循环彩灯实习报告.docx

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循环彩灯实习报告

电子设计与制作实习报告

学院：

专业：

班级：

姓名：

学号：

指导老师:

设计题目

循环彩灯

学生姓名

院系

电气与信息工程学院

班级

电

设计要求：

1、设计制作一个循环彩灯电路。

2、彩灯数量为8个，8个彩灯依次闪烁

3、制作PCB完成实物

工作计划：

10月15号—18号完成原理图的设计；5月18号—22号进行PCB设计；10月22号—24号制作PCB板；10月24号—27号电路板安装、调试及验收，提交课程设计报告。

任务下达日期：

2013年10月12日

任务完成日期：

2013年10月27日

指导教师（签名）：

学生（签名）：

循环彩灯

摘要：

设计一个循环彩灯控制电路，该电路实现了让八个彩灯循环闪烁的功能，并且正逆循环。

其中，闪烁时间由555定时器这样的时钟电路产生周期为1秒的脉冲所控制；彩灯的循环闪烁由十进制计数器接受定时器产生的脉冲所控制；彩灯显示功能由三线八线译码器实现，输出分配数据直接控制灯的闪烁。

1.设计背景……………………………………………………………………

1.1了解数字电路系统的定义及组成………………………………………

1.2掌握时钟电路的作用及基本构成…………………………………………

2.设计方案……………………………………………………………………

2.1任务分析……………………………………………………………………

2.2方案论证……………………………………………………………………

3.方案实施…………………………………………………………………

3.1原理图设计…………………………………………………………………

3.2电路仿真……………………………………………………………………

3.3PCB制作…………………………………………………………………

4.结果与结论…………………………………………………………………

5.收获与致谢………………………………………………………………

7.附件…………………………………………………………………………

7.1电路原理图………………………………………………………………

7.2PCB布线图………………………………………………………………

1

1.设计背景

1.1了解数字电路系统的定义及组成

用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路，或数字系统。

由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能，所以又称数字逻辑电路。

数字电路包括数字脉冲电路和数字逻辑电路。

前者研究脉冲的产生、变换和测量；后者对数字信号进行算术运算和逻辑运算。

数字电路系统一般包括输入电路、控制电路、输出电路、时钟电路和电源等。

