數(shù)電課程設(shè)計(jì)循環(huán)彩燈

1、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)題目循環(huán)彩燈控制電路設(shè)計(jì)學(xué)生姓名學(xué)號學(xué)院專業(yè)指導(dǎo)教師二一三年十二月十三日目錄1.設(shè)計(jì)目的12.課程設(shè)計(jì)的目的與要求13.設(shè)計(jì)方案與論證1設(shè)計(jì)內(nèi)容1總體方案論證14.設(shè)計(jì)原理及功能說明1循環(huán)彩燈的工作原理2555定時器的功能說明2十進(jìn)制加 /減計(jì)數(shù)器 cd4510的功能說明34 線-10 線譯碼器 cd4028的功能說明4雙 d觸發(fā)器 74ls74的功能說明55.單元電路的設(shè)計(jì)6彩燈的電路設(shè)計(jì)6控制電路的設(shè)計(jì)6總電路圖76.硬件的制作與調(diào)試7制作過程7調(diào)試過程77.總結(jié)8附錄一：設(shè)計(jì)制作成果附錄二：元器件清單1.設(shè)計(jì)目的（1）完成系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與制作方案設(shè)計(jì)（2）掌握循環(huán)彩

2、燈的工作原理以及各元器件的作用（3）掌握在面包板上連接各元器件的方法與調(diào)試2.課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求（1）紅黃綠三個彩燈能正向反向交替循環(huán)點(diǎn)亮（2）采用分立元件設(shè)計(jì)3.設(shè)計(jì)方案與論證設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)一個循環(huán)彩燈， 用的電壓供電，能夠使紅黃綠三個彩燈正向反向交替循環(huán)點(diǎn)亮?？傮w方案論證系統(tǒng)總體方案如圖1 所示圖 1（1）電源我們用三節(jié)干電池即直流電源供電，用導(dǎo)線將三節(jié)電池串聯(lián)起來，連接到面包板上相應(yīng)的位置，便可為彩燈和控制電路上的各元器件供電。（2）控制電路的作用是控制各個彩燈是否導(dǎo)通以及循環(huán)的順序。為了實(shí)現(xiàn)這一功能，控制電路中需要有555 定時器、十進(jìn)制加 /減計(jì)數(shù)器 cd4510 、4 線-10 線

3、譯碼器 cd4028 、雙 d觸發(fā)器 74ls74這四個集成塊。（3）我們用紅黃綠三個發(fā)光二極管，來代表彩燈的循環(huán)點(diǎn)亮。（4）除此以外，我們還需要電容、三極管、電阻、電位器等元器件作為電路的組成部分，還有一塊面包板、導(dǎo)線將各電子元器件連接起來。4.設(shè)計(jì)原理及功能說明電源循環(huán)彩燈控制電路循環(huán)彩燈的工作原理三個發(fā)光二極管從控制電路獲得高低不同的電平控制信號，以此來控制循環(huán)彩燈的點(diǎn)亮順序。555 定時器的功能說明（1）介紹： 555 定時器是一種多用途的集成電路，只需外接少數(shù)電阻和電容，即可構(gòu)成施密特觸發(fā)電路、單穩(wěn)態(tài)電路和多諧振蕩電路。在本電路設(shè)計(jì)中，我們把 555 定時器接成多諧振蕩器。（2）實(shí)物

4、圖圖 2（3）內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖 3（4）多諧振蕩器的接法圖 4（5）產(chǎn)生的電壓波形圖 5振蕩周期 t=(r1+2r2)c在本設(shè)計(jì)中， r2為 51k的固定電阻， c 為f 的電解電容，而r1使用 2m的電位器， 通過改變電位器的電阻值來改變振蕩周期，因而使彩燈獲得不同的循環(huán)速度。十進(jìn)制加 /減計(jì)數(shù)器 cd4510的功能說明（1）介紹：cd4510相對于普通的計(jì)數(shù)器而言，它既可以做加法運(yùn)算，也可以做減法運(yùn)算。通過改變管腳 10 （up/down) 的高低電平， 切換加法運(yùn)算和減法運(yùn)算。當(dāng) 10 腳為高電平時做加法計(jì)數(shù)， 當(dāng) 10 腳為低電平時做減法計(jì)數(shù)。 通過周期性地改變 10 腳的高低電平，便可以

