帶數(shù)字顯示的八檔音量控制器

1、河南城建學(xué)院河南城建學(xué)院河南城建學(xué)院數(shù)字邏輯電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告數(shù)字邏輯電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告帶數(shù)字顯示的八檔音量控制器帶數(shù)字顯示的八檔音量控制器姓 名： 武勝敏 學(xué) 號： 061408107 專業(yè)班級：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 0614081 班指導(dǎo)老師： 樊曉紅 梁成武 所在院系：計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 20010 年 9 月 2 日成績評定一、指導(dǎo)教師評語一、指導(dǎo)教師評語（根據(jù)學(xué)生設(shè)計(jì)報(bào)告質(zhì)量、答辯情況及其平時表現(xiàn)綜合評定） 。課程設(shè)計(jì)成績評定成績等級：成績等級： 指導(dǎo)教師簽字：指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日摘要摘要隨著集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和計(jì)算機(jī)深入到各個領(lǐng)域，電子電路的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與分析技術(shù) eda 已成

2、為電子電路系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的有力工具，并發(fā)展成為電子學(xué)領(lǐng)域的重要分支。本設(shè)計(jì)是在前導(dǎo)驗(yàn)證性認(rèn)知實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行更高層次的命題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)帶有數(shù)字顯示的八檔音量控制器，在教師指導(dǎo)下獨(dú)立查閱資料、設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試特定功能的電子電路。以此培養(yǎng)利用模擬、數(shù)字電路知識，解決電子線路中常見實(shí)際問題的能力，積累實(shí)際電子制作經(jīng)驗(yàn)，目的在于鞏固基礎(chǔ)、注重設(shè)計(jì)、培養(yǎng)技能、追求創(chuàng)新、走向?qū)嵱谩?. 設(shè)計(jì)要求：帶數(shù)字顯示的八檔音量控制器1)用兩個按鍵控制音量，一個用于增加音量，一個用于減小音量；2)音量控制分為 8 檔，每按鍵一下，增加或減小一檔；3)當(dāng)音量增加（減小）到最大（最?。r，繼續(xù)按音量增減開關(guān)無效，即音量被保

3、持，不在繼續(xù)增（減） ；4)開機(jī)時自動恢復(fù)音量到最小狀態(tài)；5)用數(shù)碼管顯示音量的大小值，并隨著音量的變化即時改變。2. 設(shè)計(jì)方法：使用 555 定時器接成多諧振蕩器，它的輸出作為脈沖源，向兩個 4 位雙向通用移位寄存器 74ls194 芯片提供移位脈沖。通過觸摸控制電路來改變移位寄存器的左移和右移，移位寄存器左、右的移動則控制發(fā)光二極管的亮度，光的亮度影響光敏電阻，最后達(dá)到控制音量大小的效果，音量的大小即檔數(shù)在通過編碼器由顯示譯碼器上顯示出來。3. 取得成果：通過查閱資料、電路設(shè)計(jì)、軟件仿真，實(shí)現(xiàn)了帶數(shù)字顯示的八檔音量控制器的電路設(shè)計(jì)與測試，所設(shè)計(jì)的電路能夠滿足音量控制的基本要求，但是由于所學(xué)

4、知識有限在部分地方與設(shè)計(jì)要求有一定出入，在仿真過程中有些功能不能實(shí)現(xiàn)。目目 錄錄一、概述一、概述.31.1 設(shè)計(jì)目的 .31.2 設(shè)計(jì)要求 .31.3 設(shè)計(jì)方法.3二、二、系統(tǒng)總體方案系統(tǒng)總體方案.42.1 設(shè)計(jì)思想 .42.2、模塊介紹 .4三、硬件設(shè)計(jì)三、硬件設(shè)計(jì).53.1 脈沖源電路圖.53.2 雙向移位寄存電路 .53.3 編碼電路 .63.4 譯碼顯示電路 .73.5 音量控制電路 .7四、課程設(shè)計(jì)心得體會四、課程設(shè)計(jì)心得體會.94.1 設(shè)計(jì)中遇到的問題及解決方法 .94.2 心得體會.9參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).10附附 系統(tǒng)原理圖系統(tǒng)原理圖.11一一、概述、概述1.1 設(shè)計(jì)目的本課程設(shè)計(jì)

5、是在前導(dǎo)驗(yàn)證性認(rèn)知實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，進(jìn)行更高層次的命題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生在教師指導(dǎo)下獨(dú)立查閱資料、設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試特定功能的電子電路。培養(yǎng)學(xué)生利用模擬、數(shù)字電路知識，解決電子線路中常見實(shí)際問題的能力，使學(xué)生積累實(shí)際電子制作經(jīng)驗(yàn)，目的在于鞏固基礎(chǔ)、注重設(shè)計(jì)、培養(yǎng)技能、追求創(chuàng)新、走向?qū)嵱谩?.2 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個帶數(shù)字顯示的 8 檔音量控制器，要求實(shí)現(xiàn)以下功能：(1)用兩個按鍵控制音量，一個用于增加音量，一個用于減小音量；(2)音量控制分為 8 檔，每按鍵一下，增加或減小一檔；(3)當(dāng)音量增加（減小）到最大（最?。r，繼續(xù)按音量增減開關(guān)無效，即音量被保持，不在繼續(xù)增（減） ；(4)開機(jī)時自動恢復(fù)音量到最