输入电路主要作用是将被控信号转换成数字信号，其形式包括各种输入接口电路。

比如数字频率计中，通过输入电路对微弱信号进行放大、整形，得到数字电路可以处理的数字信号。

在设计输入电路时，必须首先了解输入信号的性质，接口的条件，以设计合适的输入接口电路。

1.2掌握时钟电路的作用及基本构成

时钟电路是数字电路系统中的灵魂，它属于一种控制电路，整个系统都在它的控制下按一定的规律工作。

时钟电路包括主时钟振荡电路及经分频后形成各种时钟脉冲的电路。

比如多路可编程控制器中的555多谐振荡电路，数字频率计中的基准时间形成电路等都属于时钟电路。

设计时钟电路，应根据系统的要求首先确定主时钟的频率，并注意与其他控制信号结合产生系统所需的各种时钟脉冲。

2.设计方案

2.1任务分析

任务中要实现8个彩灯循环闪烁，可以通过译码器实现。

要求正逆循环控制，因此需要一个时钟控制电路，555定时器可以产生；又要使八个彩灯依次闪烁且循环，故要用可逆计数器来实现一个加法功能，才能保证实现要求。

需要注意的是计数器输入端怎样接高低电平才能实现循环；使用译码器来进行译码。

2.2方案论证

根据任务要求，将整个设计化为三大电路：

一、时钟电路。

首先用555定时器进行设置，与电阻和电容一起构成周期为一秒的时钟周期发生器，为电路提供时钟信号产生的脉冲，支持整个电路的工作。

二、驱动电路。

可以由74LS193计数器和74LS138三线八线译码器组成用以驱动发光二极管正常工作的电路，并且在时钟电路的控制下让八个发光二极管循环工作。

三、输出电路。

由八个发光二极管组成，在驱动电路控制下循环工作。

3.方案实施

3.1原理图设计

1、时钟电路

用555定时器设计的多谐振荡器如图1所示。

图1555定时器构成的脉冲发生器电路

用555定时器构成的多谐振荡器电路如图1所示：

图中电容C、电阻R1和R2作为振荡器的定时元件，决定着输出矩形波正、负脉冲的宽度。

定时器的触发输入端（2脚）和阀值输入端（6脚）与电容相连；集电极开路输出端（7脚）接R1、R2相连处，用以控制电容C的充、放电；外界控制输入端（5脚）通过0.01uF电容接地。

下面图2是多谐振荡器的工作波形图。

图2多谐振荡器的工作波形图　　

　　电路接通电源的瞬间，由于电容C来不及充电，Vc=0v，所以555定时器状态为1，输出Vo为高电平。

同时，集电极输出端（7脚）对地断开，电源Vcc对电容C充电，电路进入暂稳态一，此后，电路周而复始地产生周期性的输出脉冲。

多谐振荡器两个暂稳态的维持时间取决于RC充、放电回路的参数。

暂稳态Ⅰ的维持时间，即输出Vo的正向脉冲宽度T1≈0.7（R1+R2）C；暂稳态二的维持时间，即输出Vo的负向脉冲宽度T2≈0.7R2C。

　　因此，振荡周期T=T1+T2=0.7（R1+2R2）C，振荡频率f=1/T。

正向脉冲宽度T1与振荡周期T之比称矩形波的占空比Ｄ，由上述条件可得D=（R1+R2）/（R1+2R2），若使R2>>R1，则D≈1/2，即输出信号的正负向脉冲宽度相等的矩形波（方波）。

