数字电路设计报告书.docx

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数字电路设计报告书

XXXX大學

数字电路设计报告书

题目:

多路彩灯控制器

系部名称

：

计算机系

学生姓名

：

一帆

专业名称

：

计算机科学与技术

班级

：

计科xxxx班（xx）

实习时间

：

05年5月30至05年6月10日

多路彩灯控制器的设计

一实验目的

1．进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。

2．熟悉几种常用集成数字芯片，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。

3．了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。

4.培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。

二设计题目与思路

本次数字电路课程设计我选择的题目是“多路彩灯控制器”。

这个系统的主要功能是：

1.自动控制多路彩灯按预设的花型进行变换；

2.花型种类不少于三种，花型自拟；

3.分别用快慢两种节拍实现花型变换。

4.选作：

用单片机实现，要求同上；

用可编辑逻辑器件实现，要求同上。

三使用元件

1.设计所需的元件：

74LS161（四位二进制同步计数器）----------------------2个；

74LS194（移位寄存器）------------------------------3个；

74LS139（双二线——四线译码器）----------------------1个；

74LS74（双D触发器）-------------------------------1个；

74LS20（双四输入与非门）----------------------------1个；

74LS04（六非门）------------------------------------1个；

发光二极管---------------------------------------------8个；

555---------------------------------------------1个；

电容：

4.7μf----------------------------------------------1个；

0．01μf----------------------------------------------1个；

电阻：

150kΩ------------------------------------------------------------1个；

4.7kΩ---------------------------------------------1个；

270Ω------------------------------------------------1个；

实验板一个；

万用表一个；

导线若干；

2．工具：

镊子，钳子各一个。

四总体方案的设计与选择

1．总体方案的设计

拿到题目后，经过分析问题及初步的整体思考，拟定以下二种方案：

方案一：

总体电路共分三大块。

第一块实现花型的演示；第二块实现花型的控制及节拍控制；第三块实现时钟信号的产生。

主体框图如下：

花型演示电路

花型控制

节拍控制电路

时钟信号电路

方案二：

在方案一的基础上将整体电路分为四块。

第一块实现花型的演示；第二块实现花型的控制；第三块实现节拍控制；第四块实现时钟信号的产生。

并在部分电路的设计上与方案一采用了完全不同的方法，如花型的控制。

主体框图如下：

花型演示电路

花型控制电路

节拍控制电路

时钟信号电路

2总体方案的选择

方案一与方案二最大的不同就在，前者将花型控制与节拍控制两种功能融合在一起，是考虑到只要计数器就可以实现其全部功能的原因，且原理相对简单。

如此设计，其优点在于：

设计思想比较简单。

元件种类使用少，且都较熟悉易于组装电路。

缺点则是：

中间单元电路连线过于繁多，容易出错。

且可能出现线与关系。

要避免这些，则势必造成门电路使用过多。

导致电路不稳定，抗干扰能力下降。

而后者则将以上两种功能分开设计，各单元电路只实现一种功能。

其优点在于：

电路设计模块化，易于检查电路，对后面的电路组装及电路调试带来方便。

缺点则是：

节拍控制电路采用可编辑逻辑电路，原理相对复杂，不易理解。

花型控制电路简单，花型也比较简单。

基于以上原因，加上为了确保短时间内完成课程设计，我选择了连线少，易于组装和调试的方案二。

五单元电路的设计

1．花型演示电路

由二片移位寄存器194级联实现。

其八个输出信号端连接八个发光二极管，用其输出信号控制发光二级管的亮灭实现花型演示。

电路图如下：

2．花型控制信号电路

由二片161级联的模22（三种花型节拍总数）计数器加D触发器实现。

将其几个输出信号加上适当门电路产生三种花型所需的输入信号，并将计数器的重置（计数器用置数法设计）信号通过D触发器（确保每个状态保持22拍）反馈到节拍控制电路。

电路图如下：

3．节拍控制电路

由一片139和一片194级联实现。

将上一单元电路的反馈信号作为139的地址端，从而改变194的工作状态，整体上实现脉冲频率的变换，即交替产生快慢节拍。

电路图如下:

