《电子设计基础》报告模板20102011-2

电子设计基础模版

《电子设计基础》

课程报告

设计题目： 学生班级： 学生学号： 学生姓名： 指导教师 时 间：

八位流水灯循环点亮

通信0901

20096077 夏江 黎恒 2011.6

西南科技大信息工程学院

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一. 设计题目及要求

1. 采用4028设计一个八位流水灯循环点亮的电路。 2. 根据设计过程书写实验报告。

3. 运用multisim和protel软件对所涉及的电路进行仿真.

二. 题目分析与方案选择

实验电路主要有三部分组成，第一部分是由555定时器组成的多谐震荡器，555定时器接成的多谐振荡器产生的时钟信号驱动能力较强，在不加外界触发信号的情况下，电路能够自激震荡产生一定频率和一定宽度的矩形脉冲，作为整个电路的脉冲信号源。第二部分是74ls138集成芯片组成的加法计数器，在电路中实现加法功能，实现电路流水灯的循环点亮。第三部分是4028组成的BCD-十进制或二进制-十进制的译码器，在输入端口A3=0的时候加在输出端口具有高驱动能力以在输出应用中增强直流和动态性能。下面就具体的电路设计和方案选择与比较作简要介绍。

1.工作时钟源设计

（1）采用555定时器接成的多谐振荡器。

555定时器是多用途的数字—模拟混合集成电路，利用它能极方便的构成施密特触发器，单稳态触发器和多谐振荡器，使用灵活，方便。555定时器在波形产生和交换，测量与控制中应用广泛成熟准确。 （2）采用三极管多谐振荡器。

三极管多谐振荡器是一种矩形脉冲产生电路，这种电路不需外加触发信号，便能产生一定频率和一定宽度的矩形脉冲，常用作脉冲信号源。由于矩形波中含有丰富的多次谐波，故称为多谐振荡器。多谐振荡器工作时，电路的输出在高、低电平间不停地翻转，没有稳定的状态，所以又称为无稳态触发器。

（3）方案比较。

555定时器接成的多谐振荡器产生的时钟信号驱动能力较强，555通过改变R和C的参数就可以改变振荡频率，电路参数容易确定，使用简单，信号稳定，调试方便，而三极管多谐振荡器，不易调试，输出信号驱动能力不强且信号不够稳定，故选用555定时器接成的多谐振荡器作为系统的时钟源。

2.电路循环部分设计

74LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器，他可以灵活的运用在各种数字电路。74ls161当清零端CR=“0”，计数器输出Q3、Q2、Q1、Q0立即为全“0”，这个时候为异步复位功能。当CR=LD=EP=ET=“1”、CP脉冲上升沿作用后，计数器加1，只要将输出短的Q3端悬空，Q0~Q2

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输出信号，这样就构成了电路的循环电路，实现了八位流水灯的循环。

3流水灯的驱动电路设计

4028是BCD-十进制的译码器，在将输入端A3接地后，他就变成了二进制-八进制的译码器，它的输出端Y0~Y7输出高电平有效其是引脚输入脉冲为时钟源为555定时器的输出方波，8个LED以共阳接法分别接于Y0—Y7，依次点亮，每个LED与一个限流电阻串联，其亮灭频率由555定时器产生的时钟频率为准。

三. 主要元器介绍

1.555定时器构成的多谐震荡器

555定时器是多用途的数字—模拟混合集成电路，利用它能极方便的构成施密特触发器，单稳态触发器和多谐振荡器，使用灵活，方便。555定时器在波形产生和交换，测量与控制中应用广泛成熟准确。 555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 C1 的同相输入端的电压为 2VCC /3，C2 的反相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 C2 的输出为 0，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 C1 的输出为 0，C2 的输出为 1，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。

2.74ls161和4028芯片

74LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器，他可以灵活的运用在各种数字电路，以及单片机系统种实现分频器等很多重要的功能，：

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<74ls161引脚图>

管脚图介绍：

时钟CP和四个数据输入端P0~P3 清零/MR 使能CEP，CET 置数PE

数据输出端Q0~Q3

以及进位输出TC. (TC=Q0·Q1·Q2·Q3·CET)

从74LS161功能表功能表中可以知道，当清零端CR=“0”，计数器输出Q3、Q2、Q1、Q0立即为全“0”，这个时候为异步复位功能。当CR=“1”且LD=“0”时，在CP信号上升沿作用下，74LS161输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态分别与并行数据输入端D3，D2，D1，D0的状态一样，为同步置数功能。而只有当CR=LD=EP=ET=“1”、CP脉冲上升沿作用后，计数器加1。74LS161还有一个进位输出端CO，其逻辑关系是CO= Q0·Q1·Q2·Q3·CET。合理应用计数器的清零功能和置数功能，一片74LS161

