完成的数电论文

目录：

绪论 (1)

第一章数字抢答器的总体设计 (2)

1.1原理图的确定 (2)

1.2声光控灯的工作原理 (3)

1.3声光控灯实现功能 (3)

第二章硬件电路详细设计 (4)

2.1硬件的选择与电路设计 (4)

2.1芯片的选择 (4)

第三章面包板连线及硬件调试 (7)

3.1电路面规划设计 (7)

3.2组装后调试 (7)

第四章课程设计体会与不足 (8)

绪论

转眼大三上学期即将结束，一直以来都在不停的问自己3年来到底学到了什么，我也一直很迷惘，很为自己毕业后着急。站在人来人往的校园里完全没有一个立足点去审视自己的能力，一直在等待着能自己实践的机会。老师给我们专业安排了一次综合课程设计，自己设计产品。这样的一个安排我很是高兴，听到这消息我就暗暗的告诉自己一定好好努力做这次设计，结果并不是最重要的，就象我们老师说的：能实现固然是最好，不能成功，只要每位同学认真的走好每个过程都是非常有好处的。声光控制灯由主体电路由声音控制电路、光控制电路和单稳态触发器、放大器、比较器组成。

第一章数字抢答器的总体设计

1.1原理图的确定

在设计开始，笔者查了不少关于声光控灯的资料，其大体分为2种，一种是纯硬件实现，另一种是单片机实现。由于要求用纯硬件实现，于是设计的原理图是纯硬件实现。

图1.1

这是由单稳态触发器74HC123和由NE555振荡器和LM358运算放大器和比较器构成的驱动数码管显示组成的纯硬件声光控灯，能实现实用的日常照明功能。为便于观察研究，决定光控部分在358的输入端用电位器RV4来控制灯的亮灭时间来实现，声控部分用按钮模拟Speaker如下图1.2

图1.2

1.2声光控灯的工作原理

白天，亮度大于一定程度时，光敏电阻呈现底阻状态≤1KΩ，使358“+”端小于基准电阻“-”端，此时电源通过R T向C T充电，暂稳态开始。流过灯的电流≤3mA,灯LED不能发光。夜晚，亮度小于一定程度时，光敏电阻呈现高阻状态≥100KΩ，使灯发光

1.3声光控灯实现功能

本系统可实现以下功能：在夜间（黑罩模拟）有声音信号时照明灯（用LED 发光二极管模拟）点亮；无灯时延迟5s后熄灭。如有声音间隔小雨5s，用LED 持续点亮，白天有声无声均不点亮。

第二章硬件电路详细设计

2.1硬件的选择与电路设计

2.1芯片的选择

电路选用优先单稳态触发器74HC123运放LM358和振荡器NE555来完成。

○174HC123引脚图如下2.1

图如下2.1

74HC123是单稳态触发器。其RxCx(7,15)和Cx端(6,14)接定时的电阻和电容,即决定触发后Q端产生的单脉冲宽度。Rbar(3,11)是低电平复零,不作复零时为高电平。Abar(1,9)是下降沿触发输入端,通过Abar 用负脉冲触发,不用时保持高电平.B(2,10)是上升沿触发输入端,通过B 用正脉冲触发,不用时置低.Q(5,13)与Qbar(4,12)分别输出正负定时单脉冲。

器件中单稳触发器作用是不管触发信号持续多长时间，只固定维持外围阻容给定的一段时间就恢复触发前状态，外围电阻电容决定单稳时间，因为触发是由边缘触发，上升或下降沿。可再触发单稳不同之处是前次触发后的单稳没有恢复触发前状态而又有触发信号时，可再触发单稳将在触发边缘开始继续维持阻容给定的单稳时间，而单稳是不理会在翻转后的触发信号的。此芯片也可做多谐振荡器用。

74HC123单稳态触发器。它有两种输入，A为低电平有效，B为高电平有效。有两种输出，正好相反。用外接的电阻电容作定时元件，时间自己定，比74LS电路易用。单稳态触发器74HC123及外围电路来实现该功能。74HC123

为双可重复触发的单稳态，其输出脉冲的宽度主要取决于定时电阻R与定时电容C，脉宽的计算为电容值与电阻值的乘积即：WP=R´C，在实际设计中R=5kW，C=80pF，输出脉宽为400ns、幅度约5V。脉冲快沿放大与射极跟随输出电路，主要作用是对整形与展宽后的触发脉冲进行加速和放大，以便得到有较高幅度和较快上升沿的脉冲信号去触发场效应管2SC3306。

○2NE555引脚图如下2.2，内部原理图如图2.3

图如下2.2

图2.3

555定时器由3个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电三极管TD和缓冲反相器G4组成。虚线边沿标注的数字为管脚号。其中，1脚为接地端；2脚为低电平触发端，由此输入低电平触发脉冲；6脚为高电平触发端，由此输入高电平触发脉冲；4脚为复位端，输入负脉冲（或使其电压低于0.7V）可使555定时器直接复位；5脚为电压控

制端，在此端外加电压可以改变比较器的参考电压，不用时，经0.01uF的电容接地，以防止引入干扰；7脚为放电端，555定时器输出低电平时，放电晶体管TD导通，外接电容元件通过TD放电；3脚为输出端，输出高电压约低于电源电压1V—3V，输出电流可达200mA，因此可直接驱动继电器、发光二极管、指示灯等；8脚为电源端，可在5V—18V范围内使用。

555定时器工作时过程分析如下：

5脚经0.01uF电容接地，比较器C1和C2的比较电压为：UR1=2/3VCC、UR2=1/3VCC。

○3LM358引脚图2.4，原理图2.5如下

图2.4

图2.5

LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。

2.2仿真试验结果及结论

通过Proteus进行仿真，如仿真结果所示，按下开始后，当有选手按下按扭时，显示正常。可以接线。通过仿真结果证实，该方案可行。本设计实现简单，成本较低很适合我们大学生动手实践。

第三章面包板连线及硬件调试

3.1电路面规划设计

所有准备就绪就开始制做连线了，由于PROTEUS软件中元件有很多，所有元件都要规划好自己的位置，有一个大改的规划，连线要平整，接触要良好。

3.2组装后调试

接好后的调试就是最激动人心的时候，插上电源，发现LED不亮，心里一凉，但当按下电源开关键时LED就亮了，并且所有功能都能正常运行，心里很是高兴。高兴完后开始调试，但有的地方不好使，但有的经观察应该是虚焊造成的，我开始一根线一根线的查，原来是IC管教与电路板接触不良，我差了一个二极管的管脚，结果正常了。至此全都正常了。总之这次设计还是比较成功的。而且我们组是第一个完成任务的。