4．时钟信号电路

由一片555加上适当电容及电阻实现。

电容取：

4.7μf0.01μf

电阻取：

150kΩ4.7kΩ

时钟信号频率为：

f=1/T=1/0.7（R1+R2）c=1hz

电路图如下：

六总体电路图（见附页）

七电路组装、调试过程中遇到的问题及解决办法

在电路组装过程中，遇到的最大问题是，起初考虑不周全，芯片分布不够合理，出现了许多“特长线”。

不但影响布线速度，而且也会给后来的调试带来不必要的麻烦。

当时已经布线不少，不可能重新开始，再三权衡，最后只移动了一个芯片，问题就得到了很大改善。

其次就是布线，因为要求不准交叉，且横平竖直，所以在保证连通的情况下，在布线上也下了不少工夫。

调试过程中，第一轮用万用表欧姆档测试，就遇了实验板上有插孔不通的情况，导致芯片不能正常工作。

相对于别的办法，我选择了导线显式连通，因为其更明晰，更易实现。

对于高阻导线则只能换掉。

第二轮接电后，用万用表的电压档测试单元电路的状态。

如：

时钟信号电路的信号是否正常产生，控制信号电路中的计数器能否正常计数，D触发器能否每22拍翻转一次……最后在整体上测试一遍。

在整个调试完成后，却遇到的新问题：

彩灯演示时有时正常有时混乱。

在排除其它可能的情况下，我仔细检查各端子的连接情况，发现清“0”端在清“0”后悬空了。

将其插到电源正极后，发现问题解决了。

八分析与心得

课程设计刚开始，拿着选定的题目不知如何入手。

毕竟课程设计不同于实验课，电路图都要自己设计。

静下心来，仔细分析题目，再加上指导老师的说明与提示，心中才有了谱。

将整个系统根据不同的功能化分成模块，再分别进行设计，逐个攻破，最后再将其整合即可。

在设计过程中，既有用过的芯片，又有没用过的，只能自己查表，分析功能。

即学即用。

最后调试阶段，哪怕一个小小的错误也会使结果出不来。

只好一条线一条线地查，一个孔一个孔地测。

结果终于出来了，又发现有的地方还应改进。

如快慢节拍不是很明显，花型比较简单，且555产生的时钟信号频率太小等等。

通过这次课程设计，使我受益颇多。

既巩固了课堂上学到的理论知识，又掌握了常用集成电路芯片的使用。

在此基础上学习了数字系统设计的基本思想和方法，学会了科学地分析实际问题，通过查资料、分析资料及请教老师和同学等多种途径，独立解决问题。

同时，也培养了我认真严谨的工作作风。

计科xxxx班xx号一帆

2005/6/6

附页（总电路图）:

XXXX大学计算机系电子设计过程考核表

学生姓名

一帆

班级/学号

计科xxxx班/xx

实习单位

实验中心

所在部门

3#---520

课程设计时间

05年5月30日—05年6月10日

具体实习内容

第一周

选择课程设计题目,认真分析所选题目（多路彩灯控制器）的功能,再结合实验室提供的器材，设计原电路图，确定可以实现要求功能后,经老师检查,签字通过后,领取实验器材,开始组装电路.

第二周

组装完成后,进入调试阶段.电路能实现预定的功能时,调试完成,经由指导指导老师验收合格后,可针对原电路图中的不足地方做了一些改进设计,或如数归还器材后,开始写实习报告.

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指导师傅（教师）姓名

职务或职称

指导师傅（教师）

对学生的评价

实习态度

□认真□一般□不认真

实习纪律

□全勤□偶尔缺勤□经常缺勤

实践能力

□很强□一般□较差

指导师傅（教师）对学生专业知识与社会实践能力相结合情况的建议

指导师傅（教师）签字

年月日

XXXX大学计算机系电子设计成绩鉴定表

学生姓名

一帆

班级/学号

计科XXXX班/XX

实习时间

05年5月30日—05年6月10日

实习成绩鉴定

实习内容（20分）

与毕业设计结合程度（10分）

与专业结合程度（6分）

其它（4分）

实习单位评价

（20分）

实践能力（10分）

实习态度（6分）

实习纪律（4分）

实习报告鉴定

（60分）

报告内容与实习单位资料紧密结合，且资料详实（8分）

报告内容与毕业设计内容紧密结合（8分）

其它内容（4分）

报告质量（主题、结构、观点、逻辑、资料、字数40分）

评阅教师姓名

职称

实习成绩

评语

评阅教师签字

年月日