电子技术课程设计报告

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彩灯控制电路设计报告。

一，设计要求。

彩灯控制器所采用的三种图案设计中，“左右摆动” 和“暗点移动”这两种图案的各种状态可由移位寄存器循环右移即环形计数器获得，而“逐渐亮再逐渐暗”的各种状态是由移位寄存器最高位取反后循环右移即扭环形计数器得到。综上所述，状态产生电路可由移位寄存器通过适当的反馈电路构成的环形和扭环形计数器实现。

二，设计的作用，目的。

1．进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。

2．熟悉几种常用集成数字芯片，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。

3．了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。

4．培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。

5．作为课程实验与毕业设计的过度，课程设计为两者提供了一个桥梁。

三，设计的具体实现。

1. 系统概述

彩灯图案一般有“左右摆动”，“暗点移动”和“逐渐亮再逐渐暗”三种图案。三种图案的初态由三进制计数器经适当的组合逻辑变换产生，送至变换电路。每种图案的状态变换常以环形和扭环形计数器的计数循环状态来实现，而环形和扭环形计数器一般由移位寄存器经适当的反馈连线构成。

通过改变移位脉冲的时钟频率即可改变每种图案状态变换的速度。再用规则的顺序脉冲控制图案的状态变换的保持时间，就可以得到不同形状的图案变换，最终得到彩灯控制器。

2. 单元电路设计与分析。

74ls161是4为通用的移位寄存器，它有四种功能：清零、置数、保持和移位。74ls16的置数功能为同步置数，构成循环右移的扭环形计数器。

按一定的规律改变74ls195时钟输入端cp的频率，就可改变图案状态变换的速度。当移位/置数端为低电平且时钟输入端cp有上升沿到来的情况下，3种图案的初态将从数据输入端d0～d3置入74ls161中。

综上所述，把输入端q3或q3’反馈至jk’输入端，3种图案的初态接至数据输入端d0～d3，在改变时钟输入端cp的频率，就可以用74ls195构成状态变换产生电路。

3电路的安装与调试。

我的数字电路课程设计总共用了3天完成的，这3天每一天都有所收获，都有所进步。起初想预习但不知道都该看些什么也不知道从何看起，因为对自己要设计的东西一点思路都没有。所以第一天去了只知道要用到cp脉冲产生电路，因为书上有完好的电路图直接照着连就ok。

可是问题并不是想的那么简单，因为我一开始操作就不知道怎样布线才合理，常出现看着电路图不知道这条线该走哪儿连过去，看过老师的示范后，对老师的布线法真是无限敬佩，聪明呀。所以当然要学习了，于是自己也那样连了。连完时钟电路后，满以为会很成功，因为我的电路连得很简洁。

结果是加电后led二极管居然常亮，检查电路没什么问题，我开始不知所措，于是去咨询其他同学，发现好多同学都有和我一样的问题，有同学说那可能是线的而问题，也可能是板子的问题，也可能是电容的正负极插反了…不管是什么问题，一个个排除吧。最终其实也没很确切的知道问题的所在，因为不同的方法都在试具体是哪个也不确定了。我觉得最可能是电容的正负极和led的插稳与否的问题。

第二天去我拿了个数码管来测试，结果连好了的电路加电测试结果却完全是错误的显示，我检测了电路测试了电位，都正确。老师过来看时让我加电他看看，结果居然是我给的电压太高了，我在加电是不小心把电压调的很高，自己还没在意，幸好没把芯片很板子烧坏。

在接下来的几天中我看了一些参考书籍，大概有了自己的思路，于是开始一一试验，我用了《数字系统设计——数字电路课程设计指南》（北京邮电学院出版社高书莉编）所提供的三种花型，所以刚开始的几天就一直在想怎样将三种花型衔接起来，前两天是一直都没相处具体的解决方法。后来我就不停地分析花型的变化与161加法器数值的增加两者之间的规律。我发现自己好像有点太急于求成首先就把问题带到了最不容易解决的地方，于是我改变了思路开始不复杂的先简单化，三个花型的演示先不管，一个花型弄好再说。

