《日彩灯设计论》word版.doc

设计报告撰写要求1. 设计报告，报告中要包括以下几部分内容：（1）封皮：设计题目，姓名、学号，班级，授课教师姓名 【格式见后面附表】（2）写明设计任务（3）写出设计题目的原理框图；（4）完成设计功能所选用的器件，及相应各器件的引脚排列图和功能表；（5）画出综合逻辑电路图；（6）用仿真软件进行调试的调试过程（即：在调试时遇到了哪些实际问题，你是如何解决的）；（7）各人在本次设计中的体会和收获。正文小四号宋体，1.5倍行间距。课 程 设 计 报 告学生姓名:张浩学学号：2011309030137学 院:电气工程学院班 级:电自1116题 目:节日彩灯设计指导教师： 张光烈 职称: 教授 2013 年 9月 9日一 设计要求1. 设计目的 加深对电子的一些相关知识有感性认识，加深电类有关课程的理论知识；掌握电子元件的焊接、电气元件的安装、连线等基本技能，培养阅读电气原理图和电子线路图的能力。并在生产实践中，激发动手、动脑、勇于创新的积极性，培养严谨、认真、踏实、勤奋的学习精神和工作作风，为后续专业课程的学习打下坚实的基础。进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。熟悉几种常用集成数字芯片的功能和应用，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。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。 培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。数点课程实验是大学中为我们提供的唯一一次动手实践的机会，增强动手实践的能力。2. 设计功能要求基本设计要求：（1）彩灯的变化形式最少不能少于6种。（2）要求彩灯双向流动点亮，其闪烁频率在（110）Hz内连续可调。（3）彩灯变化形式同时具有手动控制和自动切换功能。2 设计原理及框图设计任务中所要求的循环方式并不复杂，用中小规模集成电路就能实现。本控制应由方式选择，振荡器，控制电路，延时电路，等组成（1）总体方案的设计方案一：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；第三块实现时钟信号的产生。主体框图如下： 时钟信号CP产生电路花型控制电路花型演示电路方案二：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：花型控制电路：由1614位二进制同步计数器完成；花型演示电路：由169双向移位寄存器完成（可左移右移完成花型变化）；节拍控制电路：节拍变化由151八选一数据选择器完成，节拍的快慢变化可有74双上升沿D触发器完成，它可实现二分频 方式选择振荡器控制电路计数器译码器LED显示延时电lulu路频率调节 74ls151 元件介绍81数据选择器74ls151引脚功能74LS138 为3 线8 线译码器共有 54LS138和 74LS138 两种线路结构型式。工作原理当一个选通端（E1）为高电平，另两个选通端（(/E2)和/(E3)）为低电平时，可将地址端（A0、A1、A2）的二进制编码在Y0至Y7对应的输出端以低电平译出。比如：A2A1A0=110时，则Y6输出端输出低电平信号。利用 E1、E2和E3可级联扩展成 24 线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成 32 线译码器。若将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可作数据分配器。可用在8086的译码电路中，扩展内存。引脚功能A0A2：地址输入端 STA（E1）：选通端/STB（/E2）、/STC（/E3）：选通端（低电平有效）/Y0/Y7：输出端（低电平有效）VCC：电源正GND：地A0A2对应Y0Y7；A0,A1,A2以二进制形式输入，然后转换成十进制，对应相应Y的序号输出低电平，其他均为高电平；真值表输入输出STA/STB/STCA2A1A0/Y0/Y1/Y2/Y3/Y4/Y5/Y6/Y7HHHHHHHHHHHHHHHHHHLHHHHHHHHHLLLLLLHHHHHHHHLLLLHHLHHHHHHHLLLHLHHLHHHHHHLLLHHHHHLHHHHHLLHLLHHHHLHHHHLLHLHHHHHHLHHHLLHHLHHHHHHLHHLLHHHHHHHHHHL 74160递增集成计数器功能介绍图 2-4 74160引脚图74160是4位十进制同步加计数器，其中CLR是异步清零端，LOAD是预置端，A、B、C、D是预置数据输入端，ENP和ENT是计数使能端，RCO是进位输出端，它的设置为多片集成计数器的级联提供了方便CLK为时钟控制端。*1表示RCO在从9变为0时输出为1；图 2-4 为74160的引脚图；74160的功能如表 2-3 。表23 74160的功能表JH预置使能时钟预置数据输入输出工作模式CLRLOADENP ENTCLKA B C DQA QB QC QD RCO011110111 0 01 1 0 0 0 0 0A B C D *1保 持保 持十进制计数异步清零同步置数数据保持数据保持加法计数当输入端CLR=0时，不论有无时钟脉冲CLK，计数器输出将被直接置零叫做异步清零；当输入端LOAD=0时，无论其它输入状态如何，计数器输出将直接置数叫做同步置数。