2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、<p>  課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書</p><p>  課程名稱:數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù) </p><p>  設(shè)計(jì)題目: 交通指示燈 </p><p>  院 系: 電子信息與電氣工程學(xué)院 </p><p>  學(xué)生姓名: <

2、/p><p>  學(xué) 號(hào): </p><p>  專業(yè)班級(jí): 通信工程2010級(jí) </p><p>  指導(dǎo)教師: </p><p>  2012年5月25日</p><p>  課 程 設(shè) 計(jì) 任

3、 務(wù) 書</p><p><b>  交通指示燈</b></p><p>  摘 要:設(shè)計(jì)制作一個(gè)十字路口交通指示燈簡易控制電路,紅燈亮表示停止,綠燈亮表示通行,通行和停止時(shí)間各30秒,通行和停止時(shí)間用數(shù)碼管顯示,采用倒計(jì)時(shí)方式。交通燈控制電路主要由控制器、時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器、譯碼顯示電路及信號(hào)燈組成。控制器由74LS74來實(shí)現(xiàn),時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器用555多諧振蕩器產(chǎn)生,計(jì)

4、數(shù)器采用兩個(gè)74LS192來實(shí)現(xiàn),顯示電路經(jīng)過74LS192的倒計(jì)數(shù)、七段顯示譯碼器74LS47及七段數(shù)碼顯示器連接起來實(shí)現(xiàn)??刂破魍ㄟ^對(duì)定時(shí)器進(jìn)行控制,從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字的顯示及綠、紅燈的轉(zhuǎn)換。利用Multisim 10對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真,可以驗(yàn)證交通指示燈控制電路原理圖的正確性。</p><p>  關(guān)鍵詞:555定時(shí)器;譯碼器;計(jì)數(shù)器;電路仿真</p><p><b>  目

5、 錄</b></p><p><b>  1. 設(shè)計(jì)背景1</b></p><p><b>  1.1社會(huì)背景1</b></p><p>  1.2掌握Multisim軟件和Altium Designer軟件1</p><p><b>  2. 設(shè)計(jì)方案1</

6、b></p><p>  2.1 任務(wù)分析1</p><p>  2.2 方案論證1</p><p><b>  3. 方案實(shí)施2</b></p><p>  3.1 原理圖設(shè)計(jì)2</p><p>  3.2 電路仿真5</p><p>  3.3 PCB

7、制作6</p><p>  3.4 安裝與調(diào)試7</p><p>  4. 結(jié)果與結(jié)論7</p><p>  5. 收獲與致謝7</p><p><b>  6. 參考文獻(xiàn)8</b></p><p><b>  7. 附件8</b></p><

8、p>  7.1 電路原理圖8</p><p>  7.2 PCB布線圖8</p><p>  7.3 元器件清單10</p><p><b>  1. 設(shè)計(jì)背景</b></p><p><b>  1.1社會(huì)背景</b></p><p>  隨著“數(shù)字化”的浪潮席

9、卷幾乎一切領(lǐng)域。由于電子產(chǎn)品更新的快,新產(chǎn)品開發(fā)速度日新月異 ,所以對(duì)數(shù)字電子技術(shù)的設(shè)計(jì)提出了更高的要求,促進(jìn)了數(shù)字化的飛速發(fā)展。數(shù)字電路的設(shè)計(jì)過程和方法也在不斷的發(fā)展和完善。</p><p>  通過這次課程設(shè)計(jì)主要是:了解基本的數(shù)字電路知識(shí),學(xué)習(xí)基本的集成元件的連接方法,以掌握電子設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí),并且運(yùn)用這些知識(shí)設(shè)計(jì)交通指示燈電路。了解基本的集成芯片并且運(yùn)用之以根據(jù)要求設(shè)計(jì)交通指示燈電路。</p>