2、驱动电路

下面图3是用SN74LS192N设计的计数器控制电路。

图3计数器设计的控制电路

74LS193是双时钟方式的十进制可逆计数器，其工作原理是：

74193上升沿触发，由UP，DOWN两管脚控制加减计数，有异步置数端LOAR和异步复位端CLR，BO’和CO’分别输出高电平表示加进位和减进位。

由于74193没有保持脚，故需要外围电路实现保持功能。

因为74193上升沿触发，所以把UP，DOWN强制置低电平即可实现保持功能。

四个主从触发器的输出端，由两计数（时钟）输入之一的“低”到“高”电平的过渡而被触发。

计数方向在其它计数输入端为“高”时，由脉冲的计数输入端所定。

当置数输入为“低”时，把所希望的数据送入数据输入端上，来把每个输出端预置到两电平之一。

输出将符合独立于计数脉冲的数据输入的改变。

清零输入在加高电平时，迫使所有输出端为低电平。

清零功能独立于计数输入和置数输入。

清零、计数和置数等输入端都是缓冲过的。

借位和进位两输出端可级 联递增计数和递减计数两功能。

借位输出在计数器下谥时，产生宽度等于递减计数输入的脉冲；同样，进位输出在计数器上谥时,产生宽度等于递加计数输入的脉冲。

下面是驱动电路的另一个器件74LS138译码器所构成的电路图。

图4由74LS138译码器组成的部分驱动电路

译码器可以将输入代码的状态翻译成相应的输出信号，以高、低电平的形式在各自的输出端口送出，以表示其意愿。

译码器有多个输入端和多个输出端。

假如输入端个数为1个，每个输出端只能有两个状态，则输出端个数最多有2n个。

常用译码器输入、输出端口数来称呼译码器，如3线-8线译码器，4线-10线译码器等。

74138就是一个三线-八线译码器。

74138有三个输入端：

OE1、OE2A、OE2B和八个输出端Y0-Y7，当三个输入端的编码为000时，译码器输出Y0=0，而Y1-Y7=1。

即Y0对应于OE1、OE2A、OE2B为000状态，低电平有效。

A、B、C为使能控制端，起到控制译码器是否能进行译码的作用。

只有C输入为高电平，A和B都为低电平时才能进行译码，否则不论输入为何值，输出端均为1。

3、输出电路

输出电路有八个发光二极管和一个330Ω的保护电阻，驱动电路传输的是低电平才会导通所以八个二极管要反向放置，下面图5是此设计的输出电路图。

图5八个发光二极管组成的输出电路图

3.2电路仿真

在各单元电路设计的基础上，用软件把各单元电路连接起来，画出符合软件要求的系统整体逻辑电路图。

系统整体电路设计完成后，对系统整体进行仿真，验证设计的正确性。

本设计的循环彩灯仿真电路图如下。

图6循环彩灯的仿真电路图

仿真结果是：

八个发光二极管依次闪烁

1、PCB板布线

在布线前要在DXP中完成对电路图个元件的封装。

在封装时要注意，因为对于同一个元件可能又有多种封装方式。

封装时要根据所给元件的类型对各个元件进行封装。

封装完成后，把原理图导入PCB板后，再对元件的位置重新手动摆放，布线是要尽量减少交叉重叠的线。

观察元件的三视图，以保证封装是正确。

2、电路板制做

完成布线后，对PCB图进行打印输出，然后再用制板机制板。

制板时要尽量使线不要相连，以免制出的板不能使用。

制板完成后，要对制好的板进行钻孔，打磨，直至板合格为止。

3.4安装与调试

按照打印好的电路图，在PCB板上利用电烙铁进行各元件的焊接。

焊接时要注意不能使焊盘焊接处与其他线相连。

调试时可能得不出仿真时的结果，要结合各方面进行考虑，电阻，电容，或者是电路的焊接问题。

调试的时候以为安装好就可以直接工作，结果彩灯未按预先估计那样闪烁，经过反复仔细检查发现线路焊接有两个点脱焊，修正后需要进一步的检查与调试。

4.结果与结论

仿真结果和预期的一样，八个灯依次循环闪烁。

继续制板安装后进行调试灯未亮，仔细检查后是之前布线时的一根红线脱焊，在进行修正之后又调试了下灯仍然不亮，检查后未发现焊接处的问题，可能是电阻或电容的参数设置有问题，继续进行调试了下灯终于亮了，达到了八个彩灯依次正逆循环闪烁的效果。

附件

7.1电路原理图

电路原理图如下图7所示。

图7电路原理图

7.2PCB布线图

PCB布线图如下图8所示。

图8PCB布线图

实习日志：

2013年10月15日

今天是我们实习的第一天，踏上了电子制作之旅，一切都是那么的新鲜，然而新鲜过后却感到非常困惑——实习要用的东西课堂里都没有学的好。

发现有很多东西自己都不会，甚至都没有接触过。

面对太多的疑问自己的内心产生了很大的压力。

“我是否能够胜任这里的工作，会不会因为太多东西不懂而受到别人的嘲讽”。

当然今天通过的学习，内心充满的矛盾，证明我多虑了，这里有和蔼的老师和友好的同事，他们给了我极大的帮助和鼓励，在最初接触交流中，我获得更多的鼓励和信任，使自己逐渐有了信心和勇气，能够勇敢的去面对任何挑战。

相信自己，我能行的！

给自己一个微笑。

今天的内容是实习动员，介绍接下来的实习内容及时间安排

10月15号—18号完成原理图的设计；

10月18号—22号进行PCB设计；

10月22号—24号制作PCB板；

10月24号—27号电路板安装、调试及验收.

