8路移位型彩燈五邑大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、.五邑大學(xué)綜合電子課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目：8路移位型彩燈設(shè)計(jì)院 系 信息工程學(xué)院專 業(yè) 電子信息工程 學(xué) 號(hào) 學(xué)生XX 指導(dǎo)教師 楊敏8路移位型彩燈設(shè)計(jì)一、課程設(shè)計(jì)的目的1.培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)需要選學(xué)參考書，查閱手冊(cè)，圖表和文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力，通過獨(dú)立思考深入鉆研有關(guān)問題，學(xué)會(huì)自己分析解決問題的方法。2. 利用所學(xué)過的知識(shí)，通過設(shè)計(jì)計(jì)算元件選取電路板制作調(diào)試等環(huán)節(jié)，初步掌握工程設(shè)計(jì)的技能。3.掌握常用儀表的正確使用方法，學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單電路的實(shí)驗(yàn)調(diào)試和整機(jī)指標(biāo)測(cè)試方法，使學(xué)生穩(wěn)固和加深對(duì)模擬電路和數(shù)字電路的理論知識(shí)，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力。4.了解與課程有關(guān)的電子電路以及元器件工程技術(shù)規(guī)X，能按課程設(shè)計(jì)任務(wù)書的技術(shù)

2、要求，編寫設(shè)計(jì)說明，能正確反映設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)成果，能正確繪制電路圖。5.培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和科學(xué)態(tài)度，使學(xué)生逐步建立正確的生產(chǎn)觀點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)和全局觀點(diǎn)。二、 總方案設(shè)計(jì)1原理圖圖表 2-1 原理圖電路總體可視為5個(gè)模塊，分別是穩(wěn)壓模塊，時(shí)鐘信號(hào)模塊，邏輯控制模塊，花型演示模塊與復(fù)位電路模塊。穩(wěn)壓模塊由把變壓器輸出的6V、50Hz的交流電通過整流和線性穩(wěn)壓，變成系統(tǒng)所需要5V直流電源，為整個(gè)電路提供動(dòng)力。時(shí)鐘信號(hào)模塊由NE555構(gòu)成的多諧振蕩器，輸出自動(dòng)產(chǎn)生的矩形波，為系統(tǒng)提供時(shí)鐘信號(hào)。邏輯控制模塊主要有一片74LS161和74LS04組成，通過控制兩片74LS194的S1、S0和SR、SL對(duì)花型演

3、示模塊起花型的控制作用?；ㄐ脱菔灸K由兩片74LS194和八個(gè)LED燈組成，是花型演示的最后局部。復(fù)位模塊對(duì)電路起復(fù)位作用，控制著74LS191 74LS161的清零端。2PCB原理圖圖表 2-2 PCB原理圖大小6cm*7cm 3條飛線三、具體電路的設(shè)計(jì)1穩(wěn)壓模塊。圖表 3-1.1 穩(wěn)壓電路上圖中的四個(gè)二極管組成了全部橋式整流電路。設(shè)VDD與SGND之間的交流電壓為U2。U2為正半周時(shí)，對(duì)D1、D3加正向電壓，Dl，D3導(dǎo)通；對(duì)D2、D4加反向電壓，D2、D4截止。電路中構(gòu)成U2、D3、系統(tǒng)電路 、D1通電回路。U2為負(fù)半周時(shí)，對(duì)D2、D4加正向電壓，D2、D4導(dǎo)通；對(duì)D1、D3加反向電壓，

4、D1、D3截止。電路中構(gòu)成U2、D4、系統(tǒng)電路 、D2通電回路。電壓波形如下列圖：圖表 3-1.2 電壓波形圖由lm7805構(gòu)成的線性穩(wěn)壓局部，把整流過得電壓穩(wěn)壓成5V直流電源。4個(gè)電容器起濾波作用。2時(shí)鐘信號(hào)模塊。圖表 3-2.1 多諧振蕩器電路圖波形產(chǎn)生電路由555定時(shí)器構(gòu)成。555定時(shí)器時(shí)鐘的2，6腳相連并通過電容C3接地，并同時(shí)通過R2接到7腳，7腳通過R1接電源VCC，構(gòu)成多諧振蕩器。同時(shí)產(chǎn)生方波時(shí)鐘信號(hào)由3腳輸出。555構(gòu)成的多諧振蕩器電路工作原理如下：a 首次充電過程剛接通電源時(shí)，設(shè)Vc=0，那么Vc1=1，Vc2=0，SR鎖存器被置1，即Q=1，故V0跳變?yōu)楦唠娖?。同時(shí)T截止，