6、小狀態(tài)；(5)用數(shù)碼管顯示音量的大小值，并隨著音量的變化即時改變。1.3 設(shè)計(jì)方法使用一個 555 定時器和幾個電阻、電容接成多諧振蕩器，以它輸出方波脈沖作為脈沖源，向兩個 4 位雙向通用移位寄存器 74ls194 芯片提供移位脈沖。觸摸控制電路通過控制 s1 和 s0 控制移位寄存器的左、右移輸入，而移位寄存器左、右的移動則控制了電路中發(fā)光二極管的亮度，光的亮度影響到音控電路部分的光敏電阻的大小，最后達(dá)到控制音量大小的效果。兩個 74ls194 芯片的8 個輸出端接一個 8 線-3 線優(yōu)先編碼器 74hc148 芯片，74hc148 芯片的輸出端分別接 bcd 碼七段譯碼驅(qū)動器的輸入端，通過

7、 bcd 碼顯示譯碼器顯示音量的大小檔位。二二、系統(tǒng)總體方案系統(tǒng)總體方案2.1 設(shè)計(jì)思想具有顯示控制的 8 檔音量控制器，設(shè)計(jì)要求的功能包括：開機(jī)顯示最低值，音量增加（減少）到最大值（最小值）時停止增（減） ，這主要通過移位寄存器實(shí)現(xiàn)。顯示音量的大小，需要編碼器和顯示器；控制音量的大小主要光的亮度影響到音控電路部分的光敏電阻的大小，最后達(dá)到控制音量大小的效果。查找 74 系列的各種芯片，找出適合芯片的邏輯功能和管腳排布，在紙上畫出電路草圖，逐個模塊進(jìn)行理論驗(yàn)證。2.2、模塊介紹電路共分五大模塊，每個模塊完成獨(dú)立的功能，總體功能框架如下圖（1）所示：圖（1） 功能框架圖雙向移位寄存器使用了兩個

8、74ls194。觸摸電路模塊主要使用了兩個2n5685 和兩個 2n1132 三極管以及兩個 10 千歐的電阻和兩個電容。編碼電路用到 74ls147 優(yōu)先編碼器。阻抗變換電路用到了 13 個電阻、9 個發(fā)光二極管、8個二極管、兩個電容、一個 2n2219 三極管。脈沖源阻抗變換電路編碼器雙向移位寄存器bcd-七段顯示器觸摸控制電路三、硬件設(shè)計(jì)三、硬件設(shè)計(jì)3.1 脈沖源電路圖555 定時器與電阻、電容組成多諧振蕩器以產(chǎn)生矩形方波，向雙向移位寄存器提供脈沖。555 定時器構(gòu)成的多諧振蕩器電路圖如圖 2 示。圖 2 555 定時器構(gòu)成的多諧振蕩器電路圖3.2 雙向移位寄存電路由兩片 74ls194

9、 芯片串聯(lián)起來構(gòu)成， a、b 兩個按鍵開關(guān)分別連接兩塊74ls194 芯片的 s1、s0 端，通過雙向移位實(shí)現(xiàn)八檔控制。兩片 74ls194 芯片的八個輸出端接 74hc148 編碼器。電路圖如圖 3 示。圖 3 由兩片 74ls194 芯片串聯(lián)起來構(gòu)成的雙向移位寄存電路圖圖 4 74ls194 管腳圖3.3 編碼電路兩片 74ls194 芯片的八個輸出端連接 74hc147 芯片的輸入端，74hc147 芯片的輸入端有效信號為低電平，當(dāng)某一輸入端有低電平輸入，且比它優(yōu)先級別高的輸入端無低電平輸入時，輸出端才輸出相對應(yīng)的輸入端的代碼。故輸入端16 要與緊跟其后的編碼信號構(gòu)成與門。編碼電路如圖

10、4 示圖 5 74hc148 的管腳圖 圖 6 編碼電路3.4 譯碼顯示電路經(jīng)編碼產(chǎn)生的二進(jìn)制數(shù)由 bcd 七段顯示譯碼器顯示輸出音量大小。譯碼顯示電路如圖 5 示.圖 7 譯碼顯示電路3.5 音量控制電路音量控制電路由兩個 74ls194 芯片的 8 個輸出端所連的發(fā)光二極管與光敏電阻構(gòu)成，開機(jī)后按下按鍵 b 實(shí)現(xiàn)兩個芯片的串行右移，使 led2led9 依次點(diǎn)亮，同時，led1 隨電流呈階梯增長而亮度加大，相應(yīng)光敏電阻的阻值減小，從而使音量逐漸增大。同理按鍵 a 實(shí)現(xiàn)音量減小的控制功能。音量控制電路如圖6 示。圖 6 音量控制電路圖四、課程設(shè)計(jì)心得體會四、課程設(shè)計(jì)心得體會4.1 設(shè)計(jì)中遇到

