课 程 设 计
资 料 袋
电气与信息工程学院
课程名称电子设计与制作实习
学生姓名专业
题 目循环彩灯的设计与制作
成 绩起止日期2015年11月30日～2015年12月13日
目 录 清 单
序号 | 材 料 名 称 | 资料数量 | 备 注 | |
1 | 课程设计任务书 | 1 | ||
2 | 课程设计说明书 | 1 | ||
3 | 课程设计图纸 | 1 | 1 | 张 |
4 | 总计资料 | 3 | ||
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6 | ||||
2015-2016学年第一学期
完成期限：2015年 11月 30日～2015年 12月 13日共2周
内 容 及 任 务 | 一、设计的主要技术指标： （1）设计一个循环彩灯，采用8个LED，实现顺序/逆序流水，LED交替频率可调。 （2）自行设计电源部分，为电路板提供直流电源。 （3）自行设计信号发生部分，为电路板提供工作频率。 二、设计任务： （1）根据技术指标进行循环彩灯总体方案设计。 （2）具体单元电路设计。 （3）选择相应的元器件型号，列出元器件清单。 （4）画出完整的电路原理图、PCB图。 三、设计工作量： （1）循环彩灯电路设计说明书一份； （2）循环彩灯电路原理图、PCB图各一份。 | |
进 度 安 排 | 起止日期 | 工作内容 |
2015.11.30-12.01 | 讲授设计的一般步骤和方法、设计的要求、布置设计题目 | |
2015.12.02-12.06 | 学生进行设计 | |
2015.12.07-12.10 | 检查前一阶段完成的设计图，讲授制作电路板的一般步骤和方法 | |
2015.12.11-12.13 | 学生修改、打印设计报告 | |
主 要 参 考 资 料 | ||
循环彩灯的设计与制作 |
学生姓名 | 杨 |
班 级 | 自动化1304 |
学 号 | 13401701430 |
成 绩 | |
指导教师(签字) |
2015年11月20日
要求设计一个循环彩灯，采用8个LED，实现顺序/逆序流水，LED交替频率可调。自行设计电源部分，为电路板提供直流电源。自行设计信号发生部分，为电路板提供工作频率。根据技术指标进行循环彩灯总体方案设计，说明设计思路，选择相应的元器件型号，列出元器件清单，介绍主要芯片的功能，介绍各具体单元电路设计，画出完整的电路原理图、PCB图。
通过分析实验设计要求，可知此设计电路中有三部分组成，即时钟脉冲产生部分、计数部分和译码部分。 根据实验要求需要让八个彩灯循环亮，并且循环速度可以调，方向可改变。在第一个灯亮后第二个灯开始亮，第二个灯亮后第三个灯亮，如此依次亮到第八个灯，第八个灯亮后第一个灯亮如此循环。分析可知电路中需要连续发出周期可调的信号脉冲，所以电路设计中要有时钟脉冲电路。设计要求八个灯需要依次亮，如此可知电路中还需要有一个八进制的计数器，由于还需要方向可切换，因此需要可逆计数器。计数器输出的连续信号为二进制代码，只有四个输出端口，不能直接驱动负载二极管组成设计需求的八个灯循环连闪。 要将计数器输出的二进制代码转换成八个高低电平信号，来控制灯的亮或灭。所以电路中要有一个3线-8线译码器。译码器输出的是八个高低电平，需要采用发光二极管来实现不同颜色的发光灯，如此译码器翻译出来的高低电平信号便可转换成光信号表现出来。
变压器输出9V电压经整流桥整流，电容滤波之后，输入7805线性稳压集成芯片，经稳压，输出5V直流电压，再经电容滤一次波，作为电路的工作电压。
555定时器是一种多用途的单片中规模集成电路，该电路巧妙地将模拟功能与逻辑功能结合在一起，具有使用灵活、方便的特点，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器，因而在波形的产生与变换、测量与控制、 家用电器与电子玩具等许多领域中得到广泛应用。用555定时器设计的多谐振荡器如上图所示。……
T1＝0.7（R1＋R2）C1
T2＝0.7R2C1
T＝T1+T2＝0.7（R1＋2R2）C1
图中555定时器和外接元件 R1、R2、C1、C2构成多谐振荡器，图中所示电路没有稳态，仅有两个暂态，电路也不需要外加触发信号，利用电源通过R1、R2向C1充电，以及C1通过R1放电，使电路产生激荡。
74LS193是双时钟方式的八进制可逆计数器，其工作原理是：74193上升沿触发，由UP，DOWN两管脚控制加减计数，有置数端LD和复位端CLR，BRW和CO分别输出高电平表示加进位和减进位A,B,C,D为置数输入端口。QA,QB,QC,QD为计数数据输出端口。由于138译码器只需要3个输入端，因此计数器只用到ABC三个低位输入端，最高位通过开关连接到CLR清零端。
