電子設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)學(xué)號(hào)姓名(共20頁(yè))

1、PAGE 17長(zhǎng) 沙 學(xué) 院電子(dinz)作品設(shè)計(jì)(shj)說(shuō)明書(shū)題目系(部)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)系專(zhuān)業(yè)(班級(jí))2014級(jí)計(jì)科2班姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師李南櫻 郭承恩起止日期2015.9.282015.12.11目錄(ml) TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc437350204 1 設(shè)計(jì)(shj)內(nèi)容與要求 PAGEREF _Toc437350204 h 1 HYPERLINK l _Toc437350205 1.1 設(shè)計(jì)(shj)內(nèi)容 PAGEREF _Toc437350205 h 1 HYPERLINK l _Toc437350206 1.2 設(shè)計(jì)(shj)要求 PA

2、GEREF _Toc437350206 h 1 HYPERLINK l _Toc437350207 2總體設(shè)計(jì)方案 PAGEREF _Toc437350207 h 2 HYPERLINK l _Toc437350208 2.1 設(shè)計(jì)思路及方案 PAGEREF _Toc437350208 h 2 HYPERLINK l _Toc437350209 2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 PAGEREF _Toc437350209 h 3 HYPERLINK l _Toc437350210 3系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)與仿真 PAGEREF _Toc437350210 h 4 HYPERLINK l _Toc437350211

3、 3.1單元電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc437350211 h 4 HYPERLINK l _Toc437350212 3.2電路總設(shè)計(jì)圖 PAGEREF _Toc437350212 h 6 HYPERLINK l _Toc437350213 3.3 電路仿真 PAGEREF _Toc437350213 h 6 HYPERLINK l _Toc437350214 4硬件電路組裝與調(diào)試 PAGEREF _Toc437350214 h 7 HYPERLINK l _Toc437350215 4.1硬件電路組裝 PAGEREF _Toc437350215 h 7 HYPERLINK l _To

4、c437350216 4.2硬件電路調(diào)試 PAGEREF _Toc437350216 h 7 HYPERLINK l _Toc437350217 4.3遇到的主要問(wèn)題及解決措施 PAGEREF _Toc437350217 h 8 HYPERLINK l _Toc437350218 5 結(jié)論 PAGEREF _Toc437350218 h 9 HYPERLINK l _Toc437350219 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc437350219 h 10 HYPERLINK l _Toc437350220 附 錄 PAGEREF _Toc437350220 h 11 HYPERLINK l _

5、Toc437350221 附錄1電路原理圖 PAGEREF _Toc437350221 h 11 HYPERLINK l _Toc437350222 附錄2電路仿真圖 PAGEREF _Toc437350222 h 13 HYPERLINK l _Toc437350223 附錄3硬件實(shí)物圖 PAGEREF _Toc437350223 h 15 HYPERLINK l _Toc437350224 附錄4器件清單 PAGEREF _Toc437350224 h 16正文分章節(jié)撰寫(xiě), 每章應(yīng)另起一頁(yè)。正文采用小四號(hào)宋體，標(biāo)題采用四號(hào)宋體加粗。正文行距20磅。1 設(shè)計(jì)(shj)內(nèi)容與要求1.1 設(shè)計(jì)(

6、shj)內(nèi)容運(yùn)用(ynyng)數(shù)字電子技術(shù)知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)汽車(chē)LED尾燈的控制器電路。該電路是用于反映汽車(chē)在運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)，該電路由四個(gè)電鍵控制，分別對(duì)應(yīng)著左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、剎車(chē)和檢查功能。假設(shè)汽車(chē)尾燈左右兩側(cè)各有三個(gè)指示燈（用發(fā)光二極管模擬），功能要求如下：1）當(dāng)汽車(chē)正常行駛時(shí)，所有尾燈都熄滅。2）當(dāng)汽車(chē)左轉(zhuǎn)行駛時(shí)，左側(cè)尾燈L1、L2、L3順序點(diǎn)亮，三個(gè)指示燈按左循環(huán)順序點(diǎn)亮。3）當(dāng)汽車(chē)右轉(zhuǎn)行駛時(shí)，右側(cè)尾燈D1、D2、D3順序點(diǎn)亮， 3個(gè)指示燈按右循環(huán)順序點(diǎn)亮。4）當(dāng)汽車(chē)臨時(shí)剎車(chē)時(shí)，尾燈全部點(diǎn)亮。5）當(dāng)接通檢查電鍵時(shí)，汽車(chē)所有的尾燈同時(shí)閃爍（0.51S/次）。1.2 設(shè)計(jì)要求要求完成：介紹單元電路結(jié)構(gòu)

