光控八路彩燈循環(huán)顯示電路

電子與信息學(xué)院電子課程設(shè)計(jì)電子與信息學(xué)院電子課程設(shè)計(jì)-PAGE10--PAGE1-設(shè)計(jì)報(bào)告學(xué)院電子與信息學(xué)院課程名稱電子電路課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目八路彩燈循環(huán)電路專業(yè)班級姓名學(xué)號指導(dǎo)教師時(shí)間目錄1.內(nèi)容摘要(1)2.設(shè)計(jì)目的(1)3.設(shè)計(jì)任務(wù)與要求(1)4.選定系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案(1)5.單元電路的設(shè)計(jì)(3)6.總體電路圖(3)7.芯片介紹(4)8.電路的組裝和調(diào)試(7)9.電路的特點(diǎn)及改進(jìn)意見(7)10心得和體會(8)11參考文獻(xiàn)(9)12附錄A(9)光控八路彩燈循環(huán)顯示電路內(nèi)容摘要由光實(shí)現(xiàn)控制的八路彩燈循環(huán)控制電路，彩燈由發(fā)光二極管模擬代替。該電路在有光照的條件下，沒有電源輸入，555震蕩電路不工作，電路也沒有輸出，彩燈不會亮；當(dāng)沒有光照的條件，555開始工作，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，譯碼器有輸出，彩燈自然會循環(huán)亮。一、設(shè)計(jì)目的1、學(xué)會將一個(gè)實(shí)際情況抽象為邏輯電路的邏輯狀態(tài)的方法。2、掌握計(jì)數(shù)、譯碼、顯示綜合電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試。3、掌握實(shí)際輸出電路不同要求的實(shí)現(xiàn)方法。4、學(xué)會光敏電阻與繼電器的使用。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1.設(shè)計(jì)內(nèi)容：本課程要求設(shè)計(jì)一個(gè)由光控制的八路循環(huán)彩燈。2、性能要求：1）在有光的條件下，八路彩燈沒有輸出顯示。2）當(dāng)沒有光的條件下，八路彩燈有輸出顯示。3）彩燈的閃爍按一定的規(guī)則變化，可通過輸入電壓調(diào)節(jié)彩燈閃爍的規(guī)律。三、選定系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案拿到題目后，我經(jīng)過一番的分析及初步的整體思考，列出了三個(gè)方案：方案1：555定時(shí)器組成的振蕩器，其輸出的脈沖作為下一級的時(shí)鐘信號，計(jì)數(shù)器是用來累計(jì)和寄存輸入脈沖個(gè)數(shù)的時(shí)序邏輯部件。在此電路中采用十進(jìn)制計(jì)數(shù)／分頻器CD4017，其內(nèi)部由計(jì)數(shù)器及譯碼器兩部分組成，由譯碼輸出實(shí)現(xiàn)對脈沖信號的分配，整個(gè)輸出時(shí)序就是O0、O1、O2、…、O9依次出現(xiàn)與時(shí)鐘同步的高電平，寬度等于時(shí)鐘周期。方案2：電路中555定時(shí)器組成多諧振蕩器，輸出一定頻率的矩形脈沖。74HCl63是同步4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，當(dāng)輸入周期性脈沖信號時(shí)，其輸出為二進(jìn)制數(shù)形式，并且隨著脈沖信號的輸入，其輸出在0000-1111之間循環(huán)變化。通過4線-16線譯碼器74HCl54，其16條輸出線按照74HCl63所加的二進(jìn)制數(shù)依次變成低電平，哪條輸出線為低電平，與它相連的發(fā)光二極管就亮。因任一時(shí)刻，只有1個(gè)發(fā)光二極管亮，故所有16個(gè)發(fā)光二極管只接1個(gè)限流電阻。方案3：計(jì)數(shù)器74LS90作為555的計(jì)數(shù)器，74LSl38是3線-8線譯碼器,具有3個(gè)地址輸入端A2、A1、A0和3個(gè)選通端S1、S2、S3以及8個(gè)譯碼器輸出端Y0~Y1。