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1、东北大学秦皇岛分校电子信息系电子线路课程设计电灯开关延迟电路专业名称通信工程班级学号4090811学生姓名张捷指导教师宋昕设计时间2011.6.282011.7.8课程设计任务书专业：通信工程 学号：4090811 学生姓名（签名）： 设计题目：电灯延迟开关控制电路一、设计实验条件数字电子基础实验室二、设计任务及要求1. 数字电路课程设计的目的是训练学生综合运用学过的数字电路的基本知识，独立设计比较复杂的数字电路能力，设计建立在硬件和软件两个平台的基础上。硬件平台是可编程逻辑器件，所选的器件可保存在一片芯片上设计出题目要求的数字电路。2. 软件平台是英国Labcenter公司开发的电路分析与实
2、物仿真软件Proteus 7.4。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速
3、、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2等软件。具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大， 通过课程设计，学生要掌握使用EDA（电子设计自动化）工具设计数字电路的方法，包括设计输入便宜软件仿真下载及硬件仿真等全过程；3. 通过课程设计学生应掌握设计所用硬件电路的工作原理，Proteus 7.4软件的使用方法，能够熟练地利用Proteus 7.4设计、调试数字电路系统，独立完成设计安装、测试全过
4、程，具体要求：根据设计课题要求，查阅相关资料；通过设计方案的比较及所得逻辑器件，拿出最优的设计方案；完成电路的安装、测试; 编写设计、安装、测试报告；4. 本题目要求设计一个电灯延迟开关控制电路，要求打开开关，电灯延迟五秒才会亮，同时延迟的时间可以通过译码器显示出来。然后我们在此基础上用继电器实现了五秒后状态的定格，是前段的555不产生CP脉冲信号。5. 设计要求运用仿真软件进行系统的控制仿真，达到检验能否实际运行并进行分析处理数据，优化设计；6. 学会运用各种参考方式获取自己需要的理论知识，完成实验设计，并且能够分析处理结果，完善最终的报告。三、设计报告的内容1. 设计题目与设计任务设计题目
5、：电灯延迟开关控制电路设计任务：设计出一种要求设计一个电灯延迟开关控制电路，要求打开开关，电灯延迟五秒才会亮，同时延迟的时间可以通过显示器显示出来，并且电路能够在EDA仿真软件上仿真成功，分析处理数据，优化设计内容及效果，并且要求自己能运用各种参考方式获取知识，完善自己的设计，通过设计方案的比较及所得逻辑器件，拿出最优的设计方案，完成自己的课程设计。2. 前言（绪论）(设计的目的、意义等)设计电灯延迟开关控制电路，显然这个设计对我们的电子线路的学习与进步有着极其重要的意思，首先加强了我们的动手操作能力和获取知识的能力；同时通过设计，我对各种元件有了更加深刻的认识，对仿真软件也有了一定的了解，有
6、助于将来的进一步学习及对以后的工作生产也有一定的帮助；再者，通过此次设计，我们同学之间的协作能力也有了一定提高，通过我们的讨论研究，我们才能够完成设计，团队的合作能力有了大幅度的提高。3. 设计主体（各部分设计内容、分析、结论等）设计原理电路图仿真结果图波形图3.1CP脉冲信号的产生NE555构成的多谐振荡器产生CP脉冲R1=R2=47K R3=R4=1K由555定时器组成的多谐振荡器及工作波形由图可知，振荡周期。为电容充电时间，为电容放电时间。充电时间 放电时间 矩形波的振荡周期 =(48K+2*48K)*0.7*10u=1s3.2十进制计数器74LS16074LS160为十进制同步计数器，
7、具有计数，预置，保持和清“0”功能。其引脚如图一：图一 ，为并行输出端，C为进位输出，CP为计数脉冲，上升沿触发，D, C, B, A, 为并行数据输入。为异步清“0”端，低电平有效，低电平同步预置并行输入数据，EP，ET，为计数允许信号，高电平有效。74LS160的功能表如表一： 表一CP 工作状态X0XX0 0 0 0异步清010XD C B A同步预置110 保持111计数进位输出信号C=。计数器正常计数时状态的转换关系为：（） 0000000100100011100010010000。利用74LS160可实现十进制以下进制的加法计算器，且具有自启动功能，常用的方法有，清0法和置数法。3
8、.3晶闸管3.3.1定义：晶闸管是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅；晶闸管是PNPN四层半导体结构，它有三个极：阳极，阴极和门极； 晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。如图二图二3.3.2工作原理：晶闸管T在工作过程中，它的阳极A和阴极K与电源和负载连接，组成晶闸管的主电路，晶闸管的门极G和阴极K与控制晶闸管的装置连接，组成晶闸管的控制电路。 3.3.3晶闸管的工作条件： 1. 晶闸管承受反向阳极电压时，不管门极承受何种电压，晶闸管都处于关断状态。 2.
