數(shù)電8路循環(huán)彩燈控制器課程設(shè)計(jì)報(bào)告

ID:382268 · 發(fā)表于 2018-8-2 18:49

這是數(shù)電課設(shè)8路彩燈控制電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告

電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

課題名稱：彩燈控制器

學(xué) 號：

姓名：

專業(yè)班級：

指導(dǎo)教師：

目錄

第1部分任務(wù)和要求

第2部分總體方案設(shè)計(jì)與選擇

2.1 方案一

2.2 方案二

第3部分電路總原理框圖設(shè)計(jì)

第4部分單元電路設(shè)計(jì)

4.1 1616進(jìn)制計(jì)數(shù)器74ls161

4.2 74LS138譯碼器內(nèi)部電路邏輯圖功能表簡單應(yīng)用

4.3 花型控制電路

4.4 花型演示電路

4.5 時(shí)鐘信號發(fā)生電路····························4

第5部分原理總圖及仿真結(jié)果

第6部分硬件安裝與調(diào)試

第7部分總結(jié)

第8部分附錄

附錄1 元器件清單

附錄2 參考文獻(xiàn)

第一部分任務(wù)和要求

8個(gè)彩燈的循環(huán)花型下表所示；

節(jié)拍變化的時(shí)間為0.5秒和0.25秒，兩種節(jié)拍交替運(yùn)行；

三種花型要求自動(dòng)循環(huán)變化。

彩燈花型狀態(tài)編碼表

節(jié)拍順序	編碼輸出QH，QG，QF，QE，QD，QB，QC，QB，QA
節(jié)拍順序	花型1	花型2	花型3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16	0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0	0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0	0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0

完成電路的設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試。

第2部分總體方案設(shè)計(jì)與選擇

2.1 方案一：總體電路分三大塊。第一塊實(shí)現(xiàn)花型的演示；第二塊實(shí)現(xiàn)花型的控制；第三塊實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘信號的產(chǎn)生。

主體框圖如下：

2.2 方案二：在方案一的基礎(chǔ)上將整體電路分為四塊。第一塊實(shí)現(xiàn)花型的演示；第二塊實(shí)現(xiàn)花型的控制；第三塊實(shí)現(xiàn)節(jié)拍控制；第四塊實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘信號的產(chǎn)生。并在部分電路的設(shè)計(jì)上與方案一采用了完全不同的方法，如花型的控制。

主體框圖如下：

兩種方案的基本思路相同，將整個(gè)設(shè)計(jì)電路的功能模塊化，設(shè)計(jì)思想比較簡單。元件種類使用少，且都較熟悉易于組裝電路。我們設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是：電路設(shè)計(jì)模塊化，易于檢查電路，這樣后面的電路組裝及電路調(diào)試都很方便。花型控制電路簡單，花型也比較簡單。由于在設(shè)計(jì)的構(gòu)想時(shí)期，已經(jīng)確定將電路模塊化，設(shè)計(jì)的過程中又已經(jīng)將節(jié)拍控制電路設(shè)計(jì)出來，通過仿真軟件也實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求——分頻。經(jīng)過小組成員討論我們選擇了方案一。

第3部分電路總原理框圖設(shè)計(jì)

第4部分單元電路設(shè)計(jì)

4.1 1616進(jìn)制計(jì)數(shù)器74ls161

管腳圖介紹：

時(shí)鐘CP 和四個(gè)數(shù)據(jù)輸入端P0—P3

清零CR

使能CEP,CET

置數(shù)PE

數(shù)據(jù)輸出端Q0—Q3

以及進(jìn)位輸出TC.(TC=Q0*Q1*Q2*Q3*CET)