用555定時(shí)器組成多諧振蕩器，輸出頻率為f=101Hz。結(jié)合以上三個(gè)方案，我最終選定了通過光敏電阻來控制繼電器的通斷，因?yàn)檠h(huán)彩燈對頻率的要求不高，只要能產(chǎn)生高低電平就可以了，且脈沖信號的頻率可調(diào)，所以采用555定時(shí)器組成的振蕩器，其輸出的脈沖作為下一級的時(shí)鐘信號，用74LS90芯片來計(jì)數(shù)和74LS138芯片譯碼器組成8級模擬電平檢測顯示器，74LS90和74LS138比較容易買到，價(jià)格比較便宜，且原理較簡單、易懂。第三個(gè)方案的光控八路彩燈循環(huán)顯示電路的系統(tǒng)框圖（如圖1）所示：放大器放大器控制器顯示器震蕩器計(jì)數(shù)器譯碼器感應(yīng)器圖1第三個(gè)方案的光控八路彩燈循環(huán)電路系統(tǒng)框圖四、單元電路的設(shè)計(jì)1、下圖為控制電路的電路圖，它采用9014三極管和一個(gè)熱敏電阻、繼電器組成控制電路，通過對繼電器的斷開和閉合的控制，達(dá)到對循環(huán)電路的控制，實(shí)現(xiàn)彩燈循環(huán)控制的目的（如圖2）。如圖2控制電路2、通過555震蕩電路輸出的脈沖來觸發(fā)計(jì)數(shù)器，每來一個(gè)脈沖，計(jì)數(shù)器就計(jì)數(shù)一次，從而控制發(fā)光二極管的亮與滅（如圖3）。圖2八路彩燈循環(huán)顯示電路五、總體電路圖1、總電路圖2、工作原理該電路先由光敏電阻、繼電器、9014三極管組成光控制電路，電路的光敏電阻受到光的照射下，光敏電阻呈低阻狀態(tài)，使9014三極管的基極電位降低，處于截止?fàn)顟B(tài)，繼電器K不吸合，燈不亮；當(dāng)光敏電阻不受到光照條件，光敏電阻的阻值逐漸變大，9014三極管的基極電位上升，當(dāng)上升到一定程度后，9014三極管導(dǎo)通，繼電器K吸合，電路有輸出，燈亮。再由555定時(shí)器、74LS90計(jì)數(shù)器、74LS138譯碼器組成八路彩燈循環(huán)電路（如圖2）。74LS90計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘由555震蕩電路提供，改變555的震蕩頻率可改變計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)快慢，即可控制彩燈的閃爍快慢，計(jì)數(shù)器輸出信號輸入至138譯碼器，由138譯碼，根據(jù)計(jì)數(shù)器輸出不同的計(jì)數(shù)結(jié)果，即可控制138譯碼器譯碼得到8種不同的輸出信號，決定控制彩燈的循環(huán)變化。顯然，不同的計(jì)數(shù)器與譯碼器電路，得到的是不同的彩燈循環(huán)控制結(jié)果。若譯碼器不變，在計(jì)數(shù)器的控制端輸入不同的控制信號，進(jìn)行不同的計(jì)數(shù)，則在輸出端可見不同的彩燈循環(huán)輸出。六、芯片介紹1、簡述74LS90：74LS90是異步二—五—十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，它既可以作二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，又可以作五進(jìn)制和十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。圖6-1為74LS90引腳排列，圖6-2為不同計(jì)數(shù)器的連線圖。表6-3為功能表。通過不同的連接方式，74LS90可以實(shí)現(xiàn)四種不同的邏輯功能；而且還可借助R0(1)、R0(2)對計(jì)數(shù)器清零，借助S9(1)、S9(2)將計(jì)數(shù)器置9。其具體功能詳述如下：(1)計(jì)數(shù)脈沖從CP1輸入，QA作為輸出端，為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。(2)計(jì)數(shù)脈沖從CP2輸入，QDQCQB作為輸出端，為異步五進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。