1、河南城建學院數字邏輯電路課程設計報告帶數字顯示的八檔音量控制器姓 名： 武勝敏 學 號： 061408107 專業班級：計算機科學與技術0614081班指導老師： 樊曉紅 梁成武 所在院系：計算機科學與工程系 20010年9月 2 日成績評定·一、指導教師評語（根據學生設計報告質量、答辯情況及其平時表現綜合評定）。課程設計成績評定成績等級： 指導教師簽字： 年 月 日摘要隨著集成電路技術的迅速發展和計算機深入到各個領域，電子電路的計算機輔助設計與分析技術EDA已成為電子電路系統分析和設計的有力工具，并發展成為電子學領域的重要分支。本設計是在前導驗證性認知實驗的基礎上，進行更高層次的命

2、題設計實驗帶有數字顯示的八檔音量控制器，在教師指導下獨立查閱資料、設計、安裝和調試特定功能的電子電路。以此培養利用模擬、數字電路知識，解決電子線路中常見實際問題的能力，積累實際電子制作經驗，目的在于鞏固基礎、注重設計、培養技能、追求創新、走向實用。1. 設計要求：帶數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)當音量增加（減小）到最大（最小）時，繼續按音量增減開關無效，即音量被保持，不在繼續增（減）；4)開機時自動恢復音量到最小狀態；5)用數碼管顯示音量的大小值，并隨著音量的變化即時改變。2. 設計方法

3、：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、右的移動則控制發光二極管的亮度，光的亮度影響光敏電阻，最后達到控制音量大小的效果，音量的大小即檔數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、電路設計、軟件仿真，實現了帶數字顯示的八檔音量控制器的電路設計與測試，所設計的電路能夠滿足音量控制的基本要求，但是由于所學知識有限在部分地方與設計要求有一定出入，在仿真過程中有些功能不能實現。目 錄一、概述31.1設計目的31.2設計要求31.3 設計方法3二、

4、系統總體方案42.1設計思想42.2、模塊介紹4三、硬件設計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、課程設計心得體會94.1設計中遇到的問題及解決方法94.2 心得體會9參考文獻10附 系統原理圖11一、概述1.1設計目的本課程設計是在前導驗證性認知實驗基礎上，進行更高層次的命題設計實驗，要求學生在教師指導下獨立查閱資料、設計、安裝和調試特定功能的電子電路。培養學生利用模擬、數字電路知識，解決電子線路中常見實際問題的能力，使學生積累實際電子制作經驗，目的在于鞏固基礎、注重設計、培養技能、追求創新、走向實用。1.2設計要求設計一

5、個帶數字顯示的8檔音量控制器，要求實現以下功能：(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)當音量增加（減小）到最大（最小）時，繼續按音量增減開關無效，即音量被保持，不在繼續增（減）；(4)開機時自動恢復音量到最小狀態；(5)用數碼管顯示音量的大小值，并隨著音量的變化即時改變。1.3 設計方法使用一個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

6、了電路中發光二極管的亮度，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線優先編碼器74HC148芯片，74HC148芯片的輸出端分別接BCD碼七段譯碼驅動器的輸入端，通過BCD碼顯示譯碼器顯示音量的大小檔位。二、系統總體方案2.1設計思想具有顯示控制的8檔音量控制器，設計要求的功能包括：開機顯示最低值，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現。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，最后達到控制音量大小的效果。查找74系列的各種

7、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，逐個模塊進行理論驗證。2.2、模塊介紹電路共分五大模塊，每個模塊完成獨立的功能，總體功能框架如下圖（1）所示：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圖（1） 功能框架圖雙向移位寄存器使用了兩個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優先編碼器。阻抗變換電路用到了13個電阻、9個發光二極管、8個二極管、兩個電容、一個2N2219三極管。三、硬件設計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生

8、矩形方波，向雙向移位寄存器提供脈沖。555定時器構成的多諧振蕩器電路圖如圖2示。圖2 555定時器構成的多諧振蕩器電路圖3.2雙向移位寄存電路由兩片74LS194芯片串聯起來構成， A、B兩個按鍵開關分別連接兩塊74LS194芯片的S1、S0端，通過雙向移位實現八檔控制。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芯片串聯起來構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，當某一輸入端有低電平輸入，且比它優先級別高

9、的輸入端無低電平輸入時，輸出端才輸出相對應的輸入端的代碼。故輸入端16要與緊跟其后的編碼信號構成與門。編碼電路如圖4示圖5 74HC148的管腳圖 圖6 編碼電路3.4譯碼顯示電路經編碼產生的二進制數由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個輸出端所連的發光二極管與光敏電阻構成，開機后按下按鍵B實現兩個芯片的串行右移，使LED2LED9依次點亮，同時，LED1隨電流呈階梯增長而亮度加大，相應光敏電阻的阻值減小，從而使音量逐漸增大。同理按鍵A實現音量減小的控制功能。音量控制電路如圖6示。圖6 音量控

10、制電路圖四、課程設計心得體會4.1設計中遇到的問題及解決方法問題1：實現音量控制大小選用芯片的種類較多。解決方法：通過上網查資料及咨詢老師，放棄了計數器而選擇了移位寄存器作為計數器以實現對電路音量的增加和減少問題2：電路設計比較復雜解決方法：看似簡單的題目其實用到了許多芯片，通過查閱資料盡量減少了芯片的個數但功能不會減少4.2 心得體會通過一周的課程設計，使我對數字邏輯電路這門課又有了新的認識和收獲。在選擇課程設計的題目時候，我沒選擇和其他同學一組，因為按照以往的課程設計兩個人一組總是推脫責任效率特低，經過認真考慮我決定自己一組。經過認真選題我選擇了具有顯示的8檔音量控制器。也許經過一個暑假沒

11、看課本，剛開始做這個題目時不知道從那下手，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，但是經過老師的指導，發現有很多漏洞，因此我不得不放棄這個方案，經過老師的提醒再次查閱資料，得到了現在的電路圖。我自以為設計的很好很巧妙，但是在仿真軟件上具體實現的時候卻出了大麻煩。原來我把數字信號和脈沖信號搞混淆了，以為他們也能進行與或非運算，結果當然是設計不行，必須重新來設計。經過又一番努力，總算完成了設計，但由于仿真軟件上找不到觸摸開關，所以沒有進行仿真測試，設計的電路理論上是可以實現音量大小控制的，但是具體到實踐上必然有大大小小的問題。這讓我深深地體會到了實踐與理論相結合的

12、重要性，過去學了數字邏輯電路的知識之后就放在一邊了，等到用的時候才發現自己學的很淺，使用仿真軟件一段時間以后，對以前所學的知識進行了復習和鞏固，這對以后的學習是大有裨益的。在本次課程設計中，我的一個最大失誤就是電路設計這方面，一方面是網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知識掌握的不牢，很多基本的東西都不記得了，導致出現重大的設計失誤，所幸我對這個設計還算比較熟悉，最后能夠及時彌補設計失誤帶來的時間和人力物力上的浪費。所以說以后需要認真學習，踏實實踐，及時復習，才能將一門課學好。通過這次設計我感受到： 1.學習是沒有止境的。在做這個課程設計之前，我一直以為自己的數電水平還

13、可以。但是在完成這個設計的時候，我總是被一些小的，細的問題擋住前進的步伐，讓我總是為了解決一個小問題而花費很長的時間。最后還要查閱其他的書籍才能找出解決的辦法。并且我在做設計的過程中發現有很多東西，我都還不知道。其實設計的時候，基礎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。在做課程設計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.多改變自己設計的方法。在設計的過程中最好要不停的改善自己解決問題的方