7、和工作原理，繪制電路圖；正確計(jì)算電路參數(shù)；正確選擇電路元器件，給出設(shè)備、原件明細(xì)表；撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，要求準(zhǔn)確闡述電路選擇依據(jù)，反映計(jì)算方法，元器件的選擇過(guò)程，并使用軟件進(jìn)行仿真或制作實(shí)物。2總體設(shè)計(jì)方案2.1 設(shè)計(jì)(shj)思路及方案(fng n)為了區(qū)分汽車(chē)(qch)尾燈的4種不同的顯示模式，我們?cè)O(shè)置4個(gè)狀態(tài)控制變量。假定用開(kāi)關(guān)K1、K2、K3、K4進(jìn)行顯示模式控制，可列出汽車(chē)尾燈顯示狀態(tài)與汽車(chē)運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)系，如下表2.1所示。表2.1 汽車(chē)尾燈和汽車(chē)運(yùn)行狀態(tài)開(kāi)關(guān)控制汽車(chē)狀態(tài)左尾燈D1、D2、D3右尾燈D4、D5、D6K1K2K3K40111左轉(zhuǎn)彎按D3、D2、D1順序循環(huán)點(diǎn)亮熄滅1011右

8、轉(zhuǎn)彎熄滅按D4、D5、D6順序循環(huán)點(diǎn)亮1101剎車(chē)同時(shí)點(diǎn)亮同時(shí)點(diǎn)亮1110檢查同時(shí)閃爍同時(shí)閃爍在汽車(chē)左右轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)由于3 個(gè)指示燈被循環(huán)順序點(diǎn)亮，所以可用一個(gè)三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的狀態(tài)控制譯碼器電路順序輸出高電平，按要求順序點(diǎn)亮3個(gè)指示燈。設(shè)三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的狀態(tài)用Q1和Q0表示，可得出描述指示燈D1、D2、D3、D4、D5、D6與開(kāi)關(guān)控制變量K1、K0，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)Q1、Q0以及時(shí)鐘脈沖CP之間關(guān)系的功能表如表2.2所示（表中指示燈的狀態(tài)“1”表示點(diǎn)亮，“0”表示熄滅）表2.2 汽車(chē)尾燈控制器功能表開(kāi)關(guān)計(jì)數(shù)器狀態(tài)汽車(chē)尾燈狀態(tài)K1K2K3K4Q1Q0D1D2D3D4D5D60 1 1 1000010000

9、1010000101000001 0 1 10000010001000010100000011101-1111111110-CPCPCPCPCPCP2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖(kungt)根據(jù)以上設(shè)計(jì)分析與功能描述，可以得出汽車(chē)尾燈控制器的結(jié)構(gòu)(jigu)框圖，如圖2.1所示。圖2.1 汽車(chē)尾燈(widng)控制器的結(jié)構(gòu)框圖3系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)與仿真3.1單元(dnyun)電路設(shè)計(jì)（1）秒脈沖電路(dinl)的設(shè)計(jì)由555定時(shí)器構(gòu)成(guchng)的多諧振蕩器。由于555定時(shí)器內(nèi)部的比較器靈敏度高，輸出驅(qū)動(dòng)電流大，功能靈活，而且采用差分電路形式，它的振蕩頻率受電源電壓和溫度的影響很小。所以由555定時(shí)器

10、構(gòu)成的多諧振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定，不易受干擾。根據(jù)多諧振蕩器周期表達(dá)式，可取、,可使TS。（2）三進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路的設(shè)計(jì)三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的狀態(tài)表如下表所示。 表3.1三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的狀態(tài)表現(xiàn)態(tài)次態(tài)Q1Q0Q1Q0000101101000 上表狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)方程為： 由D觸發(fā)器構(gòu)成的三進(jìn)制計(jì)數(shù)器：兩個(gè)D觸發(fā)器可由一片雙D觸發(fā)器74LS74芯片實(shí)現(xiàn)，以及74LS00與非門(mén)和74LS04非門(mén)來(lái)實(shí)現(xiàn)此電路。（3）開(kāi)關(guān)控制電路的設(shè)計(jì)設(shè)譯碼器與顯示驅(qū)動(dòng)電路的使能控制信號(hào)為G1和F，G1與譯碼器74LS138的使能輸入端G1相連接，F(xiàn)與顯示驅(qū)動(dòng)電路中與非門(mén)的一個(gè)輸入端相連接。由總體邏輯功能可知，G1和F與開(kāi)關(guān)控制變

