电子技术课程设计报告.docx

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电子技术课程设计报告

电子技术课程设计报告

课题题目：

　　　广告灯控制器　　　

学院：

专业班级：

学生姓名：

学号：

指导教师：

报告时间：

2009年09月03日

报告撰写规范

一、撰写内容

1．概述，分析任务，选择设计方案

2.按课题设计任务画出电子版电路原理图及印刷电路板图

3.写明电路参数及必要的计算过程

4.列出材料清单

5.写出总结报告，包括收获和体会、制作调试步骤及结果

6．本设计有哪些不完善之处，如何改进使设计更趋合理实用

7.回答思考题

8.主要参考文献

二、撰写要求

1．报告字数不少于3000字

2．报告内容一律用A4纸打印

3．大标题用小四黑体、正文内容用小四宋体（英文及数字为TheNewRoman字体）、行间距1.25倍、页边距上下2.54厘米、左右3.17厘米、页脚2.0厘米、页码从正文第一页开始

4．正文中，参考文献应顺序标注

5．指导教师的意见及签字须用手写

撰写设计报告窍门：

在模板的相应位置上直接填写报告内容，最后删掉不需要的部分，再稍加调整即可符合撰写要求。

一、概述

广告等控制器采用2864储存器、一位拨码器，可控制8个发光二极管进行从左到右双向移动等有规律的变化，控制方便，效果明显。

1.发光二极管：

发光二极管简称为LED。

由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。

磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。

它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED。

发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。

当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。

不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。

当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。

常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。

LED发光二极管的应用范围很广，如大屏幕显示器、新型手电筒、交通信号灯、电梯指示灯等。

另外，利用其特性，可以制成：

（1）、整流二极管

利用二极管单向导电性，可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉动直流电。

（2）、开关元件

二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截止状态，如同一只断开的开关。

利用二极管的开关特性，可以组成各种逻辑电路。

（3）、限幅元件

二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变（硅管为0.7V，锗管为0.3V）。

利用这一特性，在电路中作为限幅元件，可以把信号幅度限制在一定范围内。

（4）、继流二极管

在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起继流作用。

（5）、检波二极管

在收音机中起检波作用。

（6）、变容二极管

使用于电视机的高频头中。

2.单片机：

单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。

尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：

CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。

同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。

而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。

单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。

3.计数器（集成电路芯片）：

一种集成电路芯片，包括一硅基板、至少一电路、一固定封环、一接地环及至少一防护环。

电路形成于硅基板上，电路具有至少一输出／输入垫。

固定封环形成于硅基板上，并围绕电路及输出／输入垫。

接地环形成于硅基板及输出／输入垫之间，并与固定封环电连接。

防护环设置于硅基板之上，并围绕输出／输入垫，用以与固定封环电连接。

本实验设计的实验目的如下：

1.完成广告灯控制器的电路设计、元器件选择、制作和调试工作

2．广告灯控制器实质上是点亮8个发光二极管的控制电路

3．广告灯控制器至少能循环演示四种花样,花样自行选择设计

本次实验设计要求实现对8个发光二极管亮暗的控制形成至少四种花样的循环。

结合对数字电路的学习，本实验选择了2864A和CD4060来实现对8个LED的控制。

主要原理是利用2864A的存储数据的功能将不同的01代码存储在2864A中，通过计数器CD4060依次读取出存储器2864A中的01代码，通过2864A输出不同的01代码控制LED的花样变化。

二、设计电路图及印刷电路板图

图1广告灯电路原理图

图2广告灯印刷电路版图

广告是商家将产品或服务向广大消费者作市场宣传的重要手段。

它不仅将商品推向市场，提高了商品的销量，提高了品牌的知名度，而且增加了消费者对品牌的认同和重复购买的次数，因此，无论你是多么强大的公司或者你怎么弱小，都需要广告的宣传支持。

那么，灯光广告以其绚丽多彩、生动逼真的形态、耀眼夺目的照明效果为夜幕下的城市、街井营造了繁华，增添了情趣，它已成为现代化城市商业繁荣的主要标志，也许正由于此种原因，夜幕下的上海外滩、香港的维多利亚湾和广州的珠江之夜等才这样美丽而动人！