10、<p>  1.2掌握Multisim軟件和Altium Designer軟件</p><p>  Multisim軟件是由加拿大IIT公司推出的大型設(shè)計(jì)工具軟件。它不僅提供了電路原理圖輸入和硬件描述語言模型輸入的接口和比較全面的仿真分析功能,同時(shí)還提供了一個(gè)龐大的元、器件模型庫和一整套虛擬儀器表,可以滿足對(duì)一般的數(shù)字邏輯電路、模擬電路、模擬電路以及數(shù)字-模擬混合電路進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)的需要。Altiu

11、m Designer軟件是一個(gè)高效的PCB制版軟件,能夠掌握Multisim軟件的使用和Altium Designer軟件有助于學(xué)習(xí)數(shù)字電路。</p><p><b>  2. 設(shè)計(jì)方案</b></p><p><b>  2.1 任務(wù)分析</b></p><p>  根據(jù)課程設(shè)計(jì)要求,分析可知,交通燈控制電路主要由控制器

12、、時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器、譯碼顯示電路及信號(hào)燈組成。用555定時(shí)器產(chǎn)生矩形脈沖,用計(jì)數(shù)器和譯碼器實(shí)現(xiàn)置數(shù),控制數(shù)碼管進(jìn)行倒計(jì)時(shí)工作,用D觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)紅綠燈的變化。</p><p><b>  2.2 方案論證</b></p><p>  在交通指示燈電路中,由555定時(shí)器、2個(gè)的電阻2個(gè)電容一起構(gòu)成的周期為一秒的時(shí)鐘周期發(fā)生器,為電路提供時(shí)鐘信號(hào),支持電路工作。我們通過兩個(gè)雙

13、向可逆計(jì)數(shù)器74LS192來構(gòu)成30—0的數(shù)字,個(gè)位四個(gè)端口接0000,十位四個(gè)端口接0011,從而完任務(wù)。通過譯碼器74LS47接數(shù)碼管完成顯示功能。</p><p><b>  3. 方案實(shí)施 </b></p><p><b>  3.1 原理圖設(shè)計(jì)</b></p><p><b>  1.時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)<

14、;/b></p><p>  555定時(shí)器是一種多用途的數(shù)字、模擬混合集成電路,可連接成多諧振蕩電路,產(chǎn)生單位脈沖,用于觸發(fā)計(jì)數(shù)器。555定時(shí)器的邏輯符號(hào)圖如圖1所示。如圖2所示為555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器。</p><p>  圖1 555定時(shí)器的邏輯符號(hào)圖</p><p>  圖2 由555定時(shí)器構(gòu)成的時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生電路</p><

15、p><b>  2.計(jì)數(shù)電路設(shè)計(jì)</b></p><p>  74LS192為同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器,它具有雙時(shí)鐘輸入能實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)功能,并具有清除和置數(shù)等功能,所以可采用74LS192實(shí)現(xiàn)脈沖信號(hào)。接入74LS192的倒計(jì)時(shí)控制端CNT DWM端,讓其實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)功能。第二部分倒計(jì)時(shí)控制電路需要用到兩片74LS192,接入脈沖信號(hào)的74LS192的預(yù)置數(shù)為0000,由該芯片的借位輸出端TC

16、 DWN控制第二片74LS192(該芯片的預(yù)置數(shù)為0011)的倒計(jì)時(shí)控制端,用于實(shí)現(xiàn)當(dāng)個(gè)位由九變?yōu)榱銜r(shí),十位數(shù)值減少一,從而實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)30秒的功能。第二部分的兩個(gè)芯片的預(yù)置數(shù)控制端和預(yù)置數(shù)為0011的芯片的借位輸出端連在一起,用于實(shí)現(xiàn)每倒計(jì)時(shí)30秒后,兩個(gè)芯片返回為預(yù)置數(shù),即重新從30秒開始倒計(jì)時(shí)。74LS192的引腳排列如下圖3所示。計(jì)數(shù)電路圖如下圖4所示。</p><p>  圖3 74LS192引腳排列圖