2013年10月16日

实习上机的第一天，起了个大早首先是吃饭，包子，烧卖，饺子，当然还有那些热情同学们。

吃过早饭，走到教室老师给我们讲解了一下Prote99se软件的基本使用，就这样我们带着那份激动进行了实习。

我时由周汝老师和周玉老师带的。

两位周老师知识经验都很广。

首先我们熟悉了软件的使用，然后就让我们领了很多零件。

今天就在实验室设计原理符号以及原件封装花了一天。

今天很热情，很充实……

 2013年10月17日

经过了一天多的画图后，我慢慢的熟悉了软件的使用方法。

接下来的时间便开始为正式投入工作进行了很多的准备，通过上网查资料，看书，向学请教等等多种途径在一天时间内我补充了大量实际工作中所需要的知识。

通过真正投入到工作中后发现自己要准备的东西还远远不够。

大学生活让我对理论知识有了一定的了解，但实践出真知，唯有把理论与实践相结合，才能更好地为我今后在工作及业务上能力的提高起到促进的作用，增强我今后的竞争力，为我能在以后立足增添了一块基石。

今天终于把循环彩灯的原理图绘制好了，并且仿真成功。

 2013年10月18日

今天开始绘制元器件的封装以及生成网络表，最终生成PCB板。

有了前几天的基础，今天的内容格外简单，一个上午就把所有所需要的元器件的封装全部画好了。

下午添加封装，生成网络表，然后载入PCB中，今天做的很顺畅很开心。

动脑还真有点小收获，给同学提了个建议。

有点失落，但是挺不错。

心里的天气翻云覆雨，变化好快，也不知道是好是坏？

2013年10月19日

今天的任务非常艰巨，我要手动布局，然后手动布线，这是非常耗时间耗精力的精细活。

刚开始想偷懒用自动布局与自动布线完成，但是得到的PCB图太丑，元器件太杂乱无章。

最后还是决定一切手动，虽然用了不少时间不少精力，最终还是做出来了。

今天是星期五，回去，好舒服，闲下来，想现在想自己，很静，很充实……

2013年10月21日

睡得好爽，起晚了，那个速度，快。

天阴，有点冷。

可是我在室内怕什么，哈哈。

今天在老师的要求下完成PCB的印制及腐蚀，挺没人性的。

抛光机器坏了，腐蚀机坏了，数控打孔机床也坏了，我们全部手工完成。

大部分同学的板在腐蚀的时候失败，因为温度控制不好，腐蚀时间没把握好，我自己的板腐蚀液不完美，很多断线的地方，需要以后焊接的时候补上。

总之今天很悲剧，搞的差点中毒，条件太艰苦，设备也不好，不过没办法，我只能适应……

2013年10月22日

听同学说他们样子，都有点苦，也是工作哪有不苦的，我们这还不算什么。

 现在接触多了，也有点感受。

说实话我以前在学校的时候也这样做过，不过效果没有这么好，因为以前一遇到难的或不懂的就停下来不做了，而现在有老师在旁边，有不懂的就问，这使我受益非浅。

假如在工作的过程中如果使用几个小技巧，确实可以达到事半功倍的效果。

 经过几天的基础训练，老师终于让我做一些工作，刚开始有点紧张，后来就慢慢熟悉了整个过程。

慢慢老师也把一些比较重要的交给我处理。

这使我对这个实习认识就更加深了一步，今天的任务是给板子打孔，手工制作的，你懂得……

2013年10月23日

影响焊接质量主要取决于焊接工具、焊料和焊接技术。

对焊接工具、焊料这样的物品我们是没办法的，唯一可以改善的就是我们的焊接技术，所以焊接技术就直接决定了我们实习的成败。

彩灯的电路板上，需要焊接了十几个元件。

元件不能立得太高，否则既不美观也不牢靠容易形成虚焊。

应该采取所谓的卧式法，既美观又牢靠，只是拆卸时稍微麻烦，需要别人帮忙。

焊接时焊锡要用一点点下去，电烙铁要在锡水熔化后产生光亮就拿开，这样就能焊出光亮圆滑的焊点了。

今天我们焊接了一整天……

2013年10月24日

