1、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告學(xué) 院：專(zhuān)業(yè)班級(jí)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：完成時(shí)間：成 績(jī)：評(píng)閱意見(jiàn):評(píng)閱教師 日期彩燈控制電路設(shè)計(jì)報(bào)告一.設(shè)計(jì)要求(1) .利用所學(xué)的電子技術(shù)知識(shí)搭建彩燈控制電路，實(shí)現(xiàn)16個(gè)彩燈 依次循環(huán)閃爍。(2) .在搭建電路之前要先用Multisim畫(huà)好電路原理圖，因此要對(duì) Multisim軟件熟悉，了解他的用途，能夠獨(dú)立完成電路的設(shè)計(jì), 學(xué)會(huì)分析電路故障，對(duì)元器件認(rèn)識(shí)透徹，清楚各個(gè)芯片的結(jié)構(gòu) 及用途。(3) .電路仿真后，能夠根據(jù)自己設(shè)計(jì)的原理圖搭建電路，并且調(diào)試 成功。二.設(shè)計(jì)的作用、目的(1).通過(guò)電子技術(shù)的課程設(shè)計(jì)使學(xué)生能夠?qū)﹄娮蛹夹g(shù)及應(yīng)用有進(jìn)一 步的理解，同時(shí)也鞏固了所學(xué)的模

2、電與數(shù)電知識(shí)，使所學(xué)的電 子技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際，貼近生活，走向社會(huì)，增加學(xué)習(xí)的動(dòng)力。(2)掌握電子電路安裝和調(diào)試的方法及其故障排除方法，學(xué)會(huì)用面 包板對(duì)電路進(jìn)行仿真。(3) .培養(yǎng)學(xué)生手動(dòng)實(shí)踐，搭建電路的能力，將理論與實(shí)際相結(jié)合的 主要體現(xiàn)，使學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)，對(duì)電子元器件 及電子技術(shù)這門(mén)技術(shù)有更深入的認(rèn)識(shí)。(4) .通過(guò)查閱手冊(cè)和文獻(xiàn)資料，培養(yǎng)獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能 力。培養(yǎng)自己的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維。三.設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)1 .系統(tǒng)概述此電路由74LS14、74LS16K 74LS138組成。通過(guò)這些元件 和計(jì)數(shù)器的真值表，利用相關(guān)的電路實(shí)現(xiàn)彩燈循環(huán)閃爍功能。 當(dāng)通電后每來(lái)一個(gè)脈沖，

3、計(jì)數(shù)器74LS161加1,輸出lo 3-8 譯碼器所接的發(fā)光二極管依此發(fā)光。則電路組成及工作原 理：彩燈控制器電原理圖如下所示，其中74LS14為電路提 供非門(mén)。+0/ 74LS161耳aITb>cp2 1 Q Q Q Q'74LS138X2 LEDxlS2 .單元電路設(shè)計(jì)(或仿真)與分析(1) .計(jì)數(shù)器:74LS161在圖 _中.CP是輸數(shù)脈沖也就是加到各個(gè)觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)端 的時(shí)鐘脈沖,而是清零端;說(shuō)是置數(shù)控制端；C%和C%是兩個(gè)計(jì)數(shù)器匚作 狀態(tài)捽制緇；、小是并行輸入數(shù)據(jù)端；狀是進(jìn)位信號(hào)輸出海。Q,是計(jì) 數(shù)騫狀態(tài)輸出端。以 CoQuQQQC丁布74LS1611I Izljl

