数字电子技术课程设计
设计题目：跑马灯
目 录
设计题目...............................................................1 1设计要求及主要技术指标.. ............................. ........3
1.1 设计要求 ..........................................................3 1.2 主要技术指标......................................................3
2 设计过程.............................................................3
2.1 题目分析...........................................................3
2.2 整体构思...........................................................3
2.3 具体实现............................................................4
3 元件说明 ............................................................4
3.1 元件说明............................................................4
4 检查过程..................................................... 7
4.1 检查过程............................................................7 4.2 遇到问题及解决措施..................... .........................7
5 心得体会 ........................... ............. ..................8 参考文献......................................... .....................9 附录一：电路原理图..................................................9 附录二：元件清单.....................................................10
一．设计要求及主要技术指标
1.1 设计要求
（1）、根据技术指标要求确定电路形式，分析工作原理，计算元件参数。 （2）、列出所用元器件清单并购买。
（3）、安装调试所设计的电路，使之达到设计要求。 （4）、记录实验结果。 （5）、撰写设计报告。 1.2 主要技术指标 （1）实现8灯循环点亮。 （2）间隔时间可调。 （3）广告灯的样式自定。
二．设计过程
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2.1 题目分析
我们设计的跑马灯实际上是主要使用一个74LS161，一个74LS138，一个74LS20和一个78L05这四个芯片对8个LED进行控制，产生循环控制的效果。形成一个流水似的广告灯。
2.2 整体构思
拟定系统方案框图，画出系统框图中每框的名称、信号的流向，各框图间的接口，使用protel99电路设计软件画出原理图，再生成网络表和PCB板。
对照原理图进行统计要使用的元器件后，在电子市场购买所需要的电子元器件。最后在指导老师的辅导下在实验室进行下一步工作。
2.3具体实现
我们需要使用碳粉打印机把我们设计的原理图打印出来，不过要注意必须要使用不干胶纸的光滑面进行打印。因为我们要使用热转印的方法对原理图进行转移在覆铜板上。
我们将原理图转移在覆铜板上后，再使用氯化铁（Fecl3）溶液进行腐蚀，这个过程大约要十几分钟。腐蚀好覆铜板后，先用清水冲洗掉残留的溶液，再用香蕉水擦洗掉覆在铜板上的碳粉，最后我们再清洗一下覆铜板。
接下来我们就该进行打孔，根据原理图和实际元器件管脚的大小，选择适当的针对焊盘进行打孔，这样我们的PCB板就做好了。
最后我们进行焊接，对照原理图进行元器件插接，插接好元器件后再进行焊接。焊接好后进行测试和调试。
三．元件说明
3.1 元件说明
74LS20
74LS20芯片的功能很简单，就是包含两个4输入与非门，内含两组4与非门 第
一组：1,2,4,5输入6输出。 第2组：9,10,12,13输入8输出。
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74LS20功能表 A B C D Y 1 1 1 1 0 0 X X X 1
X 0 X X 1 X X 0 X 1 X X X 0 1
<74LS20真值表> <74LS20引脚图>
74LS20测试:只要通过对输入1111,0111,1011,1101,1110五项进行检测就可判断其逻辑功能是否正常。
74LS161
