數(shù)字電子課程設(shè)計-燈的循環(huán)顯示控制電路匯總

1、 B燈的循環(huán)顯示控制電路 一 設(shè)計課題的意義 燈是人們在生活中運用最多的一件電設(shè)備， 是人們生活中依賴的 設(shè)備；再很早以前燈只是做為一種照明的工具給人們的生活來更大的 方便，但是隨著社會的穩(wěn)定、 科學(xué)技術(shù)、 電子技術(shù)、 的迅速的發(fā)展產(chǎn) 生了很多不同種類的燈 （如：熒光燈、發(fā)光二極管、 LED顯示器 等） 在不同的領(lǐng)域中起到照明、指示 等不同的做用。隨著人們的生活水 平的提高，人們對燈的應(yīng)用不僅僅是做為一種照明來使用， 人們希望 燈不僅能給人們的生活做照明還可采取一種技術(shù)進行控制燈來給人 們的生活 發(fā)光二極管是一種電 -光轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體器件， 在各部門尤其是儀器， 家用電器中廣泛應(yīng)用。發(fā)光二極管工作

2、電壓低，省電，工作溫度范圍 很寬，價廉，機械強度高，亮度好，除紅 橙 黃 綠等顏色外，最近 還研制出藍(lán)色。其體積大小不一， 以適應(yīng)不同場合。 但到目前為止 LED 都被單個應(yīng)用， 尚無大量 LED 集成在一塊玻片上的矩陣顯示屏， 只有物理上連在一起的矩陣顯示模塊。 此外，還有雙色和三色 LED。 該電路的四個三色變色發(fā)光二極管循環(huán)一次共有十種變色方案， 震蕩電路中每產(chǎn)生四個脈沖，就改變一次。電路框圖如下圖示 圖1變色彩燈框圖 2設(shè)計任務(wù)和要求 設(shè)計一個邏輯控制電路，實際以下變色規(guī)律為: （1） 逐個發(fā)紅光，直至全部發(fā)紅光。 （2） 綠光追逐紅光，直至全部發(fā)綠光。 （3） 橙光追逐綠光，直至全部

3、發(fā)橙光。 （4） 橙光逐個熄滅。 （5） 逐個發(fā)綠光。 （6） 紅光追逐綠光。 （7） 橙光追逐紅光。 （8） 紅光逐個追逐橙光。 （9） 綠光追逐紅光。 （10） 綠光逐個熄滅。 如此周而復(fù)始， 產(chǎn)生變幻多彩的彩燈。 要求電源電壓為 流200mA。負(fù)載 5V，電 驅(qū)動電路 振蕩器振蕩頻率約2Hz左右。 3可選用器材 (1) 數(shù)字電子技術(shù)實驗裝置。 (2) 直流穩(wěn)壓電源。 (3) 集成器件555定時器，74290計數(shù)器，74138譯碼器等等。 (4) 二極管，發(fā)光二極管，三極管，變色三極管。 (5) 電阻，電容等。 4總體設(shè)計 (1) 實踐內(nèi)容 設(shè)計彩燈循環(huán)控制電路，要求該電路彩燈循環(huán)顯示頻率

4、快慢可調(diào)控制 器具有8路輸出。 上圖是一個彩燈循環(huán)顯示的控制電路原理框圖， 彩燈由發(fā)光二極管模 擬替代。該電路由555定時器，74290計數(shù)器和74138譯碼器組成。 74290計數(shù)器的時鐘信號由555振蕩電路提供，改變555的振蕩頻率， 即可改變計數(shù)器的計數(shù)快慢，即可控制彩燈閃爍的快慢。計數(shù)器輸出 端作74138譯碼器輸入信號，計數(shù)器輸出不同的數(shù)據(jù)，即可控制74138 譯碼器得到8種不同的輸出，控制彩燈的循環(huán)變化。 5 分電路設(shè)計 （1）555 定時器的工作原理。 555 定時器是一種數(shù)字與模擬混合型的中規(guī)模集成電路， 應(yīng)用廣泛。 外加電阻、電容等元件可以構(gòu)成多諧振蕩器，單穩(wěn)電路，施密特觸發(fā)

5、 器等。 555定時器原理圖及引線排列如圖 2 所示。其功能見表 1。定時器 內(nèi)部由比較器、分壓電路、 RS 觸發(fā)器及放電三極管等組成。分壓電 路由三個 5K 的電阻構(gòu)成，分別給 A1 和 A2 提供參考電平 2/3VCC 和 1/3VCC。A1和A2的輸出端控制RS觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開關(guān)狀態(tài)。 當(dāng)輸入信號自6腳輸入大于2/3VCC時，觸發(fā)器復(fù)位，3腳輸出為低 電平，放電管T導(dǎo)通；當(dāng)輸入信號自2腳輸入并低于1/3VCC時，觸 發(fā)器置位， 3 腳輸出高電平，放電管截止。 4腳是復(fù)位端，當(dāng)4腳接入低電平時，則 V0=0 ;正常工作時4接 為高電平。 5腳為控制端， 平時輸入 2/3Vcc 作為比較

