电子技术课程设计彩灯控制电路设计.doc

课程设计(论文)题 目 名 称 彩灯控制电路设计 课 程 名 称 电子技术课程设计 学 生 姓 名 学 号 1241202069 系 、专 业 电气工程系自动化 指 导 教 师 2014年5月16日邵阳学院课程设计（论文）任务书年级专业12自动化学生姓名潘鑫焱学 号1241202069题目名称彩灯控制器设计时间20145.5-5.16课程名称 电子技术课程设计课程编号121202306设计地点电工电子实验分室408、409室一、 课程设计（论文）目的通过课程设计，使学生加巩固和加深对电子电路基本知识的理解，学会查寻资料、方案设计、方案比较，以及单元电路设计计算等环节，进一步提高学生综合运用所学知识的能力，提高分析解决实际问题的能力。锻炼分析、解决电子电路问题的实际本领，通过此综合训练,为以后毕业设计打下一定的基础。二、 已知技术参数和条件 采用模拟电子技术，数字电子技术课程上学习的集成电路来设计有一定应用性的电路。不允许采用单片机。用集成电路设计一个彩灯控制电路，设计一个循环彩灯控制器。控制红、绿、黄一组彩灯循环闪亮，变化的规律是：全灭红红绿绿黄绿黄全亮全灭全亮黄黄绿绿红绿红全灭，如此往复循环。在此基础上可以任意发挥三、 任务和要求1. 按学校规定的格式编写设计论文。2. 论文主要内容有：课题名称。设计任务和要求。方案选择与论证。方案的原理框图，总体电路图、布线图，以及它们的说明；单元电路设计与计算说明；元器件选择和电路参数计算的说明等。用protuse或其它仿真软件对设计电路仿真调试。对调试中出现的问题进行分析，并说明解决的措施；测试、记录、整理与结果分析。收获体会、存在问题和进一步的改进意见等。注：1此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效；2此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。四、参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等）胡宴如 主编.模拟电子技术基础.高等教育出版社.2011年张克农 主编.数字电子技术. 高教出版社出版.第一版.2010年彭介华 主编.电子技术课程设计指导.高教出版社出版.第一版.2002年电子电工实验指导书电子电工实验室可以提供的主要仪器设备：示波器型号规格VP-5220、电子学习机型号规格WL-V、万用表MF10；以及分立元件、或中规模集成芯片。五、进度安排2014年5月 5日- 6日：收集和课程设计有关的资料，熟悉课题任务和要求；2014年5月 7日：总体方案设计，方案比较，选定方案；2014年5月8日- 12日：单元电路设计，参数计算，元器件选择，电路图；2014年5月13日14日：系统调试改进；2014年5月15日：整理撰写设计论文；2014年5月16日：答辩；六、教研室审批意见设计目的明确，要求合理，难度适中，符合课程设计教学要求。 教研室主任（签字）： 2014年4月30日七、主管教学主任意见符合课程设计要求 主管主任（签字）： 2014年4月30日八、备注指导教师（签字）： 学生（签字）：邵阳学院课程设计（论文）评阅表学生姓名 潘鑫焱 学 号 1241202069 系 电气工程系 专业班级 12级自动化 题目名称 彩灯控制器 课程名称 电子技术课程设计 一、学生自我总结这次课程设计让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时和同学交流讨论或向老师请教或上网查阅资料，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识。理论源于实践，实践出真知！让我们共同努力，为自己的明天加油喝彩。以上是我做完课程设计后的所思所悟！更是我的最深感触和最大收获！ 学生签名： 2014年 5月 16 日二、指导教师评定评分项目平时成绩论文答辩综合成绩权 重304030单项成绩指导教师评语： 指导教师（签名）： 年 月 日注：1、本表是学生课程设计（论文）成绩评定的依据，装订在设计说明书（或论文）的“任务书”页后面；2、表中的“评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分标准确定。目 录中文摘要···························31、彩灯控制电路设计方案····················61.1、设计任务与要求······················6 1.2、设计思路与原理······················61.3、单元电路设计与计算····················71.4、Proteus仿真元器件的选用 ·················92、彩灯控制器电路设计与调试···················103、心得体会··························11参考文献····························12 中文摘要课程设计强调着加强学生的动手实践能力，而随着教学需要，也变得尤为重要。彩灯控制器电路设计是数字电子技术实践中的一款非常常见的设计案例。由于传统的设计和实现方法是采用手工绘图和实际电路焊接调试相结合的办法，不仅设计思路受局限，而且采用实际调试来验证设计原理会出现故障点多、浪费元件、延长了设计时间等问题。