数电课设报告Word文档下载推荐.docx
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2、目录(必须标注页码)
3、理论设计
设计方案(框图),工作原理;
设计方案的框图如下:
时钟信号发生器
分频器
多路选择器
计数器
驱动芯片
LED数码管
工作原理:
彩灯控制器实质是一个显示有序的循环数列,与进制计数器有比较类似的逻辑功能,只是彩灯控制器比计数器有更复杂的逻辑功能,所以需要以计数器作为基础元件,并辅助以多路选择器进行产生数字的筛选与计数器的清零,然后将生成的计数器和多路选择器序列作为输出信号,输入进译码芯片,再通过LED数码管输出数字。
而产生脉冲信号需要使用震荡芯片。
作为时钟信号进行计数。
单元电路设计(原理电路图,电路工作原理,参数计算,器件选择);
1.输入时钟信号的设计。
选取NE555芯片作为时钟信号产生芯片,辅助一定的电阻和电容,产生多谐振荡电路,达到实现时钟信号的功能。
题目要求数字显示时间在0.5s~2s内可调,于是利用多谐振荡器周期的计算公式可知,可以通过改变电阻R1来实现,于是将R1变成一个变阻器。
高电平时间:
低电平时间:
一个周期时间:
输出频率:
得出电路需要的
电阻为:
200K,最大阻值为470k的滑动变阻器。
电容为:
1nf电容和1uf电容。
设计的555电路如下图所示:
2.分频电路的设计:
分频器采用JK触发器芯片74LS112,时钟信号输入时需要使用一个非门芯片74LS04进行反转,然后输入到触发器的时钟控制端,而此JK触发器起到的作用为反转时钟信号的功能,讲J脚和K脚都进行接vcc处理。
74ls112的功能表如下:
设计的分频电路电路图如下:
3.主体计数器和多路选择器电路
采用74LS153和74LS160进行电路设计,每个芯片都要使用两个。
进行多次计数与选择的回路实现复杂的逻辑功能,并且辅助三路与门74LS10与两路与门74LS08以及非门74LS04,非门可以和分频电路公用同一个74LS04芯片,起到节省芯片与空间的作用。
其中74LS160计数器的逻辑图如下:
74LS153双4选1多路选择器逻辑表如下:
其中一个74LS160芯片产生0-9的循环信号,它的使能端连接在另一个74LS160芯片的输出端,以起到筛选信号计数的作用。
多路选择器芯片的选择信号输入端口由产生基础信号的74LS160的输出端所接入,此选择器的功能是为另一个74LS160做时钟信号,起到控制计数的作用。
两个74LS160输出作为最后一个多路选择器的输入端,筛选输出信号。
最后输出的信号是由74LS160和74LS153两个芯片分别两个输出端所组成的。
选择和计数单元电路图如下:
4.译码和输出单元
常用的LED数码管驱动芯片有CD4511和74LS48两个。
但是主体电路都是由74LS系列芯片组成,为了让芯片的工作环境一致,所以使用74LS48芯片作为译码芯片。
74LS48输入一个四位二进制数,输出为七位的显示信号,分别代表LED数码管的笔画。
芯片的状态表如下图:
另外需要在芯片输出端接一定阻值的限流电阻进行限流,防止LED数码管烧坏,但是电阻不宜过大,否则达不到LED的工作条件,遂选择200欧姆的电阻。
LED数码管采用共阳极数码管,所以需要接地。
设计的电路如下:
总体电路图(可用EDA软件作图);
器件清单。
Quantity:
ReferencesValueOrderCode
1R1220k
7R2-R8200
1C11nF
1C21uF
2U1,U974LS153
2U2,U374LS160
1U474LS04
1U5555
1U674LS10
1U774LS08
1U874LS112
1U1074LS48
4、安装调试记录
(1)使用的主要仪器仪表;
万用表一个,型号为DT9205A
面包板一块。
(2)调试电路的方法和技巧;
调试前期需要准备,应该准备好一些文件,如产品技术条件和技术说明书,原理图等等,并且仔细阅读,熟悉电路原理。
除了准备好文件,还要准备好调试工具,比如万用表,以防调试的时候万用表异常,导致调试不准。
