武汉理工大学课程设计

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1、武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书目录1技术指标12设计方案及其比较：12.1模拟电路方案12.1.1方案一12.1.2方案二32.1.3方案比较42.2数字电路方案42.2.1方案一42.2.2方案二52.2.3方案比较63实现方案63.1模电实现方案63.2数电实现方案83.2.1NE555的介绍93.2.2CD4017103.2.3LED123.2.4整个电路的工作原理124调试过程及结论134.1调试方法134.1.1分块调试法134.1.2整体调试144.2调试过程记录144.2.1比例运算电路144.2.1.1连接电路144.2.1.2检

2、查电路144.2.1.3接通电源观察144.2.1.4工作开关闭合的情况下的调试144.2.2彩灯循环控制电路144.2.2.1连接电路144.2.2.2检查电路144.2.2.3接通电源观察154.2.2.4工作开关断开的情况下的调试154.2.2.5工作开关闭合的情况下的调试154.3调试结果154.3.1模拟信号运算电路154.3.2彩灯循环控制电路165心得体会166参考文献1717武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书彩灯循环控制电路的设计和模拟信号运算电路的设计1技术指标设计一种利用发光二极管作为彩灯指示,实现发光二极管依次点亮形成移动的光点

3、,并不断循环的彩灯循环控制电路，要求可以实现彩灯循环的时间可以调节。设计一种模拟信号运算电路，具体包括加法运算电路和减法运算电路，要求能够实现两路可调模拟信号的加法运算和减法运算。2设计方案及其比较：2.1模拟电路方案2.1.1方案一原理图见图117武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书图1加减法运算电路1)U11为减运算输入信号，U21，U22为两个加运算输入信号，U0为输出信号。R11，R21，R22为输入电阻，RF为反馈电阻，RP为平衡电阻，R’为附加电阻。运放输入端电阻的平衡条件为：1/R11+1/R’+1/RF=1/R21+1/R22+1/RP

4、(1)有理想运放的虚断条件，在运放的同相输入端可列出关系式：(U21-U+)/R21+(U22-U+)/R22=U+/RP整理得：U21/R21+U22/R22=(1/R21+1/R22)U+(2)同理，在运放的反向输入端可列出关系式：U11/R11=U-/R11(3)由理想运放的虚断条件U+=U-及式（1），将式（3）减式（2）并整理得运算关系表达式：Uo=RF/R21*U21+RF/R22*U22-RF/R11*U11(4)式中令RF=R11=R21=R22，则有Uo=U21+U22-U11(5)当U11=0时，Uo=U21+U22,实现了相加的功能，当U21

5、=0时，Uo=U22-U11,实现了减法的功能。此过程可用开关来控制。17武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书2.1.2方案二原理图见图2和图3图2加法运算电路图3减法运算电路1)根据虚短，虚断和N点的KCL得：Vn=Vp=0(Vs1-Vn)/R1+(Vs2-Vn)/R2=(Vn-Vo)/Rf得：-Vo=Rf/R1*Vs1+Rf/R2*Vs217武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书若R1=R2=Rf则有：-Vo=Vs1+Vs2故得到反向加法电路。2)利用反向信号求和以实现减法运算第一级反相比例：Vo1=-Rf1/R1*Vs1(1)第二级反向

6、加法：Vo=-Rf2/R2*Vs2-Rf2/R2*Vo1(2)令Rf1=R1,Rf2=R2联立（1）（2）得到关系式：Vo=Vs1-Vs2故实现了减法运算。2.1.3方案比较两个方案都原理上都可以实现比例运算，虽然仿真时，第一个只要一个图就可以同时实现加法和减法运算，但是误差非常大。无论怎么改变，误差总是在40%左右。用第二个方案做时，通过图中的数据可以看到误差非常小，考虑到实验中对误差的要求，本次实验采用第二种方案。2.2数字电路方案2.2.1方案一脉冲产生电路计数部分译码部分彩灯显示部分图4彩灯循环电路流程图一脉冲产生电路由NE555定时器来产生，计数部分用7

7、4LS160十进制计数器来完成，译码部分由74LS138三线-八线译码器来实现，彩灯显示部分由8个LED二极管来实现。原理仿真图如图5所示：17武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书图5彩灯循环控制电路方案一2.2.2方案二流程图见图6脉冲产生电路脉冲分配电路彩灯显示电路图6彩灯循环流程图二脉冲产生电路仍然用555定时器产生，彩灯显示电路也用LED，其原理与方案一的相同，这里主要介绍脉冲分配电路：原理仿真图如图7所示：17武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书图7彩灯循环控制电路方案二2.2.3方案比较两个方案都可以满足实验要求，实现彩灯循环闪

8、亮，并且时