数字和模拟电路课程设计报告

模拟和数字电路课程设计(论文)设计（论文）题目带L E D闪光灯的音响放大器和简易彩灯控制电路学院名称专业名称学生姓名学生学号任课教师设计（论文）成绩年月日模拟部分—带LED闪光灯的音响放大器一、内容简介此课程设计主要实现的是对输入的音频信号进行放大输出，并且在音频输出的同时，需要有LED灯进行闪烁。

1、音响放大器能组成该放大器由电源输入，语音输入与放大，555振荡电路和LED闪烁灯四部分组成。

电源输入由变压器输入，语音放大电路实现对音频的信号滤除和信号放大并通过小喇叭进行输出，555振荡电路产生矩形脉冲控制LED灯进行闪烁。

2、各组成部分设计要求电源输入为提供的变压器输入，电压稳定，带负载能力强。

语音放大要求有清晰且失真较小、噪音较少的音频输出。

555振荡电路要求输出矩形振荡波形。

LED电路分两排，共6颗LED灯，3颗为一组，要求两组LED等交替闪烁。

二、各组成具体电路设计1、电源输入由于有现成的变压器可用，电路变得简单，在焊接电路板时，给电源预留一定的空间便可。

2、音频放大电路理论上放大电路要经过LM358和LM386的两级放大，但实际中LM358的放大倍数比较低，具体仿真时甚至出现了未将输入音频信号放大的现象。

而LM386经过适当的电阻的匹配，可进行20—200倍的放大，由此可直接利用LM386进行音频的放大。

由于只利用了一个LM386，在简化了电路复杂性的同时，也节约了元器件的使用量。

3、555振荡电路采用555构成多谐振荡电路，通过适当的电阻、电容匹配，实现一定频率的矩形脉冲信号输出。

4、LED闪烁灯电路LED灯排成两排，分成两组，在555输出脉冲的控制下，实现两组LED的交替闪烁。

三、各部分电路原理图1、LM386放大电路左图为LM386的各引脚以及其功能，在LM386 的1号和8号引脚间，还可以通过接一定阻值的反馈电阻和相应的电容，设定一定的电压增益，但实际中该电压增益可不设定，为简化电路，本电路取消了1号引脚和8号引脚间的电压增益设定。

而7号引脚则需要连接一定阻值的电容，用作旁路电容将信号中的高频成分过滤掉，而只允许低频信号输入到下一级。

具体电路图如上图所示，音频放大采用集成芯片LM386进行功率放大。

输出音频信号经过C2滤除直流后经LM386进行语音放大，经过处理后的语音信号则由由喇叭播放输出。

2、555振荡电路&LED 闪烁电路左图为555定时器的内部结构以及各引脚功能，在此电路中要求555定时器工作在无稳态模式下，即要构成一个多谐振荡器。

如上图电路图所示，要将555构成一个多谐振荡器，则电阻R 1、R 2和电容C 1需构成定时电路。

定时电容C 1上的电压U c 作为高出发端(6脚)和低触发端(2脚)的外触发电压。

放电端（7脚）接在R 1和R 2之间。

电压控制端（5脚）不外接控制电压而接入高频电容C 2。

直接复位端接高电平，是555定时器处于非复位状态下。

从3号引脚输出矩形波，在3号引脚与VCC ，3号引脚与GND 之间形成矩形电压，并且这两个矩形脉冲是交替的，在3号引脚与GND 、VCC 之间连接LED 灯便可实现两组LED 灯的闪烁。

由555振荡电路的频率计算公式2ln **)*2(1121C R R f +=可算得该电路的振荡频率为4.8Hz ，接近5Hz ，不算太高，能够区分亮灭的。

LED 灯在发光时，不同颜色的有不同的压降，但要保证二极管不被烧毁，通常将通过二极管的电流控制在25mA 以内，因此便需要串联一个电阻，达到限流的作用。

四、电路的元器件组成及焊接心得LED 发光二极管 6个 470Ω电阻 1个 10k Ω电阻 3个 10uF 电容 2个 330uF 电容 2个 0.047uF 电容 2个 0.01uF 电容 1个 555定时器1个具体焊接过程中，由于元器件有限，电路设计与仿真过程中用的都是现有的元器件，电路的某些指标存在一定的偏差。

在焊接的过程中，某些元器件是需要考虑正负极的，如电解电容，二极管，这就需要在焊接过程中加以注意，如果正负极不小心焊反，纠正是一个麻烦的过程。

在焊接音频放大部分的电路时，由于元器件较少，不容易出错，因此便也很快的将音频放大电路焊接成功。

在焊接555定时器电路时，由于555的引脚排布方式，线路进行了一定的飞线。

在将LED 焊接到电路板上时，一开始将电源输出的正负极弄反，导致了一定程度的返工。

同时在焊接LED 时，为确保焊接到电路板上的LED 灯是好的，在进行LED 的焊接前都要用万用表检测其好坏与否。

这次的模拟电路课程设计，学到了仿真软件的具体使用，体会了一个电路设计与具体实现的过程，也熟悉了自己的焊接的功夫，感受到了平时所学与实际设计电路中的不同，虽然课程设计时间短任务重，单自己从无到有将电路设计并焊接出来的这个过程也让我收获了很多。

