彩燈控制器數(shù)電課設(shè)(保證優(yōu)秀)

1、目錄1.理論設(shè)計(jì)22.方案設(shè)計(jì)2方案比擬2整體方案設(shè)計(jì)23.工作原理3原理方框圖3主要工作原理34.各主要電路設(shè)計(jì)及部件工作原理3循環(huán)控制電路JK觸發(fā)器、74LS1383脈沖及降頻電路555、JK觸發(fā)器4計(jì)數(shù)顯示電路5上電復(fù)位電路65.原理總電路圖76.元器件清單87.調(diào)試過(guò)程及測(cè)試數(shù)據(jù)87.1 各主要功能塊的單獨(dú)調(diào)試87.1.1 CD4511與數(shù)碼管的調(diào)試87.1.2 555與降頻器的調(diào)試8循環(huán)局部和非門的調(diào)試9兩個(gè)74LS160的調(diào)試97.2 調(diào)試總結(jié)果分析108.課設(shè)總結(jié)109.參考文獻(xiàn)101.理論設(shè)計(jì)以10進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160為主要器件，加之以循環(huán)控制電路、脈沖電路、顯示電路、復(fù)位

2、電路等，即可實(shí)現(xiàn)題目所述的功能：翻開電源時(shí)，控制器可自動(dòng)清零，從接通電源時(shí)刻起，自動(dòng)地依次顯示出數(shù)字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9自然數(shù)列，1、3、5、7、9奇數(shù)列，0、2、4、6、8偶數(shù)列和0、1、2、3、4、5、6、7、0、1音樂(lè)符號(hào)數(shù)列，然后又依次顯示出自然數(shù)列、奇數(shù)列、偶數(shù)列和音樂(lè)符號(hào)數(shù)列如此周而復(fù)始，不斷循環(huán)。2.方案設(shè)計(jì)比擬方案一：可以用74LS153、74LS160及NE555加以必要的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。此電路的特點(diǎn)在于：電路簡(jiǎn)單、器件使用少、構(gòu)思奇妙。方案二： 以JK觸發(fā)器和譯碼器作為循環(huán)控制局部，加必要的門電路，結(jié)合74LS160、7448便可實(shí)現(xiàn)。此方法較為普通。在設(shè)計(jì)過(guò)

3、程中，考慮第二種方案簡(jiǎn)單易行、思路清晰，綜合考慮，故采用方案二。用JK觸發(fā)器、74LS138、NE555、74LS160、7448、共陰數(shù)碼管、電阻、電容以及必要的門電路設(shè)計(jì)一個(gè)控制電路。a循環(huán)控制電路：兩個(gè)JK觸發(fā)器構(gòu)成四進(jìn)制00-01-10-11計(jì)數(shù)器電路、外接譯碼器74LS138和必要的門電路來(lái)循環(huán)控制4種顯示狀態(tài)，同時(shí)外加4個(gè)發(fā)光二極管作為顯示四種狀態(tài)的指示燈；b脈沖及降頻電路：由NE555構(gòu)成多諧振蕩器產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖，JK觸發(fā)器構(gòu)成降頻電路c計(jì)數(shù)顯示電路：采用兩個(gè)10進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160、7448、共陰數(shù)碼管構(gòu)成顯示電路d上電復(fù)位電路：10uF電解電容、510歐姆電阻構(gòu)成復(fù)位電路，

4、用于兩個(gè)74LS160和JK觸發(fā)器的清零3.工作原理原理方框圖循環(huán)控制局部JK觸發(fā)器、74LS138、74LS047448及顯示局部74LS32、7448LED指示局部74LS32脈沖及降頻局部NE555、JK觸發(fā)器2個(gè)74LS160 圖2-1 總體方框圖主要工作原理本系統(tǒng)重要局部為循環(huán)控制局部，循環(huán)控制局部中的JK觸發(fā)器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)四進(jìn)制循環(huán)狀態(tài)，通過(guò)74LS138譯碼后會(huì)產(chǎn)生4個(gè)控制狀態(tài)，這4個(gè)控制狀態(tài)將分別控制74LS160的工作狀態(tài)，74LS160在脈沖的作用下經(jīng)7448譯碼后便可以顯示出4組數(shù)字。4.各主要電路設(shè)計(jì)及部件工作原理4.1循環(huán)控制電路JK觸發(fā)器、74LS138圖4-1-1

