課程設(shè)計彩燈循環(huán)控制器的電路圖的實驗報告

1、內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 課課 程程 設(shè)設(shè) 計計 課程名稱 電子技術(shù)綜合設(shè)計與實訓(xùn) 題目名稱 彩燈變換控制器設(shè)計 學(xué)生學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)班級 電氣工程及其自動化 1 班 學(xué) 號 學(xué)生姓名 江謀偉 指導(dǎo)教師 曲輝 2011 年 12 月 12 日 課程設(shè)計的內(nèi)容 設(shè)計任務(wù)及要求 用一個 LED 數(shù)碼管的每一段代表一組彩燈。 按數(shù)字循環(huán)顯示 3 種序列：自然序列 1,2,3,4, 奇數(shù)序列 1，3，5，7 偶數(shù)序列 0,2,4,6, 具有顯示，清零功能。 數(shù)碼管現(xiàn)實快慢連續(xù)調(diào)節(jié)（即計數(shù)時鐘方波頻率可調(diào)， 0.52HZ） 摘 要 這次的課程設(shè)計主要是用計數(shù)器來實現(xiàn)的，這個彩燈循環(huán)控制電路的實質(zhì) 就是要產(chǎn)

2、生一系列有規(guī)律的數(shù)列，然后通過一個八段數(shù)碼管顯示出來。這里使 用的主要就是計數(shù)器，計數(shù)器在時序電路中應(yīng)用的很廣泛，它不僅可以用于對 脈沖進(jìn)行計數(shù)，還可用于定時，產(chǎn)生節(jié)拍脈沖以及其他時序信號。運(yùn)用計數(shù)器 的不同的功能和不同的接發(fā)就可以實現(xiàn)不同的序列輸出了。 而這次的內(nèi)容還包括分電路圖的整合，使這個彩燈循環(huán)顯示器能夠按照要 求那個依次輸出自然序列，奇數(shù)序列，偶數(shù)序列。 最后還有一個部分就是用 7447 譯碼器把 74160 輸出的信號用數(shù)碼管顯示出 來。 一 前言 讓人眼花撩亂的廣告彩燈隨處可見，他將城市的夜晚裝扮的美麗迷人，商家已 無法離開廣告彩燈這一非常有效的宣傳武器。利用價格低廉的普通集成芯

3、片可 實現(xiàn)很多種廣告彩燈控制。例如用單片機(jī)，8086,8088 等高級芯片，實現(xiàn)彩燈 的循環(huán)點(diǎn)亮等，本設(shè)計利用常用的 555 定時器及 74ls 系列器件設(shè)計 8 路彩燈電 路。 二 原理框圖 三 芯片功能介紹 1）555 定時器 555 定時器是 8 引腳集成器件，其工作原理為: 輸出電壓只有兩種狀態(tài)：高電平低電平.在 555 定制器的復(fù)位端 R 端為低電平的條件下，無論閾值輸入端 TH 和觸發(fā)輸入端 TBTc 取 何值，輸出端 OUT 輸出低電平，且放電端口 D 與地接通。當(dāng)復(fù)位 端 R 為高電平時，如果閾值電壓 TH2Vcc/3,且觸發(fā)電壓 TRVcc/3，輸出端 OUT 輸出低電平，且

4、放電端口 D 與地接通；如 果閾值嗲電壓 THVcc/3，輸出端 OUT 和放 電端 D 保持原狀態(tài)不變：只要觸發(fā)電壓 TRVcc/3 時，輸出端 OUT 輸出高電平，且放電端口 D 與地段開。 f=1.43/(R1+2*R2)*c 時鐘生成器 地址生成器 控制開關(guān) 八選一數(shù)字選擇 器 八路彩燈 TRIG 2 OUT 3 RST 4 CVOLT 5 THR 6 DISC 7 VCC 8 GND 1 U? LM555H 0.00000001F C2 10K R2 10K R1 0.00047mF C1 VCC 5v GND GND GND 圖 1 555 定時器連接圖 2）16 進(jìn)制計數(shù)器 74