5、Vcc經(jīng)R1和R2向C充電。b 放電過程Vc由0開場(chǎng)充電，當(dāng)充到Vc=2/3Vcc時(shí)，Vc1=0，Vc2=1，SR鎖存器被置0，即Q=0，故V0跳變?yōu)榈碗娖?。同時(shí)T導(dǎo)通，電容C經(jīng)R2，通過T迅速放電，Vc開場(chǎng)下降。c 再次充電過程Vc由Vc=2/3Vcc開場(chǎng)放電，當(dāng)放大Vc=1/3Vcc時(shí)，Vc1=1，Vc2=0，SR鎖存器被置1，即Q=1，故V0跳變?yōu)楦唠娖健Ｍ瑫r(shí)T截止，Vcc經(jīng)R1和R2向C再次進(jìn)展充電。因此，電路在Vc=1/3Vc和Vc=2/3Vcc之間不停地進(jìn)展充電和放電，在輸出端產(chǎn)生周期的矩形波。其波形圖如下：圖表3-2.2 電壓波形圖參數(shù)計(jì)算;充電時(shí)間T1=R1+R2Cln2 =0

6、.353s 放電時(shí)間T2=R2*Cln2 =0.352s振蕩周期：T=T1+T2=0.705s振蕩頻率：f=1.419Hz 3邏輯控制模塊。圖表 3-3.1 邏輯控制圖74LS161為同步4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，模長為16.其功能表如下：圖表 3-3.2 將74LS161的7、9、10腳接高電平，上電復(fù)位后，74LS161進(jìn)入加法計(jì)數(shù)狀態(tài)。將74LS161的11、12腳接入六非門反相器74LS04的9、13腳，經(jīng)反相得到/SR與S0。4花型演示模塊圖表 3-4.1 花型演示電路圖 花型演示模塊型演示模塊由兩片74LS194和八個(gè)LED燈組成，在邏輯控制局部的控制下變化花型。74LS194是雙向移位存

7、放器，其功能圖如下：圖表 3-4.2 74LS194功能圖當(dāng)上電復(fù)位后，74LS161開場(chǎng)計(jì)數(shù)，此時(shí)SR=0，/SR=1，S1=0，SO=1，有上圖可知，U2與U3的數(shù)據(jù)向右移，數(shù)據(jù)由SR輸入，又有SR=0，/SR=1，此時(shí)LED燈由D5開場(chǎng)依次亮，而D9-D12依次接入低電平。 當(dāng)經(jīng)過4個(gè)時(shí)鐘信號(hào)后，D5-D8全亮，D9-D12全部不亮。第5個(gè)時(shí)鐘信號(hào)來時(shí)，SR=1，/SR=0，S1=0，SO=1，U2與U3的數(shù)據(jù)依然向右移，數(shù)據(jù)由SR輸入，此時(shí)LED燈由D5開場(chǎng)依次滅，而由D9-D12開場(chǎng)依次亮。 再經(jīng)過4個(gè)時(shí)鐘信號(hào)后，D5-D8全滅，D9-D12全亮。第9個(gè)時(shí)鐘信號(hào)來時(shí)，SR=0，/SR

8、=1，S1=1，SO=0。可知此時(shí)U2與U3的數(shù)據(jù)向左移，數(shù)據(jù)由SL輸入，又有SR=0，/SR=1，此時(shí)LED燈由D8-D5開場(chǎng)依次亮，而由D12-D9開場(chǎng)依次滅。 經(jīng)過第9-12個(gè)時(shí)鐘信號(hào)后，LED燈D8-D5全亮，D12-D9全滅。第13個(gè)時(shí)鐘信號(hào)來時(shí)，SR=1，/SR=0，S1=1，SO=0。U2與U3的數(shù)據(jù)向左移，數(shù)據(jù)由SL輸入，此時(shí)LED燈由D8-D5開場(chǎng)依次滅，而由D12-D9開場(chǎng)依次亮。到第16個(gè)時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，D5-D8全滅，D9-D12全亮。 如此周期循環(huán)，在視覺上的花型好似一條移動(dòng)的蟲子，保持4個(gè)LED燈亮向左或向右移動(dòng)。5復(fù)位模塊圖表3-5這是一個(gè)復(fù)合清零電路，當(dāng)上電時(shí)，電源