4、4 I 5l bl 71CKCPDQD D.C%地集成計(jì)數(shù)器74LSI674LS161的狀態(tài)喪輸入愉山注CRTiyCTf CTrCpD"d? > qNJ 卜小夕QW'qNa% C00 X X XXXX X X 000001 0 X X1111110 X11X 0f X X x x dLd.1 XXX X計(jì)數(shù)XXXX X保持XXXXX保持& &0由表5.2.1所示狀態(tài)表可以所示的看表,同步加法計(jì)數(shù)器74LS161的功能, 異步清零功能當(dāng)而=0時(shí).計(jì)數(shù)襦清等3從表中可看出，在而=0時(shí)，其他輸入信號(hào)都 不起作用,由時(shí)鐘觸發(fā)器的邏輯特性知道,其異步輸入端信號(hào)是優(yōu)

5、先的,不二。0)同步并行圖數(shù)功能當(dāng)出=1五口時(shí),在CP上升沿操作下,并行輸入數(shù)據(jù)金 d3進(jìn)入計(jì)數(shù)相， 使心'L小飛小飛/"=d|d & d、(2)二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)功能當(dāng)=而=1時(shí),若C7t “77=1，則計(jì)數(shù)器CP信號(hào)按照& 編碼進(jìn)行 加法計(jì)數(shù).(3)保持功能當(dāng)行二說(shuō)二1時(shí).若C7,*CT；0,則計(jì)數(shù)器將保持原來(lái)狀態(tài)不變。對(duì)于進(jìn)位 輸出信號(hào)有兩種情況，如果二0 .那么00=0：若S =1則 8=qN*qN+1 qN+1,qN+1, 綜上所述可知，表5.2.1 反映了74LE161 是一個(gè)具有異步法零、同置數(shù)、可保持狀態(tài)不變的4位二位同步加法計(jì)數(shù)器,(2) i

6、聿碼器：74LS13874LS138呢AiA。線-8線譯碼器74LS138的功能表輸A輸出刈耳+耳/42 j4i% 7| % 。 4 % 4 10XXXX11111111X1XXX1111111110000011111111000110 11111110010110111111001111101111101001111011110101111110111011011111101101 1 11111111074LS138為3線一8線譯碼器：共有54/74S138和 54/74LS138兩種線路結(jié)構(gòu)型式，其74LS138工作原理如下： 當(dāng)一個(gè)選通端(si)為高電平，另兩個(gè)選通端(/(s2)和/(

7、s3)為 低電平時(shí)，可將地址端(AO、AR A2)的二進(jìn)制編碼在一個(gè)對(duì) 應(yīng)的輸出端以低電平譯出。74LS138的作用：利用SI、/(S2) 和/(S3)可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成24線譯碼器；若外接一個(gè)反相器還可級(jí) 聯(lián)擴(kuò)展成32線譯碼器。若將選通端中的一個(gè)作為數(shù)據(jù)輸入端 時(shí)，74LS138還可作數(shù)據(jù)分配器。(3) .施密特反向器:74LS14簡(jiǎn)要說(shuō)明14為仃的密輪觸發(fā)器的六反相裾.共不5477414、54/74LS14兩種線路結(jié)構(gòu)型式，具 主要電特性的典型值如下;型號(hào)A Nt加ILPd5474”0.8V15rw15nsl5JmV54/74LSI40.8V15ns15ns52mW54/7414 5.5V54/

8、74I.SI4 7V工作環(huán)境溫度54XXX 55L451C74X 5C5C,( tl(I«| «t ti ti (ifitti ft taiitat ti vaviiti ti t it U70存儲(chǔ)溫度 j-65-150(?功能表:Y AEpVl,OutputAYL HHL(4) . Multisim 軟件簡(jiǎn)介：加拿大 EWB (Electrical Workbench) EWB4.0 EWB5.0 EWB6.0Multisim2001 Multisim 7 Multisim 8 Multisim 9 Multisim 1()目前在各高 校教學(xué)中普遍使用Multisim2(