5、LS160 74SL160 是 16 引腳器件，其功能為： 74LS160 具有清零，計數(shù)，置數(shù)功能，當(dāng)清零端 CR 為低電平時， 輸出端 Q0，Q1，Q2，Q3 輸出低電平；當(dāng)清零端 CR 為高電平，且 置數(shù)端 LD 為低電平時，在 CP 脈沖的上升沿來時，完成置數(shù)功能， 即 Q0=D0，Q1=D1，Q2=D2，Q3=D3.當(dāng)清零端 CR，置數(shù)端 LD，使能 端 CTP，CTT 均為高電平時。完成對 CP 脈沖的計數(shù)功能。 表 1 74ls161 功能表 CLR 1 LD 9 ENT 10 ENP 7 CLK 2 RCO 15 P0 3 Q0 14 P1 4 Q1 13 P2 5 Q2 12

6、 P3 6 Q3 11 VCC 16 GND 8 U2 DM 74LS161AN GND GND S1 圖 2 74ls161 連接圖 輸入輸出 CPCRL D CP T CT T D0D1D2D3Q0Q1Q2Q3 上升 0 xxxxxxx0000 上升 10 xx00000000 上升 111100000001 上升 111100000010 上升 111100000011 上升 111100000100 上升 111100000101 上升 111100000110 上升 111100000111 上升 111100001000 上升 111100001001 上升 11110000101

7、0 上升 111100001011 上升 111100001100 上升 111100001101 上升 111100001110 上升 111100001111 上升 3）3 線-8 線譯碼器 74SL138 74LS138 是 16 引腳集成器件，其功 能為：當(dāng)使能端 G1 為高電平，O2A 和 O2B 為低電平時，74SL138 具有譯碼功能，此時，當(dāng)輸入端 C,B,A 的輸入信號由 000 依次變 到 111 時，輸出端 Y0，Y1,Y2，Y3,Y4，Y5，Y6，Y7，輸出低電頻 依次從 Y0 移至 Y7。 表 2 74ls138 功能表 輸入輸出 G1O2AO2BABCY0Y1Y2Y

8、3Y4Y5Y6Y7 10000001111111 10000110111111 10001011011111 10001111101111 10010011110111 1001011111101 10011011111101 10011111111110 0 xxxxxx1111111 A 1 B 2 C 3 OE2A 4 OE2B 5 OE1 6 Y7 7 GND 8 Y6 9 Y5 10 Y4 11 Y3 12 Y2 13 Y1 14 Y0 15 VCC 16 U3 SN74LS138N GND 1K R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 5v GND D1 D2 D3 D4

9、D5 D6 D7 D8 5v 2 3 1 S2 2 3 1 S3 5v 圖 3 74ls138 連接圖 四 原理說明 由于 74160 本身就是一個十進(jìn)制計數(shù)的芯片，因此對于這個部 分就只需按照其功能表來接電路就可以實現(xiàn)十進(jìn)制自然序列輸出了。 在脈沖信號的觸發(fā)下，計數(shù)器的輸出端的狀態(tài)依次為 0000010100111001011101111，然后再將計數(shù)器的輸 出端和數(shù)碼管的輸入端口相接就可以在數(shù)碼管上面看到依次顯示從 0 到 7 了。 奇數(shù)序列顯示電路 將奇數(shù) 1，3，5，7，用 8421BCD 碼分別表示為：“001” ， “011” ， “101” ， “111” ， ，可以發(fā)現(xiàn)最后一位

10、都為 1，因此可以在上 述十進(jìn)制自然序列的基礎(chǔ)上將數(shù)碼管的最低位接高電平就可以實現(xiàn) 奇數(shù)序列了。雖然在每個脈沖觸發(fā)的作用下，芯片實現(xiàn)的仍然是十 進(jìn)制，但是由于數(shù)碼管最低位接高電平，在數(shù)碼管顯示的則是奇數(shù) 列，但是顯示的時間間隔是正常自然序列的 2 倍，為了實現(xiàn)相鄰顯 示時間間隔相等，我們可以利用二分頻電路解決上述問題。 偶數(shù)序列顯示電路 將偶數(shù) 0，2，4，6 用 8421BCD 碼分別表示為“000”， “010”， “ 100”,“110”, ,可以發(fā)現(xiàn)最后一位都為 0，因此可以在上述十進(jìn)制自然 序列的基礎(chǔ)上將數(shù)碼管的最低位接低電平就可以實現(xiàn)偶數(shù)序列了。 雖然在每個脈沖觸發(fā)的作用下，芯片實