三、电路参数及必要的计算过程

1.发光二极管

图3发光二极管（LED）代表符号

发光二极管是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED。

发光二极管的反向击穿电压约5伏。

它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流。

限流电阻R可用下式计算：

R＝（E－UF）／IF（式中E为电源电压，UF为LED的正向压降，IF为LED的一般工作电流。

）

发光二极管的两根引线中较长的一根为正极，应按电源正极。

有的发光二极管的两根引线一样长，但管壳上有一凸起的小舌，靠近小舌的引线是正极。

多个发光二极管的连接有共阳极合共阴极，本次设计采用共阳极连接。

八个二极管共阳极连接

八个二极管共阴极连接

与小白炽灯泡和氖灯相比，发光二极管的特点是：

工作电压很低（有的仅一点几伏）；工作电流很小（有的仅零点几毫安即可发光）；抗冲击和抗震性能好，可靠性高，寿命长；通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱；可用各种直流、交流、脉冲等电源驱动点亮；属于电流控制型半导体器件，使用时需串接合适的限流电阻。

由于有这些特点，发光二极管在一些光电控制设备中用作光源，在许多电子设备中用作信号显示器。

常用的国产普通单色发光二极管有BT（厂标型号）系列、FG（部标型号）系列和2EF系列。

常用的进口普通单色发光二极管有SLR系列和SLC系列等。

LED主要封装形式为金属封装、陶瓷封装、塑料封装、树脂封装和无引线表面封装外，还可分为加色散射封装（D）、无色散射封装（W）、有色透明封装（C）和无色透明封装（T）。

