數(shù)子電路課程設(shè)計

1、西安郵電學院數(shù)字電路課程設(shè)計報告書多路彩燈控制器學院名稱：電子工程學院學生姓名：張躍龍(18)專業(yè)名稱：光電信息工程班 級： 0901實習時間：2011年12月19日 2011年12月30日一課程設(shè)計題目：多路彩燈的設(shè)計二任務(wù)和要求： 1用八個彩燈來循環(huán)花形； 2至少有三種花形； 3三種花形的變化可以用兩種不同的節(jié)拍來實現(xiàn)。三總體方案的選擇：彩燈由發(fā)光二級管代替,雖然省略了功率放大電路,但是從信號控制的角度講,仍具有現(xiàn)實意義。發(fā)光二級管的特性為單向?qū)щ娦?，正向高電平亮，低電平滅?由八個發(fā)光二級管組成的彩燈實現(xiàn)不同花色不同花色要靠八個發(fā)光二級管按不同順序的周期性的亮滅來實現(xiàn)，三種花型意味著三種

2、需要三種周期循環(huán)的亮滅； 對于可變換快慢的節(jié)拍，首先得產(chǎn)生兩種不同快慢的節(jié)拍，然后控制起出現(xiàn)其起作用的時刻即可；最后是關(guān)于控制，周期性循環(huán)與周期性節(jié)拍變換都必須由相應(yīng)的時鐘信號控制，所以控制的核心是產(chǎn)生始終的計數(shù)器，而計數(shù)器需要一個基礎(chǔ)時鐘發(fā)生器，所以還學要一個基本時鐘發(fā)生模塊。所以可得一下結(jié)構(gòu)圖：時鐘變換模塊1塊，節(jié)拍產(chǎn)生模塊節(jié)拍控制模塊花型顯示模塊塊基本時鐘產(chǎn)生模塊時鐘變換模塊2塊，彩燈并數(shù)信號花型如下：花型1：111111110111111100111111000111110000111100000111000000110000000100000000100000001100000011

3、10000011110000111110001111110011111110花型2：11110111011110110011110100011110100011110100011100100011000100010000100010000100110000101110000101110000101110001101110011101110花型3：111110110111110100111110100111110100111100100111000100110111100100111100100111101100111101100111001100110001100100001100100001

4、10四各模塊電路設(shè)計（電路圖在Max+plusII中完成）1.基本時鐘產(chǎn)生模塊用來產(chǎn)生1Hz的脈沖波作為所有時鐘信號的基礎(chǔ)，為各變頻單元的輸入信號電路如圖2.節(jié)拍產(chǎn)生模塊：由7474芯片的D1觸發(fā)器完成輸入端為一個基本脈沖信號（其中1CLRN、1PRE、2CLRN、2PRE接高電位）。用來產(chǎn)生基頻的二分頻信號以實現(xiàn)一個相對較慢的節(jié)拍。3節(jié)拍控制模塊：由74151芯片通過管腳A控制選通D6、D7管腳（D0D5、B、C管腳接地）。以實現(xiàn)經(jīng)過相應(yīng)時間后選通快慢頻率的時鐘。4花型顯示模塊由74194兩個組成構(gòu)成一個八位的扭環(huán)計數(shù)器，所以每次在輸入端A、B、C、D 并入一次數(shù)據(jù)可以最多循環(huán)產(chǎn)生8

5、5;2種狀態(tài)，所以扭環(huán)計數(shù)器可以產(chǎn)生最豐富的狀態(tài)，可是使花型更復雜；電路圖如下用來產(chǎn)生直接控制彩燈亮滅的不同組合，換而言之，直接產(chǎn)生不同花色的部分。5.時鐘變換模塊1由74161兩個組成,分別構(gòu)成：低位片DCBA接1000構(gòu)成模八計數(shù)器（上），高位片DCBA接1101構(gòu)成模三計數(shù)器（下），級聯(lián)構(gòu)成8×3模24計數(shù)器作用為產(chǎn)生控制節(jié)拍和花色的時鐘信號產(chǎn)生并數(shù)信號。6.時鐘變換模塊2由一個74161構(gòu)成的模十六計數(shù)器作用記在于給花型顯示模塊的74194的S1端提供模十六的高電平信號用以對74194芯片置數(shù)。7.彩燈由發(fā)光二級管串聯(lián)限流電阻構(gòu)成。最后一部分需要說明的是7474芯片上的D2觸

