电子技术课程设计报告
学 院：测 通 学 院
专业班级：传感网11-2
学生姓名：乔 季 军
学 号 :1105040211
指导老师： 林 喜 荣
完成时间：2013 -7 -3
成 绩：
评审意见： 评阅教师： 日期：
目录
彩灯控制电路设计报告 2
一．设计要求 2
二．设计的作用、目的 2
三．设计的具体实现 2
四．单元电路设计(或仿真)与分析 3
五．电路的安装与调试 5
六．心得体会、存在问题和进一步的改进意见等 5
七．附录 6
八．参考文献 6
交通灯设计报告 7
一．设计要求 7
二．设计的作用、目的 7
三．设计的具体实现 8
四．单元电路设计(或仿真)与分析 9
五．心得体会、存在问题和进一步的改进意见等 12
六．附录 12
七．参考文献 13
彩灯控制电路设计报告
一．设计要求
（1）．控制16个不同颜色的彩灯依次点亮，不断地循环下去。
（2）．每路以发光二极管为负载。
（3）．可实现控制要求：电路控制。
二．设计的作用、目的
通过课程设计，使学生加强对电子技术电路的理解，掌握电子线路设计的基础方法和一般过程，能灵活运用已学过或者类似的集成块构成电路实现上述功能，能用仿真软件对电子线路进行仿真设计，还能够学会查询资料、方案比较，以及设计计算及制作调试环节，进一步提高分析解决实际问题的能力。
三．设计的具体实现
系统概述
方案A:
根据设计要求，本系统由控制电路，编码发生电路等组成。其彩灯控制器的总设计思想如下：
编码发生器
编码发生器根据流水要求，按节拍送出信号。74L161具有异步置数同步置零的功能，控制方便灵活。
控制电路
控制电路为编码器提供所需的节拍和驱动信号，控制整个系统工作。控制电路功能有两个：一是按需要产生节拍脉冲。
采用电容和电阻谐振产生脉冲来输入时钟信号，简单易操作。
方案B:
采用555定时器输出脉冲，高频通过计数器控制电路和译码电路。这种方案非常好，计时准确，方便。但这种方案比较复杂，而且成本较高，所以最后放弃这种方案。
四．单元电路设计(或仿真)与分析
本电路采用电阻与电容串联且74LS14D与电阻串联产生时钟信号，电阻为390欧姆，电容则选择了一个比较小的1uF电容，这样流水灯能够快速闪烁。
时序逻辑电路则由74LS161D控制，选择它的原因很简单，便宜并且为十六进制，正好是我们想要的，不用添加其他元件就能够控制两个74LS138译码器，使整个电路变得清晰，简单，易懂，可读性高。负载则由16个发光二极管组成，发光二级光有很多优点，电流小，易驱动，不用额外的驱动电路。这样，一个彩灯原理图就画好了。
（1）集成运放电路的选用：
LM324为四运放集成电路，采用14脚双列直插塑料封装。，内部有四个运算放大器，有相位补偿电路。电路功耗很小，lm324工作电压范围宽，可用正电源3～30V，或正负双电源±1．5V～±15V工作。它的输入电压可低到地电位，而输出电压范围为O～Vcc。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互单独。每一组运算放大器可用如图所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM324引脚排列见图1。2。 lm124、lm224和lm324引脚功能及内部电路完全一致。
（2）彩灯的选用
这里选用发光二极管做彩灯。由于电源电压为5V，每次只亮一路灯，限流电阻R3=（UCC-VD）/ID,当R3取470时， ID约为7mA。 所以发光二极管选用LED的参数为：ID=10mA,
VD=2V,PM=100mW.