6、器的參考電平， 當(dāng) 5腳外 接一個輸入電壓， 即改變了比較器的參考電平， 從而實現(xiàn)對輸出的另 一種控制。如果不在5腳外加電壓通常接0.01 電容到地，起濾波 作用，以消除外來的干擾，確保參考電平的穩(wěn)定。 表1 555定時器的功能表 r A 輸 出 閥值SSA 觸發(fā)輸入 夏位 輸出 欣電管T Q 0 導(dǎo)通 2/3Vcc MVcc l/3Vcc 1 0 導(dǎo)通 l/3Vcc 1 不變 不變 (2) 74LS90計數(shù)器原理 74LS90是應(yīng)用很廣的一款集成異步計數(shù)器，它是由2分頻計數(shù)器 和5分頻計數(shù)器二部分構(gòu)成的，除了供電電源是公用用的， 2分頻和 5分頻二部分是互相獨立的。 1 .計數(shù)器的時序 圖2

7、 555定時器內(nèi)部框圖 圖2 555定時器引腳 排列 3 圖3所示計數(shù)器由二個互相獨立的部分組成，觸發(fā)器FA是JK觸 發(fā)器，按觸發(fā)器模式工作，實際上就是2分頻計數(shù)，這里幾分頻 的提法相當(dāng)是進制。所以我們只需要分析5分頻的部分，即5進制計 數(shù)器的部分就可以了，二個部分級聯(lián)起來，就構(gòu)成十進制計數(shù)器。 方框圖 （b） 74LS90 異步加法計數(shù)器邏輯圖 圖3 74LS90異步加法計數(shù)器邏輯圖和方框圖 圖3中的觸發(fā)器是下降沿翻轉(zhuǎn)的觸發(fā)器，前面討論過二進制異步 計數(shù)器由 觸發(fā)器串聯(lián)而成， 時鐘端的連線因觸發(fā)器的觸發(fā)沿和計 數(shù)器時序不同而異，可構(gòu)成 N=2n循環(huán)周期的計數(shù)器，在分析非二進 制異步計數(shù)器時，

8、確定觸發(fā)器的觸發(fā)方式同樣重要。 5分頻部分觸發(fā) 器數(shù)據(jù)端的驅(qū)動方程式如下： JB=QD KB=1 JC=1 KC=1 SD=QBQC RD=QD 時鐘端的布爾式如下（各觸發(fā)器的時鐘端分別用 CPa、CPb、CPc、和 CPd表示，QA在外部與CPB相接），于是可寫出以下各式： CPa=CPA CPb二QA二CPB CPC=QB CPd二QA二CPB 1” 設(shè)初始狀態(tài)為QDQCQB=OOO,由數(shù)據(jù)端和時鐘端的控制布爾式做 出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，見表 23-10 表 23-10狀態(tài)轉(zhuǎn)換表 態(tài)序 CPd QD CFCQc CRQB SD R Jc Kc JB K B 0 Q 0 T- -1 0 0 0 1

9、1 1 1 1 鼻 0 死0 1 0 0 1 1 1 1 2 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 3 Q 0 P 1 -1 1 1 0 1 1 1 1 4 TL 1 0 Y 0 0 1 1 1 0 1 5 辿0 | 0 辿 0 0 0 1 1 1 1 C& CPB QB CPB : 設(shè)初始狀態(tài)為全0000,將各Q值代入上面的驅(qū)動方程式和時鐘端 的邏輯式中，于是可算出各個數(shù)據(jù)端及CPbCPd的真值，列入表23-15 中第一列相應(yīng)態(tài)序0的位置。在表的下端還列出了時鐘邏輯式， 可結(jié) 合數(shù)據(jù)端的真值和時鐘方程，確定觸發(fā)器是否翻轉(zhuǎn)。其中 FD和FB 直接受CPB控制，CPB的下降沿和FD、F