9、)()l,網(wǎng)上最為普遍的是Multisim 9, NI 于20 07年08月26日發(fā)行NI系列電子電路設(shè)計(jì)軟件，NI Multisim v 10作為其中一個(gè)組成部分包含于其中。EDA就是Electronic Design Automation”的縮寫(xiě)技術(shù)已經(jīng)在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域得 到廣泛應(yīng)用。發(fā)達(dá)國(guó)家目前已經(jīng)基本上不存在電子產(chǎn)品的手工設(shè)計(jì)。 一臺(tái)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程，從 概念的確立，到包括電路原理、PCB版 圖、單片機(jī)程序、機(jī)內(nèi)結(jié)構(gòu)、FPGA的構(gòu)建及仿真、外觀界面、熱 穩(wěn)定分析、電磁兼容分析在內(nèi)的物理級(jí)設(shè)計(jì)，再到PCB鉆孔圖、自 動(dòng)貼片、焊膏漏印、元器件清單、總裝配圖等生產(chǎn)所需資料等等全 部在計(jì)算機(jī)上

10、完成。EDA技術(shù)借助計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)量大、運(yùn)行速度快的 特點(diǎn)，可對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行人工難以完成的模擬評(píng)估、設(shè)計(jì)檢驗(yàn)、設(shè) 計(jì)優(yōu)化和數(shù)據(jù)處理等工作。EDA已經(jīng)成為集成電路、印制電路板、 電子整機(jī)系 統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要技術(shù)手段。美國(guó)NI公司(美國(guó)國(guó)家儀器 公司)的Multisim 9軟件就是這方 面很好的一個(gè)工具。而且Multisim 9計(jì)算機(jī)仿真與虛擬儀器技術(shù)(LABVIEW 8)(也是美 國(guó)NI公 司的)可以很好的解決理論教學(xué)與實(shí)際動(dòng)手實(shí)驗(yàn)相脫節(jié)的這一老大難 問(wèn)題。學(xué)員可以很好地、很方便地把剛剛學(xué)到的理論知識(shí)用計(jì)算機(jī)仿 真真實(shí)的再現(xiàn)出來(lái)。并且可以用虛擬儀器技術(shù)創(chuàng)造出真正屬于自己的 儀表。極大地提高了學(xué)員的學(xué)習(xí)熱

11、情和積極性。真正的做到了變被動(dòng) 學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。這些在教學(xué)活動(dòng)中已經(jīng)得到了很好的體現(xiàn)。還有很 重要的一點(diǎn)就是：計(jì)算機(jī)仿真與虛擬儀器對(duì)教員的教學(xué)也是一個(gè)很好 的提高和促進(jìn)。Multisim 1()通過(guò)直觀的電路圖捕捉環(huán)境，輕松設(shè)計(jì) 電路；通過(guò)交互式SP1CE仿真，迅速了解電路行為；借助高級(jí)電路分 析，理解基本設(shè)計(jì)特征；通過(guò)一個(gè)工具鏈，無(wú)縫地集成電路設(shè)計(jì)和虛 擬測(cè)試；通過(guò)改進(jìn)、整合設(shè)計(jì)流程，減少建模錯(cuò)誤并縮短上市時(shí)間。 NI Multisim軟件結(jié)合了直觀的捕捉和功能強(qiáng)大的仿真，能夠快速、 輕松、高效地對(duì)電 路進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。憑借Nl Multisim,您可以立 即創(chuàng)建具有完整組件庫(kù)的電路圖，并利

12、用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SP1CE模擬器 模仿電路行為。借助專(zhuān)業(yè)的高級(jí)SPICE分析和虛擬儀器，您能在 設(shè)計(jì)流程中提早對(duì)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行的迅速驗(yàn)證，從而縮短建模循環(huán)。 與Nl LabVIEW和Signal Express軟件的集成，完善了具有強(qiáng)大技 術(shù)的設(shè)計(jì)流程，從而能夠比較具有模擬數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)建模測(cè)量。Ei：R1AAA.3M.U1A.：741sl4N ： GND6GNDvccVCC* *6-I ij* I, s ,VCC：R2D< DEX：_DIG-G.N：300；U2161NX1o25 V0m 3EBPHPvo-宜?4r vs- vs- ?7-._2_v<c74LS* ou. OLI71-曾V2-