而在Proteus仿真设计平台下，不仅解决了手工绘图与电路焊接的繁琐，更有效的从根本上节约了材料费用，缩短设计时间。由于软件元件库中有丰富的元器件与虚拟调试功能，使得彩灯控制器设计变得方便与轻松。【关键词】彩灯控制器 Proteus设计平台 节约与缩短 元件库1、彩灯控制电路设计方案1.1、设计任务与要求“彩灯控制器设计”是在系统学习模拟电子技术基础上，综合平衡模拟电子技术各方面的要求，通过设计安装和调试掌握模拟电路的一般设计方法。内容设计有如下要求：第一过程要求必须为多路彩灯（至少4路）；第二过程要求任何时刻彩灯闪烁，彩灯交替时间为1s；第三过程要求能完成两种以上闪烁功能切换；1.2、设计思路与原理其实彩灯控制器主要运用的是四位双向通用移位寄存器74LS194，而四个彩灯可用不同颜色的发光二极管，这样实验效果鲜明。74LS194引脚如图所示。74LS194由四个主从RS触发器组成，D0D3为并行数据输入信号，Q0Q3为并行数据输出信号，SL和SR分别是数据左移和右移输入信号，S0、S1为工作方式控制信号，不同组合时，移位寄存器的工作情况不同。CLK为时钟信号输入端。MR为异步清0输入信号。74LS194功能表如上图所示1.3、单元电路设计与计算电路设计是把四路彩灯接在74194的输出端上，SR接高电平端，而SL则接地。输入端D0-D3接方波信号，周期为一秒。可以用555定时器产生2Hz的方波信号，再用D触发器分频产生1Hz的方波信号。图形如下所示。下面再来分析与的信号。四种工作方式中去掉第一种的情况，那么应按照的、的情况循环。与信号的产生可用集成计数器实现，可是为了加强同步逻辑电路的设计知识，我们采用触发器来设计一个三进制计数器，周期为秒。设计步骤如下：1）、列真值表2）、求状态方程根据列出的状态真值表分别求出Q1与Q0的状态方程如下3）、求驱动方程有D触发器的特性方程可直接写出驱动方程如下：4）、电路实现根据驱动方程，连接电路图。1.4、Proteus仿真元器件的选用本课程设计所需要的Proteus元件清单如下表所示。元件名类含义数量74LS194TTL74LSseiries四用通用双向移位寄存器174LS74TTL74LSseiries双D触发器474LS00TTL74LSseiries四2入与非门574LS00TTL74LSseiries非门1555Analog ICs555定时器1LED-REDOptoelectronics红色发光二极管1LED-GREENOptoelectronics绿色发光二极管2LED-BLUEOptoelectronics蓝色发光二极管1RESResiators电阻（100K）2CAPCapacitors电容（3uf）2CAPCapacitors电容（2uf）2BATTERYBattery电源（5V）12、彩灯控制器电路设计与调试根据以上分析，在通过上述在元件库中所查询到的元件，通过原理连线，连接电路图如下所示。另外，图中所有D触发器的异步输入端在实际电路连接时通常接高电平。产生时钟的电路用与非逻辑替代了与或逻辑，与非门代替了反相器。电路图调试时，先检查各芯片的电源与地是否接上，检查线路是否连接好；线路检查无问题后，在根据彩灯的变化情况，确定可能的原因，分析哪个功能模块出了问题。彩灯调试过程中可能出现的问题：彩灯只有一种花样变化，没有其他花样；其原因可能是移位寄存器的S0与S1端控制出现了问题，应该检查循环控制逻辑电路。3、心得体会通过本次课程设过程中，我有很多心得体会。第一，学习要知其然，更要知其所以然。通过实验，我们发现了很多实验现象不同于设计时料想的。通过在软件中尝试性修改，我们终于得到了正确的设计方法。但是，我们不仅满足于做出可以正常工作的电路。我们分析电路，自行设计小试验验证部件功能。最后，我们充分理解了它，可以从原理上解释各种现象。在更充分的理解电路后，我们可以不再只通过不断试验改进设计方案，而是从理论分析后，从根本上直接解决问题，设计出各种优化设计。完成这个作品不是真正的目的，真正的目的是巩固知识，并培养学以致用的能力，体会做人做事的道理。第二，细节定成败。我组在课设过程中，有时运行程序无法模拟执行，但找不到电路连接错误之处。在其他同学的提示下才发现是由于子电路合并成总电路时用了复制功能，而使一些元件参考（R）值相同，而无法执行。困扰我们最深的往往不是具体知识上的掌握问题，而是我们最容易忽略的其他细节。第三，实践出真知我们信心满满的设计总图初稿在实验之后，被证明是，不仅缺乏优化，而且错误多多的。“纸上得来终觉浅，得知此事要躬行”。我们经过实践中磨练改进，最终才做出今天的作品。实践出真知，我们要在学习理论后，在实践中应用，以理论指导实践，从实践中升华出理论。第四，要拥有感恩的心，懂得合作。我在此要感谢与我同组的同学，以及其他帮助我们的同学，是我们的合作，让课设得以完成。我们都认识到了团队合作的含义。更要感谢为我们认真验收，细心指导的老师。总而言之，本次课程设计不止让我在知识掌握和应用水平上有了显著提高，而且让我明白了很多课本之外的做人做事的道理。参考文献1、张克农主编.数字电子技术基础（第二版）.北京：高等教育出版社，20102、林志琦等.基于Proteus的单片机可视为软硬件仿真.北京：北京航空航天大学出版社，20063、张瑞景等.基于Proteus在ARM虚拟机开发技术.北京：北京航空航天大学出版社，20074、胡宴如 耿苏燕主编.模拟电子技术基础.北京：高等教育出版社，2011