11、量，K1、K2以及時(shí)鐘脈沖CP之間的關(guān)系如表所示。表3.2 使能控制信號(hào)(xnho)與開(kāi)關(guān)控制變量、時(shí)鐘脈沖的關(guān)系開(kāi)關(guān)控制時(shí)鐘脈沖使能信號(hào)控制端電路工作狀態(tài)K1K2K3K4CPCG1F0111-011汽車(chē)左轉(zhuǎn)彎行駛（此時(shí)譯碼器在計(jì)數(shù)器控制下工作，顯示驅(qū)動(dòng)電路中的與非門(mén)輸出取決于譯碼器輸出，左側(cè)尾燈D1、D2、D3在譯碼器輸出作用下順序循環(huán)點(diǎn)亮）1011-111汽車(chē)右轉(zhuǎn)彎行駛（此時(shí)譯碼器在計(jì)數(shù)器控制下工作，顯示驅(qū)動(dòng)電路中的與非門(mén)輸出取決于譯碼器輸出，右側(cè)尾燈D4、D5、D6在譯碼器輸出作用下順序循環(huán)點(diǎn)亮）1101-00汽車(chē)剎車(chē)（此時(shí)譯碼器不工作，譯碼器輸出全部為高，顯示驅(qū)動(dòng)電路中的與非門(mén)輸出均為

12、高，反相器輸出均為低，尾燈全部點(diǎn)亮）1110CP-0CP汽車(chē)檢查（此時(shí)譯碼器不工作，譯碼器輸出全部為高，時(shí)鐘脈沖cp通過(guò)顯示驅(qū)動(dòng)電路中的與非門(mén)作用到反相器輸出端，使左右兩側(cè)的指示燈在時(shí)鐘脈沖cp作用下同時(shí)閃爍）（4）譯碼及顯示(xinsh)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)譯碼與顯示驅(qū)動(dòng)電路的功能是：在開(kāi)關(guān)控制電路輸出(shch)和三進(jìn)制計(jì)數(shù)器狀態(tài)的作用下，提供6個(gè)尾燈控制信號(hào)，當(dāng)譯碼驅(qū)動(dòng)電路輸出的控制信號(hào)為低電平時(shí)，相應(yīng)指示燈點(diǎn)亮。因此，譯碼與顯示驅(qū)動(dòng)電路可用74LS138、6個(gè)與非門(mén)和6個(gè)反相器構(gòu)成。圖中，譯碼器74LS138的輸入端C、B、A分別接C、Q1、Q0。當(dāng)圖中G1=F=1、C=0時(shí)，對(duì)于計(jì)數(shù)器狀態(tài)Q

13、1Q0為00、01、10，譯碼器輸出依次為0，使得與指示燈D3、D2、D1對(duì)應(yīng)的反相器輸出依次為低電平，從而使指示燈D3、D2、D1依次順序點(diǎn)亮，示意汽車(chē)左轉(zhuǎn)彎；當(dāng)圖中G1=F=1、C=1時(shí)，對(duì)于計(jì)數(shù)器狀態(tài)Q1Q0為00、01、10，譯碼器輸出依次為0，使得與指示燈D4、D5、D6對(duì)應(yīng)的反相器輸出依次為低電平，從而使指示燈D4、D5、D6依次順序點(diǎn)亮，示意汽車(chē)右轉(zhuǎn)彎；當(dāng)圖中G1=0，F(xiàn)=1時(shí)，譯碼器輸出為全1，使所有指示燈對(duì)應(yīng)的反相器輸出全部為高電平，指示燈全部熄滅；當(dāng)圖中G1=0，F(xiàn)=cp時(shí)，所有指示燈隨cp的頻率閃爍。實(shí)現(xiàn)了4種不同模式下的尾燈狀態(tài)顯示。3.2電路(dinl)總設(shè)計(jì)(shj

