基于multisim的LED循環(huán)彩燈課程設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題 目： 基于Multisim的LED 循環(huán)彩燈設(shè)計(jì)與仿真 課程名稱： 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 程婭 學(xué)生學(xué)號(hào)： 年 級(jí)： 2014級(jí) 專 業(yè)： 電子信息工程 班 級(jí)： 2班 指導(dǎo)教師： 王麗 電子工程學(xué)院制2016年5月基于Multisim的LED循環(huán)彩燈設(shè)計(jì)與仿真學(xué)生：程婭指導(dǎo)教師：王麗電子工程學(xué)院 電子信息工程專業(yè)1 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求1.1 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)(1)綜合應(yīng)用數(shù)字電路知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)交通燈控制器。了解各種元器件 的原理及其應(yīng)用。 (2)深入了解交通燈的工作原理。 (3)鍛煉自己的動(dòng)手能力和實(shí)際解決問(wèn)題的能力。 (4)掌握multisim軟件的操作并對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行

2、仿真。 (5)通過(guò)本設(shè)計(jì)熟悉中規(guī)模集成電路進(jìn)行時(shí)序電路和組合電路設(shè)計(jì)的方法，掌握彩燈循環(huán)控制器的設(shè)計(jì)方法。1.2 課程設(shè)計(jì)的要求(1)有十只LED，L0L9。 (2)顯示方式 ： 先奇數(shù)燈依次亮； 再偶數(shù)燈依次亮； 依次循環(huán)變化。(3)顯示間隔0.5s，1s可調(diào)。2 LED循環(huán)彩燈系統(tǒng)方案制定2.1 LED循環(huán)彩燈電路設(shè)計(jì)的原理多諧振蕩器是產(chǎn)生矩形脈沖的典型電路，常用來(lái)做脈沖信號(hào)源。多謝振蕩器沒有輸入端，接通電源便自激振蕩。多謝振蕩器起振之后，電路沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，他們交替變化，輸出連續(xù)的矩形脈沖信號(hào)。用555定時(shí)器構(gòu)成的多謝振蕩器，先用555定時(shí)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器，然后將施密特觸發(fā)器

3、的輸出端經(jīng)RC積分電路接到施密特觸發(fā)器的輸入端?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)RC的大小來(lái)產(chǎn)生所需周期大小的脈沖信號(hào)。2.2 LED循環(huán)彩燈電路的設(shè)計(jì)方案 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，可畫出此電路的整體框架圖，如圖1所示。圖1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)流程3 單元電路設(shè)計(jì)與分析3.1 各功能模塊的電路設(shè)計(jì)（1）振蕩電路 主要用來(lái)產(chǎn)生時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)（脈沖信號(hào)）。因?yàn)檠h(huán)彩燈對(duì)頻率的要求不高，只要能產(chǎn)生高低電平就可以了，且脈沖信號(hào)的頻率可調(diào)，所以采用555定時(shí)器組成的振蕩器，其輸出的脈沖作為下一級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)，電路如圖2所示。圖2 振蕩電路（2）分頻電路 用D觸發(fā)器設(shè)置分頻電路控制彩燈實(shí)現(xiàn)彩燈的顯示時(shí)間。電路如圖3所示。圖3 分頻電路其中開關(guān)C和B

4、用來(lái)控制顯示方式。（3）計(jì)數(shù)器控制電路 用74LS161計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)換脈沖信號(hào)用來(lái)控制彩燈的偶顯示方式。電路如圖4所示。圖4 計(jì)數(shù)器控制電路（4）計(jì)數(shù)譯碼驅(qū)動(dòng)電路 用74154譯碼74LS161計(jì)數(shù)器產(chǎn)生的信號(hào)驅(qū)動(dòng)彩燈的顯示。電路如圖5所示。圖5 計(jì)數(shù)譯碼驅(qū)動(dòng)電路（5）顯示電路用74154驅(qū)動(dòng)彩燈的顯示，電路如圖6所示。圖6 顯示電路3.2 總體電路設(shè)計(jì)總體電路設(shè)計(jì)如圖7所示。圖7 總體電路4 系統(tǒng)的仿真與結(jié)果分析4.1 Multisim軟件介紹Multisim以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式，具有豐富

