電動小狗課程設(shè)計(jì)觸摸玩具控制器

1、課程設(shè)計(jì)報(bào)告書課題名稱 觸摸玩具控制器姓 名陳海旺 王笑天 李朔學(xué) 號20105083 20105069 20105068 院、系、部電子科學(xué)與應(yīng)用物理學(xué)院專 業(yè)應(yīng)用物理二班指導(dǎo)教師陳老師 尹老師2012年 6 月23號摘要 電子技術(shù)電路課程設(shè)計(jì)是從理論到實(shí)踐的一個(gè)重要步驟，通過這個(gè)步驟使我們的動手能力有了質(zhì)的提高，也使我們對電路設(shè)計(jì)理念的認(rèn)識有了質(zhì)的飛躍。 本課程設(shè)計(jì)是555多謝振蕩器以及單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的具體應(yīng)用以及四進(jìn)制十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的改裝應(yīng)用，該電路用到了驅(qū)動電路，發(fā)聲電路，以及發(fā)光電路來控制小狗的行走，發(fā)聲，發(fā)光。多謝振蕩器主要是產(chǎn)生秒信號，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器控制狀態(tài)數(shù)。在實(shí)際模擬仿真時(shí)用4個(gè)指

2、示燈代替靜止，行走，發(fā)聲，發(fā)光4個(gè)狀態(tài)。一、設(shè)計(jì)要求（1）四進(jìn)制計(jì)數(shù)器控制狀態(tài)數(shù)，狀態(tài)數(shù)為4個(gè)一個(gè)周期（2）多諧振蕩器產(chǎn)生秒信號，十進(jìn)制計(jì)數(shù)器讀秒，10秒一個(gè)周期 （3）該電路要實(shí)現(xiàn)控制玩具小狗靜止、發(fā)聲、發(fā)光、行走（4）動作狀態(tài)的循環(huán)為：靜止閃爍發(fā)光發(fā)聲行走靜止（5）任一動作的執(zhí)行時(shí)間限制在10秒鐘之內(nèi)，若10秒鐘內(nèi)無下一次觸摸，則自動進(jìn)入靜止?fàn)顟B(tài)（6）*設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)尿?qū)動電路。二、設(shè)計(jì)目的（1）綜合運(yùn)用相關(guān)課程所學(xué)到的理論知識去獨(dú)立完成課題設(shè)計(jì)；（2）掌握電子系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)方法；（3）通過查詢相關(guān)資料，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析解決問題能力；（4）學(xué)會電路的安裝與調(diào)試；（5）熟悉電子儀器的正確使用；（6

3、）學(xué)會撰寫課程設(shè)計(jì)的總結(jié)報(bào)告；三、設(shè)計(jì)方案及原理框圖3.1設(shè)計(jì)原理3.2設(shè)計(jì)方案考慮到課程設(shè)計(jì)要求用到四進(jìn)制和十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)計(jì)數(shù)器有多種改裝方法。方案一：直接用74161來實(shí)現(xiàn)方案二：74160改裝方案三：用D觸發(fā)器改裝。由于缺少74161器件，且我們用到的計(jì)數(shù)器是要求實(shí)現(xiàn)異步清零功能，而74160是同步清零計(jì)數(shù)器，故最后用D觸發(fā)器來改裝實(shí)現(xiàn)四進(jìn)制和十進(jìn)制3.3單元模塊及功能：（1）555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：每觸摸一次，電路進(jìn)入暫穩(wěn)狀態(tài)，給狀態(tài)計(jì)數(shù)器一個(gè)脈沖。電路圖：電阻及電容的計(jì)算值如上圖:暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)的時(shí)間 T=1.1RC(2)多諧振蕩器：多諧振蕩器產(chǎn)生秒信號，并將信號脈沖輸入給十進(jìn)制計(jì)