6、發(fā)器用來產(chǎn)生控制節(jié)拍控制模塊74151芯片的A管腳產(chǎn)生上升沿個數(shù)在低電平和高電平上平分的信號。時鐘變換模塊1與節(jié)拍控制模塊構(gòu)成反饋回路。其中涉及的非門由7404芯片提供。 五畫總體電路圖六電路組裝完成后，對各個有效輸出端口的波形觀測由于花型顯示模塊與時鐘變換模塊的計數(shù)器都是以74151的Y端信號為時鐘（同時也保證了系統(tǒng)的同步），所以將74151的輸出端口Y的輸出信號B（每過555芯片輸出的72個基本時鐘一個周期，其中13時間為快節(jié)拍，23為慢節(jié)拍）作為基準來研究較為方便；每過16個B完成一個花型；每24個B一次快慢節(jié)拍交替；七. 電路組裝、調(diào)試過程中發(fā)生的問題及解決的方法：1. 在電路組裝過程

7、中會遇到許多問題，如：如何布局才能使電路簡潔，節(jié)省資源等等。最重要的是在電路中要避免飛線，壓線等細節(jié)，所以在連接開始我花費許多時間在空間想象與布局上面，最終的電路還算合格。2. 在調(diào)試過程中式最難熬的，首先我遇到了串聯(lián)線路不通，芯片工作不正常，拐角腿之間偶爾短路等。經(jīng)過檢查知道面包板內(nèi)部出現(xiàn)問題，所以，我采用直接用導線代替面包板底部金屬片的方法連接線路，效果還算可以。3. 有時因為操作不當還會損壞器件，我檢查器件是否正常我采用了人為加入輸入信號，測量輸出信號的方法，慶幸的是在我的設(shè)計中位出現(xiàn)損壞器件的事情。八. 分析與實驗心得：新穎，復雜，緊張，實用詮釋了這次實習。數(shù)字電路課程設(shè)計，是一次理論

8、與實際的完美結(jié)合，在本次實習中，我們不僅承擔著設(shè)計者的角色，也承擔著實施者的責任。心中至美的產(chǎn)品如何才能變成手上的實物，在此次實習中，我深刻的體會到這一過程的不易，也全面的領(lǐng)會了其中的精髓。一個縝密的思維，一個正確的心態(tài)將是這次實習必備的條件。在此之前，我僅僅是道聽途說課程設(shè)計是相當有難度的，但未曾親身經(jīng)歷，也便沒有太多的壓力。直到實習的第一天，老師闡述了實習的一些要求，這時才恍然大悟。這次實習可以說是徹頭徹尾的改變了以前的實習模式，不再是簡單乏味，不再是按部就班，也不再是草草了事。本次實習需要的是全身心的投入，運用平時所學的知識，盡一切可能做到自己心中的完美。看似簡單的三個課題：交通燈設(shè)計，

9、數(shù)字搶答器設(shè)計，多路彩燈設(shè)計。這僅僅是表面，怎樣能用簡單的74系列芯片設(shè)計出這樣的功能是我們的最高任務(wù)。我認為將會有許多挑戰(zhàn)等著我們。根據(jù)老師分配，我所要設(shè)計的是多路彩燈大家一致認為最簡單的一項課題?？墒怯谖覅s不這樣認為，沒一個課題都有它研究偏重的方面。前兩者可以認為是重在計數(shù)而第三項卻是主在狀態(tài)。怎樣能把復雜的狀態(tài)轉(zhuǎn)換成彩燈的花樣是需要認真研究的。不僅如此，創(chuàng)新更是能從第三項課題中體現(xiàn)出來，不同的花樣，不同的節(jié)拍，看似簡單，可內(nèi)里卻飽含著設(shè)計者無盡的心血。由于對實驗的出發(fā)點是好的、所以我并未有負面的影響，專心的投入到我的設(shè)計當中，全新的花樣將是我設(shè)計的主旨，無屑的設(shè)計將是我最終的成功。在老師

10、的指導下，我們開始了尋找資料、仿真軟件的事情當中。但，盲目卻在這里體現(xiàn)了。大多數(shù)的同學都成了無頭蒼蠅，開始在網(wǎng)上搜索相應(yīng)的答案。課大海撈針談何容易；還有些同學開始聯(lián)系學長，想找些幫助，可這樣實習的目的就錯了，作用也將大打折扣。種種跡象表明，當讓學生們自己動手設(shè)計一件產(chǎn)品的時候，所學的一切知識都被忘在腦后，一切的思緒都被打亂了，學生能力的欠缺在此時被一覽無余。當然，我也不例外。但，經(jīng)過調(diào)整，我開始靜下心來思考我的課題，我認為：一個設(shè)計者必須要有縝密的思維能力以及良好的心態(tài)。所以，以后的時間，我開始對我的課題進行分解，將大的問題分解成各小塊的部分來逐個擊破。設(shè)計的過程也是一個改正錯誤的過程，在沒有