74LS161型四位同步二进制可预置计数器的外引线排列图及其逻辑符号，其中是直接清零端，是预置数控制端，A3A2A1A0是预置数据输入端，EP和ET是计数控端,是计数输出端，RCO是进位输出端。74LS161型计数器的功能表如表
(a) 外引线排列图 (b) 逻辑符号
74LS161型四位同步二进制计数器
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74LS161型四位同步二进制计数器的功能表
清0 预置 控制 时钟 预置数据输入 输出 0 × EP × × ET × × × CP × A3 × A2 × A1 A0 × × 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 ↑ × × d3 × × × d2 × × × d1 d0 × × × × × × d3 d2 保持 计数 d1 d0 0 × 0 1 1 ↑ 由表可知，74LS161具有以下功能。 由表可知，74LS161具有以下功能。
① 异步清零。=0时，计数器输出被直接清零，与其他输入端的状态无关。 ② 同步并行预置数。在=1条件下，当=0且有时钟脉冲CP的上升沿作用时，A3、A2、A1、A0输入端的数据 d3、d2 、d1、d0将分别被所接收。
③ 保持。在==1条件下，当ET·EP=0，不管有无CP脉冲作用，计数器都将保持原有状态不变。需要说明的是，当EP=0，ET=1时，进位输出RCO也保持不变；而当ET=0时，不管EP状态如何，进位输出RCO=0。
④ 计数。当==EP=ET=1时，74ls161处于计数状态。
74LS138
74LS1383线－8 线译码器，共有 54/74S138和 54/74LS138 两种线路结构型式，
其工作原理如下：
当一个选通端（E3）为高电平， 另两个选通端（E1)和/(E2)）为 低电平时，可将地址端（A、B、C） 的二进制编码在一个对应的输出 端以低电平译出。
利用 E1、E2和E3可级联扩展成
24 线译码器；若外接一个反 <74ls138引脚图>
相器还可级联扩展成 32 线译码器。
若将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可作数据分配器。
桥式整流器
简介：
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桥式整流器是利用二极管的单向导通性进行整流的最常用的电路，常用来将交流电转变为直流电。
简易电路图 原理：
桥式整流是对二极管半波整流的一种改进。
半波整流利用二极管单向导通特性， 在输入为标准正弦波的情况下，输 出获得正弦波的正半部分，负半部 分则损失掉。
桥式整流器利用四个二极管，两两对接。输入正弦波的正半部分是两只管导通，得到正的输出；输入正弦波的负半部分时，另两只管导通，由于这两只管是反接的，所以输出还是得到正弦波的正半部分。 桥式整流器对输入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。
桥式整流是交流电转换成直流电的第一个步。
78L05
78L05是一种固定电压(5V)三端集成稳压器,其适用于很多应用场合.象牵涉到单点稳压场合需要限制噪声和解决分布问题的在-卡调节.此外它们还可以和其它功率转移器件一起构成大电流的稳压电源,如可驱动输出电流高达100毫安的稳压器.
其卓越的内部电流限制和热关断特性使之特别适用于过载的情况.当用于替代传统的齐纳二极管-电阻组的时候,其输出阻抗得到有效的改善,其偏置电流大大减少. 78L05特性: * 三-端稳压器
* 输出电流可达到100mA * 无需外接元件
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* 内部热过载保护
* 内部短路电流限制
四．检查过程
4.1检查过程
将焊接好的PCB板进行检查，利用数字万用表对各个电路进行测试，看是否有焊接短路的地方，检查是否覆铜板上的线路有断路的地方。看各个元件的安放是否美观，查看发光二极管是否是发光，是否出现有虚焊的情况。
4.2遇到问题及解决措施
如果发现二极管没有亮，就用数字万用表检查电路是否是通路。看看PCB板上是否有短路和断路地方，如果有就修整错误的地方。如果没有，则检查发光二极管是否已坏，如坏，则更换二极管。
五．心得体会
通过本次的数字电子技术课程设计，我更加熟悉了protel99电路设计器的使用，对于PCB板的制作有了进一步的了解。使我认识到电子课程设计的重要性，作为电子专业的学生必须要有动手的习惯。只有在理论知识和实际操作相结合下才能够学好电子技术专业。
在设计跑马灯原理图的过程中，学会了利用protel99电路设计器的网络布线和自动布线，原理图中的错误检查，生成网络表等。
学习了PCB板的制作。先把原理图用碳粉打印机打印在不干胶纸上，因为不干胶纸的光滑面易于转印在覆铜板上。我们应该检查打印出来的原理图有没有错误的地方，是否清晰。接下来用热转印方法转移原理图，转印的时候我们应该注意铺平覆铜板，受热均匀，把原理图转印完全。如果我们转印的原理图有残缺的地方，可以用涂改液覆盖和链接线路，把原理图修理完整后，我们就对铜板进行腐蚀了。先用温水把氯化铁兑成溶液后，把覆铜板放入溶液中进行腐蚀，大约需要十几分钟的时间，一定要等覆铜板腐蚀完全才能拿出来，但也不能腐蚀过度。 把腐蚀好的铜板拿出来用清水清洗干净后，我们在用香蕉水把覆在铜板上的碳粉