13、UL TtW謫Y5-30國(guó) ?71LS158M74LS138N(5) .發(fā)光二極管圖3-11發(fā)光二極管發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱(chēng)為L(zhǎng)ED,由鍍CGa與種(AS)、磷(P)的化合物制成的二 極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輔射出可見(jiàn)光,因而可以用來(lái)制成發(fā)光二極管， 在電路及儀部中作為指小燈、或者組成文字或數(shù)字顯示。礴郵化釵二極管發(fā)紅 光，瞬化銀二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光，它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能；常簡(jiǎn)寫(xiě)為叫及發(fā)光二 極管與普通二極管一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極 管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電廣.在PN結(jié) 附近數(shù)微米內(nèi)分別與'

14、;區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合,產(chǎn)生H發(fā)輻射的熒光，不同 的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能斑狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)驛放溫 的能也多少不同，者放出的能量越多,則發(fā)出的光的波長(zhǎng)越短.常用的是發(fā)紅 光、綠光或黃光的二極管。發(fā)光二極管的反向擊穿電壓約5伏,它的正向伏安特性曲線很陡,使用的必 須小泉型就電I昉以控制通過(guò)管子的電流e限流電阻R可用下式計(jì)知式中E為電源電壓，”為L(zhǎng)ED的正向壓降，IF為L(zhǎng)ED，的一般工作電流,發(fā)光二 極管的兩根引線中較長(zhǎng)的一根為正極，應(yīng)按電源正極。有的發(fā)光二極管的兩根 引線一樣長(zhǎng)但管殼上有一凸起的小舌，養(yǎng)近小舌的引線是正極，與小白熾燈泡和嵐燈相比，發(fā)光二極管的特點(diǎn)是：工作電

15、壓很低有的僅 兒伏)：工作電流很小c有的僅零點(diǎn)幾亳女即可發(fā)光)：抗沖擊和抗震性能好可靠性高，壽命長(zhǎng)：通過(guò)調(diào)制通過(guò)的電流強(qiáng)弱可以方便地調(diào)制發(fā)光的強(qiáng)弱。由于有這些特點(diǎn)，發(fā)光二極管在一些光電控制設(shè)備中用作光源.在許多電子設(shè) 備中用作信號(hào)顯示器，本次畢業(yè)設(shè)擊試驗(yàn)中選用了普通單色發(fā)光二極管、高亮度發(fā)光二極管和變 色發(fā)光二極管。出普通單色發(fā)光二極管普通單色發(fā)光二極管具有體積小、工作電壓低、 工作電流小.發(fā)光均勻穩(wěn)定、響應(yīng)速度怏、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，可用各種克流、交 流、脈沖等電源驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮。它屬于電流控制型半導(dǎo)體器件,使用時(shí)需串接合適 的限流電阻.b、高亮度單色發(fā)光二極管使用的半導(dǎo)體材料與普通單色發(fā)光二極管不同，

16、所以發(fā)光的幅度也不同;通常，高亮度單色發(fā)光二極管使用珅鋁化銀（GaAlAs） 等材料，而普通單色發(fā)光二極管使用磷化銳：（CaP）或璘珅化你（GaAsP）等材 料。c、變色發(fā)比二.極管是冊(cè)換發(fā)光顏色的發(fā)）V .極管。變色發(fā)光二極管發(fā)光 顏色種類(lèi)可分為雙色發(fā)光二極管、三色發(fā)光二極管和多色（有紅、藍(lán)、球、白 四種顏色）發(fā)光二極管。變色發(fā)光二極管按引腳數(shù)量可分為二端變色發(fā)光二極 管、三端變色發(fā)光二極管、四端變色發(fā)光二極管和六端變色發(fā)光二極管.本次 選用的是二端變色發(fā)光二極管。3.電路的安裝與調(diào)試1 .在實(shí)際連電路時(shí)，會(huì)出現(xiàn)接觸不好等情況。這是由于試驗(yàn)箱的質(zhì)量和試驗(yàn)器件的質(zhì)量不好的關(guān)系。這時(shí)可用萬(wàn)用表測(cè)