11、現(xiàn)的仍然是十進(jìn)制，但是由 于數(shù)碼管最低位接高電平，在數(shù)碼管顯示的則是偶數(shù)列，但是顯示 的時間間隔是正常自然序列的 2 倍，為了實現(xiàn)相鄰顯示時間間隔相 等，我們可以利用二分頻電路解決上述問題。 TRIG 2 OUT 3 RST 4 CVOLT 5 THR 6 DISC 7 VCC 8 GND 1 U1LM555H 0.00000001F C2 10K R2 10KR1 0.00047mF C1 V CC 5v G N D G N D G N D CLR 1 LD 9 ENT 10 ENP 7 CLK 2 RCO 15 P0 3 Q0 14 P1 4 Q1 13 P2 5 Q2 12 P3 6 Q

12、3 11 VCC 16 GND 8 U2DM74LS161AN G N D A 1 B 2 C 3 OE2A 4 OE2B 5 OE1 6 Y7 7 GND 8 Y6 9 Y5 10 Y4 11 Y3 12 Y2 13 Y1 14 Y0 15 VCC 16 U3SN74LS138N G N D 1K R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 5v G N D D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 G N D S1 5v 2 3 1 S2 2 3 1 S3 五五 結(jié)論與問題討論結(jié)論與問題討論 該電路的設(shè)計基本上完成了實驗的要求功能，只是在按下停止按鈕的時候，一放開改 按鈕，彩燈仍

13、然繼續(xù)顯示。只有按住停止按鈕不放開，彩燈才回停止顯示。 在設(shè)計這個電路的時候遇到了許許多多的問題，例如：怎樣能使 8 路彩燈能夠自動循 環(huán)點(diǎn)亮，怎樣使彩燈顯示奇數(shù)偶數(shù)數(shù)字，怎樣使每個數(shù)字顯示時間相等。這些問題都是要 經(jīng)過上網(wǎng)查找資料，了解芯片的功能，在草稿紙上一遍又一遍的畫出電路圖，經(jīng)過化簡后 再在軟件 Quartus 上做出相應(yīng)的電路圖。 在這次的課程設(shè)計中，我收獲很大，具體有以下幾方面： 1. 學(xué)以致用。在學(xué)習(xí)數(shù)字電路的過程中，上課我們都是些理論上的東西，并且上學(xué)期 做實驗也是照著書本上給出設(shè)計好的電路連線，卻一直都沒有正在運(yùn)用到自己所學(xué)的知識 來設(shè)計一個電路。而這次的課程設(shè)計真正讓我們通

14、過自己的知識和努力，通過自己查閱資 料、分析來解決問題。這不但能鞏固我們所學(xué)的理論知識，又能提高我們的實踐能力。 2. 學(xué)會分析解決設(shè)計上的問題。在設(shè)計電路的過程中，每一步都要自己去思考分析， 遇到問題時，經(jīng)常都要經(jīng)過多次的嘗試來解決改善問題，有時一點(diǎn)微小的錯誤都會影響到 結(jié)果的正確以否，而這些微小的錯誤經(jīng)常都是很難發(fā)現(xiàn)，這就需要我們學(xué)會仔細(xì)分析問題。 3. 懂得了如何去安裝調(diào)試電路。設(shè)計電路，關(guān)鍵步驟還在于解決實際遇到的問題，安 裝調(diào)試出正確的結(jié)果，這一步是至關(guān)重要也是最為困難的。很多時候，理論分析正確，調(diào) 試卻不一定正確，這關(guān)鍵也在于調(diào)試過程是否正確。我們必須遵循一些安裝調(diào)試步驟，先 單個調(diào)試，然后再整體調(diào)試，先局部再整體，切不可一次安裝后調(diào)試，因為這樣是很難查 出錯誤來。 總之，這次的課程設(shè)計的收獲是很大的，通過這幾天的努力，終于設(shè)計出“彩燈循環(huán) 控制器”的電路。從開始的無從下手到熟悉各種芯片的功能，到嘗試著