9、通過R3向電容C5充電，此時(shí)clr=0，當(dāng)經(jīng)過一段時(shí)間后，電容C5充滿電，電容兩端電壓為Uc，此時(shí)clr=Uc。這個(gè)過程中，復(fù)位電路起到上電清零的作用。四、電路性能測(cè)試與結(jié)果分析1仿真電路圖表 4-1 仿真電路圖在畫PCB電路之前，先搭建仿真電路，通過仿真電路，驗(yàn)證了電路設(shè)計(jì)的可行性。制作焊接電路以后，接入9V左右的交流電，看到8個(gè)LED燈依次發(fā)亮，每次亮滅時(shí)間為0.705秒。當(dāng)有4個(gè)LED燈全亮?xí)r，保持4個(gè)LED燈亮著向左或向右移動(dòng)，起來像是一條移動(dòng)的蟲子。存放器輸出狀態(tài)編碼表節(jié)拍L1L2L3L4 L5L6L7L8L1L2L3L4 L5L6L7L8L1L2L3L4 L5L6L7L8 1100

10、000000001111010000111 2110000000011110011000011 3111000000111100011100001 4111100001111000011110000 5011110001110000101111000 6001111001100001100111100 7000111101000011100011110 800001111100001111000011111五、調(diào)試過程遇到的問題與解決的方法制作焊接好電路板剛開場(chǎng)調(diào)試時(shí)，一上電發(fā)現(xiàn)電路無法如預(yù)期般運(yùn)行，LED燈D9-D12全亮，D5-D8全滅。用萬用表檢測(cè)各個(gè)芯片的幾個(gè)腳，發(fā)現(xiàn)：清零端clr電壓

11、為4.89V，正常時(shí)鐘信號(hào)端clk電壓為2.4V，按50%的占空比算也正常。拆下74LS161后連接電路，發(fā)現(xiàn)電路依然沒有改變?？芍?4LS161電路出了問題。 檢查PCB圖與原理圖，發(fā)現(xiàn)在連線時(shí)為了在PCB板上多出一些可以走線的地方，刪去了一些不需要用到的焊盤。在這個(gè)過程中將S1與S0連線接反了。測(cè)得D5-D8接地腳有電壓，檢查電路發(fā)現(xiàn)沒有接上電源地。由上修改電路，連接飛線，接上電源后發(fā)現(xiàn)電路的LED燈全亮，并沒有跳變移位。仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)其實(shí)電路板還是有跳變的，只是太快了，不仔細(xì)看肉眼無法看見。于是我將電路板帶到實(shí)驗(yàn)室用示波器檢查clk波形。發(fā)現(xiàn)clk的周期只有8毫秒左右，與計(jì)算所得的0.705秒相差過大。觀察時(shí)鐘信號(hào)電路，發(fā)現(xiàn)C3和C4裝反了，將兩個(gè)電容裝回去，重新接上電源，電路如預(yù)期運(yùn)行。設(shè)計(jì)制作成功。六、課程設(shè)計(jì)體會(huì)四號(hào)宋字，粗體通過本次設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)課程設(shè)計(jì)持嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度的重要性，由于不夠嚴(yán)謹(jǐn)，我的電路板出現(xiàn)了很多接錯(cuò)的地方。同時(shí)，我學(xué)會(huì)了如何去調(diào)試檢測(cè)電路。我發(fā)現(xiàn)當(dāng)設(shè)計(jì)電路出錯(cuò)時(shí)，首要的是“排對(duì)，將正確的電路排查出去，留下的就是錯(cuò)誤的電路，再依次修改?！皩?duì)癥下藥是我學(xué)到的另外一點(diǎn)，在發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后，應(yīng)該依照原理找出導(dǎo)致錯(cuò)誤的電路模塊，然后檢測(cè)修改。在我完成自己的設(shè)計(jì)以后，我又用自己所學(xué)到的方法幫助別人排查電路，