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电子线路课程设计报告电子线路课程设计报告1 引言随着时代的发展，计算机技术在电子电路设计中发挥着越来越大的作用。传统的电子线路设计开发，通常需要制作一块试验板或在面包板上来进行模拟实验，以测试是否达到设计指标要求；并且需要反复试验、调试，才能设计出符合要求的电路。这样做，既费时又费力，同时也提高了设计成本；另外，因受工作场所、仪器设备等因素的限制，许多试验（例如理想化、破坏性的实验）不能进行。随着计算机硬件与软件的发展，解决以上问题的计算机仿真技术应运而生。利用计算机仿真软件，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出版印刷板的整个过程在计算机软件上自动处理完成。本文就是采用电路仿真软件multisim 9进行电路的设计和仿真。multisim 9是美国国家仪器（ni）有限公司推出的以windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。2 multisim电路设计及仿真2.1 加法电路的设计2.1.1 设计内容及要求（1）2个无符号4位二进制数相加，其和不大于15；（2）要求加数及和均以十六进制数的形式显示；（3）通过2个拨码开关控制改变2个加数的大小；（4）当和大于15时，说明有进位，用逻辑探针点亮进行指示。2.1.2 设计原理及思路分析二进制与十六进制的转化关系如表1：二进制十六进制000000001100102001130100401015011060111710008100191010a1011b1100c1101d1110e1111f表1要实现2个无符号4位二进制数的相加，可使用74ls283作为加法芯片，74ls283的管脚图如图1.1所示：2个四位二进制数分别从a4a1和b4b1输入，其和从sum_4sum_1输出，因为输出也是一个二进制数，因此输出的最大值为15，当2个输入二进制数之和大于15时，将从c4输出一个进位信号。用拨码开关产生2个4位二进制数进，分别接入到 图1.1 74ls283管脚图73ls283 的两个输入端，逻辑探针与芯片的c4口连接，当有进位输出时，逻辑探针将点亮。输入信号和输出信号同时与十六进制显示芯片连接，显示成十六进制形式。2.1.3 电路图及仿真结果加法电路的电路图如图1.2所示：图1.2 加法电路的电路图两个输入为6、5和15、9的电路仿真图分别入图1.3和图1.4所示：图1.3 输入为6和5的电路仿真图图1.4 输入为15和9的电路仿真图2.2 病人呼叫大夫的电路设计2.2.1 设计内容及要求（1）设计8个病人呼叫大夫的电路，0号病人病情最轻，7号最重，病情最重的病人优先级最高；（2）8个病人按照优先级的高低得到响应，即两人或两人以上同时呼叫大夫，至相应最重病人的呼叫请求；（3）呼叫时用蜂鸣器发声，同时显示病人的号码；（4）通过拨码开关模拟8个病人的呼叫。2.2.2 设计原理及思路分析考虑到病人的呼叫有优先级之分，可以使用优先编码器74ls148来区分病人的优先级。74ls148的管脚图如图2.1所示，74ls148的功能表如表2.1所示：图2.1 74ls148管脚图输 入输 出eid0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7a2 a1 a0 gs eo01 11111111 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0表2.1 74ls148的功能图8位病人呼叫医生的情况可通过与拨码开关的连接来实现，并且根据74ls148的功能图，分别将7号到0号8位病人与74ls148的d7d0口相连（即实现了当有两个或两个以上的病人同时呼叫医生时，医生只相应优先级高的病人）。当有病人呼叫医生时gs为1，无病人呼叫时gs为0。可用gs口去连接蜂鸣器，以实现当有病人呼叫时，蜂鸣器发出声音，提醒医生有病人呼叫。最后将a2a0接数码显示管来显示医生应相应的病人的编号。2.2.3 电路图及仿真结果病人呼叫医生电路的电路图如图2.2所示：图2.2 病人呼叫医生电路的电路图当只有一个病人和多个病人同时呼叫医生时的电路仿真图如图2.3和2.4所示：图2.3 只有4号病人呼叫医生时的电路仿真图图2.4 2号、5号和6号病人同时呼叫医生时的电路仿真图2.3 用74ls90实现十进制计数器的设计与显示2.3.1 设计内容及要求（1）以0，1，2，.，9为计数顺序；（2）以0，2，4，6，8，1，3，5，7，9为计数顺序。2.3.2 设计原理及思路分析74ls90计数器是一种中规模二一五进制计数器，其管脚图如图3.1所示： 图3.1 74ls90管脚图 74ls90的功能表如表3.1所示：复 位 输 入输 出r01ro2r91r92qdqcqbqa1100000110000011100100计数11计数00计数00计数表3.1 74ls90的功能表将74ls90的输出qa与输入inb相接，构成8421bcd码计数器；将输出qd与输入ina相接，构成5421bcd码计数器。8421bcd码计数器和5421bcd码计数器的计数顺序如表3.2和表3.3所示：计 数输 出对应十进制数qdqcqbqa000000100011200102300113401004501015601106701117810008910019表3.2 8421bcd码计数器的计数顺序计 数输 出对应十进制数qaqdqcqb000000100012200104300116401008510001601103710105810117911009表3.3 5421bcd码计数器的计数顺序由表3.2和表3.3可知，将74ls90的输出qa与输入inb相接时，74ls90的计数顺序为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。将74ls90输出qd与输入ina相接时，74ls90的计数顺序为0、2、4、6、8、1、3、5、7、9，正好符合设计要求。