电子技术课程设计报告.doc

2008级电子信息工程专业学生电子测量课程设计报告课题题目： 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 报告时间： 报告撰写要求和成绩评定一、撰写内容1概述，分析任务，选择设计方案2. 按课题设计任务画出电子版电路原理图及印刷电路板图3. 写明电路参数及必要的计算过程4. 列出材料清单5. 写出总结报告，包括收获和体会、制作调试步骤及结果6本设计有哪些不完善之处，如何改进使设计更趋合理实用7. 主要参考文献二、撰写要求1报告字数不少于3000字2报告内容一律用A4纸打印3大标题用小四黑体、正文内容用小四宋体(英文及数字为The New Roman字体)、行间距1.25倍、页边距上下2.54厘米、左右3.17厘米、页脚2.0厘米、页码从正文第一页开始4正文中，参考文献应顺序标注三、指导教师评语四、成绩评分（按下表要求评定）评分项目设计报告评分答辩评分平时表现评分合 计（100分）任务完成情 况（25分）课程设计报告质量（40分）表达情况（10分）回答问题情 况（10分）工作态度与纪律（5分）独立工作能力（10分）得分 指导教师签名： 2011年 月 日 一、概述广告等控制器采用2864储存器、一位拨码器，可控制8个发光二极管进行从左到右双向移动等有规律的变化，控制方便，效果明显。1. 发光二极管：发光二极管简称为LED。由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。LED发光二极管的应用范围很广，如大屏幕显示器、新型手电筒、交通信号灯、电梯指示灯等。另外，利用其特性，可以制成：（1）、整流二极管利用二极管单向导电性，可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉动直流电。（2）、开关元件二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截止状态，如同一只断开的开关。利用二极管的开关特性，可以组成各种逻辑电路。（3）、限幅元件二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变（硅管为0.7V，锗管为0.3V）。利用这一特性，在电路中作为限幅元件，可以把信号幅度限制在一定范围内。（4）、继流二极管在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起继流作用。（5）、检波二极管在收音机中起检波作用。（6）、变容二极管 使用于电视机的高频头中。2.单片机：单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。3.计数器（集成电路芯片）：一种集成电路芯片，包括一硅基板、至少一电路、一固定封环、一接地环及至少一防护环。电路形成于硅基板上，电路具有至少一输出输入垫。固定封环形成于硅基板上，并围绕电路及输出输入垫。接地环形成于硅基板及输出输入垫之间，并与固定封环电连接。防护环设置于硅基板之上，并围绕输出输入垫，用以与固定封环电连接。本实验设计的实验目的如下：1. 完成广告灯控制器的电路设计、元器件选择、制作和调试工作2广告灯控制器实质上是点亮8个发光二极管的控制电路3广告灯控制器至少能循环演示四种花样,花样自行选择设计本次实验设计要求实现对8个发光二极管亮暗的控制形成至少四种花样的循环。结合对数字电路的学习，本实验选择了2864A和CD4060来实现对8个LED的控制。主要原理是利用2864A的存储数据的功能将不同的01代码存储在2864A中，通过计数器CD4060依次读取出存储器2864A中的01代码，通过2864A输出不同的01代码控制LED的花样变化。二、设计电路图及印刷电路板图图1 广告灯电路原理图图2 广告灯印刷电路版图广告是商家将产品或服务向广大消费者作市场宣传的重要手段。它不仅将商品推向市场，提高了商品的销量，提高了品牌的知名度，而且增加了消费者对品牌的认同和重复购买的次数，因此，无论你是多么强大的公司或者你怎么弱小，都需要广告的宣传支持。那么，灯光广告以其绚丽多彩、生动逼真的形态、耀眼夺目的照明效果为夜幕下的城市、街井营造了繁华，增添了情趣，它已成为现代化城市商业繁荣的主要标志，也许正由于此种原因，夜幕下的上海外滩、香港的维多利亚湾和广州的珠江之夜等才这样美丽而动人！三、电路参数及必要的计算过程1.发光二极管图3发光二极管（LED）代表符号发光二极管是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED。 发光二极管的反向击穿电压约5伏。它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流。限流电阻R可用下式计算：R（EUF）IF（式中E为电源电压，UF为LED的正向压降，IF为LED的一般工作电流。）发光二极管的两根引线中较长的一根为正极，应按电源正极。有的发光二极管的两根引线一样长，但管壳上有一凸起的小舌，靠近小舌的引线是正极。多个发光二极管的连接有共阳极合共阴极，本次设计采用共阳极连接。 八个二极管共阳极连接 八个二极管共阴极连接与小白炽灯泡和氖灯相比，发光二极管的特点是：工作电压很低（有的仅一点几伏）；工作电流很小（有的仅零点几毫安即可发光）；抗冲击和抗震性能好，可靠性高，寿命长；通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱；可用各种直流、交流、脉冲等电源驱动点亮；属于电流控制型半导体器件，使用时需串接合适的限流电阻。由于有这些特点，发光二极管在一些光电控制设备中用作光源，在许多电子设备中用作信号显示器。 常用的国产普通单色发光二极管有BT（厂标型号）系列、FG（部标型号）系列和2EF系列。常用的进口普通单色发光二极管有SLR系列和SLC系列等。LED主要封装形式为金属封装、陶瓷封装、塑料封装、树脂封装和无引线表面封装外，还可分为加色散射封装（D）、无色散射封装（W）、有色透明封装（C）和无色透明封装（T）。2.