5、JK觸發(fā)器構(gòu)成的四進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路圖4-1-2 K觸發(fā)器及74LS138構(gòu)成的循環(huán)控制電路如圖4-1-1 JK觸發(fā)器構(gòu)成的四進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路，當(dāng)開機(jī)時(shí)，復(fù)位信號(hào)會(huì)使其輸出上下位為00，在接下來(lái)的脈沖下輸出會(huì)以000110110001循環(huán)。JK觸發(fā)器構(gòu)成的四進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路的設(shè)計(jì)過(guò)程：由次態(tài)方程及狀態(tài)方程求J、K化簡(jiǎn)求次態(tài)用卡諾圖表示寫狀態(tài)轉(zhuǎn)換表步驟省略4.2脈沖及降頻電路555、JK觸發(fā)器 圖4-2-1 NE555多諧振蕩器電路 圖4-2-2JK觸發(fā)器降頻電路多諧振蕩器是一種自激振蕩電路，不需要外加輸入信號(hào)，就可以自動(dòng)地產(chǎn)生出矩形脈沖。多諧振蕩器沒(méi)有穩(wěn)態(tài)，所以又稱為無(wú)穩(wěn)電路。在多諧振蕩器中，由一個(gè)暫

6、穩(wěn)態(tài)過(guò)渡到另一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，其“觸發(fā)信號(hào)是由電路內(nèi)部電容充放電提供的，因此無(wú)需外加觸發(fā)脈沖。多諧振蕩器的振蕩周期與電路的阻容元件有關(guān)。多諧振蕩器的周期可以用公式:t=R1+2R2Cln2計(jì)算，即上圖4-2-1多諧振蕩器s。降頻電路是由一個(gè)JK觸發(fā)器構(gòu)成，當(dāng)J端和K端接成高電平時(shí)就是一個(gè)T型觸發(fā)器。T觸發(fā)器在一個(gè)脈沖的下降沿Q端的狀態(tài)會(huì)變化一次，由這個(gè)原理便可以做成倍頻降頻器。采用頻降作用：顯示奇偶數(shù)和09顯示各數(shù)字時(shí)間相同，保證顯示所有數(shù)字時(shí)間一樣計(jì)數(shù)顯示電路由于要顯示4組數(shù)字，0、1、2、3、4、5、6、7、8、9自然數(shù)列，1、3、5、7、9奇數(shù)列，0、2、4、6、8偶數(shù)列和0、1、2、3、4、

7、5、6、7音樂(lè)符號(hào)數(shù)列，分析每組的特點(diǎn)，音樂(lè)數(shù)列和自然數(shù)列都是按順序來(lái)，而奇偶數(shù)列那么是間隔了一個(gè)數(shù)，因此可以歸為兩組；音樂(lè)數(shù)列和自然數(shù)列、奇偶數(shù)列。以這樣的思路就可以用2個(gè)74LS160來(lái)計(jì)數(shù)。音樂(lè)數(shù)列和自然數(shù)列的74LS160：圖3-3-1 74LS160A音樂(lè)數(shù)列和自然數(shù)列都是從0開始的，因此運(yùn)用起來(lái)較簡(jiǎn)單。自然數(shù)列直接用就可以,；對(duì)于音樂(lè)數(shù)列那么到了7的的時(shí)候就要復(fù)位到0，解決方法如下：在要消除異步復(fù)位時(shí)的閃爍的前提下，可以用同步置位，即在輸出端口到達(dá)0111時(shí)把其低3位處理成職位信號(hào)，再考慮別的控制因素的情況下，電路便可如上圖方法設(shè)計(jì)。奇偶數(shù)列的74LS160：圖3-3-2 74LS

8、160B對(duì)于奇偶數(shù)列的處理，可以從輸出四位二進(jìn)制看出解決問(wèn)題的方法，奇數(shù)列：0001,0011,0101,0111,1001。偶數(shù)列：0000,0010,0100,0110,1000。假設(shè)顯示局部不接四位二進(jìn)制輸出的最低位，最低位接0，那么可以得到偶數(shù)列的輸出；反之，顯示局部不接四位二進(jìn)制輸出的最低位，最低位接1，那么可以得到奇數(shù)列的輸出。對(duì)于這個(gè)奇偶數(shù)列的74LS160，假設(shè)和音樂(lè)數(shù)列、自然數(shù)列的74LS160接同一個(gè)脈沖，那么會(huì)出現(xiàn)兩類數(shù)字的跳動(dòng)周期不一樣，那么就可以用0.5倍頻降頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖3-4-1 復(fù)位電路復(fù)位電路用于兩個(gè)74LS160和JK觸發(fā)器的清零，使得在一開機(jī)的情況下全部從