2.3.3 电路图及仿真结果计数顺序为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9和0、2、4、6、8、1、3、5、7、9的电路图如图3.2和3.3所示：图3.2 计数顺序为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9的电路图图3.3 计数顺序为0、2、4、6、8、1、3、5、7、9的电路图计数顺序为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9的电路其仿真后的现实顺序如图3.4所示： 图3.4 计数顺序为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9的电路仿真图计数顺序为0、2、4、6、8、1、3、5、7、9的电路其仿真后的现实顺序如图3.5所示：图3.5 计数顺序为0、2、4、6、8、1、3、5、7、9的电路仿真图2.4 数码管显示控制电路的设计2.4.1设计内容及要求（1）能自动循环显示数字0,1,2,3,4,1,3,0,2,4；（2）用到的器件74ls00（二输入与非门）、74ls10（四输入与非门）、74ls47（七段译码器）、74ls90（二-五-十进制计数器）、七段数码显示管。2.4.2 设计原理及思路分析电路设计的原理框图如图4.1所示，由原理框图知将74ls90当做十进制计数器。因此可将74ls90的输出qa与输入inb相接，构成8421bcd码计数器（8421bcd码计数器的计数顺序见表3.2）。再运用组合译码电路将十进制计数器59的输出分别译码成1、3、0、2、4。经过组合译码电路后的信号输入到七段译码电路，最后经数码管显 图4.1 电路原理框图示。 令输入到七段译码电路的信号的逻辑函数表达式为：(、依次为最高位、次高位和最低位)，其中：逻辑表达式s的真值表如表4.1所示：计 数对应十进制数000000000100010011200100102300110113401001004501010011601100113701110000810000102910011004表4.1 逻辑表达式s的真值表由上表可得逻辑表达式s随计数的变化规律正好符合题目要求。2.4.3 电路图及仿真结果数码管显示控制电路的电路图如图4.2所示：图4.2 数码管显示控制电路的电路图数码显示顺序的电路仿真图如图4.3所示： 图4.3 数码显示顺序的电路仿真图2.5 灯控电路的设计2.5.1 设计内容及要求（1）用两个开关a和b控制四盏灯l1、l2、l3和l4。要求ab=00时灯全灭；ab=01时灯左移；ab=10时灯右移；ab=11时灯全亮；（2）74ls00,74ls86（二输入异或门），74ls138（三八译码器）和74ls161（十六进制计数器）。2.5.2 设计原理及思路分析电路设计的原理框图如图5.1所示，由要求得当a、b中有一个为高电平时，就有灯亮；当a、b都为低电平时，灯都灭，因此可以用a和b相或后的值来控制74ls138的使能端（即）。整个显示部分共有四盏灯， 图5.1 电路原理框图可以使这四盏灯通过组合电路接74ls138的低四位到，而当ab=00时灯全灭，ab=11时灯全亮，可得到灯 亮灭的逻辑函数：（令灯亮为逻辑1，灭为逻辑0）。当ab=01时灯左移，ab=10时灯右移，可以用a的变化来控制74ls138译码的顺序来实现。74ls138的管脚图如图5.2所示，其功能表如表5.1 图5.2 74ls138管脚图所示： 输 入输 出c b ay0 y1 y2 y3 y4 y5 y6 y701111111110000000o 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 10 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 01 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 00 0 1 0 0 0 0 00 0 0 1 0 0 0 00 0 0 0 1 0 0 00 0 0 0 0 1 0 00 0 0 0 0 0 1 00 0 0 0 0 0 0 1表5.1 74ls138功能表2.5.3 电路图及仿真结果通过以上分析可得灯控电路的电路图，如图5.3所示：图5.3 灯控电路的电路图ab=00、ab=11、ab=01和ab=10的电路仿真图分别如图5.4、图5.5、图5.6和5.7所示：图5.4 ab=00时的灯控电路仿真图图5.5 ab=11时的灯控电路仿真图图5.6 ab=01时的灯控电路仿真图图5.7 ab=10时的灯控电路仿真图2.6 直流稳压源的电路设计2.6.1 设计内容及要求要求输出直流电压在一定范围内可调10-12v。2.6.2 设计原理及思路分析直流稳压电源是一种将220v工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要经过变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。 四个环节的工作原理如下：(1)电源变压器：是降压变压器，它将电网220v交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。(2)整流滤波电路：整流电路将交流电压ui变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压u1。本文中的电路设计采用桥式整流滤波。(3)滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。 (4)稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器。本次文中的电路设计采用集成稳压源lm7812ct。lm7812ct的正常工作温度为25c，最小工作电压为11.5v，最大工作电压为12.5v，典型值为12v。为了实现输出直流电压在1012v范围内可调，可在输出端接一滑动变阻器，滑动变阻器的阻值调节在81%-98%内时，可实现稳压源在1012v之间可调。2.6.3 电路图及仿真结果直流稳压源电路的电路图如图6.1所示：图6.1