（3）三极管的选用
三极管选用2SC1815，其主要参数为
软件仿真结果如下：
五．电路的安装与调试
先将原件插进面包板中。认真检查一下各元件连接是否正确，要注意个集成组件引脚、线不要搞错。二极管管脚要接对。各集成组件的电源和接地端要接好。然后分以下步骤进行检查调试。
观察发光二极管是否正常发光
合上电源开关，接通电源，这时发光二极管应该逐个闪亮，循环往复，如果他们不亮，应该首先检查电源是否正常，然后检查各元件是否插严，各发光二极管的阳极都确切接电源正极。
检查振荡器是否起振
如果发光二极管只有第一个常亮而其余均不亮，则表明逻辑电路出现问题，应该检查振荡电路是否起振，可用万用表电压档测起振电路的输出端是否有信号产生
六．心得体会、存在问题和进一步的改进意见等
这次课程设计，加强了我对数字电子技术这门课程的理解，对其应用有了一定的认识，提高了我们综合运用知识的能力，以及分析问题、解决问题的能力。
课程设计中出现了很多问题。比如说设计原理图时，必须懂得对讲机的工作原理，运用放大器具有对微弱信号放大的功能对电路进行设计。设计过程中出现了多级放大，因此又必须对多级放大电路的设计方法有一定的了解。还有，在实际电路中，由于一些器件因素或外界因素的干扰，会使输出电路不稳定，用示波器观察输出波形会出现失真现象，因此要引入一定程度的深度负反馕来稳定放大电路的性能。对原理图设计完成时，要确定各器件参数。此时就要运用所学的课本知识与指导书上的提示进行计算。参数运算比较复杂必须按一定的顺序，否则很容易出错。我是先从后级算起的，根据负载条件确定后级的偏置电路，然后再计算前级的偏置电路，进一步由放大电路的频率特性来确定耦合电容与旁路电容的量，最后由电压放大倍数确定负反馈网络的参数。
电路设计过程及参数确定比较烦琐，我在算时会遇到很多问题，有时实在算不出来了就想放弃，但很快自己会意识到那是一种错误的想法，所以自己会给自己鼓劲继续往下进行，当算到最后时便会有很大的成就感，这强烈的激起了我学习的兴趣，我想这次课程设计对我以后的专业课程的学习将有很大帮助。
在原理图仿真的过程中，没有遇到很多问题，基本上是按照所绘的原理图，用multisim软件对原理图进行仿真。仿真图中要接入示波器和电压表，通过数据和波形更直观的对电路进行分析。对电路分析时既要进行交流分析又要进行直流分析，还有要通过示波器进行瞬态分析。此处必须保证波形不失真才能使各参数达到指标要求。
在焊接过程中，也没出现太大的问题，因为在金工实习时已经学会了焊接技术，和那次的收音机焊接比起来，这次的要简单些，所以不费力气，但由于焊接是同时接触热和电的，所以在焊接过程中必须谨慎小心，注意安全。
调试是此次课程设计的最后一步。一般情况下，如果电路设计正确，前置放大级不用调就可以以正常工作，而输出级则要通过对变阻器的调节来达到指标要求。
七．附录
八．参考文献
9787040193831·阎石·数字电子技术基础·高等教育出版社·20##年5月第五版（ISBN 978-7-04-019383-1）
9787040360813·何召兰·电子技术基础实验与课程设计·高等教育出版社·20##年9月第一版
交通灯设计报告
一．设计要求
1. 设计一个十字路口交通信号灯的控制电路。要求红、绿灯按一定的规律亮和灭，并在亮灯期间进行倒计时，并将运行时间用数码管显示出来。
2.要求黄灯先亮5秒，才能变换运行车道；
3.黄灯亮时要求每秒闪亮一次。
二．设计的作用、目的
1.为了确保十字路口的车辆顺利、通畅地通过，往往都采用自动控制的红、黄、绿的交通灯来进行指挥。其中红灯亮，表示该道路禁止通行；黄灯亮表示该道路上未过停车线的车辆禁止通行，已过停车线的车辆缓慢通行；绿灯表示该道路允许通行。
2.通过课程设计，使学生加强对电子技术电路的理解，掌握电子线路设计的基础方法和一般过程，能灵活运用已学过或者类似的集成块构成电路实现上述功能，能用仿真软件对电子线路进行仿真设计，还能够学会查询资料、方案比较，以及设计计算及制作调试环节，进一步提高分析解决实际问题的能力。
