了广泛的应用。
U0
图5555多谐振荡器
555定时器工作原理：
电路初次通电时，因电容C1两端电压不能突变所以2脚为低电平。
555时基电路置位（3脚为高电平，7脚为低电平）此时正电源通过
电阻R1﹑R2给电容C1充电从而使其电压不断升高。
当C1两端电压升至2/3
时，555时基电路翻转复位（3脚为低电平，7脚为低电平）此时电容C1储存能量通过R2向7脚放电，从而使C1两端电压不断下降至1/3
时555时基电路又翻转置位……如此周而复始引起电路振荡。
C2在充放点过程中其电压在（1/3—2/3）
之间变化。
（3）计数器电路分析
计数器不仅能用于对时钟脉冲计数，还可以用于分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列以及进行数字运算等。
集成的四位同步二进制计数器74161除了具有二进制加法计数功能外，还具有预置数、保持和异步置零等附加功能。
表3为4位同步二进制计数器74161的功能表。
表34位同步二进制计数器74161的功能表
CLK
Rd’
LD’
EP
ET
工作状态
X
0
X
X
X
置零
↑
1
0
X
X
预置数
X
1
1
0
1
保持
X
1
1
X
0
保持（C=0）
↑
1
1
1
1
计数
选用74161是因为它的低3位和高3位的前、后8种状态相同，而本设计只需用它的低3位来实现8进制数。
4位同步二进制计数器74161（如图6）。
Q3
图64位同步二进制计数器74161
（4）数据选择器电路分析
双4选1数据选择器74HC153（如图7）包含两个完全相同的4选1数据选择器，两个数据选择器有公共的地址输入端，而数据的输入端和输出端是各自独立的。
通过给定不同的地址代码，即可从4个输入数据中选出所要的一个，并送至输出端Y。
3.3相关的计算；
因为输出为八个状态循环，所以用74LS161的低三位作为八进制计数器。
若以R、Y、G分别表示红、黄、绿三个输出，则可得计数器输出状态Q2Q1Q0与R、Y、G关系的真值表，选两片双4选1数据选择器74HC153作通用函数发生器使用R、Y、G。
已知74HC153在S’=0的条件下输出的逻辑式为
由真值表写出R、Y、G的逻辑式，并化成与数据选择器的输出逻辑式相对应的形式。
3.4设计方案的图表；
器件名称
用途及规格
数量
74HC153
数据选择器
2
74161
计数器
1
555定时器
多谐振荡器
1
7805集成稳压器
集成稳压器
1
发光二极管
3
电阻
若干
电容
若干
表4主要器件清单
4.总结
通过几天的课程设计，使我加深了对数据选择器、译码器、直流稳压电路、时序逻辑电路、时钟脉冲电路的理解。
经过本次课程设计加强了我的实际动手操作的能力，并且加深了我对电子技术的理解。
在整个设计过程中，经过不断思考和解决各种问题，使我更加熟练地使用74HC153数据选择器和74LS161计数器、555定时器各个管脚的功能以及接法。
在设计的过程中，遇到的各种困难，比如说：
集成片管脚不知如何接，不知如何去制作电子技术模拟图，和使用计算机制图时工具的使用等等。
在这次课程设计中，发现我对书本的知识掌握不够，不能很好地掌握书中的重点难点。
经过本次设计让我对书本知识的一次巩固与加强，平时看书看不到重点，经过几天的查阅资料，让我对以前很多朦胧的知识点进行了一次全新的掌握。
知识在实践中积累，在动手操作的时候得到了发挥，借助本次课程设计，提高了我对数字电子技术和模拟电子技术的结合能力，为我今后的学习工作打下了一个良好的开端。
参考书目：
［1］阎石，《数字电子技术基础》第五版，北京，高等教育出版社，2006年
［2］华成英，童诗白，《模拟电子技术基础》第三版，北京，高等教育出版社，2001年
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