11、的問題及解決方法問題 1：實(shí)現(xiàn)音量控制大小選用芯片的種類較多。解決方法：通過上網(wǎng)查資料及咨詢老師，放棄了計(jì)數(shù)器而選擇了移位寄存器作為計(jì)數(shù)器以實(shí)現(xiàn)對電路音量的增加和減少問題 2：電路設(shè)計(jì)比較復(fù)雜解決方法：看似簡單的題目其實(shí)用到了許多芯片，通過查閱資料盡量減少了芯片的個數(shù)但功能不會減少4.2 心得體會通過一周的課程設(shè)計(jì)，使我對數(shù)字邏輯電路這門課又有了新的認(rèn)識和收獲。在選擇課程設(shè)計(jì)的題目時候，我沒選擇和其他同學(xué)一組，因?yàn)榘凑找酝恼n程設(shè)計(jì)兩個人一組總是推脫責(zé)任效率特低，經(jīng)過認(rèn)真考慮我決定自己一組。經(jīng)過認(rèn)真選題我選擇了具有顯示的 8 檔音量控制器。也許經(jīng)過一個暑假沒看課本，剛開始做這個題目時不知道從那

12、下手，周一看了一些參考資料和課本后有了基本思路。周二才真正的把大體框架給畫出來，但是經(jīng)過老師的指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)有很多漏洞，因此我不得不放棄這個方案，經(jīng)過老師的提醒再次查閱資料，得到了現(xiàn)在的電路圖。我自以為設(shè)計(jì)的很好很巧妙，但是在仿真軟件上具體實(shí)現(xiàn)的時候卻出了大麻煩。原來我把數(shù)字信號和脈沖信號搞混淆了，以為他們也能進(jìn)行與或非運(yùn)算，結(jié)果當(dāng)然是設(shè)計(jì)不行，必須重新來設(shè)計(jì)。經(jīng)過又一番努力，總算完成了設(shè)計(jì)，但由于仿真軟件上找不到觸摸開關(guān)，所以沒有進(jìn)行仿真測試，設(shè)計(jì)的電路理論上是可以實(shí)現(xiàn)音量大小控制的，但是具體到實(shí)踐上必然有大大小小的問題。這讓我深深地體會到了實(shí)踐與理論相結(jié)合的重要性，過去學(xué)了數(shù)字邏輯電路的知識之

13、后就放在一邊了，等到用的時候才發(fā)現(xiàn)自己學(xué)的很淺，使用仿真軟件一段時間以后，對以前所學(xué)的知識進(jìn)行了復(fù)習(xí)和鞏固，這對以后的學(xué)習(xí)是大有裨益的。在本次課程設(shè)計(jì)中，我的一個最大失誤就是電路設(shè)計(jì)這方面，一方面是網(wǎng)上可供查閱的資料很少，我得自己探索著做，另一方面就是對基礎(chǔ)知識掌握的不牢，很多基本的東西都不記得了，導(dǎo)致出現(xiàn)重大的設(shè)計(jì)失誤，所幸我對這個設(shè)計(jì)還算比較熟悉，最后能夠及時彌補(bǔ)設(shè)計(jì)失誤帶來的時間和人力物力上的浪費(fèi)。所以說以后需要認(rèn)真學(xué)習(xí)，踏實(shí)實(shí)踐，及時復(fù)習(xí)，才能將一門課學(xué)好。通過這次設(shè)計(jì)我感受到： 1.學(xué)習(xí)是沒有止境的。在做這個課程設(shè)計(jì)之前，我一直以為自己的數(shù)電水平還可以。但是在完成這個設(shè)計(jì)的時候，我總是被一些小的，細(xì)的問題擋住前進(jìn)的步伐，讓我總是為了解決一個小問題而花費(fèi)很長的時間。最后還要查閱其他的書籍才能找出解決的辦法。并且我在做設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)有很多東西，我都還不知道。其實(shí)設(shè)計(jì)的時候，基礎(chǔ)是一個不可缺少的知識，但是往往一些核心的高層次的東西更是不可缺少。 2.多和老師討論。在做課程設(shè)計(jì)的工程中要不停的討論問題，這樣，我可以盡可能的糾正自己思想，這樣就不會使自己在做的過程中沒有方向，并且這樣也是為了把自己錯誤想法及時打消。討論不僅是一些思想的問題，他還可以深入的討論一些技術(shù)上的問題，這樣可以使自己的人處理問題要快一些。3.多改變自己設(shè)計(jì)的方法。在設(shè)計(jì)的過程中最好要不停的改善自己解決問題