彩燈控制器_數(shù)電課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)課題： 彩燈控制器 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 電信12（1）班 學(xué)生學(xué)號(hào)： 2011508162 學(xué)生姓名： 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2015年1月14日 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 2015年1月14日彩燈控制器一、 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1、輸出控制路數(shù)可以預(yù)置，最多9路2、用數(shù)碼管顯示當(dāng)前亮燈的位置。3、控制花樣變化靈活多樣，且每種花樣可以選擇不同的頻率，基本花樣如下：4、依次亮（09），奇數(shù)列（1、3、5、7、9），偶數(shù)列（0、2、4、6、8），音樂(lè)符號(hào)序列（0、1、2、3、4、5、6、7、0、1）四種狀態(tài)不斷循環(huán)。二、方案設(shè)計(jì)與論證（一）方案實(shí)際輸入時(shí)鐘信號(hào)自然序列奇偶序列音樂(lè)符號(hào)序列彩燈序列1、 設(shè)

2、計(jì)思路數(shù)碼管顯示器兩片譯碼器 2、 總電路圖的設(shè)計(jì) 本課題電路圖可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的要求，可以依次輸出自然數(shù)列，奇數(shù)序列，偶數(shù)序列，還有音樂(lè)序列，而且還可以循環(huán)輸出，數(shù)碼管的顯示間隔時(shí)間也可以通過(guò)改變電源頻率來(lái)進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到間隔時(shí)間相等的要求。 電路中兩個(gè)74LS190D 的輸出端口分別與其中一個(gè)與門(mén)相接，一端與三態(tài)緩沖器相連。然后再將兩個(gè)門(mén)電路的輸出端分別與兩個(gè)74LS138D 的輸入端相接，輸出端分別與數(shù)碼管的對(duì)應(yīng)管腳相接。當(dāng)接通 5V 電源后，首先就是輸出自然序列，這時(shí)74LS190D按正常功能表接電路，它的清零端接的 是“1” ，這時(shí)就是它處在計(jì)數(shù)的操作，然后輸出通過(guò)或門(mén)相接再接至數(shù)碼管的

3、輸入端， 就可以依次顯示從 0 到 9，輸出要從 9 變到 0 的瞬間， 當(dāng) 它的進(jìn)位端的狀態(tài)是 “1” ， 然后通過(guò)一個(gè)三態(tài)緩沖器接至 74LS138D的輸入端和數(shù)碼管的最低位，這時(shí)從“1”變至“9” ，進(jìn)位端從一變?yōu)榱悖瑪?shù)碼管按偶數(shù)輸出。直至第三位產(chǎn)生進(jìn)位，最高位為1，此時(shí)產(chǎn)生音樂(lè)符序列。以此循環(huán)輸出。通過(guò)譯碼器使彩燈 開(kāi)始工作即開(kāi)始計(jì)數(shù)，如此周而復(fù)始的這樣循環(huán)，就可以實(shí)現(xiàn)我們需要的 功能了。3、 總的電路圖4、控制四進(jìn)制循環(huán)電路在這個(gè)部分主要是應(yīng)用了一個(gè)四進(jìn)制的計(jì)數(shù)器， 作用是為了使自然序 列，奇數(shù)序列，偶數(shù)序列，音樂(lè)序列能夠循環(huán)顯示。 4、 十進(jìn)制自然序列顯示電路的原理 由于 74LS

4、160 本身就是一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)的芯片， 因此對(duì)于這個(gè)部分就只需按照其功能表來(lái)接電路就可以實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制自然序列輸出了。在脈沖信號(hào)的觸發(fā)下，計(jì)數(shù)器的輸出 然 端的狀態(tài)依次為 0000000100100011010001010110011110001001，如圖 5、 奇數(shù)序列顯示電路的原理 將奇數(shù) 1， 5， 9 用 8421BCD 碼分別表示為： 3， 7， “0001” ， “0011” ， “0101” ， “0111” ， “1001”，可以發(fā)現(xiàn)最后一位都為 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(shí)現(xiàn)奇數(shù)序列了。雖然在每個(gè)脈沖觸發(fā)的作用下，芯片實(shí)現(xiàn)的 仍然是

5、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(shí)間間隔是正常自然序列的 2 倍，為了實(shí)現(xiàn)相鄰顯示時(shí)間間隔相等，我們可以利用 二分頻電路解決上述問(wèn)題。其序列顯示電路圖如圖6、 偶數(shù)序列顯示電路的原理 將偶數(shù) 0， 4， 8 用 8421BCD 碼分別表示為： 2， 6， “0000” ， “0010” ， “0100” ， “0110” ， “1000” 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(shí)現(xiàn)偶數(shù)序列了。雖然在每個(gè)脈沖觸發(fā)的作用下，芯片實(shí)現(xiàn)的 仍然是十進(jìn)制，但是由于數(shù)碼管最低位接低電平，在數(shù)碼管顯示的

6、則是偶數(shù)列，但是顯 示的時(shí)間間隔是正常自然序列的 2 倍，為了實(shí)現(xiàn)相鄰顯示時(shí)間間隔相等，我們可以利用 二分頻電路解決上述問(wèn)題。其序列顯示電路圖如圖 7、 音樂(lè)序列顯示電路的原理 音樂(lè)序列的特點(diǎn)是從 0 顯示到 7 后又再變?yōu)?0，這里可以將數(shù)碼管的最高位固定接 低電平就可以實(shí)現(xiàn)了。因?yàn)?74LS160 的輸出端只有三個(gè)與數(shù)碼管相接，當(dāng) 74LS160 的 輸出為“1000”和“1001”時(shí)，這時(shí)由于數(shù)碼管最高位是固定接低電平的，也就是數(shù)碼 管的輸入端仍是“0000”“0001” ， 。這樣數(shù)碼管的顯示就又變成 0 和 1 了。其序列顯示 電路圖如圖（二） 單元電路設(shè)計(jì)1、74LS190D: 十