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洗掉，再用清水冲洗掉残留物。
接下来的工序就是打孔，对照原理图进行操作。打孔的时候一定要注意选用合适的针来打孔，按照我们设计的焊盘，根据各个元器件管角的大小选用不同规格的针来打孔。
在焊接元器件的时候，对照自己设计的原理图，把元器件插在规定的位置，再进行焊接。我感觉到我们做的PCB板没有市场上买回来的好焊，可能是因为我们做的PCB板没有达到要求，有些地方出现断路的情况，可能是在制作过程中我们的操作不熟练和材料的劣质造成的原因。某些焊盘的大小也有点不合理，是自己设计的时候疏忽了实际元器件管脚的大小。还有自己制作的PCB板的布线看起来有很多地方还是不合理，看起来不是很美观，在这些方面我还有待进一步的提高。
经过这次的数字电子技术课程的设计，我受益匪浅，感触良深。通过自己动手制作PCB板学到了很多课本上学不到的东西，使我认识到动手的重要性和必要性。作为一名大学生，我们不应该仅仅学习理论知识，还要注重实践，只有理论结合实践才能够学习好知识。
作为当代大学生，我们肩负着建设祖国未来的使命，我们就应该打起精神来好好学习，只有学好了知识才能够更好的建设祖国。在以后的学习过程中我会更加的努力！
参考文献：《protel电路设计基础》 《电子工艺基础》 《数字电子技术基础》
附录一： 电路原理图
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附录二：元件清单
序列 1 2 3 4 5 6 7 名称 译码器 型号或规格 74ls138 74ls20 74ls161 78l05 2W10V 6V3W 数量 1 1 1 1 1 2 1 双4输入与非门 同步计数器 三端集成稳压器 桥式整流 单刀双置开关 变压器
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8 9 10 11 12 13
覆铜板 发光二极管 电阻 电容 电解电容 插头 9*15cm 1K 0.1u 470uf 1 10 10 2 1 1 任务书
一．数字电路课程设计的目的与任务
数字电子技术基础是一门实践性很强的课程，通过实验可以使学生及时掌握和巩固所学的基本理论，掌握常用仪器的使用方法。
二．设计课题及要求
设计一个跑马灯控制器。
要求：设计的跑马灯实际上是主要使用一个74LS161，一个74LS138，一个74LS20和一个78L05这四个芯片对8个LED进行控制，产生循环控制的效果。形成一个流水似的广告灯。
三．课程设计的基本要求
1．使学生具有自主设计电路原理读图、查阅参考书籍和手册及资料文献的的能力。
2．设计、计算、文件选取、画出设计电路图
3．学习掌握EWB（或Multisim）仿真软件，使用EWB（或Multisim）元器件建立设计电路模型进行仿真，并调试通过。
4．撰写严谨的、有理论根据的、实事求是的、文理通顺的字迹端正的实验报告数字电路课程设计报告。
按内容完成设计任务。认真上机，熟练掌握EWB（或Multisim）仿真软件，并调试通过，上机结束提交仿真图、运行结果及结果分析。
四．数字电路课程设计时间
1． 设计电路原理读图、查阅参考书籍和手册及资料文献（2天）。 2． 设计、计算、文件选取、画出设计电路图（2天）。 3． 调试设计电路、调试及校验（2天） 4． 验收及校验（1天）
五．数字电路课程设计地点
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机电系电工电子实验室
六．数字电子技术课程设计报告要求
数字电子技术课程设计报告要求字迹工整、文字通顺；其撰写内容包括： 1．逻辑设计
1) 整体方案设计 2) 单元电路设计 3) 画出逻辑总电路图
2．仿真(利用EWB（或Multisim）软件对电路进行仿真模拟.)，上机调试 3．调试设计电路、调试及校验。给出设计结果：
1) 总体接线图
2) 接线图（仿真图）（打印，注明指导教师，设计人员，时间） 3) 时序图（打印，注明指导教师，设计人员，时间） 5． 总结、完成课程设计报告
6． 课程设计结束以后把所有的的电子档归类、仿真程序归类后打包拷贝给指导老师存档。 注：
（1）要求每班同学分成8组，每组同学完成设计题目中的一个，除了给出的参考题目之外，也可以自己选择难度相当的题目。每组5-6个同学,每组指定一名小组组长（留下电话号码）。请各班班长把8组设计题目的同学名单于11周（本周日）之前以邮件形式发给指导老师。 （3）仿真设计完后由指导老师验收，同时指导老师会提出问题，根据设计的情况、问题的回答情况与课程设计报告的完成情况给予综合评分。（仿真最迟完成时间15周）。
附录：课程设计指导书只是作为参考，同学们可以有自己的思路。课程设计的目的和其中的乐趣主要是同学们发挥自己的创造性，设计出新颖的电路。
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