循环彩灯设计.docx
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循环彩灯设计
课程设计说明书
课程名称：
数字电路基础课程
设计题目：
循环彩灯设计
院系：
学生姓名：
冯阳
学号：
专业班级：
指导教师：
2010年05月28日
课程设计任务书
设计题目
循环彩灯设计
学生姓名
冯阳
所在院系
专业年级班
设计要求：
1、设计制作一个循环彩灯电路；
2、彩灯数量为8个，8个彩灯依次闪烁，彩灯亮灯时间为1秒；
3、循环一次后，8个彩灯同时闪烁一次，时间为1秒，然后开始下一个循环。
学生应完成的工作：
根据任务要求及所学知识设计好原理图，并画出电路图。
在Multisim仿真软件里面进行仿真，当电路正常工作时，进行下一步。
在DXP软件里面生成原理图，检查无误后导入后PCB板。
在PCB板上布线。
注意线宽，打孔的孔径，接地线电源线的处理。
安装元器件，并焊接电路板，完成后调试写出课程设计报告
参考文献阅读：
[1]童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：
高等教育出版社，2005.
[2]臧春华.电子线路设计与应用[M].北京:
高等教育出版社,2005.
[3]邱关源罗先觉.电路（第五版）[M].北京：
高等教育出版社，2006.
[4]阎石.数字电子技术（第五版）[M].北京：
高等教育出版社，2005.
[5]张阳天韩异凡ProtelDXP电路设计[M].北京：
高等教育出版社，2005.
工作计划：
5月17号—19号完成原理图的设计；5月20号—23号进行PCB设计；5月24号—26号制作PCB板；5月27号—28号电路板安装与调试，提交课程设计报告。
任务下达日期：
2010年5月17日
任务完成日期：
2010年5月28日
指导教师（签名）：
学生（签名）：
循环彩灯
摘要：
用555计时器来控制时间产生周期为1秒的脉冲；用74LS192接收555计时器的脉冲从而计数，来实现八个彩灯依次闪烁且循环一次后，8个彩灯同时闪烁一次；用74LS138来实现译码功能，直接控制灯的闪烁。
此外要注意，发光二极管要共阴极连接。
关键词：
555定时器；74LS192；74LS138；共阴极；循环
目录
1.设计背景………………………………………………………1
1.1了解数字电路系统的定义及组成…………………………1
1.2掌握时钟电路的作用及基本构成…………………………1
2.设计方案………………………………………………………1
2.1任务分析……………………………………………………1
2.2方案论证……………………………………………………1
3.方案实施………………………………………………………2
3.1原理图设计…………………………………………………2
3.2电路仿真……………………………………………………3
3.3PCB制作……………………………………………………3
3.4安装与调试…………………………………………………4
4.结果与结论……………………………………………………4
5.收获与致谢……………………………………………………5
6.参考文献………………………………………………………5
7.附件……………………………………………………………5
7.1仿真图………………………………………………………5
7.2电路原理图…………………………………………………6
7.3PCB布线图…………………………………………………7
7.4元器件清单…………………………………………………7
1.设计背景
1.1了解数字电路系统的定义及组成
数字电路系统一般包括输入电路、控制电路、输出电路、时钟电路和电源等。
输入电路主要作用是将被控信号转换成数字信号，其形式包括各种输入接口电路。
比如数字频率计中，通过输入电路对微弱信号进行放大、整形，得到数字电路可以处理的数字信号。
模拟信号则需要通过模数转换电路转换成数字信号再进行处理。
在设计输入电路时，必须首先了解输入信号的性质，接口的条件，以设计合适的输入接口电路。
1.2掌握时钟电路的作用及基本构成
时钟电路是数字电路系统中的灵魂，它属于一种控制电路，整个系统都在它的控制下按一定的规律工作。
时钟电路包括主时钟振荡电路及经分频后形成各种时钟脉冲的电路。
比如多路可编程控制器中的555多谐振荡电路，数字频率计中的基准时间形成电路等都属于时钟电路。
设计时钟电路，应根据系统的要求首先确定主时钟的频率，并注意与其他控制信号结合产生系统所需的各种时钟脉冲。
2.设计方案
2.1任务分析
根据任务要求中要有1秒的时间控制，因此需要用555定时器接成多些振荡器来实现周期为1秒的脉冲；又要使八个彩灯依次闪烁且循环一次后，8个彩灯同时闪烁一次，故要用74LS192来实现一个加法功能，才能保证实现此要求；最后还需要把这些输入的二进制代码变成输出是一组与输入一一对应的高低电平，因此要使用74LS138译码器来进行译码。
