路循環(huán)彩燈控制器敖健

1、 通信與電子工程學(xué)院 設(shè)計(jì)題目： 16路循環(huán)彩燈控制器 專業(yè)班級(jí)： 電子信息工程 122班 學(xué)生姓名: 敖 健 學(xué) 號(hào): 2012131071 指導(dǎo)教師: 朱 磊 摘要：數(shù)字電路是一門(mén)理論性強(qiáng)、工程應(yīng)用廣的專業(yè)基礎(chǔ)課程。為了訓(xùn)練讀者對(duì)數(shù)字電路及系統(tǒng)的理解,設(shè)計(jì)、調(diào)試的實(shí)際動(dòng)手能力，特在數(shù)字電路課程中設(shè)置了課程設(shè)計(jì)這一重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，以便在實(shí)踐中掌握數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。關(guān)鍵詞：計(jì)數(shù)器 555定時(shí)器 譯碼器II目 錄摘要II第 1 章 設(shè)計(jì)要求及主要技術(shù)指標(biāo) 1第 2 章 實(shí)驗(yàn)方案與原理2第 3 章 各單元電路的設(shè)計(jì)、計(jì)算和說(shuō)明3 3.1 555時(shí)序電路3 3.2 74LS191計(jì)數(shù)部分

2、3 3.3 74LS154譯碼電路與LED顯示部分4第 4 章 整體電路圖及元件5第 5 章 芯片功能6 5.1 NE5556 5.1.1 555的管腳圖6 5.1.2 555定時(shí)器各個(gè)管腳的名稱與功能如表6 5.1.3 555的應(yīng)用6 5.2 74LS1918 5.2.1 74LS191 簡(jiǎn)介 8 5.2.2 74LS191應(yīng)用8 5.2.3 功能圖9 5.3 74LS1549 5.3.1 74ls154功能簡(jiǎn)介:9 5.3.2 74LS154管腳圖：9 5.3.3 74LS真值表10第 6 章 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象11第 7 章 課程設(shè)計(jì)的心得體會(huì)12參考文獻(xiàn)13附錄14 

3、;第 1 章 設(shè)計(jì)要求及主要技術(shù)指標(biāo)     利用移位寄存器和計(jì)數(shù)器等設(shè)計(jì)一彩燈控制電路，改變電路的不同工作狀態(tài)，控制彩燈變幻出不同的閃爍效果。電路實(shí)用，也可以通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真直觀地看到循環(huán)彩燈的控制效果，綜合運(yùn)用所學(xué)數(shù)字電路知識(shí)，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)和調(diào)試方法， 從而產(chǎn)生濃厚興趣。如果稍微改動(dòng)控制電路，可以更加完善，完成基于移位寄存器的彩燈控制器設(shè)計(jì)。 在現(xiàn)代生活中，彩燈作為一種裝飾，既可以增強(qiáng)人們的感觀，起到廣告宣傳的作用，又可以增添節(jié)日氣氛，為人們的生活增添亮麗，用在舞臺(tái)上增強(qiáng)晚會(huì)燈光效果，利用控制電路可使彩燈（例如霓虹燈）按一定的

4、規(guī)律不斷的改變狀態(tài)，不僅可以獲得良好的觀賞效果，而且可以省電（與全部彩燈始終全亮相比）。因此，彩燈控制電路應(yīng)用越來(lái)越豐富我們的生活，成為我們生活不可缺少的一部分。本課題是利用四位雙向移位寄存器為核心元件實(shí)現(xiàn)彩燈的循環(huán)控制。要求：要求輸出功率 >0.1W，電源電壓為DC5V，利用按鍵控制彩燈循環(huán)顯示。第 2 章 實(shí)驗(yàn)方案與原理可以采用555、74HC163和74LS154作為控制器，LED作為彩燈制作十六路循環(huán)彩燈。綜合運(yùn)用已學(xué)習(xí)過(guò)模擬電路和數(shù)字電路等知識(shí)，閱讀相關(guān)集成電路芯片資料和相關(guān)文獻(xiàn)，了解電子電路設(shè)計(jì)的有關(guān)知識(shí)，方法和特點(diǎn)，掌握基本的電子電路設(shè)計(jì)和芯片使用方法。該電路由555定時(shí)器

5、、74LS191計(jì)數(shù)器和74LS154譯碼器，74LS191計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)由555振蕩電路提供，改變555的振蕩頻率，即可改變計(jì)數(shù)器的快慢，即可控制彩燈閃爍的快慢。計(jì)數(shù)器輸出信號(hào)輸人至74LS154譯碼器，由74LS154譯碼，根據(jù)計(jì)數(shù)輸出不同的計(jì)數(shù)結(jié)果，即可控制74LS154譯碼器譯碼得到不同的輸出信號(hào)，決定彩燈的循環(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(hào)，進(jìn)行不同的計(jì)數(shù)，則在輸出端可見(jiàn)不同的彩燈循環(huán)輸出。本課程設(shè)計(jì)由555構(gòu)成多諧振蕩器來(lái)產(chǎn)生方波脈沖，讓74LS191加減計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，74LS154來(lái)進(jìn)行譯碼，

