循环彩灯设计.docx

1、循环彩灯设计课 程 设 计 任 务 书设计题目循环彩灯学生姓名鸿杰所在院系电子信息与电气工程系专业、年级、班07电子信息工程一班设计要求：1设计制作一个循环彩灯电路；2彩灯数量为8个，8个彩灯依次闪烁彩灯亮灯时间为1秒；3循环一次后，8个彩灯同时闪烁一次，时间为1秒，然后开始下一个循环。学生应完成的工作：完成循环彩灯的原理图设计及PCB板的制作，尽量手动布线完成PCB板图。然后将修改无误的PCB板图复制，转印，做板。再按照自己设计的电路原理图把电子元器件焊接到电路板上。经调试能正常工作，老师考查合格后，写好设计报告。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、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谢嘉奎.电子线路（第四版）M.北京:高等教育出版社，2004.4邱关源,罗先觉.电路（第五版）M.北京：高等教育出版社，2006.5阎 石.数字电子技术（第五版）M.北京：高等教育出版社，2005.6张阳天,韩异凡.Protel DXP电路设计M.北京：高等教育出版社，2005.工作计划：5月11日讲解题目与原理图设计 5月1213日原理图设计5月1415日PCB板设计5月1819日PCB板制做5月20日 电路安装5月21日 电路调试5月22日 设计验收 设计报告任务下达日期： 2009年 5 月 11 日 任务完成日期： 20

3、09年 5 月 22 日指导教师（签名）： 学生（签名）： 循环彩灯摘 要：用74LS138N实现电路的彩灯循环功能，用555定时器来控制计时从而实现闪烁时间为一秒，在计时方面则有74LS192N来实现逐一闪烁时间一秒。其中，74LS192N的预置数从低到高依次接0000（对应的十进制为0）1001（对应的十进制数为9），其UP端接高电平实现加计数。要注意的是74LS192和发光二极管是共阳极的。关键词：555定时器；共阳极；预置数；循环目 录1.设计背景1 1.1了解数字电路系统的定义及组成1 1.2掌握时钟电路的作用及基本构成12.设计方案1 2.1课题分析与研究 1 2.2构思总体设计方

4、案 13.方案实施 2 3.1单元电路绘制与仿真2 3.2系统整体设计和仿真设计 54.结果与结论65.收获与致谢76.参考文献77.附件 71. 设计背景1.1了解数字电路系统的定义及组成 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。1.2掌握时钟电路的作用及基本构成 时钟

5、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课题分析与研究充分了解设计要求，明确设计系统的全部功能、要求及技术指标；熟悉处理信号与控制对象的各种参数、关系和特点。2.2构思总体设计方案 通过计数芯片74LS192N与3线8线译码器74LS138N来完成555自激脉冲发生器产生

6、的周期为1s的矩形脉冲，利用555定时器产生延迟1s的高电平，将此高电平接入发光二极管。通过本次实验来熟悉电子电路的设计方法和设计环节，因此选用集成度较低的计数芯片和译码器。3. 方案实施3.1单元电路绘制与仿真选择合适的数字器件，应用DXP或其他EDA软件绘制各单元的逻辑电路图。标注各单元电路输入输出信号的波形。原理图中所用的元件应使用标准标号；电路的排列一般按信号流向由左至右排列；重要的线路放在图的上方，次要线路放在图的下方，主电路放在图的中央位置；当信号通路分开画时，在分开的两端必须做出标记，并指出断开处的引出与引入点。可能设计的单元电路不存在任何问题，但组合起来后系统却不能正常工作，因

7、此，必须充分分析各单元电路，尤其是对控制信号要从逻辑关系、正反极性、时序几个方面进行深入考虑，确保不存在冲突。在深入分析的基础上通过对原设计电路的不断修改，获得最佳设计方案。555定时器是一种将模拟电路和数字电路集成于一体的电子器件。用它可以构单稳 态触发器、多谐振荡器和施密特触发器等多种电路。555定时器的结构及工作原理 :1.分压器：由三个等值电阻构成 。2.比较器：由电压比较器C1和C2构成 。3.R-S触发器4.放电开关管T多谐振荡器是一种无稳态触发器，接通电源后，不需外加触发信号，就能产生矩形波输出。由于矩形波中含有丰富的谐波，故称为多谐振荡器。多谐振荡器是一种常用的脉冲波形发生器,

