彩燈控制器的設(shè)計(jì)數(shù)字電子課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、<p>　　數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p><b>　　彩燈控制器的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù) </p><p><b>　　電子通信與物理學(xué)院</b></p><p>　　日期：2016年 1 月 1日</p><

2、;p><b>　　摘要</b></p><p>　　這次的課程設(shè)計(jì)主要是用選擇器與觸發(fā)器和計(jì)數(shù)器以雙向移位寄存器來實(shí)現(xiàn)的，這個(gè)彩燈控制電路的實(shí)質(zhì)就是要產(chǎn)生一系列有規(guī)律的數(shù)列，然后通過八只LED顯示出來。這里使用的主要就是計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器在時(shí)序電路中應(yīng)用的很廣泛，它不僅可以用于對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，還可用于定時(shí)，產(chǎn)生節(jié)拍脈沖以及其他時(shí)序信號(hào)。運(yùn)用計(jì)數(shù)器的不同的功能和不同的接發(fā)就可以實(shí)現(xiàn)不同的序列

3、輸出了。</p><p>　　關(guān)鍵詞:彩燈控制器；555定時(shí)器；計(jì)數(shù)器；移位寄存器</p><p><b>　　目錄 </b></p><p>　　一、設(shè)計(jì)任務(wù)................................5</p><p>　　1.1系統(tǒng)功能要求............................

4、.....5</p><p>　　1.2數(shù)字電路設(shè)計(jì)要求.............................5</p><p>　　二、方案選擇................................7</p><p>　　2.1方案一.......................................7</p><p&g

5、t;　　2.2方案二.......................................7</p><p>　　系統(tǒng)組成及工作原理......................7</p><p>　　3.1系統(tǒng)框圖.....................................7</p><p>　　3.2系統(tǒng)原理圖................

6、...................7</p><p>　　3.2.1脈沖發(fā)生電路原理圖.......................7</p><p>　　3.2.2 33進(jìn)制計(jì)數(shù)器原理圖.....................9</p><p>　　3.2.3邏輯控制電路原理圖.......................9</p><

7、p>　　3.3總電路原理圖.................................13</p><p>　　四、調(diào)試過程與調(diào)試結(jié)果..........................14</p><p>　　4.1調(diào)試過程.....................................14</p><p>　　4.1.1邏輯電路調(diào)試....

8、.........................14</p><p>　　4.2脈沖發(fā)生電路的調(diào)試...........................14</p><p>　　4.3二極管電路的調(diào)試.............................14</p><p>　　五、總結(jié)體會(huì)................................15&

9、lt;/p><p>　　六、參考文獻(xiàn)................................16</p><p>　　附錄........................................17</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p><b>　　1、系統(tǒng)功能要求<

10、;/b></p><p>　?。?）有八只LED，L0……L7。</p><p>　?。?）顯示順序如下表</p><p>　　（3）顯示間隔為0.25S，0.5S，1S，2S可調(diào)。</p><p>　　序號(hào)L0L1L2L3L4L5L6L7</p><p>　　0 1 11 1

11、 111 0</p><p>　　1 0 1 1 1 1 111</p><p>　　2 1 01 1 1111</p><p>　　3 1 1 0 1 1111</p><p>　　4 1 11 0 1 1 11

12、</p><p>　　5 1 1 11 0 11 1</p><p>　　6 1 1 1 11 0 1 1</p><p>　　7 11111101</p><p>　　8 11111110</p><p>　　9

13、 11111111</p><p>　　10 01111111</p><p>　　11 00111111</p><p>　　12 00011111</p><p>　　13 00001111</p><p>　　14

14、 00000111</p><p>　　15 00000011</p><p>　　16 00000001</p><p>　　17 00000000</p><p>　　18 10000000</p><p>　　19

15、 11000000</p><p>　　20 11100000</p><p>　　21 11110000</p><p>　　22 11111000</p><p>　　23 11111100</p><p>　　24

16、 11111110</p><p>　　25 10000000</p><p>　　26 01000000</p><p>　　27 00100000</p><p>　　28 00010000</p><p>　　29

17、 00001000</p><p>　　30 00000100</p><p>　　31 00000010</p><p>　　32 00000001</p><p>　　2、數(shù)字電路設(shè)計(jì)要求</p><p>　　從課程設(shè)計(jì)的任務(wù)出發(fā)，應(yīng)

