八擋音量的課程設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上數(shù) 字 電 子 技 術(shù) 課 程 設(shè) 計(jì)專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 題 目：帶數(shù)字顯示的8擋音量控制器學(xué)生姓名； 謝 云 龍學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 陳 英時(shí)間： 2011 年 6 月 20 日 2011 年 6 月23 日 帶數(shù)字顯示的8擋音量控制器一、設(shè)計(jì)目的和要求1、設(shè)計(jì)目的本課程設(shè)計(jì)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(shí)，解決電子線路中常見(jiàn)實(shí)際問(wèn)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?、設(shè)

2、計(jì)要求（1）、以電子技術(shù)基礎(chǔ)的基本理論為指導(dǎo)，將設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分為基礎(chǔ)型和系統(tǒng)型兩個(gè)層次，基礎(chǔ)型指基本單元電路設(shè)計(jì)與調(diào)試，系統(tǒng)型指若干個(gè)模擬、數(shù)字基本單元電路組成并完成特定功能的電子電路的設(shè)計(jì)、調(diào)試；（2）、熟悉常用電子儀器操作使用和測(cè)試方法；（3）、學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)軟件輔助電路設(shè)計(jì)方法，能熟練應(yīng)用電子線路CAD進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和印刷電路板的設(shè)計(jì)制作；（4）、學(xué)習(xí)電子系統(tǒng)電路的安裝調(diào)試技術(shù)；（5）、拓展電子電路的應(yīng)用領(lǐng)域，能設(shè)計(jì)、制作出滿足一定性能指標(biāo)或特定功能的電子電路設(shè)計(jì)任務(wù)。3、本課題設(shè)計(jì)要求（1）、用兩個(gè)按鍵控制音量，一個(gè)用于增加音量，一個(gè)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

3、一檔；（3）、音量增加（減?。┑阶畲螅ㄗ钚。r(shí)，繼續(xù)按音量增減開關(guān)無(wú)效，即音量被保持，不在繼續(xù)增（減）；（4）、開機(jī)時(shí)自動(dòng)恢復(fù)音量到最小狀態(tài)；（5）、數(shù)碼管顯示音量的大小值，并隨著音量的變化即時(shí)改變；二、總體設(shè)計(jì)1、最初設(shè)計(jì)方案要想達(dá)到上述的設(shè)計(jì)要求，可有多種設(shè)計(jì)方案。一種方案是可用時(shí)鐘發(fā)生信號(hào)產(chǎn)生諧波勇于出發(fā)后續(xù)電路，再依次用控制開關(guān)（控制對(duì)計(jì)數(shù)器觸發(fā)信號(hào)的輸入），加減計(jì)數(shù)器（諧波通過(guò)控制模塊加到計(jì)數(shù)器，儲(chǔ)存當(dāng)前音量大小狀態(tài)信息），模擬開關(guān)，數(shù)字管和譯碼管（通過(guò)與模擬開關(guān)的連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同音頻通路的不同譯碼效果）。其中由555定時(shí)器多諧振蕩器、兩個(gè)SR鎖存器、D/A轉(zhuǎn)換器等；另一種方案也可用

4、直接減音量按鍵給“音量調(diào)節(jié)開關(guān)”有次序的脈沖高電位，再依次用由計(jì)數(shù)器、比較器、非門、與非門組成的音量輸出的保持電路,由譯碼器、二極管、非門、電阻組成的D/A轉(zhuǎn)換電路。前一種方案比較復(fù)雜，且容易錯(cuò)位，輸出端得音量模擬量不太明顯，有時(shí)導(dǎo)致譯碼管不現(xiàn)實(shí)數(shù)字。第二種卻恰當(dāng)好處，即簡(jiǎn)約又容易控制，且電流誰(shuí)音量調(diào)節(jié)變化大。2、最終設(shè)計(jì)方案的總體原理框圖如下音量調(diào)節(jié)開關(guān)加減計(jì)數(shù)器復(fù)位控制電路顯示譯碼器D/A轉(zhuǎn)換譯碼器 圖1 總體原理框圖3、設(shè)計(jì)的音量調(diào)節(jié)器有三個(gè)兩個(gè)按鍵和一個(gè)開關(guān)：按“加音量”鍵能對(duì)輸出音量進(jìn)行增大，按“減音量”可以對(duì)輸出音量進(jìn)行減小，“開關(guān)機(jī)”鍵位于復(fù)位控制電路中所在機(jī)器的開關(guān)機(jī)鍵。電路運(yùn)