三．设计的具体实现
系统概述
方案一
1、S1-S3使用2个SR锁存器，设置00，01，10三个状态。
2、S4使用触发器，当出现紧急情况，触发器由“0”进入S4状态“1”后，在解除紧急时，恢复“0”，进入S1状态。
3、使用4个JK触发器，实现16位计数。
方案二
1、S1-S3使用2个7473替代的T触发器。
【图2】
1个7473替代的T触发器▲
JK触发器包含SR触发器和T触发器的功能，J=K=T，则得到T触发器。
2、S4使用或门、非门实现，从【表1】可知：
(不能出现红绿同时亮的情况)
(不能出现红黄同时亮的情况)
(不能出现红绿同时亮的情况)
3、使用74192同步可逆10进制计数器（8421码）2个
方案对比
【表2】
综合考虑，为使电路简化、运行稳定，选用方案二。
四．单元电路设计(或仿真)与分析
（1）两车道的运行状态共4种，如表2-1所示
表2-1 控制器工作状态及其功能
表中设南北方向的红、黄、绿灯分别为NSR, NSY,NSG; 东西方向的红、黄、绿灯分别为EWR, EWY, EWG。
它们的工作方式，有些必须是并行进行的，即南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮；南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮；南北方向红灯亮，东西方向黄灯亮。
应满足两个方向的工作时序，即东西方向亮红灯的时间应等于南北方向亮黄、绿灯时间之和。同理，南北方向亮红灯的时间应等于东西方向亮黄、绿灯时间之和。本方案取时间t=5s，则南北、东西方向亮绿、黄、红灯时间分别为25s、5s、30s。其中红灯亮的时间为绿灯、黄灯亮的时间之和，黄灯是间歇闪耀。
（2）十字路口要有数字显示作为时间提示，以方便人们更直观地把握时间。
具体应为当某方向绿灯亮时，置显示器为某值，然后以每秒减1计数方式，直至减到数为“0”，十字路口红、绿灯交换，一次工作循环结束，而进入下一步某方向的工作循环。例如当南北方向从红灯转换成绿灯时，置南北方向数字显示为30，并使计数器开始减“1”计数。当减到绿灯灭而黄灯亮（闪耀）时，数显示应为5，当减到“0”时，此时黄灯灭，而南北方向的红灯亮；同时，使得东西方向的绿灯亮，并置东西方向的数显为30。
时序工作流程图如图2-2所示：
图2-2
(3)时标直接由集成的时钟信号源提供1s的单位秒脉冲；倒计时器由4块74LS192两两组合，分别记录南北、东西方向的通行情况，数字显示由四块集成的4输入端数码管承担；时间t=5s，有74LS161的五分频信号提供；控制器由2块74LS194组成扭环行12进制计数器，提供红黄绿灯的控制信号，再由集成的虚拟交通灯模拟红黄绿的显示情况。
（1）.时标电路
秒脉冲由如图3-1所示的集成时钟信号源提供，本方案信号源采用5V的电压，它是整个电路的基准时间信号，它的秒脉冲直接提供给分频器74LS161，并触发其工作。
（2）.分频电路
该分频电路为五分频，4位同步二进制计数器74LS161的封装及功能表见附录，将芯片的始能端ENP、ENT，清零端（低电平有效），电源端接5V（高电平），输出端QC五进制的进位端通过74LS04非门反馈给置数端LOAD（低电平有效），输入端A、B、C、D均接地（低电平），计数器从0开始计时，当计数到4时，输出端QC为1（高电平），此时置数端LOAD有效，输入端重新置为0，如此循环，计时器反复从0-4计五个数，该过程中CLK,QA,QB,QC的波形依次如图3-3所示：
由波形图可知图3-2中的计数器是下降沿触发的，QB,QC均为五分频信号，本方案中选择QC信号并输入给下级的核心控制电路，作为74LS194的触发信号。
（3）.核心控制电路及显示
控制电路部分由两块74LS194组成扭环行12进制计数器，然后经74LS04的非门与74LS08的与门译码，输出给十字路口南北、东西两个方向的信号灯，其中的黄灯信号与时标秒信号相与即可获得每秒闪亮一次的信号。扭环行计数器的状态表如下所示