4、數(shù)器。各參數(shù)值如下：電路圖：高電平持續(xù)時(shí)間 T1=0.7R1C低電平持續(xù)時(shí)間 T2=0.7R2C周期 T=T1+T2=0.7(R1+R2)C（3）74138譯碼器： 3-8線譯碼器 ，將狀態(tài)計(jì)數(shù)器的二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的輸出控制信號。圖11 74LS138的管腳圖和功能表（a）管腳圖123456712111013141516AVCC74LS13898G1GNDCY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7G2BG2AB選擇選通輸出輸出（b）功能表´ 1 ´ ´ ´ 輸入輸出C B A0 ´ ´ ´ ´G1G2A+ G2BY0

5、Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y71 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 （4）雙D觸發(fā)器：四進(jìn)制和十進(jìn)制 四進(jìn)制狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖： CBA ： 000001010011十進(jìn)制狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖： DCBA： 0000000

6、100100011010001010110011110001001四進(jìn)制電路圖：十進(jìn)制電路圖：各個(gè)單元模塊是相互聯(lián)系，四進(jìn)制計(jì)數(shù)器控制狀態(tài)數(shù)，狀態(tài)數(shù)為4個(gè)一個(gè)周期，多諧振蕩器產(chǎn)生秒信號， 10秒一個(gè)周期，整體電路要實(shí)現(xiàn)控制玩具小狗靜止閃爍發(fā)光發(fā)聲行走靜止，任一動作的執(zhí)行時(shí)間限制在10秒鐘之內(nèi)，若10秒鐘內(nèi)無下一次觸摸，則自動進(jìn)入靜止?fàn)顟B(tài)。3.4整體電路圖：3.5：元件清單原件名稱數(shù)量功能描述74LS743帶置位復(fù)位正觸發(fā)雙D觸發(fā)器：改裝實(shí)現(xiàn)四，十進(jìn)制功能74LS04 1六反相器74LS08 12輸入端四與門74LS13813-8線譯碼器 555定時(shí)器 2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，多諧振蕩器四、調(diào)試及故障分

7、析4.1電路的安裝 安裝時(shí)注意以下幾點(diǎn)：（1） 遵循先矮后高、先小后大、先裝耐熱器件的原則；（2） 布線盡量使電源線和地線靠近實(shí)驗(yàn)電路板的周邊，以起到一定屏蔽作用；（3） 最好分模塊安裝以便調(diào)試檢錯(cuò)； （4） 每接一跟線之前都要用萬能表檢測導(dǎo)線是否導(dǎo)通4.2電路的調(diào)試 調(diào)試時(shí)應(yīng)小心謹(jǐn)慎，電路安裝完畢后，首先應(yīng)檢查電路各部分的接線是否正確，檢查電源、地線、元器件的引腳之間有無短路，器件有無接錯(cuò)，再接入電路所要求的電源電壓，觀察電路中各部分有無異?，F(xiàn)象，如果出現(xiàn)異常，應(yīng)立即關(guān)閉電源，排除故障后重試。4.3電路調(diào)試遇到的問題解決方法：（1） 在實(shí)際模擬仿真時(shí)，由于74138的C輸入端懸空，所以在接線

8、實(shí)際操作時(shí)無論怎樣結(jié)果都出不來，在實(shí)際的接線過程當(dāng)中，C端如果不需要，應(yīng)該接地，即低電平，而不應(yīng)該懸空，懸空將會產(chǎn)生不確定因素。（2） 在接線前由于我們組事先沒有檢查電箱是否可以工作，接線后才發(fā)現(xiàn)電箱接通電源后不通電，檢查后發(fā)現(xiàn)是由于內(nèi)部的某根接線斷掉。 （3） 接線時(shí)，線路的接觸點(diǎn)連接不緊，有的斷掉，仿真時(shí)出現(xiàn)指示燈發(fā)光不穩(wěn)定，后來用萬用表挨個(gè)測量每個(gè)觸角的電位，發(fā)現(xiàn)問題。 （4） 調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)有些器件的結(jié)果顯示不正確，但線路檢查多次沒有問題，后來在臨組的幫助下檢測到7474 芯片是壞的，向老師更換后才得以繼續(xù)。（5） 計(jì)數(shù)器接上數(shù)字顯示器，但實(shí)際工作時(shí)發(fā)現(xiàn)數(shù)顯并非從1開始計(jì)數(shù)，后來發(fā)現(xiàn)是計(jì)數(shù)