5、行后，先按下“開關(guān)機(jī)”鍵進(jìn)行音量顯示器的復(fù)位。加減音量按鍵給“音量調(diào)節(jié)開關(guān)”有次序的脈沖高電位，根據(jù)加減按鍵所給的脈沖信號(hào)，“音量調(diào)節(jié)開關(guān)”將輸入信號(hào)翻譯成二進(jìn)制代碼同時(shí)送給“譯碼器”和“音量數(shù)字顯示器”?！白g碼器”將送來(lái)的二進(jìn)制代碼經(jīng)過(guò)編譯送給“多個(gè)串聯(lián)電阻電路”，由“多個(gè)串聯(lián)電阻電路”將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化成模擬信號(hào)用電流大小量表示，再經(jīng)過(guò)電流的放大實(shí)現(xiàn)音量的放大。同時(shí)，“音量數(shù)字顯示器”將從“音量調(diào)節(jié)開關(guān)”處送來(lái)的二進(jìn)制代碼經(jīng)過(guò)編譯在七段數(shù)碼管上顯示出與輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng)的擋位，從而實(shí)現(xiàn)了題目所要求的功能。 三、各部分電路設(shè)計(jì)1、復(fù)位控制電路 圖2 復(fù)位器復(fù)位控制電路的左側(cè)引線接至計(jì)數(shù)器74LS19

6、2D的CLR(14管腳)，右側(cè)一端接5V高電平，一端接地。開機(jī)時(shí)，電路開關(guān)先接上端再接下端，從而使開機(jī)時(shí)音量達(dá)到最小值。2、音量調(diào)節(jié)開關(guān) 圖3 音量調(diào)節(jié)開關(guān)這個(gè)集成塊是由若干門電路和三個(gè)芯片組成的，包括兩片74S03N與非門、非門、74LS192D計(jì)數(shù)器和兩片74HC85AD四位數(shù)值比較器組成，兩種芯片的邏輯功能如下：計(jì)數(shù)器74LS192D這個(gè)計(jì)數(shù)器為可逆計(jì)數(shù)器，將ABCD接地即預(yù)置數(shù)為0000，,11管腳接5V的高電平，5和4接加減信號(hào)，3、2、6、7管腳為二進(jìn)制的輸出。執(zhí)行加計(jì)數(shù)時(shí)，減計(jì)數(shù)端CPD接高電平，計(jì)數(shù)脈沖由CPU輸入；在計(jì)數(shù)脈沖上升沿進(jìn)行8421碼的十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)。執(zhí)行減法計(jì)數(shù)時(shí)

7、，加計(jì)數(shù)端CPU接高電平，計(jì)數(shù)脈沖由減計(jì)數(shù)端CPD輸入。數(shù)值比較器74HC85AD集成74HC85AD是4位數(shù)值比較器，輸入端包括A3A0與B3B0，輸出端為FA>B、FA<B、FA=B ，以及擴(kuò)展輸入端為IA>B、IA<B和IA=B 擴(kuò)展輸入端與其他數(shù)值比較器的輸出連接，以便組成位數(shù)更多比較器，該比較器的原理和2位比較器原理相同，兩個(gè)4位數(shù)的比較是從A的最高位A和B的最高位B進(jìn)行比較，如果它們不相等，則該位的比較結(jié)果可以作為兩位的比較結(jié)果。若最高位A=B,則再比較次高位A和B,依次類推。顯然，如果兩數(shù)相等，那么，必須將比較進(jìn)行到最低位才能得到結(jié)果。若僅對(duì)4位數(shù)進(jìn)行比較

8、時(shí)，應(yīng)對(duì)IA>B、IA<B和IA=B進(jìn)行適當(dāng)處理，即IA>B=IA<B=0和IA=B=1.這個(gè)設(shè)計(jì)利用了計(jì)數(shù)器可逆加減計(jì)數(shù)的功能，在輸入端給間歇的高電位脈沖（使用者想要加減音量時(shí)按一次加減音量鍵即是給出了一個(gè)高電位脈沖）使74LS192D輸出二進(jìn)制編碼00000111。但我們的設(shè)計(jì)只需要07八個(gè)檔位，所以必須在74LS192D輸出信號(hào)等于7時(shí)鎖定輸入信號(hào)，于是就用到了數(shù)值比較器74HC85AD.當(dāng)持續(xù)按下“加音量”鍵時(shí)，在0000到0110間比較器的輸出端6一直輸出0信號(hào)，在經(jīng)過(guò)非門和與非門后，對(duì)“加音量”鍵所產(chǎn)生的脈沖沒(méi)有影響，計(jì)數(shù)器可持續(xù)加數(shù)；當(dāng)計(jì)數(shù)器輸出為0111