17、量各個(gè)接頭的電壓來(lái)判斷是否是接觸不好。2 .最容易出錯(cuò)的地方，就是對(duì)芯片的拐角認(rèn)識(shí)程度還不夠深，連線過(guò) 程中可能由于線路復(fù)雜而導(dǎo)致搭線錯(cuò)誤。3 .檢查161與138計(jì)數(shù)器能不能正常工作,不能的原因又分為倆大類(lèi): 其一，連線錯(cuò)誤，值得注意的是，對(duì)于161芯片的清零端，置數(shù)端， 以及倆個(gè)使能端的解法尤其容易出錯(cuò)，并且在連接電路的同時(shí)如果布 線不理想，會(huì)使電路表面上看起來(lái)相當(dāng)復(fù)雜，VCC與GND的位置 也極容易弄混，這就大大的增加了連線錯(cuò)誤的幾率；其二，就是芯片 本身壞了，但是這種情況一般情況下不容易出錯(cuò)，因?yàn)槲覀儗?shí)習(xí)所用 的芯片全是新的，即便是芯片的緣故，換一個(gè)芯片便可以解決問(wèn)題。4 .要注意每個(gè)

18、元器件的工作原理和功能，以及邏輯器件的管腳圖， 以免因此而造成不必要的過(guò)失。5 .紅綠燈不亮，極有可能正負(fù)極接反，調(diào)整過(guò)來(lái)。6 .搭接工作完成后，做一次系統(tǒng)的檢查，如果各部分連線正確，方 可接通電源，進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試中如果發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與設(shè)計(jì)要求不符合, 可從簡(jiǎn)單部分或某一個(gè)預(yù)知特性的點(diǎn)開(kāi)始，逐級(jí)進(jìn)行查找，逐步縮 小故障可能存在的范圍，直到查出故障點(diǎn)并排除，使之達(dá)到預(yù)定的 目的。四.心得體會(huì)、存在問(wèn)題和進(jìn)一步的改進(jìn)意見(jiàn)等1.通過(guò)本次電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)讓我對(duì)電子技術(shù)這門(mén)課程產(chǎn)生了濃厚 的興趣，并且對(duì)本學(xué)期所學(xué)的數(shù)電知識(shí)有了進(jìn)一步的理解，尤其是對(duì) 74LS161芯片的認(rèn)識(shí)，讓我對(duì)計(jì)數(shù)器的實(shí)際應(yīng)用有了更深的理解，利 用計(jì)數(shù)器與門(mén)電路可以搭建任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器,并利用門(mén)電路控制輸出 結(jié)果。在課程設(shè)計(jì)中運(yùn)用所學(xué)知識(shí)將其付諸實(shí)踐，這并不是在課后看 書(shū)過(guò) 程中的深入理解，這需要的是一種理論聯(lián)系實(shí)踐的能力。理論 知識(shí)往往都是在一些理想狀態(tài)下的假設(shè)論，而實(shí)際的動(dòng)手操作則完全 不同，需要考慮實(shí)際中的很多問(wèn)題。2 .在課程設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)中通過(guò)對(duì)電路的連接懂得了如何通過(guò)設(shè)計(jì)的分析 對(duì)所連電路的整體布局，如何更好的放置芯片在最合適的位置。在 導(dǎo)線的連 接上，如何選擇導(dǎo)線走向是關(guān)鍵，我們應(yīng)該盡量保證所連 電路一清二楚，3 .我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中遇到一些自己無(wú)法弄明白的問(wèn)題，可以