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可以组成16进制以下的所有进制分频器。

4028是BCD—十进制或二进制—八进制译码器，它由4个缓冲输入端

口、译码逻辑门和10个缓冲器组成。加至四个输入端口A0~A3的一个BCD码在十个十进制译码器输出十个相应的顺序脉冲，输出为高电频有效。同样，若A3=0，加在输出端口具有高驱动能力，以在高输出应用中增强直流和动态性能。

由4028的功能表可知当A3接地时，Y0~Y7依次输出高电平，是八位

流水灯依次点亮。

四.电路设计及计算

基于以上分析设计的电路图如下：

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通过调节滑动变阻器可调节输出矩形波的占空比从而可得到同频率的矩形波。输出的矩形波在高电平和低电平的持续时间可由下式求的：

Tph=0.7R3C, Tpl=0.7R1C 由此可的：f=1.43/ (R1+R3)C 矩形波的占空比为：q=R1/(R1+R3) 五．仿真结果及分析

电路的仿真图和实例如下图所示：

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仿真图分析：

1.逻辑分析仪中的1通道是时钟源555定时器多谐震荡器输出的矩形波，右图可以看出Tph=1.5Tpl,通过调节滑动变阻器可以改变其占空比，从

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而间接的改变流水灯闪烁的频率。

2.74LS161作为加法计数器，在清零端、高电平控制端以及低电平控制端均接高电平时，在每一个上升沿到来时，其输出端均在原来的基础上加一，即输出从000-001-010-011-100-101-110-111-000,从而实现电路的循环。 3.逻辑分析仪的8、9、10、11、12、13、14、18通道分别对应4028从Y0—Y7的输出，从图中可以看出，当每一个上升沿时钟脉冲到来时，输出由Y0开始，前一个输出由高电平变为低电平的同时伴随着与其相邻的下一个输出由低电平变为高电平，即前一个灯灭的同时伴随着与其相邻的下一个灯变亮。

六．PCB板排布

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七．总结

我这次的课程设计是八位流水灯循环点亮电路设计，在开始之前，历经

一周的资料收集，相关知识的参考和以往所学习知识的回顾，终于有了一个基本的思路，通过资料的整合，不断的修改，基本的电路模型最终形成，在不断完善之后，所设计的电路最终能够在仿真软件中正常运行。

在电路设计中所遇到的问题有很多，现就其中较典型的问题罗列如下，以供今后借鉴：

1.在将555定时器接入电路时，打开仿真开关，系统报错，不能够正常运行，在将555的定时器单独提出来用逻辑分析仪进行测试时发现没有矩形波输出，在将电路重新连接后发现任然没有矩形波输出，最后调节外接电阻的阻值，重新测试之后，有矩形波输出，继续调节电阻的阻值，输出矩形波的占空比发生相应变化。

2.电路正常运行后，八位流水灯从上而下依次循环点亮，但在结束仿真时，在结束那时候点亮的流水灯一直保持点亮，当再次启动仿真开关时，流水灯从第一个流水灯开始依次点亮。分析电路后知道，电路的输出缺少一个清零开关，根据74LS161的功能特性，可以在其清零端CLR加一个单刀双掷开关，开关的一端接高电平，另一端接地，当仿真结束时只需将开关打到接地的一端，此时无论输入什么，八位流水灯都是熄灭的，当需要启动时，只要将开关打到高电平端就可以使八位流水灯依次循环点亮。 3.在画PCB图时，封装出现错误导致所得到的PCB出现错误。在此要特别注意各个元器件正确的封装形式。

通过本次课程设计我不仅看到了自己在专业基础知识方面的不足，同时也学到了一个电路设计所需要的基本素质。在课堂上学习到的知识远远不能满足我们在实践中的需要，我们应该通过网络等更加宽广的途径去获取知识，另一方面我们应该不断提升自己在收集、查找资料方面的能力，这是我们将学习付诸实践一个最基本的素质。最后用一句话来表达我在这次课程设计中感受，“纸上得来终觉浅，绝知此事要先行”。

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参考资料：

《数字电子技术基础》第二版 ， 主编 彭容修 ， 武汉理工大学出版社。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/wkn4.html