14、)圖3.3 電路仿真。4硬件電路(dinl)組裝與調(diào)試4.1硬件(yn jin)電路組裝 組裝電路通常采用焊接和在面包板上插接兩種方法(fngf)，無(wú)論采用哪種方法均應(yīng)注意以下幾方面。所有元器件在組裝前應(yīng)盡可能全部測(cè)試一遍，以保證所用元器件均合格。所有集成電路的組裝方向要保持一致，以便于正確布線和查線。組裝分立元件時(shí)應(yīng)使其標(biāo)志朝上或朝向易于觀察的方向，以便于查找和更換。對(duì)于有極性的元件，例如電解電容器、晶體二極管等，組裝時(shí)一定要特別注意，切匆搞錯(cuò)。為了便于查線，可根據(jù)連接線的不同作用選擇不同顏色的導(dǎo)線。一般習(xí)慣是正電源用紅色線、負(fù)電源用藍(lán)色線、地線用黑色線、信號(hào)線用黃色線等。連線盡量做到橫平豎

15、直。連線不允許跨接在集成電路上，必須從其周?chē)ㄟ^(guò)。同時(shí)應(yīng)盡可能做到連線不互相重疊、不從元器件上方通過(guò)。為使電路能夠正常工作與調(diào)測(cè)，所有地線必須連接在一起，形成一個(gè)公共參考點(diǎn)。 正確的組裝方法和合理的布局，不僅可使電路整齊美觀、工作可靠，而且便于檢查、調(diào)試和排除故障。如果能在組裝前先擬訂出組裝草圖，則可獲得事半功倍之效果，使組裝既快又好。4.2硬件電路調(diào)試 調(diào)試是指系統(tǒng)的調(diào)整、改進(jìn)與測(cè)試。測(cè)試是在電路組裝后對(duì)電路的參數(shù)與工作狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量，調(diào)整則是在測(cè)試的基礎(chǔ)上對(duì)電路的某些參數(shù)進(jìn)行修正，使?jié)M足設(shè)計(jì)要求。在進(jìn)行調(diào)試前應(yīng)擬訂出測(cè)試項(xiàng)目、測(cè)試步驟、調(diào)試方法和所用儀器等，做到心中有數(shù)，保證調(diào)試工作圓滿完成

16、。（1）調(diào)試方法 調(diào)試方法原則有兩種。第一種是邊安裝邊調(diào)試的方法。它是把復(fù)雜的電路按原理框圖上的功能分成單元進(jìn)行安裝和調(diào)試，在單元調(diào)試的基礎(chǔ)上逐步擴(kuò)大安裝和調(diào)試的范圍，最后完成整機(jī)調(diào)試。這種方法一般適用于新設(shè)計(jì)的電路。第二種方法是在整個(gè)電路全部焊接完畢后，實(shí)行一次性調(diào)試。這種方法一般適用定型產(chǎn)品和需要相互配合才能運(yùn)行的產(chǎn)品。（2）調(diào)試步驟通電前檢查 電路安裝完畢后, 不要急于通電，首先要根據(jù)原理電路認(rèn)真檢查電路接線是否正確，包括錯(cuò)線（連線一端正確、另一端錯(cuò)誤），少線（安裝時(shí)漏掉的線），多線（連線的兩端在電路圖上都是不存在的）和短路（特別是間距很小的引腳及焊點(diǎn)間），并且還要檢查每個(gè)元件引腳的使用

17、端數(shù)是否與圖紙相符。查線時(shí)最好用指針式萬(wàn)用表“1”檔, 或用數(shù)字萬(wàn)用表“”檔的蜂鳴器來(lái)測(cè)量，而且要盡可能直接測(cè)量元器件引腳，這樣同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)接觸不良的地方。通電(tng din)觀察 在電路安裝沒(méi)有錯(cuò)誤的情況下接通電源（先關(guān)斷電源開(kāi)關(guān)，待接通電源連線之后再打開(kāi)電路的電源開(kāi)關(guān)）。但接通電源后不要急于測(cè)量，首先要充分調(diào)動(dòng)眼、耳、鼻、手觀察整個(gè)電路有無(wú)異?，F(xiàn)象，包括有無(wú)冒煙，是否有異常氣味，是否有異聲，手摸器件是否發(fā)燙，電源是否有短路和開(kāi)路現(xiàn)象等。如果出現(xiàn)異常，應(yīng)該立即(lj)關(guān)掉電源，故障排除后方可重新通電。然后再按要求測(cè)量各元器件引腳電源的電壓，而不只是測(cè)量各路總電源電壓，以保證元器件正常工作。