根据状态表，可列出东西、南北方向绿、黄、红灯的逻辑表达式：
东西方向绿：EWG=Q4·Q5’
黄：EWY=Q4’ ·Q5(EWY’=EWY·CP)
红：EWR=Q5’
南北方向绿：NSG=Q4’ ·Q5
黄：NSY=Q4·Q5’(NSY’=NSY·CP)
红：NSR=Q5
软件仿真结果如下：
3．电路的安装与调试
先是按原理图领实验箱、接线图和必需芯片。一是要对实验箱的各个必需的模块有个大致了解。如电路板的等位点的分布，实验箱的开关按钮的用法，这是每组都需清楚的，我们这次做的课题是交通灯，那么数码管、模拟交通灯也是必需要了解的。二是把线插稳、芯片插好，就一般的直直的插进去很容易脱落，所以插时用镊子将线头做适当的弯曲是必要的，芯片是要先对准孔再插，用力不能过大，不然容易损坏引脚。三是了解芯片的管脚排列，同学们这次用的芯片型号多种，但引脚数目只有两种，即14和16。每块芯片都有个缺口，14引脚的芯片从的下方第一个引脚开始编号依次为1、2、3、4、5、6、7，上方从远离缺口的那个引脚开始依次为8、9、10、11、12、13、14。16引脚的芯片排列同理。还有个相似的地方，即缺口上方的16号和14号引脚都是芯片的电源端，缺口下方最后的8号和7号引脚都是芯片的接地端。其他的引脚则多少有些不同了，然有点芯片引脚间还是有些规律性的排列的，如门电路芯片。接线时原理图中芯片上的编号与实物的芯片编号是一一对应的，接线时明白这一点很重要。最后是查错与调试电路，电路可以分模块调试，如交通灯，我们接好倒计时与其显示电路后，将置数端接地，检验其置数功能。接完整个线路后，通电播通开关，即可调试整个电路了。
五． 心得体会、存在问题和进一步的改进意见等
从电路图的设计、实现、仿真、实验报告，都是自己思考和动手。掌握了ModelSim软件的操作，用所学习过的芯片设计电路，并用面包板来实现，实现的过程中排错、检查的能力也得到锻炼。
总而言之，好好利用了学校给我们提供的此次实习的机会，努力按要求完成了任务，提高了自己的综合思考能力和动手实践能。
课程设计中出现了很多问题。比如说设计原理图时，必须懂得对讲机的工作原理，运用放大器具有对微弱信号放大的功能对电路进行设计。设计过程中出现了多级放大，因此又必须对多级放大电路的设计方法有一定的了解。还有，在实际电路中，由于一些器件因素或外界因素的干扰，会使输出电路不稳定，用示波器观察输出波形会出现失真现象，因此要引入一定程度的深度负反馕来稳定放大电路的性能。对原理图设计完成时，要确定各器件参数。此时就要运用所学的课本知识与指导书上的提示进行计算。参数运算比较复杂必须按一定的顺序，否则很容易出错。我是先从后级算起的，根据负载条件确定后级的偏置电路，然后再计算前级的偏置电路，进一步由放大电路的频率特性来确定耦合电容与旁路电容的量，最后由电压放大倍数确定负反馈网络的参数。
电路设计过程及参数确定比较烦琐，我在算时会遇到很多问题，有时实在算不出来了就想放弃，但很快自己会意识到那是一种错误的想法，所以自己会给自己鼓劲继续往下进行，当算到最后时便会有很大的成就感，这强烈的激起了我学习的兴趣，我想这次课程设计对我以后的专业课程的学习将有很大帮助。
在原理图仿真的过程中，没有遇到很多问题，基本上是按照所绘的原理图，用multisim软件对原理图进行仿真。仿真图中要接入示波器和电压表，通过数据和波形更直观的对电路进行分析。对电路分析时既要进行交流分析又要进行直流分析，还有要通过示波器进行瞬态分析。此处必须保证波形不失真才能使各参数达到指标要求。
调试是此次课程设计的最后一步。一般情况下，如果电路设计正确，前置放大级不用调就可以以正常工作，而输出级则要通过对变阻器的调节来达到指标要求。
六．附录
七．参考文献
9787040193831·阎石·数字电子技术基础·高等教育出版社·20##年5月第五版（ISBN 978-7-04-019383-1）
9787040360813·何召兰·电子技术基础实验与课程设计·高等教育出版社·20##年9月第一版