带有数字显示的8档音量控制器.docx
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带有数字显示的8档音量控制器
1概述………………………………………………………………………………1
1.1设计目的……………………………………………………………………1
1.2设计要求……………………………………………………………………1
1.3设计方法……………………………………………………………………1
2系统总体方案……………………………………………………………………2
2.1设计思想……………………………………………………………………2
2.2模块介绍……………………………………………………………………3
3各模块硬件设计…………………………………………………………………4
3.1脉冲源电路图………………………………………………………………4
3.2锁存器电路…………………………………………………………………4
3.3编码电路……………………………………………………………………5
3.4译码显示电路………………………………………………………………6
3.5音量控制电路………………………………………………………………7
4软件仿真…………………………………………………………………………8
5课程设计心得体会………………………………………………………………9
5.1设计中遇到的问题及解决方法……………………………………………9
5.2课程设计心得体会…………………………………………………………9
参考文献……………………………………………………………………………10
附：
系统原理图…………………………………………………………………11
1、概述
1.1设计目的
本课程设计是在前导验证性认知实验基础上，进行更高层次的命题设计实验，要求学生在教师指导下独立查阅资料、设计、安装和调试特定功能的电子电路。
培养学生利用模拟、数字电路知识，解决电子线路中常见实际问题的能力，使学生积累实际电子制作经验，目的在于巩固基础、注重设计、培养技能、追求创新、走向实用。
1.2设计要求
设计一个带数字显示的8档音量控制器，要求实现以下功能：
（1）用两个按键控制音量，一个用于增加音量，一个用于减小音量；
（2）音量控制分为8档，每按键一下，增加或减小一档；
（3）当音量增加（减小）到最大（最小）时，继续按音量增减开关无效，即音量被保持，不在继续增（减）；
（4）开机时自动恢复音量到最小状态；
（5）用数码管显示音量的大小值，并随着音量的变化即时改变。
1.3设计方法
设计的音量调节器有两个按键和一个开关，：
按“加音量”键能对输出音量进行增大，按“减音量”可以对输出音量进行减小，“开关机”音量调节器所在机器的开关机键，加减音量按键给“音量调节开关”有次序的脉冲高电位，根据加减按键所给的脉冲信号，“音量调节开关”将输入信号翻译成二进制代码同时送给“译码器”和“音量数字显示器”。
74LS193芯片的4个输出端分别接7448BCD码七段译码驱动器的输入端，从而实现控制音量大小，同时通过BCD码显示译码器显示当前音量的大小档位，从而实现了题目所要求的功能。
2、系统总体方案
2.1设计方案一
具有显示控制的8档音量控制器，设计要求的功能包括：
开机显示最低值，音量增加（减少）到最大值（最小值）时停止增（减），这主要通过移位寄存器实现。
显示音量的大小，需要编码器和显示器；控制音量的大小主要光的亮度影响到音控电路部分的光敏电阻的大小，最后达到控制音量大小的效果。
查找74系列的各种芯片，找出适合芯片的逻辑功能和管脚排布，在纸上画出电路草图，逐个模块进行理论验证。
设计方案二
设计的音量调节器有两个按键和一个开关，：
按“加音量”键能对输出音量进行增大，按“减音量”可以对输出音量进行减小，“开关机”音量调节器所在机器的开关机键，
加减音量按键给“音量调节开关”有次序的脉冲高电位，根据加减按键所给的脉冲信号，“音量调节开关”将输入信号翻译成二进制代码同时送给“译码器”和“音量数字显示器”。
“译码器”将送来的二进制代码经过编译送给“D/A转换器”，由“D/A转换器”将数字信号转化成模拟信号，再经过多模拟信号的放大实现音量的放大。
经过两个方案的相互比较，方案一比较繁琐，方案二通过有次序的脉冲信号来加减音量按键，调节音量大小简单方便所以选择方案二设计电路。
2.2、模块介绍
电路设计的总体原理框图如下所示
图1
有次序的脉冲信号通过加减按键给音量控制开关，根据加减按键所给的脉冲信号，“音量调节开关”将输入信号翻译成二进制代码同时送给“译码器”和“音量数字显示器”。
“译码器”将送来的二进制代码经过编译送给“D/A转换器”，由“D/A转换器”将数字信号转化成模拟信号，再经过多模拟信号的放大实现音量的放大。
通过数字显示器显示音量档位，从而实现了题目所要求的功能。