5、的仿真分析能力。所以可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對(duì)電路進(jìn)行仿真。通Multisim和虛擬儀器技術(shù)，工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計(jì)和測(cè)試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)。4.2 仿真實(shí)現(xiàn)與結(jié)果分析根據(jù)原理，用Multism軟件繪制相應(yīng)的邏輯電路圖，并進(jìn)行仿真。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上選擇芯片并進(jìn)行連接，然后啟動(dòng)開關(guān)觀察。將電路在Multisim上連接好后，為各個(gè)電阻和電容選取適當(dāng)值，通過(guò)555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器產(chǎn)生周期為1s的矩形脈沖，然后打開Multisim的開關(guān)，觀察現(xiàn)象。通過(guò)仿真結(jié)果可以得到預(yù)想的結(jié)果，先奇數(shù)燈依

6、次亮 ，再偶數(shù)燈依次亮 ，依次循環(huán)變化；如圖8所示。圖8 仿真結(jié)果圖5 總結(jié)及體會(huì)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我們真正認(rèn)識(shí)到理論與實(shí)踐結(jié)合的重要性。僅僅依靠上課所學(xué)的知識(shí)難以完成稍微復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)，需要在今后的學(xué)習(xí)當(dāng)中進(jìn)一步獲取相關(guān)的知識(shí)來(lái)完善自我。這次課程設(shè)計(jì)我們受益匪淺，進(jìn)一步掌握了multisim仿真軟件及與其相關(guān)的電路知識(shí)。在處理課程設(shè)計(jì)中的一系列問(wèn)題的同時(shí)理解了整體與局部的關(guān)系、理論與應(yīng)用的關(guān)系、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神的重要性。從中得出以下基本結(jié)論：數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)中必須處理好主體與局部之間的協(xié)調(diào)完整，才能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的理想效果。（1）在設(shè)計(jì)之前必須要有一個(gè)縝密的全局構(gòu)思，根據(jù)設(shè)計(jì)要求擬定設(shè)計(jì)流程分析各個(gè)階

7、段的具體問(wèn)題及相應(yīng)解決方法。（2）畫出設(shè)計(jì)流程圖，根據(jù)流程圖選用相應(yīng)的方法完成設(shè)計(jì)。(3)結(jié)合設(shè)計(jì)要求和原理繪制電路，運(yùn)行仿真。(4)根據(jù)仿真結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題進(jìn)一步優(yōu)化校正。一定要完成理論到實(shí)踐的跨越才能更好的運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題,才能提升自己的實(shí)際操作能力,才能結(jié)合實(shí)際條件來(lái)創(chuàng)新設(shè)計(jì)拓展思維。遇到的最主要問(wèn)題就是彩燈顯示方式與時(shí)間控制的問(wèn)題。解決方案：(1)實(shí)際555定時(shí)器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)與彩燈顯示的有一定的誤差，根據(jù)具體的要求調(diào)解相關(guān)參數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。(2)在彩燈顯示方式與顯示間隔時(shí)間上存在比較大的問(wèn)題，采用了D觸發(fā)器結(jié)合按鍵開關(guān)構(gòu)造了分頻電路來(lái)滿足設(shè)計(jì)的要求。此次課程設(shè)計(jì)總體來(lái)

8、講還是達(dá)到了可觀的效果，基本完成了LED彩燈循環(huán)顯示的設(shè)計(jì)要去求，但是在一些附加功能的設(shè)計(jì)上還存在很大的欠缺。由于在知識(shí)的掌握方面還不夠到位未能更好的完成設(shè)計(jì)的擴(kuò)展功能，感到非常遺憾。我對(duì)這個(gè)課程設(shè)計(jì)很感興趣，因此我很努力，做好每一個(gè)步驟。在這次課程設(shè)計(jì)中進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)了multisim仿真軟件的應(yīng)用及其數(shù)電模電電路的知識(shí)，深刻理解了設(shè)計(jì)思想的重要性。通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)問(wèn)題的解決，學(xué)習(xí)到很多平時(shí)在沒有學(xué)習(xí)到的知識(shí)。在今后的學(xué)習(xí)中一定要從各方面深入學(xué)習(xí)理論知識(shí)并加以實(shí)際應(yīng)用，更認(rèn)真，更努力，做到學(xué)以致用。參考文獻(xiàn)1童詩(shī)白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M.北京：高等教育出版社，2005.2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,2005.3邱關(guān)源,羅先覺.電路（第五版）M.北京：高等教育出版社，2006.4閻石.數(shù)字電子技術(shù)（第五版）M.北京：高等教育出版社，2005. 5張陽(yáng)天,韓異凡Protel DXP電路設(shè)計(jì)M.北京：高等教育出版社，2005.6康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分（第五版）M.北京:高等教育出版社，2006