八擋音量的課程設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上數(shù) 字 電 子 技 術(shù) 課 程 設(shè) 計專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 題 目：帶數(shù)字顯示的8擋音量控制器學(xué)生姓名； 謝 云 龍學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 陳 英時間： 2011 年 6 月 20 日 2011 年 6 月23 日 帶數(shù)字顯示的8擋音量控制器一、設(shè)計目的和要求1、設(shè)計目的本課程設(shè)計是在前導(dǎo)驗證性認(rèn)知實(shí)驗基礎(chǔ)上，進(jìn)行更高層次的命題設(shè)計實(shí)驗，要求學(xué)生在教師指導(dǎo)下獨(dú)立查閱資料、設(shè)計、安裝和調(diào)試特定功能的電子電路。培養(yǎng)學(xué)生利用模擬、數(shù)字電路知識，解決電子線路中常見實(shí)際問題的能力，使學(xué)生積累實(shí)際電子制作經(jīng)驗，目的在于鞏固基礎(chǔ)、注重設(shè)計、培養(yǎng)技能、追求創(chuàng)新、走向?qū)嵱谩?、設(shè)

2、計要求（1）、以電子技術(shù)基礎(chǔ)的基本理論為指導(dǎo)，將設(shè)計實(shí)驗分為基礎(chǔ)型和系統(tǒng)型兩個層次，基礎(chǔ)型指基本單元電路設(shè)計與調(diào)試，系統(tǒng)型指若干個模擬、數(shù)字基本單元電路組成并完成特定功能的電子電路的設(shè)計、調(diào)試；（2）、熟悉常用電子儀器操作使用和測試方法；（3）、學(xué)習(xí)計算機(jī)軟件輔助電路設(shè)計方法，能熟練應(yīng)用電子線路CAD進(jìn)行電路設(shè)計和印刷電路板的設(shè)計制作；（4）、學(xué)習(xí)電子系統(tǒng)電路的安裝調(diào)試技術(shù)；（5）、拓展電子電路的應(yīng)用領(lǐng)域，能設(shè)計、制作出滿足一定性能指標(biāo)或特定功能的電子電路設(shè)計任務(wù)。3、本課題設(shè)計要求（1）、用兩個按鍵控制音量，一個用于增加音量，一個用于減小音量；（2）、音量控制分為8檔，每按鍵一下，增加或減小

3、一檔；（3）、音量增加（減?。┑阶畲螅ㄗ钚。r，繼續(xù)按音量增減開關(guān)無效，即音量被保持，不在繼續(xù)增（減）；（4）、開機(jī)時自動恢復(fù)音量到最小狀態(tài)；（5）、數(shù)碼管顯示音量的大小值，并隨著音量的變化即時改變；二、總體設(shè)計1、最初設(shè)計方案要想達(dá)到上述的設(shè)計要求，可有多種設(shè)計方案。一種方案是可用時鐘發(fā)生信號產(chǎn)生諧波勇于出發(fā)后續(xù)電路，再依次用控制開關(guān)（控制對計數(shù)器觸發(fā)信號的輸入），加減計數(shù)器（諧波通過控制模塊加到計數(shù)器，儲存當(dāng)前音量大小狀態(tài)信息），模擬開關(guān)，數(shù)字管和譯碼管（通過與模擬開關(guān)的連接，實(shí)現(xiàn)對不同音頻通路的不同譯碼效果）。其中由555定時器多諧振蕩器、兩個SR鎖存器、D/A轉(zhuǎn)換器等；另一種方案也可用

4、直接減音量按鍵給“音量調(diào)節(jié)開關(guān)”有次序的脈沖高電位，再依次用由計數(shù)器、比較器、非門、與非門組成的音量輸出的保持電路,由譯碼器、二極管、非門、電阻組成的D/A轉(zhuǎn)換電路。前一種方案比較復(fù)雜，且容易錯位，輸出端得音量模擬量不太明顯，有時導(dǎo)致譯碼管不現(xiàn)實(shí)數(shù)字。第二種卻恰當(dāng)好處，即簡約又容易控制，且電流誰音量調(diào)節(jié)變化大。2、最終設(shè)計方案的總體原理框圖如下音量調(diào)節(jié)開關(guān)加減計數(shù)器復(fù)位控制電路顯示譯碼器D/A轉(zhuǎn)換譯碼器 圖1 總體原理框圖3、設(shè)計的音量調(diào)節(jié)器有三個兩個按鍵和一個開關(guān)：按“加音量”鍵能對輸出音量進(jìn)行增大，按“減音量”可以對輸出音量進(jìn)行減小，“開關(guān)機(jī)”鍵位于復(fù)位控制電路中所在機(jī)器的開關(guān)機(jī)鍵。電路運(yùn)

