数电课设-走马灯 - 图文

武汉理工大学《电子技术基础 数字部分》 课程设计

学 号：

课 程 设 计

题 目 学 院 专 业 班 级 姓 名 指导教师

2010 年 6 月 29 日

彩灯循环显示控制电路设计

信息工程学院 通信工程

武汉理工大学《电子技术基础 数字部分》 课程设计

课程设计任务书

学生姓名： 专业班级：

指导教师： 工作单位： 信息工程学院 题 目: 彩灯循环显示控制电路设计 初始条件：Multisim仿真软件； 芯片：74HC90, 74HC112等。

要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明

书撰写等具体要求）

1、设计出完整的彩灯循环显示控制电路设计电路设计； 2、对电路原理各部分进行准确的分析； 3、写出电路的工作过程；

4、对设计电路进行准确的仿真；

5、能够分析出理论与实际的误差原因；

6、本课设的技术要求较简单，能了解原理及分析仿真结果即可。

时间安排：

19周理论讲解及任务安排； 20周方案设计、仿真及制作； 20周答辩。

指导教师签名： 年 月 日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日

武汉理工大学《电子技术基础 数字部分》 课程设计

目 录

摘 要........................................................................................................................................... I Abstract ............................................................................................................................................ II 1. Multisim软件简介 ................................................................................................................... 2 2. 设计目的、任务及要求 ........................................................................................................... 4

2.1设计目的 ............................................................................................................................. 4 2.2设计任务 ............................................................................................................................. 4 2.3设计要求 ............................................................................................................................. 4 3．电路设计 ..................................................................................................................................... 5

3.1设计构思 ............................................................................................................................. 5 3.2芯片介绍 ............................................................................................................................. 5 3.3原理设计 ............................................................................................................................. 7

3.3.1数列循环电路设计 ................................................................................................ 7 3.3.2数字显示电路 .......................................................................................................... 8 3.3.3二分频电路设计 .................................................................................................. 11 3.3.4脉冲发生电路 ........................................................................................................ 11 3.3.5显示电路 ................................................................................................................ 12

4．总体电路设计 ........................................................................................................................... 14 5．电路仿真 ................................................................................................................................... 16

5.1脉冲电路仿真 ................................................................................................................... 16 5.2二分频电路仿真 ............................................................................................................... 17 5.3整体电路仿真 ................................................................................................................... 18 6．实物的制作 ............................................................................................................................... 19

6.1实物的焊接 ....................................................................................................................... 19 6.2电路的调试 ....................................................................................................................... 19 7．心得体会 ................................................................................................................................... 21 参考文献......................................................................................................................................... 22 附录 ................................................................................................................................................ 23

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摘 要

本次数电课设是基于数字时序电路原理制作的，包括电路原理的设计，电路的仿真，和实物制作与调试。仿真所用的是Multisim软件。

Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。

而这次的内容还包括分电路图的整合，使这个彩灯循环显示器能够按照要求那个依次输出自然序列，奇数序列，偶数序列还有音乐序列。为了实现这个循环输出的功能，在设计的时候还用到了一个以为寄存器，可以利用它的输出端来控制四个计数器的工作情况，可以让四个计数器依次工作，就可以达到要求的依次循环输出数列。

I

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Abstract

This course is the number of power based on the principle of digital circuits, including circuit design, circuit simulation, and physical development and debugging. Simulation of Multisim software is.

The National Instruments Multisim (NI) co., Ltd. launched as a Windows-based simulation tool suitable for Board-level analog/digital circuit design. It contains the circuit schematics drawing input, circuit hardware description language input mode, has a wealth of simulation analysis capabilities.

This also includes the integration of the circuit, so that the lights cycle monitor in accordance with the requirements of the natural sequence, then output the odd sequence, even serial music sequences. In order to achieve this loop output capabilities, design also incorporates a thought that registers, you can use its output to control the work of four counters, you can let the four counters work sequentially, you can meet the requirement of one loop output series.

彩灯循环显示控制电路设计

II

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图13 脉冲电路仿真

从图中可以看出，两根参考线的位置分别为405.884ms和408.226ms。两者之差为2.341ms。与计算值2.1ms稍大，说明电路中存在延迟。而波形的占空比为二分之一，与原理分析一致。

5.2二分频电路仿真

分频电路仿真图如图14。示波器A通道接的是分频后的输出，B通道接原

始脉冲信号。

图14 二分频电路仿真

其波形如图15所示

17

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图15 二分频电路输出波形

从波形图中可以清楚地看出分频后脉冲周期是原始输入脉冲信号的周期的两倍。即脉冲的频率变为原来的二分之一，实现了二分频的功能。

5.3整体电路仿真

通过对脉冲信号仿真验证了它的功能，可以用脉冲发生器代替，所以可以用图10对整体电路进行仿真。Multisim的发光二极管可以模拟真实二极管的发光，如图16所示，图中LED8处于模拟发光状态。通过观察发现电路完成了课设要求，即它能自动地依次完成0、1、2、3、4、5、6、7、8、9（自然数列），1、3、5、7、9（奇数列），0、2、4、6、8（偶数列）和0、1、2、3、4、5、6、7、0、1（音乐符号数列），然后由依次显示出自然数列、奇数列、偶数序列，音乐符号序列...... 如此周而复始，不断循环。如此只能用语言叙述，无法将电路动态变化过程反映到纸质报告上。

图16 发光二级管显示示意图

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6．实物的制作

6.1实物的焊接

按照电路图的连线关系连接，由于条件有限，没有焊接555定时器构成的多谐振荡器。直接在实验室接入脉冲来对电路进行测试。电路焊接后电路板如图17所示。

图17 整体电路板

6.2电路的调试

将电源端接5v高电平，接地端接低电平。CP端接1Hz的脉冲信号，如图

18所示。开始调试时发现二极管都没有亮，检查发现74ls42的接地端没有连接。修正错误后，二极管开始循环发光，但发现并没有按照设计要求中的依次发光，只能完成部分奇数序列发光功能，之后检查多次未果。分析原因应该在于线路问题。由于时间限制等问题，电路功能没有最终实现，这是本课设的一个遗憾之处。

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图18 电路调试

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7．心得体会

本次数电课设耗时两个多星期，期间我学到了很多东西。对Multisim 的学习时第一个收获，Multisim软件方便易学，是同类型电路中较简单的一个，便于入门。其次加深了我对数电知识的掌握，尤其是时序电路知识。还让我接触到了数字电路的焊接，了解了部分芯片的引脚规律。

在课程设计的过程中我遇到了许多挫折,如实物电路一直不能调试出来,但我认为挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆。

在制作课设的这两个星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，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，如电路焊接不够熟练，线路布置不清晰等，以及其中很多功能应用还未有深刻理解，要通过不断的实用和查找资料来完善自己此方面的能力。

此设计由于我们的学业不精和时间等客观问题，未能使设计达到完善，还有很多缺点和错误，如电路功能没有最终实现等。希望老师能提出改进意见，谢谢老师对我们的辛勤栽培。

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