《电子设计与制作》课程设计.DOC.doc

湖南工业大学
课 程 设 计
资 料 袋
电气与信息工程 学院（系、部） 2016-2017 学年第 2 学期
课程名称 《电子设计与制作》 指导教师 职称
学生姓名 专业班级 电气工程及其自动化 学号
题 目 循环彩灯的设计与制作
成 绩 起止日期 2017 年 04 月 24 日～ 2017 年 05 月 07 日

目 录 清 单
序号
材 料 名 称
资料数量
备 注
1
课程设计任务书
1

2
课程设计说明书
1

3
课程设计图纸
1

张
4
总计资料
3

5

6

湖南工业大学

课程设计任务书

2016-2017学年第二学期
电气与信息工程 学院（系、部） 电气工程及其自动化 专业 1402 班级
课程名称： 电子设计与制作
设计题目： 循环彩灯的设计与制作
完成期限： 2017 年 04 月 24 日 ～ 2017 年 05 月 07 日 共 2 周
内
容
及
任
务
一、设计的主要技术指标：
（1）设计一个循环彩灯，采用8个LED，实现顺序/逆序流水，LED交替频率可调。
（2）自行设计电源部分，为电路板提供直流电源。
（3）自行设计信号发生部分，为电路板提供工作频率。
二、设计任务：
（1）根据技术指标进行循环彩灯总体方案设计。
（2）具体单元电路设计。
（3）选择相应的元器件型号，列出元器件清单。
（4）画出完整的电路原理图、PCB图。
三、设计工作量：
（1）循环彩灯电路设计说明书一份；
（2）循环彩灯电路原理图、PCB图各一份。
进
度
安
排
起止日期
工作内容
2017.04.24-04.26
讲授设计的一般步骤和方法、设计的要求、布置设计题目
2017.04.27-04.28
学生进行设计
2017.05.02-05.05
检查前一阶段完成的设计图，讲授制作电路板的一般步骤和方法
2017.05.06-05.07
学生修改、打印设计报告
主
要
参
考
资
料
参考资料：
（1）康华光 电子技术基础数字部分（第五版） 高等教育出版社 2007年
（2）肖强晖 实验指导书 株洲工学院电气工程系 2003年
（3）邓奕等 Protel 99 SE原理图与PCB设计 人民邮电出版社 2011年
（4）韩雪涛 电子产品印制电路板制作技能演练 电子工业出版社 2010年

指导教师（签字）： 年 月 日
系（教研室）主任（签字）： 年 月 日

电子技术课程设计
设计说明书
循环彩灯的设计与制作

起止日期： 2017 年 04 月 24 日 ～ 2017 年 05 月 07 日

学生姓名

班 级

学 号

成 绩

指导教师(签字)

电气与信息工程学院（部）
2017 年 04 月 24 日
1、 设计任务及要求
要求设计一个循环彩灯，采用8个LED，实现顺序/逆序流水，LED交替频率可调。自行设计电源部分，为电路板提供直流电源。自行设计信号发生部分，为电路板提供工作频率。根据技术指标进行循环彩灯总体方案设计，说明设计思路，选择相应的元器件型号，列出元器件清单，介绍主要芯片的功能，介绍各具体单元电路设计，画出完整的电路原理图、PCB图。
2、 设计思路
循环彩灯主要由桥式变压器、整流电路、RC滤波器、稳压电路、555定时器、功能切换开关、74LS192计时器、74LS138译码器等部分组成。首先是将220V交流电通过变压器转换成较小的交流电，通过桥式整流将电压加到直流负载上从而输出直流电压，通过滤波稳压从而实现其稳定的5V直流电压，使用555定时器通过调节滑动变阻器实现脉冲振荡器，加到计时器的加法或者减法脉冲端口实现8进制计算，通过译码器从而实现循环彩灯功能。
3、 各单元电路说明
（1） 电源模块
电源模块采用桥式变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路构成，首先是将220V交流电通过变压器转换成较小的交流电，通过桥式整流将电压加到直流负载上从而输出直流电压，通过滤波稳压从而实现其稳定的5V直流电压输出。电路如图1所示。
图1 电源模块电路
（2） 信号发生模块设计
使用555定时器构成多谐脉冲振荡器，用作为信号发生模块，通过调节R、C的大小（本实习中采用电位器），即可实现发生信号脉冲的T1、T2调节，从而控制LED亮灭频率。电路如图2所示。
图2 信号发生模块设计
（3） LED控制与顺/逆序功能切换模块设计
利用74LS192计数器和74LS138译码器构成LED控制电路，将脉冲信号加到计时器的加法或者减法脉冲端口实现8进制计算，通过译码器从而实现循环彩灯功能。利用双刀双掷开关实现顺/逆序功能的切换。电路如图3所示。
图3 LED控制与顺/逆序功能切换模块设计
4、 总电路说明
220V交流电通过变压器转换成较小的交流电，通过桥式整流将电压加到直流负载上从而输出直流电压，通过滤波稳压从而实现其稳定的5V直流电压，使555定时器通过调节滑动变阻器实现脉冲振荡器，加到计时器的加法或者减法脉冲端口实现8进制计算，通过译码器从而实现循环彩灯功能。总电路如图4所示。
图4 循环流水灯总电路图
5、 元器件清单
序号
名称／型号
数量
备注
1
单面板(电墨板)50*100mm
1