18、單元電路(dinl)調(diào)試 在調(diào)試單元電路時(shí)應(yīng)明確本部分的調(diào)試要求。調(diào)試順序按信號(hào)流向進(jìn)行，這樣可以把前面調(diào)試好的輸出信號(hào)作為后一級(jí)的輸入信號(hào)。單元調(diào)試包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)調(diào)試。靜態(tài)調(diào)試一般是指在沒(méi)有外加信號(hào)的條件下測(cè)試電路各點(diǎn)的電位，特別是有源器件的靜態(tài)工作點(diǎn)。通過(guò)它可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)已經(jīng)損壞和處于臨界狀態(tài)的元器件。動(dòng)態(tài)調(diào)試是用前級(jí)的輸出信號(hào)或自身的信號(hào)測(cè)試單元的各種指標(biāo)是否符合設(shè)計(jì)要求，包括信號(hào)幅值、波形形狀、相位關(guān)系、放大倍數(shù)和頻率等。對(duì)于信號(hào)產(chǎn)生電路一般只看動(dòng)態(tài)指標(biāo)。把靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測(cè)試的結(jié)果與設(shè)計(jì)的指標(biāo)加以比較，經(jīng)深入分析后對(duì)電路與參數(shù)提出合理的修正。在調(diào)試過(guò)程中應(yīng)有詳盡記錄。整機(jī)聯(lián)調(diào) 各單元電路調(diào)試

19、好以后，并不見(jiàn)得由它們組成的整機(jī)性能一定會(huì)好，因此還要進(jìn)行整機(jī)調(diào)試。整機(jī)調(diào)試主要是觀察和測(cè)量動(dòng)態(tài)性能，把測(cè)量的結(jié)果與設(shè)計(jì)指標(biāo)逐一對(duì)比，找出問(wèn)題及解決辦法，然后對(duì)電路及其參數(shù)進(jìn)行修正，直到全機(jī)的性能完全符合設(shè)計(jì)要求為止。4.3遇到的主要問(wèn)題及解決措施故障診斷方法 整機(jī)出現(xiàn)故障后，首先應(yīng)仔細(xì)觀察有無(wú)元器件出現(xiàn)過(guò)熱痕跡或損傷情況，有無(wú)脫焊、短路、斷腳和斷線情況。然后采用靜態(tài)查找和動(dòng)態(tài)查找法。靜態(tài)查找法就是用萬(wàn)用表測(cè)量元器件引腳電壓、測(cè)量電阻值、電容漏電以及電路是否有斷路或短路情況等。大多數(shù)故障通過(guò)靜態(tài)查找均可診斷出結(jié)果。當(dāng)靜態(tài)查找仍不能發(fā)現(xiàn)故障原因時(shí)，可采用動(dòng)態(tài)查找法。 動(dòng)態(tài)查找法是通過(guò)相應(yīng)的儀器、

20、儀表在電路加上適當(dāng)信號(hào)的情況下測(cè)量電路的性能指標(biāo)、元器件的工作狀態(tài)。由獲得的讀數(shù)和觀察到的波形準(zhǔn)確、迅速地查找到故障發(fā)生的部位及產(chǎn)生的原因。為加快查找故障點(diǎn)的速度，提高故障診斷效率，除了前面提到的靜態(tài)查找和動(dòng)態(tài)查找法，其它常用的方法有：（1）直觀判斷法 用它可找出斷線、虛焊、元器件燒焦、器件溫升過(guò)高和高壓打火等故障；（2）斷路(dun l)法 即把可疑(ky)部分從電路中斷開(kāi)，使之不影響其它部分的工作，若此時(shí)故障消失，往往故障發(fā)生在被斷開(kāi)的電路中；（3）短路(dunl)法適用與多級(jí)電路，用短路方法消除故障電路對(duì)下一級(jí)的影響（當(dāng)短路兩點(diǎn)直流電位不同時(shí)應(yīng)通過(guò)電容隔直）；（4）替代法將已調(diào)好的單元組件，替代疑為故障的單元組件，可判定可疑單元是否確有故障。此法在集成片組成的電路中常用，用好的集成片替代疑有故障的集成片，若此時(shí)故障現(xiàn)象消除，則說(shuō)明該集成片確有故障。5 結(jié)論寫(xiě)出收獲體會(huì)建議參考文獻(xiàn)1 閻石.數(shù)字電子技