17、</p><p><b>  3.紅綠燈顯示設(shè)計(jì)</b></p><p>  由預(yù)置數(shù)為0011的74LS192的借位輸出端TC DWN作為此芯片的輸入控制端,該部分的基本部分為由D觸發(fā)器構(gòu)成的T觸發(fā)器,并將兩路紅綠燈分別接在觸發(fā)器的兩個(gè)輸出端。每當(dāng)有一個(gè)錯(cuò)位信號(hào)輸入時(shí)觸發(fā)器產(chǎn)生一個(gè)高電平可控制紅綠燈的狀態(tài)變化,進(jìn)而達(dá)到控制紅綠燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。紅綠燈顯示電路圖如圖5所示

18、。</p><p><b>  4.顯示電路設(shè)計(jì)</b></p><p>  顯示電路由兩片74LS47實(shí)現(xiàn)譯碼功能,再由兩個(gè)七段共陽極數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)顯示輸出功能。具體連接方法是譯碼器74LS47作為驅(qū)動(dòng)和共陽極數(shù)碼管相連接,這樣可以直接把數(shù)字轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管所顯示的數(shù)字。顯示電路如下圖6所示。</p><p><b>  圖4 計(jì)數(shù)電路圖

19、</b></p><p>  圖5 紅綠燈顯示電路圖</p><p><b>  圖6 顯示電路圖</b></p><p><b>  3.2 電路仿真</b></p><p>  本次設(shè)計(jì)采用的是Multisim 10。此軟件是一款知名的EDA仿真軟件,由加拿大IIT、公司于200

20、7年推出最新版本。在Windows環(huán)境下,Multisim 10軟件有一個(gè)完整的集成化設(shè)計(jì)環(huán)境,它將原理圖的創(chuàng)建、電路的測(cè)試分析、結(jié)果的圖表顯示等全部集成到同一個(gè)電路窗口中。</p><p>  在各單元電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,按照總體電路圖在仿真軟件Multisim 10上選擇芯片并進(jìn)行連接,將電路在Multisim 10上連接好后,為各個(gè)電阻和電容選取適當(dāng)值,然后啟動(dòng)開關(guān),根據(jù)數(shù)碼管顯示和紅綠燈亮滅情況判斷電路是否

21、正常。然后發(fā)現(xiàn)用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器的振蕩頻率理論值為1Hz,可能因?yàn)殡妷旱牟环€(wěn)定,在開始時(shí)數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)頻率的時(shí)間并不為1s,在循環(huán)過一次后,30秒倒計(jì)時(shí)頻率為1秒,紅綠燈亮滅情況正常。根據(jù)仿真結(jié)果可知電路原理無誤,可以進(jìn)行PCB板布線。交通指示燈電路仿真圖如圖7所示。</p><p>  圖7 交通指示燈電路仿真圖</p><p>  3.3 PCB制作</p>

22、;<p>  在布線前要在Altium Designer中完成對(duì)電路圖中各元件的封裝。在封裝時(shí)要注意,對(duì)于同一個(gè)元件可能有多種封裝方式,封裝時(shí)根據(jù)所給元件的類型選擇合適的封裝對(duì)各個(gè)元件進(jìn)行封裝。封裝完成后,把原理圖導(dǎo)入PCB板。導(dǎo)入PCB板后,再對(duì)元件的位置重新手動(dòng)擺放,使盡量少的線重疊,以減少布</p><p>  線時(shí)的跳線出現(xiàn)。具體需要注意的事項(xiàng)如下。 </p><p&

23、gt;  1. 首先將原理圖導(dǎo)入PCB制板,設(shè)定板子大小。由于第一次使用,PCB的布局不甚緊湊,所以板子初選較大,單位采用公制mm。且在現(xiàn)有資源的要求下,使用單層覆銅板,元器件封裝形式均為直插式。</p><p>  2. PCB布局緊湊美觀,便于布線。其中過孔的大小和焊盤的大小一致,電源線和地線要求為0.6mm,從兩個(gè)焊盤中間穿過時(shí)用0.3mm,信號(hào)線采用0.5mm,如果從兩個(gè)焊盤中間穿過時(shí)用0.3mm。焊盤的