9、器的正跳沿觸發(fā)跟負(fù)跳沿觸發(fā)弄反了。4.4調(diào)試結(jié)果：電路性能指標(biāo)測試結(jié)果,都滿足實(shí)驗(yàn)的要求，最后的測試功能跟仿真的結(jié)果是一樣的，所以本次調(diào)試是成功的！五、設(shè)計(jì)總結(jié)本次實(shí)驗(yàn)是迄今為止我們覺得意義最大也是收獲最大的一次實(shí)習(xí)，設(shè)計(jì)是將來我們必需的技能，是生存立業(yè)的根本，而此次實(shí)習(xí)恰恰給我們提供了一個(gè)應(yīng)用自己所學(xué)知識的平臺，使我們的書本知識不再只是局限于大腦而是用于實(shí)踐。從理論設(shè)計(jì)到仿真軟件的仿真，之后又經(jīng)歷了方案的確定，不斷地調(diào)試直至成功。這些過程都需要我們積極動手動腦，借鑒書本知識，聯(lián)合自己的電路圖予以分析。本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可以說是對于以往所學(xué)的一次檢測，過程不可謂不辛苦，收獲不可謂不豐厚。本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

10、，最重要的環(huán)節(jié)還是設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的成功是實(shí)驗(yàn)成功的基礎(chǔ)。所以設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)必需積極動腦，動手，查閱相關(guān)資料，以求設(shè)計(jì)成功。前面的電路設(shè)計(jì)很令人頭疼，而后面的調(diào)試則是真正考驗(yàn)一個(gè)人的耐心的過程。我組的實(shí)驗(yàn)電路相對并不是很復(fù)雜，仿真也相當(dāng)?shù)某晒Γ菑墓胖两窬陀幸粋€(gè)不變的真理，理論與實(shí)踐是有差距的果不其然，電路的調(diào)試過程反復(fù)碰壁，預(yù)期的結(jié)果不僅出不來，甚至一點(diǎn)像樣的波形也沒有。最終通過改變實(shí)驗(yàn)儀器的接法和更換更精確的實(shí)驗(yàn)儀器，終于實(shí)驗(yàn)成功。這之中的過程相當(dāng)磨礪人的耐心。做好本次實(shí)驗(yàn)的前提就是對于書本知識掌握較熟練，這樣才能對出現(xiàn)的問題做出一定的分析和解決。 本次實(shí)驗(yàn)的不足之處就在于，首先，我們沒有一路順風(fēng)的把模擬仿真出來，當(dāng)然這跟我們基本不下實(shí)驗(yàn)室，很少動手有關(guān)系，但是實(shí)際上我們在很多簡單的，基礎(chǔ)的問題上糾結(jié)了很久，這是不應(yīng)該的。其次，我們沒有把拓展功能做出來，這也是我們此次模擬仿真的一大遺憾。希望我們能爭取下次機(jī)會，更好的把握。感謝我們的指導(dǎo)老師陳老師和尹老師，老師們這段時(shí)間非常勞累，依然對我們悉心輔導(dǎo)，我們所有人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與陳老師，尹老師的指導(dǎo)是分不開的，每當(dāng)我們遇到問題向老師求助時(shí)，老師總是細(xì)心分析，為我們講解什么地方出現(xiàn)了問題，給了我們很大的便利。我們在調(diào)試過程中真是遇到了不少麻煩，陳老師，尹老師為我