说行动立马行动，先连好了时钟信号电路再连了161的级联电路，先用清零端制1同步cp脉冲，还连了194的级联电路直接给低位片和高位片都加右移信号。先测试了161的工作状态是否正常，正常后又测试了194 的移位寄存功能，都正常。说明芯片和板子都很正常。

将下来的一天我又通过分析找到了前两种花型通过节拍控制其变化的方式，于是按照自己的设计连了电路图，测试过电压后，加电测试。结果完全正确，那一刻真挺欣慰，觉得这也是一件挺开心的事情。接下来的问题就是如何把第三种花型也加进去。

因为我选的第三种花型稍有点复杂，，所以考虑将它怎样加入费了我好长时间。问题的关键还是在如何用最少的门电路将其加入。最后的设计我用了12个芯片，应该是很多了，可是依据我设计的花型，也只能得到这样的设计，到目前为止我也只找到这样的最简连接方案。

其实在电路组装过程中，遇到的最大问题是，芯片分布不够合理，无法很好的布线。于是在分析了我的设计后计算了要用芯片的个数和个芯片之间的关系，按照各个控制电路的走向较合理的插好了芯片。其次就是布线，因为要求不准交叉，且横平竖直，所以在保证连通的情况下，在布线上也下了不少工夫，虽然布线的成绩不高只得到b+，但我想我是用心考虑过的，而且尽力做到我认为很合理的布线，也就是用线的颜色有点混乱，因为用了很多从之前面包板上拆下来的旧线，所以整个板子看起来有点杂乱。

也因为我的设计中要用3个74l00和2个74l04，12个与非门电路的连接却是非了我好大的功夫。于是连线也就不十分合理了。

调试过程中，第一轮用万用表欧姆档测试，就遇了实验板上有插孔不通的情况，导致芯片不能正常工作。相对于别的办法，我选择了导线显示连通，因为其更明晰，更易实现。对于高阻导线则只能换掉。

第二轮接电后，用万用表的电压档测试单元电路的状态。如：时钟信号电路的信号是否正常产生，控制信号电路中的计数器能否正常计数，d触发器能否每2拍翻转一次……最后在整体上测试一遍。

在整个调试完成后，却遇到的新问题：彩灯演示时有时正常有时混乱。在排除其它可能的情况下，我仔细检查各端子的连接情况，发现清“0”端在清“0”后悬空了。

将其插到电源正极后，发现问题解决了。

四，心得体会，存在问题和进一步的改善。

本次课程实习我虽然用了3天的时间就全部做完，但整个过程我都认真的完成了，而且从中收获很多。可以总结为以下的几点：

1，对数字电路知识的巩固与提高。

这次课程设计主要是运用数字电路逻辑设计的一些相关知识，在整个实习过程中，都离不开对数字电路课程知识的再学习。我在最开始，就先将实习用到的知识通过翻阅数电书回顾了一遍（这也是对这门课的复习，给以后的复习备考减少了很多负担），这样的回顾让我对知识的理解更加透彻，对后来的快速设计起了很好的铺垫作用。

2，学会了理论联系实际。

课程设计，通过选择的题目，根据要求，运用所学知识将其付诸实践来完成。这并不是在课堂上的单纯听懂，或者课后看书过程中的深入理解，这需要的是一种理论联系实践的能力。理论知识往往都是在一些理想状态下的假设论，而实际的动手操作则完全不同，需要考虑实际中的很多问题。

有些知识在理论上可能完全没错但到了实际中则不然。比如在动笔做题时我们是不用考虑导线的电阻的，但在实际中，导线电阻有时是会带来时延造成花型变化的错乱，所以我们应尽量在连接电路时选择最短路径。

3，学会了如何运用电路板、芯片、导线等组装各种功能的电路；

虽然这不是第一次用电路板，因为之前的课内实验也用过，但当时的运用也只是插些导线和电阻电容之类的，用了电路板的很小部分。这次的实习中应用了整块板子，实习后对电路板的组成完全了解了，并能熟练运用。实习中通过对电路的连接也懂得了如何通过设计的分析对所连电路的整体布局，如何更好的放置芯片在最合适的位置。