9、 晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。 3. 晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何，晶闸管保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用。 4. 晶闸管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，晶闸管关断。3.4 BCD七段数译码器图三如图三BCD七段译码器的输入是一位BCD码(以D、C、B、A表示)，输出是数码管各段的驱动信号(以FaFg表示)，也称47译码器。若用它驱动共阴LED数码管，则输出应为高有效，即输出为高(1)时，相应显示段发光。例如，当输入8421码DCBA=0100时，应显示 ， 即要求同时点亮b、c、f、g段，
10、熄灭a、d、e段，故译码器的输出应为FaFg=0110011，这也是一组代码，常称为段码。同理，根据组成09这10个字形的要求可以列出8421BCD七段译码器的真值表，见表2(未用码组省略)。 表二3.5继电器图四如图四，继电器是一种电控制器件。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。4.结束语（设计的收获、体会等）通过PROTEUS软件，不仅提供了电路原理图输入和硬件描述语言模型输入的接口和比较全面的仿真分析功能，同时还提供了
11、一个庞大的元、器件模型库和一整套虚拟仪表。因此，可以很方便的实现计算机仿真和虚拟实验，与传统的实验方法相比，通过PROTEUS仿真可以看出，设计与实验可以同步进行，且修改电路容易，连线也比较直观。其观察结果也比较方便 数字逻辑是我们必修的一门专业基础课，进行数字逻辑课程设计是我们理论联系实际的最好途径，将书本上的知识利用到实际的分析解决问题中去，这样使我们更加牢固的掌握分析与设计的基本知识与理论，更加熟悉的各种不同规模的逻辑器件，掌握逻辑电路的分析和设计的基本方法，为以后的学习奠定基础。本次课程设计历时四天，在接到课设题目的时候，首先进行了分析，通过图书馆以及网络资源寻找资料，确定了课设目标以
12、及所需的各种元件。然后，通过分析元件的特性以及课设要求，画出了电路草图，并且最终设计出完整的电路，通过EWB软件进行了仿真操作，并获得了成功。课程设计心得体会 ：通过本次课程设计，我体会到了学习不但要把书本知识学好，要得弄懂东西还要自己勤翻书，上网查资料，要勤动脑，学会思考，可以从各个方面去思考同一个问题，最重要的是要学会学以致用。然后是以555定时器产生1HZ脉冲的问题。我们计算好R1和R2值的时候，不能仅仅考虑它的精度问题，还要考虑脉冲的占空比问题，占空比不能太大或者太小了，因此，我们可以选择两个47K和两个1K电阻，外加一个10uF的电容构成，这样占空比就是q=(R1+R2)/(R1+2
13、R2)=2/3,T=(R1+2R2)Cln2=1S。通过这次的课程设计，我体会到学习数字电子的重要性，同时把一个大的电路分割成很多小模块后会比较好设计，设计起来会比较灵活，会有一个清晰的思路，在过程用到了许多书中的知识，好有些不懂的东西，就上网或是去图书馆查资料，期间遇到困难，也通过认真的检测解决了问题，得益于自己的耐心和决心，也离不开周围同学的帮忙。 觉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。平时看课本时，
14、有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些芯片的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。所以这个期末测试之后的课程设计对我们的作用是非常大的。一种学习态度：认真、严谨的学习态度。这就是我的另一个收获，不仅仅是做课程设计，无论是做什么研究，都必须要有一种认真严谨的学习态度，比如说，独立思考独立完成，认真接线，仔细检查等，这些都是对我们自身能力的一种培养，在以后的学习甚至工作中，很多东西都只能靠自己去独立思考完成，因此我们也藉此学会了一种独立思考
15、的学习态度。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。更重要的是我学会了倾听与接纳别人的意见，大家一起讨论，集思广益，效率高，而且特别开心，感受到了久违的学习的快感。对我们而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！5.参考资料 阎石 数字电子技术基础 第四版 高等教育出版社 1997年12月 康华光数字电子技术基础（第5版）北京：高等教育出版社，2006年1月 周润景 张丽娜 刘印群PROTEUS入门实用教程机械工业出版社2007年9月四、设计时间与安排1、设计时间： 2周2、设计时间安排： 熟