74LS161功能表：

當(dāng)清零端CR=“0”，計(jì)數(shù)器輸出Q3、Q2、Q1、Q0立即為全“0”，這個(gè)時(shí)候?yàn)楫惒綇?fù)位功能。當(dāng)CR=“1”且LD=“0”時(shí)，在CP信號上升沿作用后，74LS161輸出端Q3、Q2、Q1、Q0的狀態(tài)分別與并行數(shù)據(jù)輸入端D3、D2、D1、D0的狀態(tài)一樣，為同步置數(shù)功能而只有當(dāng)CR=LD=EP=ET=“1”,CP脈沖上升沿作用后，計(jì)數(shù)器加1.74LS161還有一個(gè)進(jìn)位輸出端C0,其邏輯關(guān)系是C0=Q0*Q1*Q2*Q3*CET,合理應(yīng)用計(jì)數(shù)器的清零功能和置數(shù)功能，一片74LS161可以組成16進(jìn)制以下的任意進(jìn)制分頻器。

4.2 74LS138譯碼器內(nèi)部電路邏輯圖功能表簡單應(yīng)用

74LS138為3線—8線譯碼器：

共有54/74S138和54/74LS138兩種線路結(jié)構(gòu)型式，其74LS138工作原理如下：

當(dāng)一個(gè)選通（G1）為高電平，另兩個(gè)選通（/（G2A）和/（G2B））為低電平時(shí)，可將地址端（A,B,C）的二進(jìn)制編碼在一個(gè)對應(yīng)的輸出端以低電平譯出。

74LS138的作用：利用G1/(G2A)和/（G2B）可級聯(lián)擴(kuò)展成24線譯碼器；若外界一個(gè)反相器還可級聯(lián)擴(kuò)展成32線譯碼器。

若將選通中的一個(gè)作為數(shù)據(jù)輸入端時(shí)，74LS138還可作數(shù)據(jù)分配器。

4.3 花型控制電路：由二片移位寄存器74ls194實(shí)現(xiàn)。其八個(gè)輸出信號端連接八個(gè)發(fā)光二極管，用其輸出信號控制發(fā)光二級管的亮滅實(shí)現(xiàn)花型演示。而花型之間的變化通過花型控制電路的輸出即161級聯(lián)的計(jì)數(shù)器輸出控制（它們由同一個(gè)CP脈沖控制）。

三種花型：

花型一：從左至右漸亮，全亮后，從右至左漸滅。

花型二：從中間到兩邊對稱地逐次漸亮，全亮后仍由中間到兩邊逐次漸滅。

花型三：從左至右順次漸亮。全亮后逆序漸滅。

移存器輸出狀態(tài)編碼表

節(jié)拍順序	花型一	花型二	花型三
0	00000000	00000000	00000000
1	10000000	00011000	10001000
2	11000000	00111100	11001100
3	11100000	01111110	11101110
4	11110000	11111111	11111111
5	11111000	11100111	01110111
6	11111100	11000011	00110011
7	11111110	10000001	00010001
8	11111111	00000000	00000000
9	11111110
10	11111100
11	11111000
12	11110000
13	11100000
14	11000000
15	10000000
16	00000000

花型控制電路的接線圖：

4.4 花型演示電路

由二片74ls161級聯(lián)的模64（三種花型節(jié)拍每種顯示一遍）計(jì)數(shù)器。74ls161的級聯(lián)用的是同步，并用^QH清零。當(dāng)三種花型全新顯示一遍后（總共64拍）74ls161的輸出變?yōu)?0000100所以將74ls161高位片的Q2（即QG）信號輸給節(jié)拍控制電路的74ls138的A來通過節(jié)拍控制電路改變第二遍花型顯示的頻率。74ls161的CP脈沖來自節(jié)拍控制電路中74的輸出端Y。

電路圖如下：

花型演示電路

4.5 時(shí)鐘信號發(fā)生電路：

由一片555加上適當(dāng)電容及電阻實(shí)現(xiàn)。

電容取：4.7μf 0.01μf

電阻取：150kΩ 4.7kΩ

時(shí)鐘信號的頻率: f=

=

=1hz

電路圖如下：

時(shí)鐘信號發(fā)生電路

第5部分原理總圖及仿真結(jié)果

5.1 實(shí)驗(yàn)總原理圖

5.2基本CP脈沖產(chǎn)生電路波形圖與分頻電路波形圖：

5.3測試波形: (列依次為CP脈沖,低位片194A,B,C,D,高位片194A,B,C,D即QA---QH)