10、B數(shù)據(jù)端的狀態(tài)將決定這兩 個觸發(fā)器是否翻轉(zhuǎn)。FC的時鐘由QB提供，只有QB出現(xiàn)下降沿，且 Jc、KC的狀態(tài)滿足JK觸發(fā)器真值表翻轉(zhuǎn)的條件時，F(xiàn)C才會翻轉(zhuǎn)， 不過由于JC=KC=1,所以只要有QB的下降沿，觸發(fā)器FC就翻轉(zhuǎn)。由 此作出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表如表23-15，根據(jù)該表可以決定74LS90五分頻部 分的狀態(tài)轉(zhuǎn)換順序是 QDQCQB=000 001 010 011100 000 ， 即 0 2 3 4 0o 如果2分頻和5分頻級聯(lián)起來，即QA接到CPB，整個74LS90的 態(tài)序為BCD8421碼： QDQCQBQA=0000 7001 70100011, 0100 7101 7110 7111 10

11、00 1001 0000 即01234567890 2 .狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 為了做出完整的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，必須考查工作時序之外的其他狀態(tài) 與工作時序的關(guān)系 3 .計數(shù)器的進位邏輯 由狀態(tài)轉(zhuǎn)換表可知，圖23-4-6(a)的異步計數(shù)器是BCD8421碼十進 制計數(shù)器。該計數(shù)器為加法計數(shù)器，從9-0應(yīng)給出進脈沖RCO, RCO 可由如下邏輯門引出 RCO = QDQA=QD QA 各觸發(fā)器的扇出數(shù)均不超出額定數(shù)值，為外接其他電路留有余地。 異步計數(shù)器線路簡單，對時鐘源的負(fù)載能力要求不高，廣泛用于工作 速度低于同步計數(shù)器的場合。 (3) 74138集成譯碼器 上圖為常用的集成譯碼器74138,其功能表為: 輸入

12、 輸出 6 G氛 C B A HHHHHHHHLx x LLLLLLLLX x H LLLLLLLLK H 乂 HHHHLLLLx x x HHLLHHLLX x 乂 HLHLHLHLx x x F wi=pi lT IJLH 1ILH l-J-K h-L| h-L| h I-JH nr T T n1 葉nr1 np 1 1 1 p 1 p . b L 4 . I 4 1 . p 1 HHHHHLHHHHH T lT nr nr -r* r1 nr1 nr i-a 丄.t i|sX 1- 1 1 B-!-l -pl iII-H 1fc t-B-l l-pl l-pl 1-pl ipl Iqrt

13、 l-J-4 l-JLg k JLg 1L| I-JM Hyi i-nr-a 4 -y ii-y y qp qp II a II a t a i a p_Li T* 1 F F F F F T1 HT* nr* t-9 k I-IL-I MHI MM I-M I-JM JLa BJLU R-J-a 1=1 T F F F T T T & |BS| 74138功能表 由邏輯圖可知，該譯碼器有3個輸入A,B,C，它們共有8種 狀態(tài)的組合，即可譯出8個輸出信號 Yo，故該譯碼器稱為3線 8線譯碼器。與2線-3線譯碼器比較，該譯碼器的主要特點是，設(shè) 置了 G、G2A和G2B3個使能輸入端。由功

14、能表可知，對于正邏輯，當(dāng)G =1,且GA和GB均為0時，譯碼器處于工作狀態(tài)。 由功能表可得 YG. G G C B A YGX-G2A-G2B-CB-A K 二GG/磊&耳 v 顯然，一個3線-8線譯碼器能產(chǎn)生3變量函數(shù)的全部最小項, 利用這一點能夠方便地實現(xiàn)3變量邏輯函數(shù)。 6設(shè)計心得體會 一周的實習(xí)很快就結(jié)束了，現(xiàn)在回想起來，總的來說，收獲不少, 同時也感覺到自己知道的是如此之少 當(dāng)老師說要做課程設(shè)計時，真的不知該從何下手，后來老師提供 了幾個課題讓我們自己選擇，然而，把每一個課題拿來想一想，好像 都沒有思路。通過老師的指導(dǎo)和自己認(rèn)真查資料， 慢慢地理清了思路。 與此同時，發(fā)現(xiàn)了理論和實際的巨大差別。后來我選擇了“彩燈循環(huán) 顯示控制電路的設(shè)計” ，通過查找圖書和其它資料，理解了其工作原 理，然后開始著手設(shè)計， 很少在電腦前坐很長時間的我每天都要在機 房呆上幾個小時， 雖然每天眼睛都不是很舒服， 但每當(dāng)完成一部分設(shè) 計， 心里都有一種無以言表的愉悅。 畫圖需要用 protel 99，由于以前 沒有開設(shè)此課程， 我便從圖書館借書， 在老師和同學(xué)的輔導(dǎo)下初步地 掌握其最基本的用法， 也認(rèn)識到了其強大的功能和靈活的操作， 并決 定以后一定要進一步學(xué)習(xí)，爭取更加熟練地掌握其應(yīng)用。最后，終于 完成了，出了機房，心里無比欣慰。通過實習(xí)，我感覺