18、當(dāng)通過設(shè)計(jì)工作的各個(gè)環(huán)節(jié)，達(dá)到以下要求：</p><p>　?。?）鞏固和加深對(duì)電子電路基本知識(shí)的理解，提高綜合運(yùn)用本課程所學(xué)知識(shí)的能力。</p><p>　?。?）培養(yǎng)根據(jù)課題需要選學(xué)參考書籍，查閱手冊(cè)、圖表和文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力。通過獨(dú)立思考，深入鉆研有關(guān)問題，學(xué)會(huì)自己分析并解決問題的方法。</p><p>　?。?）通過電路方案的分析、論證和比較，設(shè)計(jì)計(jì)

19、算和選取元器件，電路組裝、調(diào)試和檢測等環(huán)節(jié)，初步掌握簡單實(shí)用電路的分析方法和工程設(shè)計(jì)方法。</p><p>　?。?）掌握常用的儀器、設(shè)備的正確使用方法，學(xué)會(huì)簡單電路的實(shí)驗(yàn)調(diào)試和整機(jī)指標(biāo)的測試方法，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和從事電子電路實(shí)驗(yàn)的基本技能。</p><p>　?。?）了解與課題有關(guān)的電子電路以及元器件的工程技術(shù)規(guī)范，能按設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，完成設(shè)計(jì)任務(wù)，編寫設(shè)計(jì)說明書，正確

20、地反映設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)的成果，正確地繪制電路圖等。</p><p>　?。?）培養(yǎng)嚴(yán)肅、認(rèn)真的工作作風(fēng)和科學(xué)態(tài)度。通過課程設(shè)計(jì)實(shí)踐，逐步建立正確的生產(chǎn)觀點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)和全局觀點(diǎn)。</p><p><b>　　二方案選擇</b></p><p><b>　　2.1方案一</b></p><p>　　用74L

21、S161做23進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)行分頻，用數(shù)據(jù)選擇器和十六進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的分頻功能做一個(gè)時(shí)間選擇器，控制時(shí)間間隔分別0.25s,0.5s,1s,2s可調(diào)。用兩個(gè)74161做一個(gè)33進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)行循環(huán)控制，彩燈的變化規(guī)律用移位寄存器實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　2.2方案二</b></p><p>　　用555震蕩器來產(chǎn)生不同頻率的脈沖信號(hào)，控制時(shí)間間隔分別為0

22、.25s，0.5s,1s,2s可調(diào)。用兩個(gè)74161做一個(gè)33進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)行循環(huán)控制，由邏輯電路產(chǎn)生移位寄存器控制信號(hào)，彩燈的變化規(guī)律用移位寄存器實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　555振蕩器產(chǎn)生脈沖信號(hào)電路簡單，因此選擇方案二。</p><p>　　三、系統(tǒng)組成及工作原理</p><p><b>　　3.1系統(tǒng)框圖</b></p>

23、<p><b>　　圖3.1-1</b></p><p><b>　　3.2系統(tǒng)原理圖</b></p><p>　　3.2.1脈沖發(fā)生電路</p><p>　　圖3.2-1 脈沖發(fā)生電路</p><p>　　555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器又稱為無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它沒有穩(wěn)定的輸出狀態(tài)，只有兩個(gè)

24、暫穩(wěn)態(tài)。在電路處于某一暫穩(wěn)態(tài)后，經(jīng)過一段時(shí)間可以自行觸發(fā)翻轉(zhuǎn)到另一暫穩(wěn)態(tài)。兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)自行相互轉(zhuǎn)換而輸出一系列矩形波。</p><p>　　接通電源后，假定是高電平，則T截止，電容C充電。充電回路是VCC—R1—R2—C—地，按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)上升到時(shí)（TH、端電平大于），輸出翻轉(zhuǎn)為低電平。是低電平，T導(dǎo)通，C放電，放電回路為C—R2—T—地，按指數(shù)規(guī)律下降，當(dāng)下降到時(shí)（TH、端電平小于），輸出翻轉(zhuǎn)為高

25、電平，放電管T截止，電容再次充電，如此周而復(fù)始，產(chǎn)生振蕩，經(jīng)分析可得</p><p>　　輸出高電平時(shí)間 T=(R1+R2)Cln2    </p><p>　　輸出低電平時(shí)間T=R2Cln2    </p><p>　　振蕩周期 T=(R1+2R2)Cln2<