6、使得LED 燈的亮滅。第 3 章 各單元電路的設(shè)計(jì)、計(jì)算和說(shuō)明3.1 555時(shí)序電路 在這次課程設(shè)計(jì)中，555定時(shí)器用來(lái)產(chǎn)生脈沖信號(hào)。因此把555定時(shí)器接成多諧震蕩器。R2、R3、C1.C2為定時(shí)元件。 555多諧振蕩器3.2 74LS191計(jì)數(shù)部分 因?yàn)樵谠囼?yàn)中需要一個(gè)16進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，因此采用74LS191加減計(jì)數(shù)器。我們可以改變計(jì)數(shù)器的加減來(lái)控制LED亮滅的方向。置數(shù)端A、B、C、D分別置0。4腳接地11腳為異步置數(shù)控制端，高電平有效，接高電平。14腳接脈沖信號(hào)，同555定時(shí)器的OUT腳向接。通過(guò)單刀雙擲開(kāi)關(guān)來(lái)控制74LS191計(jì)數(shù)器的加減。 74LS191計(jì)數(shù)器3.3 74LS154譯

7、碼電路與LED顯示部分 74LS154為116線譯碼器，有16個(gè)輸出端，實(shí)驗(yàn)中需要的就是十六輸出的譯碼器。四個(gè)輸入端分別同74LS191計(jì)數(shù)器的QA、QB、QC、QD相接。通過(guò)改變QA、QB、QC、QD與四個(gè)輸入端的連接方式來(lái)控制LED，因?yàn)?4LS154譯碼器輸出端低電平有效，所以LED顯示部分采用共陽(yáng)極接法，負(fù)極分別接在74LS154的輸出端上。 74LS138譯碼電路與LED顯示部分的電路圖如下; 第 4 章 整體電路圖及元件 整體電路圖1.芯片：NE555 ,1塊；2.74LS191,1塊；3.74LS154，1塊；4.二極管，1N4149，2個(gè)； 5.電阻：22k

8、，2個(gè)； 6.電容：0.01F2個(gè)； 7.單刀雙擲開(kāi)關(guān)：2個(gè)8.LED：紅色，16個(gè)；9.曝光板：一塊。10.導(dǎo)線若干。第 5 章 芯片功能5.1 NE555 555定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為 555,用 CMOS工藝制作的稱為 7555,除單定時(shí)器外 ,還有對(duì)應(yīng)的雙定時(shí)器 556 /7556。 555定時(shí)器的電源電壓范圍寬 ,可在 4. 5V16V工作 , 7555可在 318V工作 

9、,輸出驅(qū)動(dòng)電流約為 200mA ,因而其輸出可與 TTL、CMOS或者模擬電路電平兼容。 5.1.1 555的管腳圖 5.1.2 555定時(shí)器各個(gè)管腳的名稱與功能如表5.1.3 555的應(yīng)用A.555定時(shí)器接成施密特觸發(fā)器B.555定時(shí)器接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器C.555定時(shí)器接成多諧振蕩器 本實(shí)驗(yàn)用到多諧振蕩器，電路如圖所示： 555多諧振蕩器產(chǎn)生的波形如下圖：5.2 74LS1915.2.1 74LS191 簡(jiǎn)介 74LS191是4位集成二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器。集成的4位二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器74LS191具有同步可逆計(jì)數(shù)功能、異步并行置數(shù)功

10、能和保持功能。74LS191沒(méi)有專用的清零輸入端，可通過(guò)D0-D3異步并行置入數(shù)據(jù)0000來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出清零功能。5.2.2 74LS191應(yīng)用74LS191管腳示意圖， 74LS191管腳圖5.2.3 功能圖 74LS191功能圖5.3 74LS1545.3.1 74ls154功能簡(jiǎn)介: 54/74154 為4 線16 線譯碼器，當(dāng)選通端（G1、G2）均為低電平時(shí)，將地址端（ABCD）的二進(jìn)制編碼在一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出端，以低電平譯出。 如果將G1和G2中的一個(gè)作為數(shù)據(jù)輸入端，由ABCD對(duì)輸出尋址，74LS154還可作1線-16線數(shù)據(jù)分配器。5.3.2 74LS154管腳圖： 74LS154管腳圖5.

11、3.3 74LS真值表 747LS154真值表第 6 章 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 第 7 章 課程設(shè)計(jì)的心得體會(huì)在兩個(gè)個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)時(shí)間內(nèi)，實(shí)在是令人感到忙碌，卻又充實(shí)。而且在課程設(shè)計(jì)的期間，又是我們的考試復(fù)習(xí)階段，所以我不得不在復(fù)習(xí)即將考試的科目的同時(shí)去查找自己所選項(xiàng)目的相關(guān)資料，根據(jù)設(shè)計(jì)要求去選用芯片構(gòu)成電路。 終于在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的學(xué)習(xí)和搜集資料，最后設(shè)計(jì)出來(lái)了這個(gè)課程設(shè)計(jì)所要求的內(nèi)容，在做出來(lái)之后才覺(jué)得從中學(xué)會(huì)了，才明白了我們學(xué)的那些知道是如何的結(jié)合起來(lái)應(yīng)用，還有軟件仿真與硬件設(shè)計(jì)之間的差距到底在哪里。參考文獻(xiàn)1 黃智偉全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽技能訓(xùn)練M北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007

12、2 黃智偉全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽制作實(shí)訓(xùn)M北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20073 黃智偉全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽系統(tǒng)設(shè)計(jì)M北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20064 黃智偉全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽電路設(shè)計(jì)M北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20065 黃智偉全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽 常用電路模塊制作M北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20106 黃智偉等.基于NI multisume的電子電路計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與分析M北京：電子工業(yè)出版社，20077 黃智偉.印制電路板（PCB）設(shè)計(jì)技術(shù)與實(shí)踐M北京：電子工業(yè)出版社，20098 高吉祥等.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)M北京：電子工業(yè)出版社，20029 吳運(yùn)昌.模擬集成電路原理與應(yīng)用M廣州：華南理工大學(xué)出版