24、內(nèi)徑用0.8mm。外徑根據(jù)需要進(jìn)行修改,一般為X方向1.6 mm,Y方向2.0mm,或是X方向2.0 mm,Y方向1.6mm。</p><p>  3. 最后進(jìn)行PCB打印,制成電路板,用打孔機(jī)在電路板上的焊盤上打孔,然后把板子上的銅用酸腐蝕掉。</p><p><b>  3.4 安裝與調(diào)試</b></p><p>  在電路的安裝過程中注意

25、元器件特別是發(fā)光二極管是否接反,電路焊制過程中,焊錫千萬不要與銅融合以防止短路。電路完成安裝后,進(jìn)行第一次調(diào)試,發(fā)現(xiàn)電路工作不理想,仔細(xì)檢查后發(fā)現(xiàn)電路中存在斷路,用跳線把斷開處焊接好之后,用萬用表測(cè)時(shí)后發(fā)現(xiàn)電路斷開處正常工作。進(jìn)行第二次調(diào)試,發(fā)現(xiàn)電路不穩(wěn)定,用萬用表調(diào)試后發(fā)現(xiàn)電路中存在短路。認(rèn)為是銅和焊錫的少量融合,于是吸錫后重新焊接,進(jìn)行調(diào)試后發(fā)現(xiàn)問題得到解。第三次調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn),電路顯示模塊不工作,進(jìn)行若干次修改,問題仍沒得到解決。&l

26、t;/p><p><b>  4. 結(jié)果與結(jié)論</b></p><p>  將弄好的PCB版圖進(jìn)行元器件的排放,在盡量少用跳線的指導(dǎo)下進(jìn)行布線工作。再根據(jù)做好的PCB圖來進(jìn)行制板工作,最終制成一塊合適的電路板。再在所做的電路板上進(jìn)行元器件的焊接工作,焊接完后進(jìn)行電路的檢查,看所焊電路板電路是否正常工作。最后加上5v電壓后,電路顯示模塊不工作,進(jìn)行若干次修改,問題仍沒得到解

27、決。</p><p><b>  5. 收獲與致謝</b></p><p>  通過這次課程設(shè)計(jì),從理論到實(shí)踐,我從中學(xué)到了很多,對(duì)各種元器件有了充分的了解,培養(yǎng)了我的動(dòng)手能力,在學(xué)習(xí)書本知識(shí)的同時(shí),加深了我對(duì)數(shù)字電子技術(shù)這門課程的理解和掌握。并使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合的重要性,只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,應(yīng)該從實(shí)踐中得出結(jié)論,才能真正弄懂,弄明白。這次我從理論原理到

28、設(shè)計(jì)制作充分學(xué)習(xí)與掌握。并且知道了自己原先學(xué)習(xí)中的不足,加深了對(duì)我的數(shù)電更深層認(rèn)識(shí)。</p><p>  這次設(shè)計(jì)過程中我要感謝張?zhí)禊i老師,李立老師的耐心指導(dǎo)以及在設(shè)計(jì)中給出的寶貴建議和意見,教會(huì)了我正確使用Altium Designer和Multisim 10,還要感謝我的搭檔在這些過程中給我的幫助。</p><p><b>  6. 參考文獻(xiàn)</b></p

29、><p>  [1]童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:高等教育出版社,2005.</p><p>  [2]臧春華.電子線路設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京:高等教育出版社,2005.</p><p>  [3]邱關(guān)源,羅先覺.電路(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2006.</p><p>  [4]閻 石.數(shù)字電子技術(shù)(第五版)[M].北京:

30、高等教育出版社,2005.</p><p>  [5]張陽天,韓異凡.Protel DXP電路設(shè)計(jì)[M].北京:高等教育出版社,2005.</p><p><b>  7. 附件</b></p><p><b>  7.1 電路原理圖</b></p><p>  電路原理圖如圖8所示。</p&

31、gt;<p><b>  圖8 電路原理圖</b></p><p>  7.2 PCB布線圖</p><p>  PCB布線圖如圖9所示。</p><p>  圖9 PCB布線圖</p><p><b>  7.3 元器件清單</b></p><p>  元

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