花型一的演示結(jié)果：

燈從左至右漸亮，全亮后，從右至左漸滅。

花型二的演示結(jié)果：

從中間到兩邊對稱地逐次漸亮，全亮后仍由中間到兩邊逐次漸滅。

花型三的演示結(jié)果：

從中間到兩邊對稱地逐次漸亮，全亮后仍由中間到兩邊逐次漸滅。

第6部分硬件安裝與調(diào)試

在電路組裝過程中，遇到的第一個(gè)問題是面包板的使用，所幸在借助互聯(lián)網(wǎng)的情況下，我們學(xué)會(huì)了如何使用面包板，之后是元器件的分布問題，如果按照我們組仿真圖上的元器件分布來組裝電路的話面包板是太小了，因此我們將元器件進(jìn)行了重新排布，然而，重新排布又出現(xiàn)了許許多多的加長線，使得布線比較雜亂。在之后的硬件安裝中因?yàn)閷?shí)驗(yàn)設(shè)備的缺失，因此用函數(shù)信號發(fā)生器來代替時(shí)鐘信號發(fā)生器，在初始測試時(shí)只有兩個(gè)燈可以亮，而且不按照實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行花型變化。我將電路重新檢查后發(fā)現(xiàn)其中一片74ls194的時(shí)鐘信號線接錯(cuò)，而我將這根線接上后發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)燈可以按照實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行花型變化，而其他的燈同樣不亮。

第7部分總結(jié)

這兩周的課程設(shè)計(jì)，在老師的指導(dǎo)下，以及查閱資料，和同組的人一起討論使我收獲很多很多不僅加深了對書上知識的理解也擴(kuò)展了我的思維能力以及創(chuàng)造設(shè)計(jì)和動(dòng)手能力，在這次的課程設(shè)計(jì)中使我學(xué)習(xí)到了在書本上學(xué)習(xí)不到的東西。

設(shè)計(jì)電路的關(guān)鍵在于對設(shè)計(jì)要求的理解分析，以及對基本電路的相關(guān)知識的掌握。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，將整體的電路分成若干模塊來實(shí)現(xiàn)，這樣可以簡化電路設(shè)計(jì)思路電路分模塊化也可以更加方便地檢查電路中所出現(xiàn)的故障。

通過這次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)習(xí)到很多知識，設(shè)計(jì)比較，Multisim仿真軟件的使用，資料的整理，面包板的使用等。

另外，在本次課程設(shè)計(jì)中，我還發(fā)現(xiàn)了自己的許多不足之處，如對課本知識的疏忽和理解淺顯，以前只注重理論知識的學(xué)習(xí)，認(rèn)為只要理論知識學(xué)好就可以了，但這次課程設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)后我深深體會(huì)到自己知識的淺薄，同時(shí)也了解了實(shí)踐的重要性，就比如我們仿真做的很好但是事物卻差強(qiáng)人意，只學(xué)習(xí)理論知識是不夠的，他只是一部分，應(yīng)當(dāng)將理論和實(shí)際聯(lián)系起來，在實(shí)踐中運(yùn)用起來這才是我們的目的，所以在今后的學(xué)習(xí)中，我要更加努力學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識和基本技能，并與實(shí)踐相結(jié)合，為今后的學(xué)習(xí)工作打好良好的基礎(chǔ)。

第8部分附錄

附錄1 元器件清單

名稱	規(guī)格	數(shù)量	名稱	規(guī)格	數(shù)量
電阻	150k	1	電容	5.2uf	1
電阻	8k	1	電容	10nf	1
電阻	50Ω	1	74ls138		1
555定時(shí)器		1	74ls194		2
74ls160		2	74ls00		1
74ls08		1	74ls04		2
導(dǎo)線		若干	74ls32		1