2
500K普通可调电阻 直插
1

3
1K*8(9)排阻 SIP9
1

4
12K AXIAL 1/4W
1

5
470欧 AXIAL 1/4W
1

6
1/4W 250欧
1

7
750欧 AXIAL 1/4W
1

8
2W10圆桥 直插
1

9
104PF瓷片电容 直插
5

10
103PF瓷片电容 直插
1

11
100UF/16V电解电容 直插
2

12
220UF/16V电解电容 直插
1

13
1UF/16V电解电容 直插
1

14
∮5红色高亮发光二极管直插
4

15
∮5绿色高亮发光二极管直插
4

16
∮3红色高亮发光二极直插
1

17
欧姆龙自锁按键6P
1

18
74LS138 DIP-16
1
商业级
19
74LS192 DIP-16
1
商业级
20
NE555 DIP-8
1
商业级
21
LM317 TO-220H
1
商业级
22
16P IC座 (DIP16)
2

23
8P IC座 (DIP8)
1

24
TO-220散热片（两脚）
1
25mm×16mm×H25mm(脚距18mm)
25
9V 3W 变压器
1
尺寸约为30*35
26
电源线2芯带2芯插头
1

27
热缩管　直径3mm，长20mm
2
用直径为3mm的热缩管切成20mm长每段，用于220V电源插头焊接后的绝缘,每根线套2个
28
尼龙扎线带 宽2.5mm,长60mm
1
用于将220V电源插头线固定在电路板上
29
六角铜柱（通孔）M3x10
4
用于支撑PCB板
30
普通半圆头螺丝 M3x4
7
4颗用于六角铜柱，2颗用于固定变压器,1颗用于TO-220散热片
31
绝缘平垫（红）直径3mm
2
与普通半圆头螺丝配合固定变压器
32
平垫　直径3mm
2
与普通半圆头螺丝配合固定变压器
33
外六角螺母　M3
2
与普通半圆头螺丝配合固定变压器

6、 设计总结及体会
转眼为期两周的电子设计与制作实习拉下帷幕，回顾这两周的实习，我收获了许多，为这次实习画上了一个圆满的句号。通过这次实习，让我们把书本上所学的理论知识用到实践中，在实践中发现问题，解决问题，发现自己的不足之处，并调动我们的学习积极性。在实习过程中，我发现了许多困难，经过询问老师，查找资料，最终克服了困难，顺利完成老师下达的任务。如：在实物制作完成进行通电测试时，其LED发光二极管不亮。通过检测元器件极性无错、PCB板电路无短路、断路后进行通电测试，LED管仍然不亮。通过老师的指点，我进一步检测，测得LED管两端电压低于正常工作电压，故LED管不亮。通过更改电阻大小后，电路按要求正常运行。
通过本次电子设计与制作实习，使我们进一步掌握了proteus软件中电路设计、仿真和PCB原理图设计模块的使用。巩固了我们的理论知识，熟练了万用表的使用和对元器件的测量，提高了我们的动手能力和分析解决问题的能力。

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