5、行后，先按下“開關(guān)機(jī)”鍵進(jìn)行音量顯示器的復(fù)位。加減音量按鍵給“音量調(diào)節(jié)開關(guān)”有次序的脈沖高電位，根據(jù)加減按鍵所給的脈沖信號，“音量調(diào)節(jié)開關(guān)”將輸入信號翻譯成二進(jìn)制代碼同時送給“譯碼器”和“音量數(shù)字顯示器”?！白g碼器”將送來的二進(jìn)制代碼經(jīng)過編譯送給“多個串聯(lián)電阻電路”，由“多個串聯(lián)電阻電路”將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化成模擬信號用電流大小量表示，再經(jīng)過電流的放大實(shí)現(xiàn)音量的放大。同時，“音量數(shù)字顯示器”將從“音量調(diào)節(jié)開關(guān)”處送來的二進(jìn)制代碼經(jīng)過編譯在七段數(shù)碼管上顯示出與輸入信號相對應(yīng)的擋位，從而實(shí)現(xiàn)了題目所要求的功能。 三、各部分電路設(shè)計1、復(fù)位控制電路 圖2 復(fù)位器復(fù)位控制電路的左側(cè)引線接至計數(shù)器74LS19

6、2D的CLR(14管腳)，右側(cè)一端接5V高電平，一端接地。開機(jī)時，電路開關(guān)先接上端再接下端，從而使開機(jī)時音量達(dá)到最小值。2、音量調(diào)節(jié)開關(guān) 圖3 音量調(diào)節(jié)開關(guān)這個集成塊是由若干門電路和三個芯片組成的，包括兩片74S03N與非門、非門、74LS192D計數(shù)器和兩片74HC85AD四位數(shù)值比較器組成，兩種芯片的邏輯功能如下：計數(shù)器74LS192D這個計數(shù)器為可逆計數(shù)器，將ABCD接地即預(yù)置數(shù)為0000，,11管腳接5V的高電平，5和4接加減信號，3、2、6、7管腳為二進(jìn)制的輸出。執(zhí)行加計數(shù)時，減計數(shù)端CPD接高電平，計數(shù)脈沖由CPU輸入；在計數(shù)脈沖上升沿進(jìn)行8421碼的十進(jìn)制加法計數(shù)。執(zhí)行減法計數(shù)時

7、，加計數(shù)端CPU接高電平，計數(shù)脈沖由減計數(shù)端CPD輸入。數(shù)值比較器74HC85AD集成74HC85AD是4位數(shù)值比較器，輸入端包括A3A0與B3B0，輸出端為FA>B、FA<B、FA=B ，以及擴(kuò)展輸入端為IA>B、IA<B和IA=B 擴(kuò)展輸入端與其他數(shù)值比較器的輸出連接，以便組成位數(shù)更多比較器，該比較器的原理和2位比較器原理相同，兩個4位數(shù)的比較是從A的最高位A和B的最高位B進(jìn)行比較，如果它們不相等，則該位的比較結(jié)果可以作為兩位的比較結(jié)果。若最高位A=B,則再比較次高位A和B,依次類推。顯然，如果兩數(shù)相等，那么，必須將比較進(jìn)行到最低位才能得到結(jié)果。若僅對4位數(shù)進(jìn)行比較

8、時，應(yīng)對IA>B、IA<B和IA=B進(jìn)行適當(dāng)處理，即IA>B=IA<B=0和IA=B=1.這個設(shè)計利用了計數(shù)器可逆加減計數(shù)的功能，在輸入端給間歇的高電位脈沖（使用者想要加減音量時按一次加減音量鍵即是給出了一個高電位脈沖）使74LS192D輸出二進(jìn)制編碼00000111。但我們的設(shè)計只需要07八個檔位，所以必須在74LS192D輸出信號等于7時鎖定輸入信號，于是就用到了數(shù)值比較器74HC85AD.當(dāng)持續(xù)按下“加音量”鍵時，在0000到0110間比較器的輸出端6一直輸出0信號，在經(jīng)過非門和與非門后，對“加音量”鍵所產(chǎn)生的脈沖沒有影響，計數(shù)器可持續(xù)加數(shù)；當(dāng)計數(shù)器輸出為0111