数字部分-----简易彩电控制电路一、内容摘要彩灯控制器可以自动控制多路彩灯按不同的节拍循环显示各种灯光变换花型，彩灯控制器是以高低电平来控制彩灯的亮灭。

实现彩灯控制可以采用RAM编程、可编程逻辑器件、单片机等进行。

在彩灯路数较少，花型变换比较简单时，也可以移位寄存器实现。

在本次课程设计中，采用双向移位寄存器74LS194进行具体实现。

1、总体设计要求要求利用74LS161，74LS194等芯片实现对八盏彩灯进行控制，彩灯实现的花型越多越好。

本次课程设计中，利用上述芯片实现两种花型，并且要求两种花型交替出现。

2、设计原理若要实现满足要求的电路，需要对双向移位寄存器74LS194，16进制计数器74LS161进行同步的控制，即需要输入同一个时钟脉冲信号产生电路。

还需要循环控制电路和彩灯左右移电路，具体的彩灯回路等组成电路。

具体的通过时钟脉冲信号通过555振荡回路输出脉冲信号。

循环电路采用74LS161进行循环控制。

彩灯的控制电路则由74LS194实现。

整体过程由555产生矩形振荡脉冲，形成时钟脉冲信号，由74LS161控制信号的移动方向，实现左移右移亮灭的功能。

二、各组成电路具体设计1、矩形脉冲信号产生电路由于在模拟电路中采用了555定时器作为矩形脉冲发生器，由于元器件的限制，故可直接利用模电部分的555定时器产生的矩形脉冲作为数电部分的时钟脉冲信号。

如右图所示，该部分电路将产生频率接近5Hz的振荡矩形脉冲，作为统一的时钟脉冲信号对芯片进行控制。

2、花型控制电路该部分电路由一片74LS161为核心构成。

74LS161采用的是同步置数并清零。

时钟脉冲信号由555定时器进行输入。

此电路一共有8颗LED发光二极管构成。

8颗灯亮灭一次为一个完整的周期，故一个周期需要8个时钟脉冲的输入。

而16进制计数器的输出的最高位的高低电平变换一次周期正好为8个时钟脉冲，故可利用74LS161的最高位的输出来对彩灯的工作状态进行控制。

由于LED灯的花型只有两种，比较单一，8个时钟脉冲为一个花型，将产生的8分频的信号输入到74LS194的操作模式控制端，就可以控制双向移位寄存器的工作状态，在8个时钟脉冲结束后改变工作状态，进入下一个花型。

3、彩灯左右移电路本电路的核心是由双向移位寄存器构成。

左图为双向移位寄存器74LS194的引脚及其功能图。

在本电路中，双向移位寄存器的工作状态有左移和右移两种工作状态。

当强制清零端Cr有低电平输入时，移位寄存器的输出被无条件置零，当Cr为高电平时，双向移位寄存器正常工作，本电路中，未用到清零，故Cr接入高电平。

当操作模式控制端S0S1的输入为01时，双向移位寄存器处于左移工作状态，数据由DSL输入；当操作模式控制端S 0S1的输入为10时，双向移位寄存器处于右移工作模式，数据由DSR输入。

这样就可以实现一组彩灯的循环亮灭。

在此次彩灯控制电路中，需要实现的花型如下：CP 花型1 花型21 00000000 000000002 00011000 100010003 00111100 110011004 01111110 111011105 11111111 111111116 11100111 011101117 11000011 001100118 10000001 000100019 00000000 00000000利用Q3Q2Q1Q从0000到0111这八种输出状态进行花型的变化。

每经过八个时钟脉冲之后回到初始的状态。

由于要对八颗灯进行操作，故需要两片74LS194双向移位寄存器。

第一片74LS194实现的花型较第二片复杂。

实现花型1时，第一片74LS194执行的是左移功能，花型2时，第一片74LS194则执行的是右移功能，而第二片74LS194在两次花型中执行的都是右移功能。

实现花型1时，第一片74LS194的工作模式控制端输入S0=0，S1=1执行左移功能，输出依次0000、0001、0011、0111、1111、1110、1100、1000、0000；实现花型2时，第一片74LS194的工作模式控制端输入为S0=1,S1=0,执行右移功能，依次输出0000、1000、1100、1110、1111、0111、0011、0001、0000；而第二片在两种花型下都处于右移工作状态，输出为0000、1000、1100、1110、1111、0111、0011、0001、0000，第二片只需在低位输出端将输出信号通过一个非门连接到右移信号输入端即可实现这样的一个花型的循环。

三、电路总体设计及焊接实现所需的元器件清单：74LS161 16进制计数器1个74LS194 双向移位寄存器2个74LS04 非门1个470Ω电阻8个上图为本电路的全部电路构成，全部电路由五块集成芯片为核心构成，虽然只需简单的将芯片引脚之间的连接，但这几块集成芯片引脚较多，需要考虑多根引脚间的相互连接并合理布线才能尽可能减少飞线的情况。

但实际中，由于连线较多，未能全面兼顾，出现了较多的飞线，影响了电路的美观性。

由于元器件的不足，我将模电部分的电源与555振荡电路与数电部分电路进行了共用，节省了555定时器以及相关电阻电容的使用量。

第一次连接给电路通电后未出现任何反应，经检查是有几个焊点虚焊了，造成了断路，这个也是自己焊工需要提高的一个地方。

参考文献[1]康华光主编，电子技术基础-（模拟部分），高等教育出版社，2006.1[2]阎石主编，数字电子技术基础，高等教育出版社,2005[3]百度文库，豆丁网，电子发烧友论坛等。

学生学习心得通过此次课程设计，熟悉了仿真软件Multisim的使用，重新回顾了模电和数电的相关知识，重新认知了理论与实践的相互关系，实际中不只是简单的画电路板那么简单，焊接时还需要考虑各种电路的布线与组装的合理安排。

虽不是第一次焊电路板，但这种规模的电路板却是第一次焊，未能将全局安排妥当，出现了较多的飞线。