9、時(shí)，比較器的6管腳輸出1信號(hào)，在經(jīng)過(guò)非門和與非門后，輸入計(jì)數(shù)器5管腳的將變?yōu)?，而且再輸入這個(gè)管角的脈沖將持續(xù)為1，直接導(dǎo)致計(jì)數(shù)器無(wú)法在實(shí)現(xiàn)加數(shù)功能，從而實(shí)現(xiàn)音量在7擋的保持。另外，當(dāng)持續(xù)按下“減音量”鍵時(shí)，相應(yīng)的原理和上述的持續(xù)按下“加音量”鍵相似。3、顯示譯碼器 圖4 數(shù)碼管用4511BD芯片通過(guò)電阻可以直接驅(qū)動(dòng)共陰極的半導(dǎo)體數(shù)碼管。上圖給出了用4511BD驅(qū)動(dòng)的半導(dǎo)體數(shù)碼管的連接方法。引腳A、B、C與計(jì)數(shù)器的輸出端Q1、Q2、Q3相連，計(jì)數(shù)器輸出信號(hào)通過(guò)4511BD譯碼器后從YaYg輸出，把YaYg與數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g腳相連，這樣數(shù)碼管就可以顯示當(dāng)前的音量在哪一檔。451

10、1BD的主要功能如下：七段顯示譯碼器4511BD當(dāng)輸入8421BCD碼時(shí)，輸出高電平有效，用以驅(qū)動(dòng)陰極顯示器。當(dāng)輸入為10101111六個(gè)狀態(tài)時(shí)，輸出全為低電平，顯示器無(wú)顯示。該集成顯示譯碼器設(shè)有三個(gè)輔助控制端LE、BL、LT，以增強(qiáng)器件的功能。4511BD將四位二進(jìn)制代碼翻譯并在顯示管上顯示出十進(jìn)制數(shù)值。從而實(shí)現(xiàn)在數(shù)碼顯示管上實(shí)時(shí)顯示檔位的要求。4、D/A轉(zhuǎn)換圖5 D/A轉(zhuǎn)換電路74LS138D是3線8線譯碼器，該譯碼器有3位二進(jìn)制輸入A、B、C，它們共有8種狀態(tài)的組合，即可譯出8個(gè)輸出信號(hào)Y0Y7，輸出為低電平有效。74HC138D主要是為了將74LS192的三位輸出信號(hào)進(jìn)行譯碼，在相應(yīng)位

11、上輸出低點(diǎn)平，因?yàn)?4HC138D輸出低點(diǎn)平有效，所以在每個(gè)輸出端加一個(gè)非門使輸出高電平使其有電壓能夠經(jīng)過(guò)串聯(lián)電阻的某兩個(gè)電阻之間，造成輸出電流的變化。電流的大小會(huì)和七段顯示譯碼器一起變化，即顯示數(shù)字越大，電流越大，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字與模擬間的轉(zhuǎn)換。 四、設(shè)計(jì)的整體電路圖 設(shè)計(jì)的整體電路圖見(jiàn)附圖五、設(shè)計(jì)總結(jié)1、設(shè)計(jì)體會(huì)：對(duì)于學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化的大二學(xué)生，這是第一次接觸課程設(shè)計(jì)。剛開始覺(jué)得設(shè)計(jì)思路毫無(wú)頭緒且無(wú)從下手，隨著查閱相關(guān)的資料、老師的精心指導(dǎo)和同伴的相互討論，使我對(duì)數(shù)字電子技術(shù)這一門課程有了更加深刻的理解，懂得了怎么著手做這個(gè)課題.但是更重要將理論和實(shí)際相結(jié)合，運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)去解決實(shí)際生活中的問(wèn)題。這是我們平時(shí)在課堂中無(wú)法體會(huì)到的。2、設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題：（1）、我在對(duì)輸入信號(hào)編碼使其能實(shí)現(xiàn)在任意擋位上增減時(shí)遇到問(wèn)題，開始考慮用兩片寄存器，但實(shí)現(xiàn)起來(lái)太繁雜而且只能順序由小到大增加檔位，由大到小減小檔位，不能實(shí)現(xiàn)任意檔位上的加減。與同學(xué)討論過(guò)程中發(fā)現(xiàn)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS192D可以實(shí)現(xiàn)所要求的功能，于是使用74LS192D來(lái)實(shí)現(xiàn)檔位的控制。（2）、控制音量增加到最大不能再增加以及音量減小到不能再減小時(shí)也遇到了問(wèn)題，開始不知道如何實(shí)現(xiàn)，最后考慮到74LS192D的輸出是二進(jìn)制代碼00001001，可以使用74HC85AD，使輸出的二進(jìn)制數(shù)與0111