此次实验运用了74LS138N 3线-8线译码器，如上图所示 有三个输入端即A、B、C，它们共有8种状态的组合，由二进制代码表示，二进制代码的高低排位为C、B、A的顺序。输入二进制代码即可译出对应的8个输出电平信号Y0～Y7,输出信号为低电平有效（即只有一个通道的输出是低电平，其余通道输出全是高电平）。例如输入端送进代码000，输出端Y0被选中为低电平0，其余都是高电平1。译码器设置了G1、G2A、G2B 3个使能输入端，由功能表知当G1=1，且G2A=G2B=0时，译码器处于工作状态。
时钟部分：据数字电子技术中多谐振荡器和555定时器的设计原理和应用可知，该设计电路的时钟脉冲，可由一个555定时器与外接元器件组成的振荡电路来产生时间信号脉冲。计数部分：由于这次设计需要的是八进制计数器，这次试验中我们可以选择74LS193N双时钟八进制可逆计数器来设计，即可以实现八进制加法计数又可以实现八进制减法计数。 译码部分：设计要求是，实现八个彩灯的循环，可用74LS138N 3线-8线译码器将计数器输出的三位二进制代码翻译成相应的高低电平。由高低电平来控制发光二级管的亮或灭。
Comment | Description | Designator | Footprint |
1uF | 跨距5.08mm 电容 | C1 | CAP POL2 |
103 | 跨距5.08mm无极性电容 | C2 | Cap1 |
470uF | 跨距5.08mm 电容 | C3, C5 | CAP POL2 |
104 | 跨距5.08mm无极性电容 | C4, C6 | Cap1 |
Bridge1 | Full Wave Diode Bridge | D1 | D-38 |
LED1 | Typical RED GaAs LED | D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8, D9 | LED-1 |
Header 2 | Header, 2-Pin | P1 | HDR1X2 |
500k | Potentiometer | R1 | VR5 |
12k | 跨距12.70mm 电阻 | R2 | RES2 |
510 | 跨距12.70mm 电阻 | R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10 | RES2 |
SW-DPDT | Double-Pole, Double-Throw Switch | S1 | DPDT-6 |
NE555N | General-Purpose Single Bipolar Timer | U1 | DIP8 |
SN74HC193N | 4-Bit Synchronous Up/Down Counter (Dual Clock with Clear) | U2 | N016 |
L78M05CP | Positive Voltage Regulator | U3 | ISOWATT220AB |
SN74AS138N | 3-Line to 8-Line Decoder / Demultiplexer | U4 | N016 |
在电路完成安装后，对其进行了通电测试，实验结果如同设计要求一样，八个发光二级管一次闪亮，方向可改变。在这次实习中若想自己将电路设计完成，首先要对555定时器有较深的了解，或者在数字电子技术基础课堂上注意听讲，以至于了解555定时器怎样工作，最少也要知道，怎样运用555定时器和电容、电阻等元器件连接成多谐振荡电路。了解74LS193N以及74LS138N的工作原理，要会运用74LS193N双时钟八进制可逆计数器，知道74LS138N是低电平输出。熟练掌握Proteus和Protel的运用方法，能够运用这两个软件自己完成电路的设计，仿真，并能够完成原理图的绘制和PCB的制作。除此以外还要有比较强的动手能力，在焊接时要保证在无焊接错误的情况下，尽量使焊点美观。这次时间为两个星期的课程设计试验大大培养了我的动手能力和同学间的相互合作精神。
在实验过程中对555定时器，74LS193N,74LS138N三个集成芯片的工作原理以及实际的应用有了更深的理解，更加熟练的掌握了Proteus和Protel的应用。在21世纪的高新技术年代，要想发展就要掌握高科技技术，不仅要了解更要知道怎样也能用，并且熟练的运用到生活中，在高科技发展的现代社会，学习并掌握数字电子技术对以后个人的发展有很大的帮助。这次试验对自己在《数字电子技术基础》课程的学习有很大的帮助，提高了自己的学习积极性。
《电子设计与制作》实训.rar
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好资料 希望可以学习 谢谢楼主的分享| 欢迎光临 (http://www.51hei.com/bbs/) | Powered by Discuz! X3.1 |