3、硬件设计
3.1脉冲源电路图
555定时器与电阻、电容组成多谐振荡器以产生矩形方波，向双向移位寄存器提供脉冲。
555定时器构成的多谐振荡器电路图如图2示。
图2555定时器构成的多谐振荡器电路图
3.2锁存器电路
图3锁存器电路图
这个图块实现的逻辑功能是在两个开关中选择一个输入脉冲信号，同时锁定另一个输入端为高电平，实现加减计数功。
3.4译码显示电路
经编码产生的二进制数由BCD七段显示译码器显示输出音量大小。
译码显示电路如图6示。
图6译码显示电路
3.3编码电路
74LS193为可预置的十六进制同步加/减计数器。
74LS193的清除端是异步的。
当清除端（MR）为高电平时，不管时钟端（CPD、CPU）状态如何，即可完成清除功能。
193的预置是异步的。
当置入控制端（PL）为低电平时，不管时钟CP的状态如何，输出端（Q0～Q3）即可预置成与数据输入端（P0～P3）相一致的状态。
193的计数是同步的，靠CPD、CPU同时加在4个触发器上而实现。
在CPD、CPU上升作用下Q0～Q3同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。
当进行加计数或减计数时可分别利用CPD或CPU，此时另一个时钟应为高电平。
图7D/A转换器
D/A转换器主要是为了将数字信号转换成模拟信号，以实现对信号的放大和数字控制，
图474L193D管脚图图5VCADB管脚
图3.5音量控制电路
音量控制电路由两个74LS194芯片的8个输出端所连的发光二极管与光敏电阻构成，开机后按下按键B实现两个芯片的串行右移，使LED2～LED9依次点亮，同时，LED1随电流呈阶梯增长而亮度加大，相应光敏电阻的阻值减小，从而使音量逐渐增大。
同理按键A实现音量减小的控制功能。
音量控制电路如图7示
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图8音量控制电路图
4软件仿真
5课程设计心得体会
5.1设计中遇到的问题及解决方法
问题1：
实现音量控制大小选用芯片的种类较多。
解决方法：
通过上网查资料及咨询老师，放弃了计数器而选择了移位寄存器作为计数器以实现对电路音量的增加和减少。
问题2：
电路设计比较复杂
解决方法：
看似简单的题目其实用到了许多芯片，通过查阅资料尽量减少了芯片的个数但功能不会减少。
问题3：
在对输入信号编码使其能实现在任意挡位上增减时遇到问题，开始考虑用两片寄存器，但实现起来太繁杂而且只能顺序由小到大增加档位，由大到小减小档位，不能实现任意档位上的加减。
解决办法：
十六进制计数器74LS193可以实现所要求的功能，于是使用74LS193来实现档位的控制。
5.2课程设计心得体会
通过一周的课程设计，我对数字逻辑电路这门课又有了新的认识和收获。
在选择课程设计的题目时候，我也是一片茫然，最后每个班俩人一组，经过认真选题我选择了具有显示的8档音量控制器。
刚开始做这个题目时根本不知道从那下手，后来查阅了一些参考资料和课本后有了基本思路。
俩天后才把大体框架给画出来，然而在设计过程中也遇到不少问题，但经过请教老师同学然后就解决了，从这次课程设计中我深深地体会到了实践与理论相结合的重要性。
在本次课程设计中，我的一个最大失误就是电路设计这方面，一方面是网上可供查阅的资料很少，我得自己探索着做，另一方面就是对基础知识掌握的不牢，很多基本的东西都不记得了，导致出现很多问题自己没法解决，所以以后需要认真学习，踏实实践，及时复习，把数字电子技术这门课学好。
通过这次设计我感受到：
1.学习是没有止境的。
不会的要多请教老师或者查阅资料才能找出解决的办法。
并且我在做设计的过程中发现有很多东西，我都还不知道。
同时，通过这次课程设计，我不仅对数电有了深刻的了解，并且学会了要用科学态度去解决实际的问题，虽然有点累，但累的有价值有意义。
2.多和老师讨论。
在做课程设计的工程中要不停的讨论问题，这样才可以纠正自己错误思路，才不会使自己在设计的过程中没有方向。
讨论不仅是一些思想的问题，当然还可以深入的讨论一些技术上的问题，并且使自己的人际处理问题要快一些。
3.多改变自己设计的方法。
在设计的过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法，这样可以方便自己解决问题。
参考文献
[1]阎石主编.《数字电子技术基础》，北京，高等教育出版社，2007年
[2]杨兆选、丁润涛.555定时器原理及实用电路集锦.天津，天津大学出版社，1989.1～30
[3]唐敏.数字式音量控制电路.重庆师范学院学报（自然科学版），1997，14
（1）
[4] 谢实、朱荣.电子技术基础实验与实训.北京，科技出版社，2009年3月
附：
系统原理图
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