電路課程設計燈光顯示電路11

1、 數(shù)字電子技術 課程設計報告題 目：燈光顯示電路 專 業(yè)：電子信息工程 班 級：2010級2班 姓 名：林大英 2010508127魏冬亮 2010508135 2012年7月一、簡述燈光顯示電路是人們生活中必不可少的一個部分。有光明的地方，就有人類文明。數(shù)萬年前，人類就已經(jīng)懂得使用自然之火來御寒、燒烤和照明。三千多年前，人類開始使用簡單燈具承載火燭，書寫文明史。從粗糙的石燈到青銅燈，陶瓷燈到電燈，燈具的歷史變遷打上了深刻的時代烙印，同時也是社會經(jīng)濟和文化的縮影。燈光顯示電路廣泛的應用于信號燈，在我們日常生活中起著重要的作用。本文設計了一個燈光顯示電路，三個彩燈黃、綠、紅循環(huán)顯示，跟交通燈有異

2、曲同工之妙，并且利用軟件對相應的電路進行仿真，仿真結果表明電路能夠很好的顯示燈光循環(huán)。二、設計任務及具體要求1、設計目的1）、掌握計算、譯碼、顯示驅動電路的設計與調試方式2）、根據(jù)不同的要求實現(xiàn)不同的輸出2、設計任務：三個彩燈紅、綠、黃循環(huán)顯示。彩燈顯示狀態(tài)表如下表所示。CLKRGY000010012010 3100411151006 01070013、 設計方案根據(jù)彩燈顯示的狀態(tài)表分析，該電路由信號發(fā)生、計數(shù)器、顯示譯碼器模塊、顯示驅動電路構成。信號產(chǎn)生的脈沖作用于計算器，計數(shù)器實現(xiàn)000111狀態(tài)的輸出，顯示譯碼模塊將計數(shù)器的輸出轉換成彩燈顯示狀態(tài)，由發(fā)光二極管顯示輸出。彩燈顯示電路框圖如

3、圖所示： 顯示驅動顯示譯碼器 計算器1、集成555定時器多諧振蕩器多諧振蕩器是能產(chǎn)生矩形波的一種自激振蕩器電路，由于矩形波中除基波外還含有豐富的高次諧波，故稱為多諧振蕩器。多諧振蕩器沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)，在自身因素的作用下，電路就在兩個暫穩(wěn)態(tài)之間來回轉換。555定時器多諧振蕩器如圖所示：由555定時器多諧振蕩器構成的脈沖源如圖所示：如上圖所示，R1，R2和C是外接定時元件，電路中將高電平觸發(fā)端（THR腳） 和低電平觸發(fā)端（TRI腳）并接后接到R2和C的連接處，將放電端（DIS腳）接到R1，R2的連接處。由于接通電源瞬間，電容C來不及充電，電容器兩端電壓Uc為低電平，小于（1/3）Vcc，故

4、高電平觸發(fā)端與低電平觸發(fā)端均為低電平，輸出Uo為高電平，放電管VT截止。這時，電源經(jīng)R1，R2對電容C充電，使電壓Uc按指數(shù)規(guī)律上升,當Uc上升到（2/3）Vcc時，輸出Uo為低電平，放電管VT導通，把Uc從（1/3）Vcc上升到（2/3）Vcc這段時間內電路的狀態(tài)稱為第一暫穩(wěn)態(tài)，其維持時間的長短與電容的充電時間有關。由于放電管VT導通，電容C通過電阻R2和放電管放電，電路進人第二暫穩(wěn)態(tài).其維持時間的長短與電容的放電時間有關，隨著C的放電，Uc下降，當Uc下降到（1/3）Vcc時，輸出Uo為高電平，放電管VT截止，Vcc再次對電容C充電，電路又翻轉到第一暫穩(wěn)態(tài)。所以，接通電源后，電路就在兩個暫

5、穩(wěn)態(tài)之間來回翻轉，則輸出可得矩形波。電路一旦起振后，uc電壓總是在（1/32/3）Vcc 之間變化。工作波形如下：振蕩周期T=T1+T2 ，T1為電容充電時間， T2為電容放電時間充電時間 T1=0.7(R1+R2)C放電時間 T2=0.7R2C頻率 f=1/T2、74LS160計算器計數(shù)器不僅用于對時鐘脈沖計數(shù)，還可以用于分頻、定時、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖和脈沖序列以及進行數(shù)字運算等。計數(shù)器的種類非常繁多。如果按計數(shù)器中的觸發(fā)器是否同時翻轉分類，可以將計數(shù)器分為同步式和異步式兩種。在同步計數(shù)器中，當時鐘脈沖輸入時觸發(fā)器的翻轉是同時發(fā)生的。而在異步計數(shù)器中，觸發(fā)器的翻轉是有先有后，不是同時發(fā)生的。74L