7、進(jìn)制同步加/ 減計(jì)數(shù)器， 74LS190的預(yù)置是異步的。當(dāng)置入控制端（ LD ）為低電平時(shí)，不管時(shí)鐘CP 的狀態(tài)如何，輸出端（Q0Q3）即可預(yù)置成與數(shù)據(jù)輸入端（D0D3）相一致的狀態(tài)。計(jì)數(shù)是同步的，靠CP 加在4 個(gè)觸發(fā)器上而實(shí)現(xiàn)。當(dāng)計(jì)數(shù)控制端（CT ）為低電平時(shí)，在CP 上升沿作用下Q0Q3同時(shí)變化，從而消除了異步計(jì)數(shù)器中出現(xiàn)的計(jì)數(shù)尖峰。當(dāng)計(jì)數(shù)方式控制（U /D）為低電平時(shí)進(jìn)行加計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)方式控制（U /D）為高電平時(shí)進(jìn)行減計(jì)數(shù)。只有在CP 為高電平時(shí)CT 和U /D 才可以跳變74LS190 有超前進(jìn)位功能。當(dāng)計(jì)數(shù)溢出時(shí)，進(jìn)位/錯(cuò)位輸出端CO/BO）輸出一個(gè)低電平脈沖，其寬度為CP 脈沖

8、周期的高電平脈沖；行波時(shí)鐘輸出端（ RC ）輸出一個(gè)寬度等于CP 低電平部分的低電平脈沖。2、74LS191D為可預(yù)置的4 位二進(jìn)制同步加/減計(jì)數(shù)器74LS191的預(yù)置是異步的。當(dāng)置入控制端（LOAD）為低電平時(shí)，不管時(shí)鐘CLOCK的狀態(tài)如何，輸出端（QAQD）即可預(yù)置成與數(shù)據(jù)輸入端（AD）相一致的狀態(tài)。 74LS191 的計(jì)數(shù)是同步的，靠CLOCK加在4 個(gè)觸發(fā)器上而實(shí)現(xiàn)。當(dāng)計(jì)數(shù)控制端（EN G）為低電平時(shí)，在CLOCK上升沿作用下QAQD同時(shí)變化，從而消除了異步計(jì)數(shù)器中出現(xiàn)的計(jì)數(shù)尖峰。當(dāng)計(jì)數(shù)方式控制（DOWN/UP）為低電平時(shí)進(jìn)行加計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)方式控制（DOWN/UP）為高電平時(shí)進(jìn)行減計(jì)數(shù)

9、。只有在CLOCK為高電平時(shí)EN G和DOWN/UP 才可以跳變。 74LS191 有超前進(jìn)位功能。當(dāng)計(jì)數(shù)溢出時(shí)，進(jìn)位/錯(cuò)位輸出端（MAX/MIN）輸出一個(gè)高電平脈沖，其寬度為CLOCK 脈沖周期的高電平脈沖；行波時(shí)鐘輸出端（RC）輸出一個(gè)寬度等于CLOCK 低電平部分的低電平脈沖。3、74LS139D：74LS139為2-4線(xiàn)譯碼器，也可作數(shù)據(jù)線(xiàn)分配器。當(dāng)選通器為高電平，可將地址端的二進(jìn)制碼在一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。若作為數(shù)據(jù)輸入時(shí)，74LS139作為數(shù)據(jù)分配線(xiàn)。4、74LS125D：為三態(tài)輸出的四總線(xiàn)緩沖器。5、74LS08D：與門(mén)6、74LS138D：38譯碼器，有三個(gè)輸入端，A1

10、，A2，A3，輸出端低電平Y(jié)0Y7。7、74LS04D：非門(mén)。四、 電路清單原件序號(hào)型號(hào)主要參數(shù)數(shù)量備注VCC5V3單刀雙擲開(kāi)關(guān)1信號(hào)源50HZ，5V174LS190D174LS191D174LS139D174LS125D374LS08D274LS04D1074LS138D2接地5小燈泡2.5V10顯像管1五、性能測(cè)試與分析(軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試)經(jīng)測(cè)試之后，電路可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，即可以實(shí)現(xiàn)從自然序列到奇數(shù)數(shù)列、偶數(shù)序 列和音樂(lè)序列的循環(huán)顯示， 數(shù)字顯示時(shí)間間隔可以通過(guò)改變電壓源的頻 率來(lái)改變，最后達(dá)到每個(gè)數(shù)字的一次顯示時(shí)間基本相等。六、結(jié)論與心得通過(guò)一周的課程設(shè)計(jì)，我從中學(xué)到了多，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)自己諸多的不足。就拿一些簡(jiǎn)單的芯片來(lái)說(shuō)吧，由于對(duì)了解甚少，因此好多的原件都是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)了解其功能和參數(shù)。另一方便，剛剛看到課程設(shè)計(jì)題目的時(shí)候，感覺(jué)應(yīng)該挺簡(jiǎn)單的。但是當(dāng)自己開(kāi)始實(shí)戰(zhàn)的時(shí)候，卻一籌莫展，Altium Designer 6這一類(lèi)軟件也是初次接觸，雖然老師認(rèn)真的將了好幾遍，可好多地方也是霧里探花。因此不得不