2.存储器2864A

构成存储器的存储介质，目前主要采用半导体器件和磁性材料。

存储器中最小的存储单位就是一个双稳态半导体电路或一个CMOS晶体管或磁性材料的存储元，它可存储一个二进制代码。

由若干个存储元组成一个存储单元，然后再由许多存储单元组成一个存储器。

一个存储器包含许多存储单元，每个存储单元可存放一个字节（按字节编址）。

每个存储单元的位置都有一个编号，即地址，一般用十六进制表示。

一个存储器中所有存储单元可存放数据的总和称为它的存储容量。

假设一个存储器的地址码由20位二进制数（即5位十六进制数）组成，则可表示2的20次方，即1M个存储单元地址。

每个存储单元存放一个字节，则该存储器的存储容量为1MB。

半导体存储器基本上可分为两大类，即只读存储器（ROM）和随机存取存储器（RAM，又称为读写存储器）。

两者最主要的差别是，正常工作时，RAM能读能写，ROM只能读；断点以后，RAM中所存的数据将全部丢失，即具有易失性；ROM则不同，其数据可以长久保存。

根据是否允许用户对ROM写入数据，又可将ROM分为固定ROM（或掩模ROM）和可编程ROM（PROM）。

PROM又可分为一次可编程ROM（PROM），光可擦除可编程存储器（EPROM），电可擦除可编程存储器（E2PROM）和闪烁存储器（FlashMemory）。

2864A为电可擦除只读存储器（E2PROM）。

一次可编程（PROM）

光可擦除可编程存储器（E2PROM）

电可擦除可编程存储器（E2PROM）

存储器2864A为28系列的存储器，其具体分类如下表。

型号

容量

地址

根数

覆盖范围

2816

2k

A0~A10

11

0000~07FF（H）

2832

4k

A0~A11

12

0000~0FFF（H）

2864

8k

A0~A12

13

0000~1FFF（H）

28128

16k

A0~A13

14

0000~3FFF（H）

28256

32k

A0~A14

15

0000~7FFF（H）

28512

64k

A0~A15

16

0000~FFFF（H）

存储器2864A是8K×8位电可擦除只读存储器（E2PROM），有8根数据线与13根地址线，单一+5V供电，最大工作电流为160mA，维持电流为60mA。

读出时间最大为250ns，写入时间约为16ms，由此可见2864A的读写速度是较慢的。

由于片内设有编程所需高压脉冲电路，因而无需外加编程电压与写入脉冲即可工作。

图52864A引脚图图6设计中实用引脚

2864A引脚及功能如下：

Vcc、GND：

芯片工作电源和电路地，Vcc=5V。

A0～A12：

13根地址输入线。

I/O0～I/O7：

输入输出段口（输出时有三态）。

：

芯片片选控制输入，低电平有效。

高电平时，电路处于维持状态，输出为高阻。

：

操作控制输入，低电平有效。

：

写操作控制输入，低电平有效。

NC：

空引脚。

2864A的读操作与普通EPROM的读出相同，所不同的是可以在线进行字节的写入。

2864A在写一个字节的指令或数据之前，自动将要写入单元进行擦除，因而无需专门的擦除操作。

可见使用2864A就如同使用RAM一样方便。

当向2864A发出字节写命令后，2864A便锁存地址、数据及控制信号，从而启动一次写操作。

2864A的写入时间约为16m左右，在此期间，2864A的信号处于低电平0状态，表示目前正在进行写入数据的操作。

其数据线处于高阻状态与总线断开，禁止CPU在此期间写入新的数据，但允许CPU执行其它操作。

一旦一次字节写入操作完毕，2864A便将信号升为高电平1，用此信号通知CPU可以写入新的数据。

此时，CPU可对2864A进行新字节的读写操作。

3.计数器CD4060

CD4060由一震荡器和14极二进制串行计数器位组成，震荡器的结构可以是RC或晶振电路。

CR为高电平时，计数器清零且振荡器使用无效，所有的计数器位均为主从触发器。

在CP1（和CP0）的下降沿计数器以二进制进行计数，在时钟脉冲线上使用施密特触发器对时钟上升和下降时间无限制。

图7CD4060引脚图图8设计中实用引脚

CD4060引脚及功能如下：

1：

时钟输入端。

CP0：

时钟输出端

0：

反相时钟输出端

Q4～Q10，Q12～Q14：

计数器输出端

Vdd：

正电源

Vss：

地

功能表如下图所示

图7CD4060功能表

CD4060提供了16引线多层陶瓷双列直插（D）、熔封陶瓷双列直插（J）、塑料双列直插（P）和陶瓷片状载体（C）4种封装形式。

CD4060推荐工作条件：

电源电压范围…………3V～15V

输入电压范围…………0V～VDD

工作温度范围

M类…………－55℃～125℃

E类………….－40℃～85℃

CD4060极限值：

电源电压……－0.5V～18V

输入电压……－0.5V~VDD+0.5V

输入电流…………….±10mA

储存温度…………－65℃～150℃

4.独石电容

独石电容器是多层陶瓷电容器的别称,独石电容比一般瓷介电容器大（10pF~10μF），且电容量大、体积小、可靠性高、电容量稳定，耐高温，绝缘性好，成本低等优点，因而得到广泛的应用。