存储器2864A构成存储器的存储介质，目前主要采用半导体器件和磁性材料。存储器中最小的存储单位就是一个双稳态半导体电路或一个CMOS晶体管或磁性材料的存储元，它可存储一个二进制代码。由若干个存储元组成一个存储单元，然后再由许多存储单元组成一个存储器。 一个存储器包含许多存储单元，每个存储单元可存放一个字节（按字节编址）。每个存储单元的位置都有一个编号，即地址，一般用十六进制表示。一个存储器中所有存储单元可存放数据的总和称为它的存储容量。假设一个存储器的地址码由20位二进制数（即5位十六进制数）组成，则可表示2的20次方，即1M个存储单元地址。每个存储单元存放一个字节，则该存储器的存储容量为1MB。半导体存储器基本上可分为两大类，即只读存储器（ROM）和随机存取存储器（RAM，又称为读写存储器）。两者最主要的差别是，正常工作时，RAM能读能写，ROM只能读；断点以后，RAM中所存的数据将全部丢失，即具有易失性；ROM则不同，其数据可以长久保存。根据是否允许用户对ROM写入数据，又可将ROM分为固定ROM（或掩模ROM）和可编程ROM（PROM）。PROM又可分为一次可编程ROM（PROM），光可擦除可编程存储器（EPROM），电可擦除可编程存储器（E2PROM）和闪烁存储器（Flash Memory）。2864A为电可擦除只读存储器(E2PROM)。 一次可编程(PROM) 光可擦除可编程存储器（E2PROM） 电可擦除可编程存储器（E2PROM）存储器2864A为28系列的存储器，其具体分类如下表。型号容量地址根数覆盖范围28162kA0A1011000007FF(H)28324kA0A111200000FFF(H)28648kA0A121300001FFF(H)2812816kA0A131400003FFF(H)2825632kA0A141500007FFF(H)2851264kA0A15160000FFFF(H)存储器2864A是8K8位电可擦除只读存储器(E2PROM)，有8根数据线与13根地址线，单一+5V供电，最大工作电流为160mA，维持电流为60mA。读出时间最大为250ns，写入时间约为16ms，由此可见2864A的读写速度是较慢的。由于片内设有编程所需高压脉冲电路，因而无需外加编程电压与写入脉冲即可工作。图5 2864A引脚图 图6 设计中实用引脚 2864A引脚及功能如下： Vcc、GND：芯片工作电源和电路地，Vcc=5V。 A0A12：13根地址输入线。 I/O0I/O7：输入输出段口（输出时有三态）。：芯片片选控制输入，低电平有效。高电平时，电路处于维持状态，输出为高阻。 ：操作控制输入，低电平有效。 ：写操作控制输入，低电平有效。NC：空引脚。 2864A的读操作与普通EPROM的读出相同，所不同的是可以在线进行字节的写入。2864A在写一个字节的指令或数据之前，自动将要写入单元进行擦除，因而无需专门的擦除操作。可见使用2864A就如同使用RAM一样方便。当向2864A发出字节写命令后，2864A便锁存地址、数据及控制信号，从而启动一次写操作。2864A的写入时间约为16m左右，在此期间，2864A的 信号处于低电平0状态，表示目前正在进行写入数据的操作。其数据线处于高阻状态与总线断开，禁止CPU在此期间写入新的数据，但允许CPU执行其它操作。一旦一次字节写入操作完毕，2864A便将 信号升为高电平1，用此信号通知CPU可以写入新的数据。此时，CPU可对2864A进行新字节的读写操作。3.计数器CD4060CD4060 由一震荡器和 14 极二进制串行计数器位组成，震荡器的结构可以是RC或晶振电路。CR 为高电平时，计数器清零且振荡器使用无效，所有的计数器位均为主从触发器。在CP1（和 CP0）的下降沿计数器以二进制进行计数，在时钟脉冲线上使用施密特触发器对时钟上升和下降时间无限制。 图7 CD4060引脚图 图8 设计中实用引脚CD4060引脚及功能如下： 1：时钟输入端。 CP0：时钟输出端 0：反相时钟输出端 Q4Q10，Q12Q14：计数器输出端 Vdd：正电源 Vss：地 功能表如下图所示图7 CD4060功能表 CD4060 提供了 16 引线多层陶瓷双列直插（D） 、熔封陶瓷双列直插（J） 、塑料双列直插（P）和陶瓷片状载体（C）4 种封装形式。CD4060推荐工作条件： 电源电压范围3V15V 输入电压范围0VVDD 工作温度范围 M 类55125 E类.4085 CD4060极限值： 电源电压0.5V18V 输入电压0.5VVDD+0.5V 输入电流.10mA 储存温度65150 4.独石电容独石电容器是多层陶瓷电容器的别称, 独石电容比一般瓷介电容器大（10pF10F），且电容量大、体积小、可靠性高、电容量稳定，耐高温，绝缘性好，成本低等优点，因而得到广泛的应用。独石电容器不仅可替代云母电容器和纸介电容器，还取代了某些钽电容器，广泛应用在小型和超小型电子设备(如液晶手表和微型仪器)中。其特点是：温度特性好，频率特性好。一般电容随着频率的上升,电容量呈现下降的规律，独石电容下降比较少，容量比较稳定。5. 广告灯编程 程序如下： 地址二进制十六进制地址二进制十六进制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地址二进制十六进制地址二进制十六进制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四、材料清单1.实验板 140*95-12.LED发光二极管 5/高亮红-33.LED发光二极管 5/高亮黄-34.LED发光二极管 5/高亮绿-35.1位拨码器-16.储存器（带插座） 2864-17.电阻 1/4 15K-58.电阻 1/4 520K-19.电阻 1/4 390K-810.电位器 470K-111.集成电路芯片（带插座） 74LS245-112独石电容 0.47uF-1五、总结报告（包括制作过程、收获和体会）1.制作过程本次电子技术课程设计为期一周，每天按照额定任务量顺利完成。第一天：领取实验器材，通过老师讲解熟悉器材及制作过程。第二天：汇报电路焊接进度，并及时提出问题。第三天