电子制作实习就要我们对电子元器件进行识别，熟悉相应工具的操作，相关仪器的使用，了解电子设备制作、装调的全过程，掌握查找及排除电子电路故障的常用方法等。

有助于我们对理论知识的理解，帮助我们学习专业知识。

使我们对电子元件及彩灯装机与调试有一定的感性和理性认识，打好日后深入学习电子技术基础。

今天的任务是调试与排除故障，很多同学的板子在这里牺牲了……

明天是成品验收了，好紧张……

2013年10月24日

今天内容很少，成品验收，能实现正逆循环的为好板子，制作工艺达标，其他的为半成品，我们的都是半成品，因为条件实在艰苦。

2013年10月25日

今天实习全部结束，打扫卫生，整理试验台，做总结报告……

实习周记：

第一周

一周的的protel 99SE制图结束了，可自己总感觉还是意犹未尽，总感觉自己要学的东西还很多很多，仅仅通过这几天的实习自己没能完全掌握这方面的知识。

不过，这几天的上机实习，虽然上机的时间对于我们这些初学者要全面掌握protel 99 SE的理论知识和实践知识是相当难的。

但是，由于多次上机动手画图，我觉得自己在这方面有了很大的长迚，从完全的陌生到可以画一些简单的原理图和PCB板。

  开始以为会上一天的理论课程，当知道直接上机实习时，还是有点担心的。

但是由于实习教材写得非常清楚，操作起来并没有自己想象的那么困难，自己大部分还是能按照老师所要求的做下来。

只是偶尔有一小部分知识不是很清楚，通过问同学和老师对这些知识迚一步掌握乊后开始慢慢的一步步的完成了自己的任务。

  通过这几天的实习我有很多的收获。

首先，通过实习我熟悉了PROTEL的基本操作，掌握了用PROTEL绘制原理图的基本方法，掌握了用PROTEL制作PCB板的方法。

其次，我对所学专业也有了更深入的了解，PROTEL这个软件对于我们电子专业的学生来说，以后必定会经常使用，学好它对我们也是非常重要的。

第二周；

总的来说，我对这门课是热情高涨的。

第一，我从小就对这种小制作很感兴趣，那时不懂焊接，却喜欢把东西给拆来装去，但这样一来，这东西就给废了。

现在电工电子实习课正是学习如何把东西“装回去”。

每次完成一个步骤，我都很有“成就感”。

第二，此次实习，是以学生自己动手，掌握一定操作技能并亲手设计、制作、组装与调试为特色的。

它将基本技能训练，基本工艺知识和创新启蒙有机结合，培养我们的实践能力和创新精神，。

作为信息时代的大学生，作为国家重点培育的高技能人才，仅会操作鼠标是不够的，基本的动手能力是一切工作和创造的基础和必要条件。

 通过一个星期的学习，使我们对电子工艺的理论有了初步的系统了解。

我们了解到了焊普通元件与电路元件的技巧、印制电路板图的设计制作与工艺流程、循环彩灯的工作原理与组成元件的作用等。

这些知识不仅在课堂上有效，对以后的电子工艺课的学习有很大的指导意义，在日常生活中更是有着现实意义;也对自己的动手能力是个很大的锻炼。

实践出真知，纵观古今，所有发明创造无一不是在实践中得到检验的。

没有足够的动手能力，就奢谈在未来的科研尤其是实验研究中有所成就的，有点小触动啊。

不过工作就有点无聊了，一种重复使自己好像感觉自己没有意义了，有点小低迷，似乎忘记自己来的初衷，老是抱怨，想想还是真不好啊 。

需要个人提醒一下，给自己按个警示灯。

收获与致谢

通过这次实习我对数字电路产生了浓厚的兴趣，也有了新的认识，发现它在实际中应用的很广泛，而且在实习中我对555定时器，74192,74138这些芯片有了更深一层的了解。

但是实习过程中也遇到了不少的问题,尤其是一开始在电路图的设计方面不知道如何下手，整个电路必须充分考虑到各个方面才能使电路设计完整，经过老师的指导和查询资料才最终实现预期的效果。

然后布线、制版分布元件，最后是焊接，经过细心周密的设计后终于成功完成任务