调试时不要着急连接电源,而是要检查电路连线是否符合原理图的连接,是否连错,这其中有直观检查和借助万用表来测试两种。
直观检查就是看连线是否和原理图一致,而用万用表就是使用万用表欧姆档测定各个元件之间的阻值,看是否符合软件模拟的结果。
如果连线符合原理图,但是仍然无法实现原理图的模拟功能,则需要检查器件是否有异常,比如芯片和面包板是否有问题。
也常采用万用表测量的方法。
(3)调试中出现的故障、原因及排除的方法。
首先发觉LED数码管无法发光,系统无法工作,与仿真图比较之后发现LED数码管的接地端未连接导致无法点亮。
连接正常之后发现数码管有发光,但是仍然不能正常显示序列。
继续与仿真图比较,发现无误,仔细查看芯片工作的参数以及管脚接法,发现芯片工作需要接地和VCC,但是仿真图未显示两管脚,于是接上VCC和地线,发现仍然无法工作。
与仿真图比较之后连线没有错,开始使用万用表进行调试,测量一定元件的电阻发现与仿真图相差不大。
发现可能是芯片供电问题,用万用表测量芯片接地端和接VCC端电压差,发现电压不足3V甚至为0,用电池端分别接芯片接地端和VCC端,电压正常,芯片才正常工作,发现面板最上和最下用来接地和接VCC的相邻口接触不大正常,需要使用线接到离芯片很近的孔中才能供电正常。
5、总结设计电路的特点和方案的优缺点,指出课题的核心及实用价值,提出改进意见和展望。
电路的优点有:
模块区分较为清晰,方便进行分模块的调试与安装。
方案比较简单,所用的芯片种类比较单一,易于学习芯片功能方便调试,芯片数目也不多,方便进行实物的制作。
电路的缺点是:
逻辑功能比较难理解,芯片之间的回连较为复杂,在主体模块的调试中不易找到问题的所在。
整体设计的原理图布局不合理,导致制作实物需要连接很长的导线,导致导线容易松动,接触不良,影响电路功能,调试复杂。
本课题的核心价值是制作真正的彩灯控制器,将译码和LED输出单元改进成真正的LED彩灯,可以实现真正的彩灯控制单元,如果设计合理并且成本低廉,可以推广成为能使用的彩灯控制器,对于产业发展和节约化社会都有很重要的意义。
大大节省比如电力,稀土等资源,为社会发展造福。
6、列出系统需要的元器件清单。
1U1074LS48
7、列出参考文献。
[1]高海生数字电子技术基础江西:
江西科学技术出版社2010
[2]朱彩莲.
Multisim电子电路仿真教程.西安:
西安电子科技大学出版社,2007
8、收获体会。
首先通过这两周的课程设计学习,让我巩固了电子技术课程里面所学习的知识,比如数字逻辑基础需要使用进行简化电路,逻辑门电路可以使用来判断芯片的工作参数,区分TTL与CMOS,组合逻辑电路中用到了多路选择器的知识,学会了时许逻辑电路的设计与分析方法,还有脉冲波形的发生等等与书本知识有关的东西。
同是此次课设有不止于理论的巩固,制作实物对于我们本身是巨大的挑战,不仅仅要有很强的理论知识,而且需要有很强的动手实践能力,让我们以理论联系实际,充分的了解电子技术的制作方法和工具。
而且深刻的理解了书本上的知识是如何使用,为什么要这样使用。
课设还锻炼了我们查阅资料与整理资料的能力,因为课设用到了大大多于课本的知识,课本只是介绍了少部分芯片的使用,但是课设所要使用的芯片比课本多的多,需要进行资料的查阅与学习,比如此次课设用到的译码器74LS48在书本上就没有介绍。
此次课设还需要用到电气仿真软件,我们并未开设相关课程,也需要自己进行学习,这对于自己学习能力的提高都有很大的帮助。
并且不只是需要运用软件,还要有很多的技巧,比如说布置线路的技巧等,使得电路看起来更加整齐不杂乱。
最后,在设计过程中碰到许多不同的问题,与理论有所差距,明白理论和实践还是有差距的,我们不能只学理论而不实践,要多结合理论进行实践,这样才更加理解掌握知识,把理论应用于实践,从实践中得出结论。
还锻炼了独立思考解决问题的能力,出现差错的随机应变的能力,和与人合作的精神,相信我在以后的设计中会表现的更加出色,会在以后的工作中设计出更多的逻辑电路。
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