11、設(shè)計經(jīng)驗的前提下，我的設(shè)計漏洞百出，從狀態(tài)著手，可是狀態(tài)的節(jié)拍卻被忘在了腦后。所以，我們只能根據(jù)芯片的功能來制定節(jié)拍，確定花樣。但這也僅僅是初步的，在整個設(shè)計的環(huán)節(jié)我的花樣改變了許多次，不是因為器件不夠就是因為節(jié)拍不對。雖然有些凌亂但也未出現(xiàn)大的錯誤，根據(jù)老師的要求，我們的設(shè)計時間只有兩天，第三天就應(yīng)該是領(lǐng)器件進行實物搭建的環(huán)節(jié)了?？蓪τ谖覅s有些緊張，因為我的電路圖卻還是處于框架階段，花樣間的過渡仍未能做到自然有序。不知道我的同學們都是怎樣找的？許多完整的電路圖已經(jīng)沸沸揚揚了，但是，若僅僅是按照電路圖上所描述的，我認為此次實習的作用將會大大降低。所以，我還是堅持走自己的設(shè)計路線，盡量設(shè)計出與眾

12、不同的效果來，若要這樣，那么我的時間就變得緊張起來了。一步步的，我的設(shè)計完成了，但第三個花型的實現(xiàn)仍有些復雜，也是由于時間的原因我無法再繼續(xù)進行設(shè)計了，已經(jīng)星期四了，我必須開始動手做自己的板子了，這也是禁不住外界的影響吧！我確實有些著急了?？梢哉f我犯下了實習以來的第一個大錯。既然已經(jīng)投入到了實物階段，那么怎樣能將自己的板子做到美觀而又實際變成了新的難題，空間的想象力在此刻也發(fā)揮到了極至。歷時一天，我的板子以其整齊有序的樣式產(chǎn)生了，看似漂亮，但能否正常工作成了我心中最放不下的一塊大石頭，沉甸甸的期盼全寄托在了這一塊面包板上。同上電源，我的期望變成了失望，板子上除了CP脈沖正常工作以外，幾乎沒有一

13、塊部件是理想狀態(tài)的，不僅是我，所有的同學都遇到了相同的問題：為什么仿真可以出來效果而實際線路卻出現(xiàn)了問題？大家都期望有一個人可以解決自己的困惑，但這個人不存在，因為設(shè)計的思路是不同的，要讓一個人讀懂自己的設(shè)計思路也是不易的，有怎能容易找出自己線路上的漏洞呢？我們能做的只有靜下來一塊一塊的分析自己的線路，逐個逐個的排查問題。而此時也正是檢查一名設(shè)計者心態(tài)的時刻。如何才能以一個良好的心態(tài)來面對種種問題是這個階段的重點。檢查線路確實很是難熬，但實習的重點也在這里。認真的檢查不僅能發(fā)現(xiàn)自身設(shè)計中的缺陷，也能更徹底的熟悉自己設(shè)計的每一個模塊的作用。經(jīng)過兩天的檢查，在同學中普遍流傳著一種說法：面包板問題嚴

14、重。當然，這也是我所認為的，認真想過之后也便明白，這樣的板子就是為了增加我們實習的難度，如何處理這些問題，如何全新布局電路？也便成了另外一個考點，避開板子中子以為破損嚴重的地方，自己動手盡力彌補板子的不足等等都將充分調(diào)動起我們的動手能力，這樣的實習是難了一點，但之后的收獲將增加很多。排查線路的時間占我整個實習的一半多時間，許許多多的問題出現(xiàn)了，許許多多的問題被排除了，也有許許多多的同學已經(jīng)通過了驗收。而我的板子卻任然使我無可奈何，但慶幸的是我的設(shè)計大部分的功能可以實現(xiàn)，如：花型的交替，節(jié)拍的變換等，也就是說老師的考點還算完成了，但不如人意的是我的花型卻僅僅只有兩個，因為在細心的排查當中我發(fā)現(xiàn)面

15、包板局部內(nèi)部有去年實習中留下的導線，芯片拐角腿之間有時竟然是通路而搖晃面包板之后此現(xiàn)象有在其他地方出現(xiàn)了。所以我確定了問題的所在，由于時間緊迫，我不得不放棄解決這一問題，最終遺憾的將這樣的結(jié)果交給老師驗收。可以說這次實習以近乎失敗而告終，心中很是不快。但是，我堅信：我的收獲不會比別人少，因為我考慮了太多的問題，我努力了，我投入了！總之，在這次實習中，我深刻的體會到了將理論應(yīng)用于實際的過程的不易，吸取了許多寶貴的經(jīng)驗，感受到了成功的喜悅與失敗的苦楚。在這段時間里，我以一個設(shè)計者的心態(tài)，一個設(shè)計者的思維在工作，我明白更多，我收益很大！九參考文獻。王毓銀 數(shù)字電路邏輯設(shè)計 高等教育出版社數(shù)字電路試驗指導書西安郵電學院 數(shù)字電路課程設(shè)計 成績鑒定表學生姓名 張躍龍班級/學號光電0901學號05094018(18)承擔任務(wù)實驗室（單位）電路與電子技術(shù)基礎(chǔ)教學部所在部門電子工程學院實施時間2011年12月19日 2011年12月30日具體內(nèi)容第一周講授數(shù)字電