独石电容器不仅可替代云母电容器和纸介电容器，还取代了某些钽电容器，广泛应用在小型和超小型电子设备（如液晶手表和微型仪器）中。

其特点是：

温度特性好，频率特性好。

一般电容随着频率的上升,电容量呈现下降的规律，独石电容下降比较少，容量比较稳定。

5.广告灯编程程序如下：

地址

二进制

十六进制

地址

二进制

十六进制

0480

00000000

00

049F

11111011

FB

0481

00000000

00

04A0

11111011

FB

0482

00000000

00

04A1

11111101

FD

0483

00111111

3F

04A2

11111101

FD

0484

00111111

3F

04A3

11111110

FE

0485

10011111

9F

04A4

11111110

FE

0486

10011111

9F

04A5

11111101

FD

0487

11001111

CF

04A6

11111101

FD

0488

11001111

CF

04A7

11111011

FB

0489

11100111

E7

04A8

11111011

FB

048A

11100111

E7

04A9

11110111

F7

048B

11110011

F3

04AA

11110111

F7

048C

11110011

F3

04AB

11101111

EF

048D

11111001

F9

04AC

11101111

EF

048E

11111001

F9

04AD

11011111

DF

048F

11111100

FC

04AE

11011111

DF

0490

11111100

FC

04AF

10111111

BF

0491

11111100

FC

04B0

10111111

BF

0492

11110000

F0

04B1

01111111

7F

0493

11000000

C0

04B2

01111111

7F

0494

00000000

00

04B3

00111111

3F

0495

01111111

7F

04B4

00111111

3F

0496

01111111

7F

04B5

00011111

1F

0497

10111111

BF

04B6

00011111

1F

0498

10111111

BF

04B7

00001111

0F

0499

11011111

DF

04B8

00001111

0F

049A

11011111

DF

04B9

00000111

07

049B

11101111

EF

04BA

00000111

07

049C

11101111

EF

04BB

0000011

03

049D

11110111

F7

04BC

0000011

03

049E

11110111

F7

04BD

00000001

01

地址

二进制

十六进制

地址

二进制

十六进制

04BE

00000001

01

04DF

11100011

E3

04BF

00000000

00

04E0

11100011

E3

04C0

00000000

00

04E1

11110001

F1

04C1

01111111

7F

04E2

11110001

F1

04C2

01111111

7F

04E3

11111000

F8

04C3

11111110

FE

04E4

11111000

F8

04C4

11111110

FE

04E5

11110001

F1

04C5

10111111

BF

04E6

11110001

F1

04C6

10111111

BF

04E7

11100011

E3

04C7

11111101

FD

04E8

11100011

E3

04C8

11111101

FD

04E9

11000111

C7

04C9

11011111

DF

04EA

11000111

C7

04CA

11011111

DF

04EB

10001111

8F

04CB

11111011

FB

04EC

10001111

8F

04CC

11111011

FB

04ED

00011111

1F

04CD

11101111

EF

04EE

00011111

1F

04CE

11101111

EF

04EF

01111111

7F

04CF

11110111

F7

04F0

01111111

7F

04D0

11110111

F7

04F1

11011111

DF

04D1

11100111

E7

04F2

11011111

DF

04D2

11100111

E7

04F3

11110111

F7

04D3

11011011

DB

04F4

11110111

F7

04D4

11011011

DB

04F5

11111101

FD

04D5

10111101

BD

04F6

11111101

FD

04D6

10111101

BD

04F7

11110111

F7

04D7

01111110

7E

04F8

11110111

F7

04D8

01111110

7E

04F9

11011111

DF

04D9

00011111

1F

04FA

11011111

DF

04DA

00011111

1F

04FB

01111111

7F

04DB

10001111

8F

04FC

01111111

7F

04DC

10001111

8F

04FD

00001111

0F

04DD

11000111

C7

04FE

11110000

F0

04DE

11000111

C7

04FF

00000000

00

四、材料清单

1.实验板140*95-------------------------------------------1

2.LED发光二极管5/高亮红---------------------------------3

3.LED发光二极管5/高亮黄---------------------------------3

4.LED发光二极管5/高亮绿---------------------------------3

5.1位拨码器----------------------------------------------1

6.储存器（带插座）2864----------------------------------1

7.电阻1/415K-------------------------------------------5

8.电阻1/4520K------------------------------------------1

9.电阻1/4390K------------------------------------------8

10.电位器470K-------------------------------------------1

11.集成电路芯片（带插座）74LS245------------------------1

12独石电容0.47uF----------------------------------------1

五、总结报告（包括制作过程、收获和体会）

1.制作过程

本次电子技术课程设计为期一周，每天按照额定任务量顺利完成。

第一天：

领取实验器材，通过老师讲解熟悉器材及制作过程。

第二天：

汇报电路焊接进度，并及时提出问题。

第三天：

电路焊接完成，完善实验报告。

第四天：

完成存储器的编程，并将广告灯电路板与电源连接，检验电路的可运行度，并将实验报告交与老师审查。

第五天：

封装整套电路，完成成品，交实验报告。

2.收获以及体会

通过一周的理论课程，使我明白了广告灯的工作原理，也让我体会到其实那些高科技离我们并不遥远，我们已经悄悄的走近他们，进开了他们神秘的面纱。

假期我们没有实验工具，因此我们全身心的投入到了广告灯的理论设计以及报告的制作当中，这是我们能够轻松地应对开学的实物操作。

经过了这将近一周的实际操作让我受益匪浅、收获颇丰。

电子课程设计教会了饿哦如何使用电烙铁，如何去熟练地进行焊接，以及如何去排列实验板上各个器件的位置，以致使其更加的美观。

但是在这一周的焊接操作过程中也遇到了不少的麻烦，比如错误的焊接、片子正反的放置等等，不过这也进一步的锻炼了我的耐心细心，让我更加成熟稳健。

总之，这门课程的安排让我有了质的飞跃。

六、本设计有哪些不完善之处，如何改进使设计更趋合理实用

由于是第一次接触电路板的焊接，虽然小心翼翼却也避免不了差错。

在本次试验中，电路板上元件的排布存在一些问题，致使结果不够美观；由于焊接的技术还不能达到要求，所以有些焊接点存在虚连，而有些却由于焊锡过多和附近接线柱连接，好在经过我们大家一起努力尽最大能力挽救才没有导致本次试验的失败。

在设计方面由于本组人数众多，导致拨码器空间不足，如果可以把一位拨码器改换成两位，相信实验结果可以更完美。

七、回答相关思考题

能否想出其他设计思路及建议？

设计思路：

我们可以尝试只使用单片机，输入电脑程序进行驱动，其电路图如下图

八个发光二极管L1－L8分别接在单片机的P1.0－P1.7接口上，输出“0”时，发光二极管亮，开始时P1.0→P1.1→P1.2→P1.3→┅→P1.7→P1.6→┅→P1.0亮，重复循环左右移动。

我们可以运用输出端口指令MOV　P1，A或MOV　P1，＃DATA，只要给累加器值或常数值，然后执行上述的指令，即可达到输出控制的动作。

建议：

希望由于实验器件少而产生很多人不能动手操作的情况可以解决，如果能够争取到更多的实验期间就可以让每一个人动手操作，制作出属于自己实验成果，这样既可以提升学员的自信心，还可以制作出更为丰硕的成果。

八、主要参考文献

[1]吉林徐立华;简易开关稳压电源[N];电子报;2001年

[2]农亮勤,黄开连,梁建烈,黄天星,唐轶媛,文国富;电子线路课程实践教学探索[J];高教论坛;2004年06期

[3]付永庆;李志凯;;基于校园网的虚拟电工电子实验技术研究[J];信息技术;2006年02期

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指导