数电课设——彩灯循环显示控制电路设计.doc-资料库

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课程设计彩灯循环显示控制电路设计题学专班姓目院业级名指导教师 2009 年 7 月 2 日

课程设计任务书专业班级：学生姓名：指导教师：工作单位：题目: 彩灯循环显示控制电路设计初始条件：Multisim 仿真软件；芯片：74HC390,74HC160，74HC113 等。要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、设计出完整的彩灯循环显示控制电路设计电路设计； 2、对电路原理各部分进行准确的分析； 3、写出电路的工作过程； 4、对设计电路进行准确的仿真； 5、能够分析出理论与实际的误差原因； 6、本课设的技术要求较简单，能了解原理及分析仿真结果即可。时间安排： 19 周理论讲解及任务安排； 20 周方案设计、仿真及制作； 20 周答辩。指导教师签名：系主任（或责任教师）签名： 2009 年 7 月 2 日日年月

目录摘要 ............................................................. I Abstract .......................................................... II 1、Multisim 软件简介 ................................................1 2、设计目的、任务及要求 ............................................ 3 2.1 设计目的 .................................................... 3 2.2 设计任务 .................................................... 3 2.3 设计要求 .................................................... 3 3、设计方案比较 .................................................... 4 3.1 数列的循环方案比较 .......................................... 4 3.2 数字显示的部分 .............................................. 5 3.3 方案选择 .................................................... 6 3.4 方案的确定 .................................................. 6 4、电路设计 ........................................................ 7 4.1 芯片介绍 .................................................... 7 4.2 原理设计 .................................................... 9 4.2.1 数列循环电路设计 .......................................9 4.2.2 序列显示电路设计 ......................................10 4.2.3 二分频电路的设计 ......................................12 4.2.4 脉冲产生电路的设计 ....................................12 5、总原理图设计 ................................................... 14 6、电路仿真 ....................................................... 16 6.1 二分频仿真 ................................................. 16 6.2 脉冲电路仿真 ............................................... 17 6.3 整体仿真 ................................................... 18 7、结语 ........................................................... 19 参考文献 .......................................................... 20 附录 .............................................................. 21

摘要本次课程设计的主要目的是掌握数字电子技术的知识，能够在一定程度上应用数电子技术的相关知识解决实际问题。可以在 protel99se 中绘制对应的各原理图，然后在 Multisim 中进行仿真并得出相关结论，并与理论值进行对比比较。 Multisim 软件 Multisim 是 Interactive Image Technologies (Electronics Workbench)公司推出的以 Windows 为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。而这次的内容还包括分电路图的整合，使这个彩灯循环显示器能够按照要求那个依次输出自然序列，奇数序列，偶数序列还有音乐序列。为了实现这个循环输出的功能，在设计的时候还用到了一个以为寄存器，可以利用它的输出端来控制四个计数器的工作情况，可以让四个计数器依次工作，就可以达到要求的依次循环输出数列。 I

Abstract The main purpose of the curriculum design is to master knowledge of digital electronic technology can be applied to some extent, the number of electronic technology to solve practical problems related to knowledge. Protel99se Drawing in the corresponding schematic diagram, and then carried out in the Multisim simulation and draw the relevant conclusions and comparisons with the theoretical value comparison. Multisim software Multisim is the Interactive Image Technologies (Electronics Workbench) has introduced the Windows-based simulation tool for board-level analog / digital circuit board design. It contains a graphical schematic circuit input, the circuit hardware description language input methods, with a wealth of simulation analysis. in accordance with the requirements of And this also includes the integration of sub-circuit so that the lantern display cycle that in the natural sequence of turn can be output odd-numbered sequence, even sequence the music sequence. In order to achieve this cycle of the output function, the design is also used when a register that can be used to control the output of the work of the four counters, you can turn the work so that the four counters, we can meet the requirement of the order cycle of the output series. II

彩灯循环显示控制电路设计 1、Multisim 软件简介加拿大 EWB （Electrical Workbench） EWB4.0 EWB5.0 EWB6.0 Multisim2001 Multisim 7 Multisim 8 Multisim 9 Multisim 10 目前在各高校教学中普遍使用 Multisim2001，网上最为普遍的是 Multisim 9，NI 于 20 07 年 08 月 26 日发行 NI 系列电子电路设计软件，NI Multisim v 10 作为其中一个组成部分包含于其中。 EDA 就是“Electronic Design Automation”的缩写技术已经在电子设计领域得到广泛应用。发达国家目前已经基本上不存在电子产品的手工设计。一台电子产品的设计过程，从概念的确立，到包括电路原理、PCB 版图、单片机程序、机内结构、FPGA 的构建及仿真、外观界面、热稳定分析、电磁兼容分析在内的物理级设计，再到 PCB 钻孔图、自动贴片、焊膏漏印、元器件清单、总装配图等生产所需资料等等全部在计算机上完成。EDA 技术借助计算机存储量大、运行速度快的特点，可对设计方案进行人工难以完成的模拟评估、设计检验、设计优化和数据处理等工作。EDA 已经成为集成电路、印制电路板、电子整机系统设计的主要技术手段。美国 NI 公司（美国国家仪器公司）的 Multisim 9 软件就是这方面很好的一个工具。而且 Multisim 9 计算机仿真与虚拟仪器技术（LABVIEW 8）（也是美国 NI 公司的）可以很好的解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一老大难问题。学员可以很好地、很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来。并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。极大地提高了学员的学习热情和积极性。真正 1

的做到了变被动学习为主动学习。这些在教学活动中已经得到了很好的体现。还有很重要的一点就是：计算机仿真与虚拟仪器对教员的教学也是一个很好的提高和促进。 Multisim 10 通过直观的电路图捕捉环境, 轻松设计电路；通过交互式 SPICE 仿真, 迅速了解电路行为；借助高级电路分析, 理解基本设计特征；通过一个工具链, 无缝地集成电路设计和虚拟测试；通过改进、整合设计流程, 减少建模错误并缩短上市时间。 NI Multisim 软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借 NI Multisim，您可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用工业标准 SPICE 模拟器模仿电路行为。借助专业的高级 SPICE 分析和虚拟仪器，您能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。与 NI LabVIEW 和 Signal Express 软件的集成，完善了具有强大技术的设计流程，从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。图 1、Multisim 10 界面 2

2、设计目的、任务及要求 2.1 设计目的（1）能对一定复杂程度的数字电路的原理图进行较完整的分析；（2）能运用较基本的仿真软件如 Multisim 对电路进行仿真；（3）能够对仿真中出现的问题快速的找到原因。 2.2 设计任务以 LED 数码管作为控制器的显示元件，它能自动地依次显示出数字 0、1、2、3、4、 5、6、7、8、9（自然数列），1、3、5、7、9（奇数列），0、2、4、6、8（偶数列）和 0、 1、2、3、4、5、6、7、0、1（音乐符号数列），然后由依次显示出自然数列、奇数列、偶数序列，音乐符号序列...... 如此周而复始，不断循环。 2.3 设计要求（1）达到本次课设所要求的目的，能较完整的完成任务；（2）能对设计电路过程中出现问题及时解决并分析其中原因；（3）仿真结果与理论分析进行对比分析误差；（4）打开电源时，控制器可自动清零；（5）每个数字的一次显示时间大致相等，这个时间在 1s 到 2s 范围内连续可调。 3

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