9、零開始5.原理總電路圖6.元器件清單7 Resistors11 Integrated CircuitsQuantity:ReferencesValueQuantity:ReferencesValue2R1, R224k1U174LS1384R3-R62201U274041R75102U3, U474LS1123 Capacitors1U5555Quantity:ReferencesValue2U6, U7741602C1, C310uF1U874481C21U974LS114 Diodes2U10, U1174LS32Quantity:ReferencesValue 4D1-D4LED-GRE

10、EN7.調(diào)試過(guò)程及測(cè)試數(shù)據(jù)7.1 各主要功能塊的單獨(dú)調(diào)試7.1.1 CD4511與數(shù)碼管的調(diào)試焊接時(shí)最先做CD4511與數(shù)碼管的連接。連接好后通上電源，首先測(cè)試數(shù)碼管的全部點(diǎn)亮。把CD4511的測(cè)試端LT接地，可以看到數(shù)碼管顯示8字，說(shuō)明數(shù)碼管是好的。接著，把CD4511的LE端接地、BI和LT接高電平，此時(shí)在輸入端A、B、C、D接相應(yīng)的信號(hào)使數(shù)碼管顯示0-9各個(gè)字符。通過(guò)以上的測(cè)試便能得知此電路的好壞。通過(guò)以上的測(cè)試方法，本電路沒(méi)有問(wèn)題、可以使用。7.1.2 555與降頻器的調(diào)試通過(guò)把555_VIRTUAL接成多謝振蕩電路便可以輸出方波，通過(guò)公式t=R1+2R2Cln2的計(jì)算可得方波周期。本

11、電路用R1=R2=24k、C= 10uF，那么t=0.5s，再通過(guò)接0.5倍頻的JK觸發(fā)器便得到1s方波。這兩個(gè)方波脈沖分別給兩個(gè)74LS160提供信號(hào)。調(diào)試：照電路圖接好線路后，給電路通上電。通過(guò)測(cè)試555_VIRTUAL的out端和JK觸發(fā)器的Q端，看其是否為0.5Hz和1Hz。在仿真軟件上得到的結(jié)果如下列圖：圖7-1-2-1 復(fù)位電路循環(huán)局部和非門的調(diào)試此局部由一個(gè)JK觸發(fā)器、一個(gè)74LS138和4個(gè)非門構(gòu)成，可以分別輸出4個(gè)高電平用以控制兩個(gè)74LS160的工作。測(cè)試：焊接好電路后，上電。給JK觸發(fā)器一個(gè)低頻脈沖，用示波器測(cè)量4個(gè)非門的輸出端，假設(shè)每個(gè)非門會(huì)分別輸出高電平，那么此電路是

12、好的。兩個(gè)74LS160的調(diào)試兩個(gè)74LS160和一些必要的門電路便可以構(gòu)成4個(gè)數(shù)列的循環(huán)輸出。如圖7-1-4-1即為自然數(shù)列和音樂(lè)數(shù)列的組合，如圖圖6-1-4-2即為奇、偶數(shù)列的組合。圖7-1-4-1 74LS160A自然數(shù)列和音樂(lè)數(shù)列的組合圖7-1-4-2 74LS160B奇、偶數(shù)列的組合把上圖兩個(gè)電路的輸出端通過(guò)或門按主圖紙接好線后便可以測(cè)試。測(cè)試：接通總電源，把兩個(gè)74LS160及JK觸發(fā)器均復(fù)位一下，觀察數(shù)碼管的顯示。如果出現(xiàn)0-9、1-9、0-8、1-7這樣的顯示情況，那么電路沒(méi)有問(wèn)題。假設(shè)出現(xiàn)不顯示那么是復(fù)位沒(méi)有成功，以后連上復(fù)位電路后便會(huì)沒(méi)有問(wèn)題。7.2 調(diào)試總結(jié)果分析 以上的每個(gè)主要的小功能局部調(diào)試是很容易成功的，在調(diào)試過(guò)程中夜也遇到一些問(wèn)題，比方：在沒(méi)有接上電復(fù)位電路的時(shí)候，容易