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1、电子技术课程设计报告学 院：专业班级：学生姓名：指导教师：完成时间：成 绩：评阅意见:评阅教师 日期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
2、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、74LS16K 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，
3、计数器74LS161加1,输出lo 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。+0/ 74LS161耳aITbcp2 1 Q Q Q Q74LS138X2 LEDxlS2 .单元电路设计(或仿真)与分析(1) .计数器:74LS161在图 _中.CP是输数脉冲也就是加到各个触发器的时钟信号端 的时钟脉冲,而是清零端;说是置数控制端；C%和C%是两个计数器匚作 状态捽制缁；、小是并行输入数据端；状是进位信号输出海。Q,是计 数骞状态输出端。以 CoQuQQQC丁布74LS1611I Izljl 4 I 5l bl
4、 71CKCPDQD D.C%地集成计数器74LSI674LS161的状态丧输入愉山注CRTiyCTf CTrCpDd? qNJ 卜小夕QWqNa% C00 X X XXXX X X 000001 0 X X1111110 X11X 0f X X x x dLd.1 XXX X计数XXXX X保持XXXXX保持& &0由表5.2.1所示状态表可以所示的看表,同步加法计数器74LS161的功能, 异步清零功能当而=0时.计数襦清等3从表中可看出，在而=0时，其他输入信号都 不起作用,由时钟触发器的逻辑特性知道,其异步输入端信号是优先的,不二。0)同步并行图数功能当出=1五口时,在CP上升沿操作下
5、,并行输入数据金 d3进入计数相， 使心L小飞小飞/=d|d & d、(2)二进制同步加法计数功能当=而=1时,若C7t “77=1，则计数器CP信号按照& 编码进行 加法计数.(3)保持功能当行二说二1时.若C7,*CT；0,则计数器将保持原来状态不变。对于进位 输出信号有两种情况，如果二0 .那么00=0：若S =1则 8=qN*qN+1 qN+1,qN+1, 综上所述可知，表5.2.1 反映了74LE161 是一个具有异步法零、同置数、可保持状态不变的4位二位同步加法计数器,(2) i聿码器：74LS13874LS138呢AiA。线-8线译码器74LS138的功能表输A输出刈耳+耳/42
6、 j4i% 7| % 。 4 % 4 10XXXX11111111X1XXX1111111110000011111111000110 11111110010110111111001111101111101001111011110101111110111011011111101101 1 11111111074LS138为3线一8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(si)为高电平，另两个选通端(/(s2)和/(s3)为 低电平时，可将地址端(AO、AR A2)的二进制编码在一个对 应的输出端以低电平译出。74LS
7、138的作用：利用SI、/(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简要说明14为仃的密轮触发器的六反相裾.共不5477414、54/74LS14两种线路结构型式，具 主要电特性的典型值如下;型号A Nt加ILPd5474”0.8V15rw15nsl5JmV54/74LSI40.8V15ns15ns52mW54/7414 5.5V54/74I.SI4 7V工作环境温度54XXX 55L451C74X 5C5C,( tl(I| t ti t
8、i (ifitti ft taiitat ti vaviiti ti t it U70存储温度 j-65-150(?功能表:Y AEpVl,OutputAYL HHL(4) . Multisim 软件简介：加拿大 EWB (Electrical Workbench) EWB4.0 EWB5.0 EWB6.0Multisim2001 Multisim 7 Multisim 8 Multisim 9 Multisim 1()目前在各高 校教学中普遍使用Multisim2()()l,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 Multi
9、sim 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
10、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
11、器对教员的教学也是一个很好 的提高和促进。Multisim 1()通过直观的电路图捕捉环境，轻松设计 电路；通过交互式SP1CE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Nl 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SP1CE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
12、，从而缩短建模循环。 与Nl 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。Ei：R1AAA.3M.U1A.：741sl4N ： GND6GNDvccVCC* *6-I ij* I, s ,VCC：R2D DEX：_DIG-G.N：300；U2161NX1o25 V0m 3EBPHPvo-宜?4r vs- vs- ?7-._2_v;c74LS* ou. OLI71-曾V2-UL TtW谪Y5-30国 ?71LS158M74LS138N(5) .发光二极管图3-11发光二极管发光二极管简称为LED,由镀CGa与种(
13、AS)、磷(P)的化合物制成的二 极管，当电子与空穴复合时能辅射出可见光,因而可以用来制成发光二极管， 在电路及仪部中作为指小灯、或者组成文字或数字显示。礴邮化钗二极管发红 光，瞬化银二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光，它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为叫及发光二 极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极 管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电广.在PN结 附近数微米内分别与区的电子和P区的空穴复合,产生H发辐射的荧光，不同 的半导体材料中电子和空穴所处的能斑状态不同。当电子和空穴复合时驿放温 的能也多少不同，者放出的能量
14、越多,则发出的光的波长越短.常用的是发红 光、绿光或黄光的二极管。发光二极管的反向击穿电压约5伏,它的正向伏安特性曲线很陡,使用的必 须小泉型就电I昉以控制通过管子的电流e限流电阻R可用下式计知式中E为电源电压，”为LED的正向压降，IF为LED，的一般工作电流,发光二 极管的两根引线中较长的一根为正极，应按电源正极。有的发光二极管的两根 引线一样长但管壳上有一凸起的小舌，养近小舌的引线是正极，与小白炽灯泡和岚灯相比，发光二极管的特点是：工作电压很低有的仅 儿伏)：工作电流很小c有的仅零点几亳女即可发光)：抗冲击和抗震性能好可靠性高，寿命长：通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱。由于有这些特点，发光二极管在一些光电控制设备中用作光源.在许多电子设 备中用作信号显示器，本次毕业设击试验中选用了普通单色发光二极管、高亮度发光二极管和变 色发光二极管。出普通单色发光二极管普通单色发光二极管具有体积小、工作电压低、 工作电流小.发光均匀稳定、响应速度怏、寿命长等优点，可用各种克流、交 流、脉冲等电源驱动点亮。它属于电流控制型半导体器件,使用时需串