26、;/p><p>　　3.2.2 33進(jìn)制計(jì)數(shù)器原理圖</p><p><b>　　圖3.2-2</b></p><p>　　由兩片74LS161級(jí)聯(lián)為33位的計(jì)數(shù)器，用來實(shí)現(xiàn)移位寄存器的控制。</p><p>　　3.2.3 邏輯控制電路原理圖</p><p><b>　　圖3.2-3&l

27、t;/b></p><p>　　該設(shè)計(jì)需要添加一些必要的門電路來控制2片74LS194的左右移位，以及控制SR 和SL進(jìn)而確定是移高還是移低電平。該部分上是該設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，也是本設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。Q4為第二片74LS161的Q0，具體設(shè)計(jì)如以下圖示：</p><p>　　對(duì)于第一片74LS194：</p><p><b>　　SR Q2Q1</

28、b></p><p><b>　　Q4Q3</b></p><p><b>　　得：</b></p><p><b>　　由表：</b></p><p><b>　　由觀察可令</b></p><p>　　對(duì)于第二片74LS1

29、94：</p><p>　　SR Q2Q1 Q2Q1</p><p>　　Q4Q3 Q4Q3</p><p>　　Q0 </p><p><b>　　由觀察可令</b>

30、</p><p><b>　　3.3總電路原理圖</b></p><p>　　將以上各單元連接好，移位寄存器接LED實(shí)現(xiàn)電路的完整連接。</p><p><b>　　圖3.3-1 </b></p><p>　　注意使用二極管一定要接限流電阻，避免燒壞二極管。</p><p>

31、;　　四、調(diào)試過程與調(diào)試結(jié)果</p><p><b>　　4.1 調(diào)試過程</b></p><p>　　4.1.1邏輯電路調(diào)試</p><p><b>　　最初的邏輯電路如下</b></p><p><b>　　圖4.1-1</b></p><p>　　

32、由于電路復(fù)雜，錯(cuò)誤不好調(diào)試，經(jīng)過試驗(yàn)和觀察，合理安排S0，S1，SR的值精簡之后才得到一個(gè)簡潔的電路圖，最終得到正確的輸出。</p><p>　　4.2 脈沖發(fā)生電路的調(diào)試</p><p>　　要合理安排電容、電阻的值，盡量精簡電路，計(jì)算出需要的值，最終得到需要的結(jié)果。</p><p>　　4.3二極管電路的調(diào)試</p><p>　　最初

33、二極管沒有串聯(lián)電阻，導(dǎo)致仿真錯(cuò)誤，后來加上保護(hù)電阻電路才可仿真。</p><p><b>　　圖4.3-1</b></p><p><b>　　五、總結(jié)體會(huì)</b></p><p>　　在此次課程設(shè)計(jì)過程中，我學(xué)到了許多東西，我自身深有感觸,以往我們總是以書本為中心，可以說是單純的紙上談兵,未曾將理論轉(zhuǎn)化為真正模型，于是

34、一切在理論上就顯得簡單了。但真正要將自己的理論設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)，一切就不那樣簡單了，于是問題就滋生了。正是因?yàn)閱栴}的出現(xiàn)迫使我們不得不加強(qiáng)對(duì)理論的理解，思維的轉(zhuǎn)變.與此同時(shí)，我們自己也得到了鍛煉，從而把書本的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合,發(fā)現(xiàn)枯燥的課本竟然可以延伸出那么多神奇而又合理的事物。這使我們受益匪淺。同時(shí)教育我們要注重細(xì)節(jié)勤于思考。</p><p><b>　　六、參考文獻(xiàn)：</b><

35、;/p><p>　　6.1《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)》 王毓銀 主編 高等教育出版社</p><p>　　6.2《數(shù)字電子技術(shù)學(xué)習(xí)輔導(dǎo)及習(xí)題詳解 》 高吉祥 主編 電子工業(yè)出版社. </p><p>　　6.3《數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)》繩廣基編著。上海交通大學(xué)出版社， 1989．</p><p>　　6.4《中國集成電路大全TTL集成電

36、路》《中國集成電路大全》編寫委員會(huì)編。北京：國防工業(yè)出版社，1985．</p><p>　　6.5《電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》 粱宗善 華中理工大學(xué)出版社 .1995.1</p><p>　　6.6《電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)》 高吉祥主編 電子工業(yè)出版社 2002.2</p><p><b>　　附錄</b></p>&l