在导线的连接上，如何选择导线走向是关键，我们应该尽量保证所连电路的简捷，宁短勿长，合理布线。一个完美的作品不仅要能很好的完成要求实现功能，还要在感官上给人美的享受。所以站在美的角度对自己的电路进行改良是很必要的。

4，和同学的互相协作共同进步。

在实习中经常会遇到一些自己可能暂时无法想明白的问题，请教同学或老师是很好的做法，节省时间也会从别人上上学到更多。在设计时和同学相互交流各自的想法也是很重要的，不同的人对问题的看法总有差异，我们可以从交流中获得不同的idea，其他人的设计一定有比你出色的地方，很好的借鉴，并在大家的商讨中选择最优方案最终一定会得到最好的设计方法。

5，其他。课程实习设计是开端，连接是关键，测试是必须。所以实现过程中不仅要求对知识的掌握要足够准确与精通，更要有绝对的耐心与细心。

连接电路时一定按照自己的设计图仔细连接这会对后面的测试起到很好的铺垫作用。在后面查错时就不用花费精力在查线上，可以给减少很多后续工作。我在这次的实习中其实也有连错线的时候，但我很快检查出来调整了那根线的连接，结果测试电路后花型显示完全正确。

没有费太多的功夫在检查电路上。

五电路图。见下图。

六，参考文献。

数字电子技术基础》

清华大学电子学教研组编。

阎石主编。交通灯控制电路课程设计。

一设计要求。

显示顺序为其中一组方向是绿、黄、红；另一方向是红、绿、黄。

设置一组数码管以倒计时的方式显示语序通行或禁止通行时间，：当任何一个方向出现特殊情况，按下手动开关，其中一个方向通行，倒计时停止，当特殊情况结束后，按下自动控制开关恢复正常状态。

二，设计的作用，目的。

通过本次实习利用所给器材和要实现的电路功能结合理论知识实际要求设计出合理的电路，达到深刻理解理论知识和其与实际运用的差异，初步掌握模拟与数字逻辑电路系统设计的基本方法。

三，设计的具体实现。

1，系统概述。

交通灯控制系统的原理框图如下图所示。它主要由计时电路、主控电路、信号。

灯转换器和脉冲信号发生器组成。脉冲信号发生器用的是555定时器；计时计数器是由74ls161来完成、输出四组驱动信号t0和t3经信号灯转换器(4片7448)来控制数码显示器显示，主控电路是系统的主要部分，由它控制信号灯转换器的工作。

2电路的安装与测试。

根据题目的要求，整个交通灯控制系统需要有4个时间显示器，6个交通灯。但由于每2个时间显示器是由同一个倒计时计数器控制，为了简化电路使画图看起来更加清晰，就只接了1个时间显示器。

在做实验之前，我便把电路图接好了。实验时，先检查需要的元件是否齐全。并了解熟悉工具的使用。

检测元器件是否可以使用。为了避免整个电路图连好后检测的困难，我们通过边连接边检测的方法，这样可以做到每一块的电路连接的成功。为以后的检测提供了良好的条件。

有时因为芯片的端口接线的不正确，使检测时一时不知问题出在**，后经过仔细检查，才发现问题。

本来我想的是74ls161芯片的输出端的00-01-10-11状态分别控制主干道绿灯、黄灯、红灯、红灯。但是测试的时候总是不能实现绿灯亮60s黄灯亮5s的状态。后来发现是74ls192的置数允许端的信号置前于74ls161芯片的脉冲端。

最后，只有改变信号灯的控制状态了。用74ls161芯片的输出端的00-01-10-11状态分别控制主干道红灯、绿灯、黄灯、红灯。支干道也是同理的改变了原来的接法。

原来使用2个ls192的八个输出端接或门控制置数端，后来发现可以利用该芯片的借位输出端接或门来实现不同的进制状态。节省了不少的连线。

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