9、時，比較器的6管腳輸出1信號，在經(jīng)過非門和與非門后，輸入計數(shù)器5管腳的將變?yōu)?，而且再輸入這個管角的脈沖將持續(xù)為1，直接導(dǎo)致計數(shù)器無法在實(shí)現(xiàn)加數(shù)功能，從而實(shí)現(xiàn)音量在7擋的保持。另外，當(dāng)持續(xù)按下“減音量”鍵時，相應(yīng)的原理和上述的持續(xù)按下“加音量”鍵相似。3、顯示譯碼器 圖4 數(shù)碼管用4511BD芯片通過電阻可以直接驅(qū)動共陰極的半導(dǎo)體數(shù)碼管。上圖給出了用4511BD驅(qū)動的半導(dǎo)體數(shù)碼管的連接方法。引腳A、B、C與計數(shù)器的輸出端Q1、Q2、Q3相連，計數(shù)器輸出信號通過4511BD譯碼器后從YaYg輸出，把YaYg與數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g腳相連，這樣數(shù)碼管就可以顯示當(dāng)前的音量在哪一檔。451

10、1BD的主要功能如下：七段顯示譯碼器4511BD當(dāng)輸入8421BCD碼時，輸出高電平有效，用以驅(qū)動陰極顯示器。當(dāng)輸入為10101111六個狀態(tài)時，輸出全為低電平，顯示器無顯示。該集成顯示譯碼器設(shè)有三個輔助控制端LE、BL、LT，以增強(qiáng)器件的功能。4511BD將四位二進(jìn)制代碼翻譯并在顯示管上顯示出十進(jìn)制數(shù)值。從而實(shí)現(xiàn)在數(shù)碼顯示管上實(shí)時顯示檔位的要求。4、D/A轉(zhuǎn)換圖5 D/A轉(zhuǎn)換電路74LS138D是3線8線譯碼器，該譯碼器有3位二進(jìn)制輸入A、B、C，它們共有8種狀態(tài)的組合，即可譯出8個輸出信號Y0Y7，輸出為低電平有效。74HC138D主要是為了將74LS192的三位輸出信號進(jìn)行譯碼，在相應(yīng)位

11、上輸出低點(diǎn)平，因為74HC138D輸出低點(diǎn)平有效，所以在每個輸出端加一個非門使輸出高電平使其有電壓能夠經(jīng)過串聯(lián)電阻的某兩個電阻之間，造成輸出電流的變化。電流的大小會和七段顯示譯碼器一起變化，即顯示數(shù)字越大，電流越大，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字與模擬間的轉(zhuǎn)換。 四、設(shè)計的整體電路圖 設(shè)計的整體電路圖見附圖五、設(shè)計總結(jié)1、設(shè)計體會：對于學(xué)電氣工程及其自動化的大二學(xué)生，這是第一次接觸課程設(shè)計。剛開始覺得設(shè)計思路毫無頭緒且無從下手，隨著查閱相關(guān)的資料、老師的精心指導(dǎo)和同伴的相互討論，使我對數(shù)字電子技術(shù)這一門課程有了更加深刻的理解，懂得了怎么著手做這個課題.但是更重要將理論和實(shí)際相結(jié)合，運(yùn)用所學(xué)的知識去解決實(shí)際生活中的問題。這是我們平時在課堂中無法體會到的。2、設(shè)計過程中遇到的問題：（1）、我在對輸入信號編碼使其能實(shí)現(xiàn)在任意擋位上增減時遇到問題，開始考慮用兩片寄存器，但實(shí)現(xiàn)起來太繁雜而且只能順序由小到大增加檔位，由大到小減小檔位，不能實(shí)現(xiàn)任意檔位上的加減。與同學(xué)討論過程中發(fā)現(xiàn)十進(jìn)制計數(shù)器74LS192D可以實(shí)現(xiàn)所要求的功能，于是使用74LS192D來實(shí)現(xiàn)檔位的控制。（2）、控制音量增加到最大不能再增加以及音量減小到不能再減小時也遇到了問題，開始不知道如何實(shí)現(xiàn)，最后考慮到74LS192D的輸出是二進(jìn)制代碼00001001，可以使用74HC85AD，使輸出的二進(jìn)制數(shù)與0111