彩灯控制电路.doc

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彩灯控制电路

电子技术课程设计报告

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彩灯控制电路设计报告
一． 设计要求
（1）．利用所学的电子技术知识搭建彩灯控制电路，实现16个彩灯依次循环闪烁。
（2）．在搭建电路之前要先用Multisim画好电路原理图，因此要对Multisim软件熟悉，了解他的用途，能够独立完成电路的设计，学会分析电路故障，对元器件认识透彻，清楚各个芯片的结构及用途。
（3）．电路仿真后，能够根据自己设计的原理图搭建电路，并且调试成功。
二．设计的作用、目的
（1）．通过电子技术的课程设计使学生能够对电子技术及应用有进一步的理解，同时也巩固了所学的模电与数电知识，使所学的电子技术应用于实际，贴近生活，走向社会，增加学习的动力。
（2）掌握电子电路安装和调试的方法及其故障排除方法， 学会用面包板对电 路进行仿真。
（3）．培养学生手动实践，搭建电路的能力，将理论与实际相结合的主要体现，使学生能够在学习理论知识的同时，对电子元器件及电子技术这门技术有更深入的认识。
（4）．通过查阅手册和文献资料，培养独立分析问题和解决问题的能力。培养自己的创新能力和创新思维。
三．设计的具体实现
1.系统概述
此电路由 74LS14、 74LS161、 74LS138 组成。通过这些元件和计数器的真值表，利用相关的电路实现彩灯循环闪烁功能。
当通电后每来一个脉冲， 计数器 74LS161 加 1， 输出 1。 3-8 译码器所接的发光二极管依此发光。 则 电路组成及工作原理 ： 彩灯控制器电原理图如下所示，其中 74LS14 为电路提供非门。

2．单元电路设计(或仿真)与分析
（1）．计数器：74LS161

（2）译码器：74LS138
线-8线译码器74LS138的功能表

74LS138 为 3 线－8 线译码器：共有 54/74S138 和 54/74LS138 两种线路结构型式，其 74LS138 工 作原理如下： 当一个选通端（s1）为高电平，另两个选通端（/(s2)和/(s3)）为 低电平时，可将地址端（A0、A1、A2）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。 74LS138 的作用: 利用 S1、/(S2)和/(S3)可级联扩展成 24 线译码器；若外接一个反 相器还可级联扩展成 32 线译码器。 若将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138 还可作数据分配器。
（3）．施密特反向器：74LS14

（4）．Multisim 软件
简介：加拿大 EWB （Electrical Workbench） Multisim2001 Multisim 7 Multisim 8 Multisim 9 Multisim 10 目前在各高校教学中普遍使用 Multisim2001，网上最为普遍的是 Multisim 9，NI 于 20 07 年 08 月 26 日发行 NI 系列电子电路设计软件，NI Multisim v 10 作为其中一个组成部 分包含于其中。 EDA 就是“Electronic Design Automation”的缩写技术已经在电子设计领域得到广泛应 用。发达国家目前已经基本上不存在电子产品的手工设计。一台电子产品的设计过程，从 概念的确立，到包括电路原理、PCB 版图、单片机程序、机内结构、FPGA 的构建及仿真、 外观界面、热稳定分析、电磁兼容分析在内的物理级设计，再到 PCB 钻孔图、自动贴片、 焊膏漏印、元器件清单、总装配图等生产所需资料等等全部在计算机上完成。EDA 技术借 助计算机存储量大、运行速度快的特点，可对设计方案进行人工难以完成的模拟评估、设 计检验、设计优化和数据处理等工作。EDA 已经成为集成电路、印制电路板、电子整机系 统设计的主要技术手段。美国 NI 公司（美国国家仪器公司）的 Multisim 9 软件就是这方 面很好的一个工具。而且 Multisim 9 计算机仿真与虚拟仪器技术（LABVIEW 8） （也是美 国 NI 公司的）可以很好的解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一老大难问题。学员可以很好地、很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来。并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。极大地提高了学员的学习热情和积极性。真正的做到了变被动学习为主动学习。这些在教学活动中已经得到了很好的体现。还有很重要的一点就是：计算机仿真与虚拟仪器对教员的教学也是一个很好的提高和促进。 Multisim 10 通过直观的电路图捕捉环境, 轻松设计电路；通过交互式 SPICE仿真, 迅速了解电路行为；借助高级电路分析, 理解基本设计特征；通过一个工具链, 无缝地集成 电路设计和虚拟测试；通过改进、整合设计流程, 减少建模错误并缩短上市时间。 NI Multisim 软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电 路进行设计和验证。凭借 NI Multisim，您可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用 工业标准 SPICE 模拟器模仿电路行为。 借助专业的高级 SPICE 分析和虚拟仪器， 您能在设 计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。与 NI LabVIEW 和 Signal Express 软件的集成， 完善了具有强大技术的设计流程， 从而能够比较具有模拟数据的实现 建模测量。