6、S160為同步置數(shù)，異步置零的十進制同步計算器。 本實驗利用了同步置數(shù)法將160接成8進制以實現(xiàn)控制循環(huán)。當清零端CLR為低電平時，不管時鐘端 CLK狀態(tài)如何，即可完成清零功能，并且，使得清零端為低電平的狀態(tài)僅僅在極短的時間里出現(xiàn)，故在穩(wěn)定的狀態(tài)循環(huán)中不包括該狀態(tài)。160的預置是同步的。當置入控制器LOAD 為低電平時，必須要等下一個時鐘信號到達后，才能將計算器置零，故該狀態(tài)包含在穩(wěn)定的循環(huán)狀態(tài)中。160的計數(shù)是同步的，靠CLK同時加在四個觸發(fā)器上而實現(xiàn)的。 當 CEP、CET為高電平時，在 CLK上升沿作用下 Q0Q3 同時變化， 從而消除了異步計數(shù)器中出現(xiàn)的計數(shù)尖峰。以下為74LS160接

7、成的同步八進制計算器：引腳說明：ENP/ENT控制端均高電平有效，LOAD（置數(shù)端）低電平有效，CLR（置零端）低電平有效，CLK脈沖信號下降沿有效，RCO為進位輸出，A-D并行數(shù)據(jù)輸入端，QA-QD輸出端。采用置數(shù)法時可以從計數(shù)循環(huán)中的任何一個狀態(tài)置入適當?shù)臄?shù)值而跳躍N-M個狀態(tài)，得到M進制計數(shù)器。圖中的接法是用Q3Q2Q1Q0=0111狀態(tài)譯碼產(chǎn)生LD=0信號，下一個CLK信號到達時置入0000狀態(tài)，從而跳過10001001這兩個狀態(tài)，得到八進制計數(shù)器。3、74LS138譯碼器138為3線-8線譯碼器。譯碼器是將每個輸入的二進制代碼譯成對應的輸出高、低電平信號或另外一個代碼。以下是74LS

8、138的邏輯圖：當一個選通端（G1）為高電平，另兩個選通端（(G2A)和(G2B)）為低電平時，可將地址端（A、B、C）的二進制編碼在一個對應的輸出端以低電平（反碼）譯出。在本實驗電路中，將計數(shù)器74LS160的輸出端的信號作為譯碼器的輸入信號，G1接入高電平,G1、G2接入低電平，譯碼器處在工作狀態(tài)。A、B、C地址輸入端對應著一個輸出Yi。4、顯示驅動電路譯碼器的輸出信號將轉化為驅動燈管發(fā)光的信號，譯碼器的輸出每次只能有一個狀態(tài)，通過一個與非門可以達到輸出的循環(huán)顯示。U1=（Y1Y4Y7）U2=（Y2Y4Y6）U3=（Y3Y4Y5）5、實驗總方案6、器件清單5V電源 1個20K電阻 2個 0

9、.01uF電容 1個0.47uF電容 1個555定時器多諧振蕩器 1個74LS160計算器 1個74LS138譯碼器 1個74LS12與非門 4個LED（紅、黃、綠） 各1個導線若干四、調試結構記錄仿真中，我們使電平信號從最初0000到最終的0111，一次循環(huán)下去，即三個led燈的三個亮滅情況按二進制變換情況而變化。仿真結果分析驗證了我們組設計電路的正確性。五、總結與體會在這短暫的幾天時間里，我們進行了數(shù)電課程設計。課程設計是我們專業(yè)課程知識綜合應用的實踐練習，是我們將理論知識應用到實踐的一次機會。通過這次課程設計，加深我們對該課程的一些理論的理解和應用，是對課程的一次綜合性學習。由于剛剛結束了數(shù)電課程考試，對一些理論的知識印象都還很深刻，運用起來也還很得心應手。我們這次的選題很接近生活，燈光在我們的日常生活中已經(jīng)是不可缺少的一部分了，如果沒有燈光在夜晚的照明，我們的生活中將會有很多的不方便的時候。課程設計真的很磨練我們的意志，剛開始的時候，拿著仿真軟件卻不會用，大家在一起討論，慢慢地摸索出來了在設計的過程中，我們參看教材和相關書目，也在網(wǎng)上找了相應資料，綜合各種方案，最終選擇了一種最簡潔的方案，用的元器件最少，排線最優(yōu)。當我整理著自己的設