8、触发器和时序电路中的时钟脉冲一般是由多谐振荡器产生的。 本实验正是利用其产生震荡脉冲,作为信号发生器使用。74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如下图（a）（b）所示：图(1) (a)74LS192引脚排列 (b)74LS192逻辑符号图中：为置数端，为加计数端，为减计数端，为非同步进位输出端为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端, MR为清除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。其功能表如下：表（1）.74LS192的功能 输入 输出MRP3P2P1P0Q3Q2Q1Q01000000dcbadcba011 加计

9、数011 减计数74LS138的作用: 利用 G1、G2A和G2B可以扩展成24线译码器；若外接一个反相器还可以扩展成32线译码器。 图(2) 74 LS138的引脚排列若将选通用与非门组成的3线-8线译码器74LS138端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可作数据分配器图（3） 74LS138译码器内部电路3线-8线译码器74LS138的功能表无论从逻辑图还是功能表我们都可以看到74LS138的八个输出管脚，任何时刻要么全为高电平1芯片处于不工作状态，要么只有一个为低电平0，其余7个输出管脚全为高电平1。如果出现两个输出管脚在同一个时间为0的情况，说明该芯片已经损坏。表（2）74LS

10、138功能表3.2系统整体设计和仿真设计在各单元电路设计的基础上，用EDA软件把各单元电路连接起来，画出符合软件要求的系统整体逻辑电路图。系统整体电路设计完成后，对系统整体进行仿真，验证设计的正确性。通过查阅数字电路器件手册或网络,掌握所选电子元器件，尤其是中大规模集成电路的性能、引脚定义以及封装形式，明确各器件的输入端、控制端对信号的要求和输出信号的特点。电路板的制作过程如下:对应PCB图上的元件将所用到的器件底座焊接到电路板上，有跳线的话要先焊接跳线，在焊接的过程中要避免焊锡与电路板上的铜线相交，而且要注意底座对应芯片的封装关系。其中，对应缺口的左下角第一个管脚号为1然后按逆时针方向依次为

11、2、3要避免跳线与管脚相交焊接时的注意二极管的极性,在焊接之前用在焊接之前要把各个电阻的阻值用万用表测试,检查阻值是否正确； 检查变压器的型号,确定220V交流电经变压器变压后是合适的电压； 最好选用220V/25W的电烙铁；焊接时动作要以把电路板铜线烫坏；焊接要准确； 每焊接好一处注意要检查是否有短路现象。 焊接完毕后进行调试，具体步骤是在接通电源前，先用万用表仔细检查各管脚是否有短路，虚焊、漏焊现象。检查无误后，先不要把各个集成块插入芯片插座中，然后接通电源，用手触摸桥碓,看看是否发热,或者用万用表测试其两端的电压是否在10V左右。如果发热或者电压为零则说明电路中有短路的现象，要立刻切断电

12、源，再做仔细的检查，改正后再进行同样的测试，直到正常为止。再测试各个芯片的电压是否正常，正常的话可以把各个集成块芯片插入芯片插座中。以上检查无误后,再进行调试。4. 结果与结论 循环彩灯图5. 收获与致谢这次时间为两个星期的课程设计试验大大培养了我的动手能力和同学间的相互合作精神。通过这次课程设计我们基本掌握了DXP软件的运用，进一步加深了对所用到的各种元器件的功能的理解，这对我以后的学习会很有帮助。本次课程设计是一个要求动手能力很强的设计，而且也是一个有严谨的态度才能完成的设计，它要求我必须一丝不苟，这在很大程度上考验了我的耐心。这次课程设计要特别感谢张天鹏老师、杨丽飞、张修太老师的耐心辅导

13、以及在设计中给出的宝贵意见，感谢老师及同学的帮助。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.电子线路设计与应用M.北京:高等教育出版社,2005.3谢嘉奎.电子线路（第四版）M.北京:高等教育出版社，2004.4邱关源，罗先觉. 电路（第五版）M.北京：高等教育出版社，2006. 5阎 石.数字电子技术（第五版）M.北京：高等教育出版社，2005.6张阳天，韩异凡.Protel DXP电路设计M.北京：高等教育出版社，2005. 7. 附件器件 ：1.电阻：51K 2个，100欧 8个；2.电容：10uF 1个，0.01uF 1个；3.发光二极管：随便颜色 8个；4.555定时器：1个；5.74LS192可逆十进制计数器：1个；6.74LS138三线八线译码器：1个；7.74LS00二输入端与非门：3个；8.74LS04六非门：1个指导教师评语：课程设计报告成绩： ，占总成绩比例： 课程设计其它环节成绩：环节名称： ，成绩： ，占总成绩比例： 环节名称： ，成绩： ，占总成绩比例： 环节名称： ，成绩： ，占总成绩比例： 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