另外还要注意到结合本电路发光二极管要进行共阴极连接。
2.2方案论证
首先请555定时器进行设置，选择51K0电阻和电容10uF来将它结成周期为1秒的多谐振荡器，让它自发产生脉冲直接接入74LS192的up端，使74LS192
1
进行正常计数。
将74LS192的A、B、C、D、Clk接地，将Down、Load接高电平。
再将它的三个输出端分别与74LS138的三个输入端连接，把74LS192的BO、QD分别与74LS138D的S1,S2和S2连接，使74LS138工作在正常编译状态下。
最后用74LS192的CO端和74LS138的八个输出分别组成与非门后在分别和发光二极管、保护电阻串联起来，进行共阴极接地。
这样就能实现设计要求。
3.方案实施
3.1原理图设计
把555定时器、74LS192、74LS138、发光二极管、保护电阻按设计及电路图连接。
应用DXP绘制它们的逻辑电路图。
并利用示波器分别接入各单元电路输入输出端，调整示波器合适的测量和观察范围，对各单元电路输入输出端进行输入输出的信号波形的观察，看它的实际输入输出与理论上是否有差别，若有差别，要找出原因，并分析它是否影响电路正常工作。
若影响，要进行修改。
图1电路原理图
2
3.2电路仿真
在元件库中找出所需的元件。
并在各单元电路设计的基础上，按照设计电路图，用EDA软件把各单元电路连接起来，画出符合要求的系统整体逻辑电路图。
系统整体电路设计完成后，要进行认真的检查之后再对系统整体进行仿真，来验证设计的正确性。
若是不成功，则要仔细检查错误原因，并进行修改，直到仿真成功为止。
图2仿真图
3.3PCB制作
经过仿真以后，在Altium软件中新建电路原理图在进行编译执行后，对其进行元件的封装的选择，选择合理的封装之后在进行PCB布线，布线时要遵守布线规则，要不断地进行修改，合理地布局，使其达到整体合理、紧凑、美观。
要尽量避免焊盘的出现，还要注意导线之间的间距，以及焊盘的内径大小和一些特别的要求。
3
图3PCB布线图
3.4安装与调试
找到所需要的元件，按照打印好的电路图，在PCB板上利用电烙铁进行各元件的焊接。
焊接好后，进行调试，观看制作出来的电路板是否符合设计的要求。
若不能实现预期结果要分析出错的原因。
4.结果与结论
实验达到了预期目的，8个彩灯依次亮，彩灯亮灯时间为1秒，循环一次后，8个彩灯同时闪烁一次，时间为1秒，然后开始下一个循环。
此次课程设计圆满完成，但也存在不足。
比如元件封装的选取，忘记了放Header，电源、接地线的宽度，打孔的孔径等等，都是在数次修改以后才得出正确的结论。
通过此次课程设计，我进一步加深了对数字电子技术知识的认知与理解，掌握了循环彩灯电路的设计、组装与调试方法。
学会了熟练运用仿真软件multisim，PCB板设计软件AltiumDesigner。
培养了独立思考、分析、解决问题的能力，并培养了我们的动手能力。
4
5.收获与致谢
这次时间为两个星期的课程设计试验大大培养了我的动手能力和同学间的相互合作精神。
通过这次课程设计我们基本掌握了DXP软件的运用，进一步加深了对所用到的各种元器件的功能的理解，这对我以后的学习会很有帮助。
本次课程设计是一个要求动手能力很强的设计，而且也是一个有严谨的态度才能完成的设计，它要求我必须一丝不苟，这在很大程度上考验了我的耐心。
这次课程设计要特别感谢老师的耐心辅导以及同学们在设计中给出的宝贵建议和意见，在此我表示深深的感谢！
6.参考文献
[1]童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：
高等教育出版社，2005.
[2]臧春华.电子线路设计与应用[M].北京:
高等教育出版社,2005.
[3]邱关源罗先觉.电路（第五版）[M].北京：
高等教育出版社，2006.
[4]阎石.数字电子技术（第五版）[M].北京：
高等教育出版社，2005.
[5]张阳天韩异凡ProtelDXP电路设计[M].北京：
高等教育出版社，2005.
7.附件
7.1仿真图
5
7.2电路原理图
6
7.3PCB布线图
7.4元器件清单
元器件种类
数目（个）
555定时器
1
74LS192
1
74LS138
1
74LS00
2
LED彩灯
8
100Ω电阻
8
4.7Ω电阻
2
100µ电容
1
10n电容
1
7
指导教师评语：
课程设计报告成绩：
，占总成绩比例：
40％
课程设计其它环节成绩：
环节名称：
原理图设计与仿真，成绩：
，占总成绩比例：
20％
环节名称：
PCB设计，成绩：
，占总成绩比例：
20％
环节名称：
电路安装调试，成绩：
，占总成绩比例：
20％
总成绩：
指导教师签字：
年月日
本次课程设计负责人意见：
负责人签字：
年月日
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