(3)若將CP2和QA相連，計(jì)數(shù)脈沖由CP1輸入，QD、QC、QB、QA作為輸出端，則構(gòu)成異步8421碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。在此設(shè)計(jì)中，我采用的就是異步8421碼十進(jìn)制的加法計(jì)數(shù)器，比較適合我們的常規(guī)思維及計(jì)算機(jī)等。(4)若將CP1與QD相連，計(jì)數(shù)脈沖由CP2輸入QA、QD、QC、QB作為輸出端，則構(gòu)成異步5421碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。(5)清零、置9功能。異步清零當(dāng)R0(1)、R0(2)均為“1”；S9(1)、S9(2)中有“0”時(shí)，實(shí)現(xiàn)異步清零功能，即QDQCQBQA＝0000。置9功能當(dāng)S9(1)、S9(2)均為“1”；R0(1)、R0(2)中有“0”時(shí)，實(shí)現(xiàn)置9功能，即QDQCQBQA＝1001。圖6-174LS90引腳排列圖圖6-174LS90引腳排列圖圖6-2圖6-274LS90構(gòu)成的不同進(jìn)制計(jì)數(shù)時(shí)的連線圖表6-3不同進(jìn)制的功能表輸入輸出功能清0置9時(shí)鐘QDQCQBQAR0(1)、R0(2)S9(1)、S9(2)CP1CP2110××0×××0×0×0×0清00×0×11××11×0×011置90××00××0↓1QA輸出二進(jìn)制計(jì)數(shù)1↓QDQCQB輸出五進(jìn)制計(jì)數(shù)↓QAQDQCQBQA輸出8421BCD碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)QD↓QAQDQCQB輸出5421BCD碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)11不變保持2、簡述74LS138以3線－8線譯碼器74LS138為例進(jìn)行分析，圖6-4、6-5分別為其邏輯圖及引腳排列。其中A2、A1、A0為地址輸入端，～為譯碼輸出端，S1為使能端。表6-6為74LS138功能表，也是此八路彩燈循環(huán)輸出的結(jié)果。時(shí)，或S1＝X，＋＝1時(shí)，譯碼器被禁止，所有輸出同時(shí)為1。圖6-4邏輯圖圖6-5引腳排列圖圖6-4邏輯圖圖6-5引腳排列圖圖6-674LS138圖6-674LS138 譯碼器的功能表七、電路的組裝和調(diào)試在電路組裝過程中，遇到最大的問題是，起初考慮不夠周全，元器件分布不夠合理，不但影響了整體電路的美觀，而且也給后來的調(diào)試帶來了不必要的麻煩。在調(diào)試的過程中，我遇到了很多的問題，剛開始我想當(dāng)然的把發(fā)光二極管正接，等到調(diào)試才發(fā)現(xiàn)二極管接反了。后來，由于我對各個(gè)元器件的值估算錯(cuò)誤，結(jié)果燒了一個(gè)三極管。不過，我這個(gè)電路調(diào)試起來算是比較安全的了?，F(xiàn)已調(diào)試成功，把輸入電壓調(diào)到6～9V，夾住輸入端，就可以，在無光照的條件下，就可以使八路發(fā)光二極管循環(huán)亮；有光照的情況，二極管不亮。八、電路的特點(diǎn)及改進(jìn)意見此電路比較簡單，易于實(shí)現(xiàn)，也比較時(shí)用。如果在繼電器旁邊并連上一個(gè)阻塞二極管，保證電流不回流；給三極管串上一個(gè)保護(hù)電阻，可以保護(hù)三極管不被擊穿；可以把光敏電阻換成光敏二極管或光敏三極管，會使整個(gè)電路靈敏些。九、心得和體會參考文獻(xiàn)1、《電子技能與EDA技術(shù)》主編：韓克柳秀山2、《數(shù)據(jù)電路設(shè)計(jì)報(bào)告》3、《電子控制電路實(shí)例》主編：陳爾紹4《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)與綜合訓(xùn)練》主編：盧慶林附錄A設(shè)計(jì)所需元器件:器件數(shù)量型號電阻一個(gè)1M一個(gè)10K八個(gè)1K電位器一個(gè)10K光敏電阻一個(gè)1K繼電器一個(gè)9V三極管一個(gè)