当CLR=LOAD=ENP=ENT=1时，在计数脉冲（上升）作用下，进行计数。74160递增计数器的基本功能检测图2-5 74160递增计数器基本功能检测74160为一个具有清零与置数功能的十进制递增计数器，由显示器件库中选择带译码器的七段显示数码管与计数器输出端相连，在信号源中选择方波电压（频率1KHZ，占空比50，幅值5V）作为计数器的时钟脉冲源，将脉冲源及计数器输出端连接至逻辑分析仪输入端便于观察波形，所连电路如图2-5所示。节拍控制电路 由一片151和一片74级联实现。整体上实现脉冲频率的变换，即交替产生快慢节拍。 令74的Vcc，CLR，PR都接高电平，将Q的输出接到D端，Q端的输出接到151的D1端。令151的B,C,G,GND接低电平，Vcc接高电平，D0接时钟信号的CP脉冲，A端接由花型控制电路的QG输出。 所以Y端的输出就为：Y=CPA+QA (Q是74D触发器的输出端)由D触发器具有记忆功能，记录上一个状态，所以在每一个CP脉冲的上升沿，Q输出为上一次的记录（即一个脉冲）。也就比时钟信号电路的CP脉冲慢了一拍。 所以通过A为0或1选择Y端输出的脉冲的频率。A端接的是161的高位片的QG即当到达第64拍时QG为1接下来的65128拍为变慢后的脉冲输出。二 仿真调试过程花型一：1-2-3-4型双向流水灯花型二：1-2-3-4闪烁性双向彩灯花型三：1-12-123-1234型双向彩灯花型四：12-23-34-41双向闪烁型彩灯花型五：13-24型双向彩灯花型六：24-24闪烁型双向彩灯花型七：16进制型双向彩灯花型八：奇偶频闪交换式双向彩灯单元模块电路的设计及封装：采用三角波方波构成的函数波形发生器充当节日彩灯系统电源，利用可变电容实现频率1-10HZ连续可调！仿真调试总电路：3 设计体会及收获 通过此次的课程设计，总体来说，收获颇丰，无论是在培养自己的实验动手能力还是培养自己的性情方面。在此次的数字钟设计过程中，更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其集体的使用方法。将已学过的比较零散的数字电路知识有机的、系统的联系起来，培养综合分析、设计电路的能力。在连接六进制，十进制，六十进制的进位及二十四进制的接法中，要求熟悉逻辑电路及其芯片各引脚的功能，那么在电路出错时便能准确地找出错误所在并及时纠正了。在摸索该如何设计程序使之实现所需功能的过程中，培养了我的设计思维，使我们在逻辑电路的分析和设计上有了很大的进步，加深了我们对计数器、分频器、振荡器的认识，进一步增加了对一些常见器件的了解，我们还深刻认识到数字电路这门课程对科学发展的重要性。同时，查阅参考书的独立思考能力以及以及培养非常重要。此次设计立足于电子技术的实际运用，不断实践，开拓了思维，设计以考这次课程设计主要是运用数字电路逻辑设计的一些相关知识，在整个实习过程中，都离不开对数字电路课程知识的再学习。我在最开始，就先将实习用到的知识通过翻阅数电书回顾了一遍（这也是对这门课的复习，给以后的复习备考减少了很多负担），这样的回顾让我对知识的理解更加透彻，对后来的快速设计起了很好的铺垫作用。而且还参考了数字电路实验指导书， 关于芯片的管脚，里面有清晰的描述。焊接收音机及调试过程,虽然这不是第一次用电路板，因为之前的课内实验也用过，但当时的运用也只是插些导线和电阻电容之类的，用了电路板的很小部分。这次的实习中应用了整块板子，实习后对电路板的组成完全了解了，并能熟练运用。实习中通过对电路的连接也懂得了如何通过设计的分析对所连电路的整体布局，如何更好的放置芯片在最合适的位置。在导线的连接上，如何选择导线走向是关键，我们应该尽量保证所连电路的简捷，宁短勿长，合理布线。一个完美的作品不仅要能很好的完成要求实现功能，还要在感官上给人美的享受。所以站在美的角度对自己的电路进行改良是很必要的。课程设计，通过选择的题目，根据要求，运用所学知识将其付诸实践来完成。这并不是在课堂上的单纯听懂，或者课后看书过程中的深入理解，这需要的是一种理论联系实践的能力。理论知识往往都是在一些理想状态下的假设论，而实际的动手操作则完全不同，需要考虑实际中的很多问题。有些知识在理论上可能完全没错但到了实际中则不然。比如在动笔做题时我们是不用考虑导线、电阻是否连接的牢固合理，但在实际中，导线电阻有时是会带来时延造成花型变化的错乱，所以我们应尽量在连接电路时选择最短路径。平时试验中，我就很认真，所以会比平时不动手的要轻松地多。和同学共同合作、互相学习、共同进步最初大家没思路的时候，特别的着急，我想出来了，大家问我，我就说了我的思路，我们不是抄袭，只是探讨，们个人都理解了才开始设计，我做的循环两遍，他们的都不是。我们的设计不同，我只是给大家启发了一个思考点。理论上我先设计出来，但在实习中经常会遇到一些自己可能暂时无法想明白的问题，请教同学或老师是很好的做法，节省时间，也会从别人身上学到更多。在设计时和同学相互交流各自的想法也是很重要的，不同的人对问题的看法总有差异，我们可以从交流中获得不同的idea，其他人的设计也可能有比你出色的地方，很好的借鉴，并在大家的商讨中选择最优方案最终一定会得到最好的设计方法。从电路图的设计、实现、仿真、实验报告，自己思考和动手。掌握了软件的操作，用所学习过的芯片设计电路，并用面包板来实现，实现的过程中排错、检查的能力也得到锻炼。查、调研、搜集资料、拟订