（5）．发光二极管

3．电路的安装与调试
1.在实际连电路时，会出现接触不好等情况。这是由于试验箱的质量 和试验器件的质量不好的关系。 这时可用万用表测量各个接头的电压来判 断是否是接触不好。
2.最容易出错的地方，就是对芯片的拐角认识程度还不够深，连线过程中可能由于线路复杂而导致搭线错误。
3. 检查161与138计数器能不能正常工作，不能的原因又分为俩大类：其一，连线错误，值得注意的是，对于161芯片的清零端，置数端，以及俩个使能端的解法尤其容易出错，并且在连接电路的同时如果布线不理想，会使电路表面上看起来相当复杂，VCC 与GND 的位置也极容易弄混，这就大大的增加了连线错误的几率；其二，就是芯片本身坏了，但是这种情况一般情况下不容易出错，因为我们实习所用的芯片全是新的，即便是芯片的缘故，换一个芯片便可以解决问题。
4. 要注意每个元器件的工作原理和功能，以及逻辑器件的管脚图，以 免因此而造成不必要的过失。
5. 红绿灯不亮，极有可能正负极接反，调整过来。
6. 搭接工作完成后，做一次系统的检查，如果各部分连线正确，方可接通电源，进行调试。调试中如果发现实验现象与设计要求不符合，可 从简单部分或某一个预知特性的点开始，逐级进行查找，逐步缩小故障可 能存在的范围，直到查出故障点并排除，使之达到预定的目的。
四．心得体会、存在问题和进一步的改进意见等
1．通过本次电子技术课程设计让我对电子技术这门课程产生了浓厚的兴趣，并且对本学期所学的数电知识有了进一步的理解，尤其是对74LS161芯片的认识，让我对计数器的实际应用有了更深的理解，利用计数器与门电路可以搭建任意进制计数器，并利用门电路控制输出结果。在课程设计中运用所学知识将其付诸实践，这并不是在课后看书过 程中的深入理解，这需要的是一种理论联系实践的能力。理论知识往往都是在一些理想状态下的假设论，而实际的动手操作则完全不同，需要考虑 实际中的很多问题。
2．在课程设计实习中通过对电路的连接懂得了如何通过设计的分析对 所连电路的整体布局，如何更好的放置芯片在最合适的位置。在导线的连 接上，如何选择导线走向是关键，我们应该尽量保证所连电路一清二楚，
3． 我们在实验中遇到一些自己无法弄明白的问题，可以请教一些同学。 在设计时和同学相互交流各自的想法也是很重要的，不同的人对问题的看法总有差异，我们可以从交流中获得不同的想法，其他人的设计一定有值得你借鉴的地方。
4．实现过程中不仅要求对知识的掌握要足够准确与精通，更要有绝对 的耐心与细心。 我在这次的实习中其实就有连错线的时候， 很难检查出来， 费了好长时间才检查出来，可见耐心与细心的重要。

五．附录
元器件明细表
面包板
1 个
5v电源
1 个
电阻
2 个
74LS161芯片
1 个
74LS138芯片
2 个
74LS14芯片
1 个
电容
1 个

六．参考文献
1.阎石《 数字电子技术基础 》高等教育出版社
2.房国志《模拟电子技术基础》国防工业出版社
3.邱关源《电路》高等教育出版社