5、周期性地控制彩燈的循環(huán)方向。（2）實(shí)物圖圖 6（3）功能圖和引腳圖圖 7 圖 8此處管腳名稱與總電路圖（圖19）中管腳名稱對應(yīng)關(guān)系如下：cpclockcr resetq0q3q1q4ldpreset enablegndvss（4）功能表圖 94 線-10 線譯碼器 cd4028的功能說明（1）介紹：cd4028是 bcd 十進(jìn)制或二進(jìn)制八進(jìn)制譯碼器，它由4 個緩沖輸入端口、譯碼邏輯門和 10 個緩沖器組成。 加至四個輸入端口a0a3 的一個 bcd碼在十個十進(jìn)制譯碼器輸出十個相應(yīng)的順序脈沖，輸出為高電平有效。（2）實(shí)物圖圖 10（3）引腳圖圖 11此處管腳名稱與總電路圖（圖19）中管腳名稱對應(yīng)

6、關(guān)系如下：aa0b a1c a2d a3gnd vss（4）功能表圖 12在本設(shè)計(jì)中， y0、y1、y2依次為高電平，然后y2、y1、y0依次為高電平，完成一次正反循環(huán)。雙 d 觸發(fā)器 74ls74的功能說明（1）介紹： 74ls74為帶預(yù)置和清除端的兩組d型觸發(fā)器。（2）實(shí)物圖圖 13（3）邏輯圖和引腳圖圖 14 圖 15此處管腳名稱與總電路圖（圖19）中管腳名稱對應(yīng)關(guān)系如下：rclrcp clkc a2d a3gnd vss（4）功能表圖 16在本設(shè)計(jì)中，我們只用其中一個d 觸發(fā)器， 其輸出信號 q一+d用來控制 cd4510的管腳 10（up/down) 來周期性地改變彩燈的循環(huán)方向。5

7、.單元電路的設(shè)計(jì)彩燈的電路設(shè)計(jì)三個發(fā)光二極管從控制電路獲得高低不同的電平控制信號，以此來控制循環(huán)彩燈的點(diǎn)亮順序。通過改變連接發(fā)光二極管的三極管的基極電位來控制發(fā)光二極管的通斷。圖 17控制電路的設(shè)計(jì)將 555 定時器、十進(jìn)制加 /減計(jì)數(shù)器 cd4510 、4 線-10 線譯碼器 cd4028 、雙d 觸發(fā)器 74ls74這四個集成塊按其工作原理和功能正確連接，獲得想要得到的y0、y1、y2控制信號。圖 18總電路圖圖 196.硬件的制作與調(diào)試制作過程在面包板上完成電路的布局。 在幾何上將面包板分為兩個功能區(qū)，上方為彩燈電路，下方為控制電路。將發(fā)光二極管、555 定時器、十進(jìn)制加/減計(jì)數(shù)器cd4

8、510 、4 線-10 線譯碼器 cd4028 、雙 d 觸發(fā)器 74ls74 、電容、三極管、電阻、電位器這些元器件合理布局于面包板上。用導(dǎo)線按圖 19 所示的電路圖正確連接。調(diào)試過程將三節(jié)電池串聯(lián)， 組成的直流電源。 用導(dǎo)線將電源連接到面包板上相應(yīng)的位置。觀察彩燈的發(fā)光情況。 若三個彩燈依次雙向流動循環(huán)， 則循環(huán)彩燈設(shè)計(jì)成功。若未滿足上述要求，則根據(jù)不同的情況，對照電路原理圖，再進(jìn)行調(diào)試，直到滿足上述要求為止。在調(diào)試的過程中，我發(fā)現(xiàn)雙d 觸發(fā)器 74ls74中的一個 d 觸發(fā)器損壞，換接了另一個d 觸發(fā)器，電路才正常工作。7.總結(jié)通過一周的數(shù)電課程設(shè)計(jì)， 我覺得收獲頗多。 我將所學(xué)的數(shù)字電

9、子技術(shù)的知識再一次運(yùn)用到具體的電路設(shè)計(jì)與制作中?？偨Y(jié)了不少經(jīng)驗(yàn)，提高了設(shè)計(jì)技術(shù)，發(fā)散了思維， 開闊了眼界。 我認(rèn)識到， 在硬件制作的過程中電路元器件的布局一定要合理， 且必須準(zhǔn)確無誤的連接， 爭取一次性將所有元器件正確地連接，而且布線要簡潔整齊， 這樣可以節(jié)省不少制作的時間，如果電路出現(xiàn)問題， 也可以很快找到問題之所在。 在電路設(shè)計(jì)時， 必須清楚地知道每一個元器件的作用，心中既要有整體的思路，也要在細(xì)節(jié)上做到清清楚楚、明明白白?？傊?，我在這次的數(shù)電課程設(shè)計(jì)中，從設(shè)計(jì)到制作，再到調(diào)試，最后做出了一個循環(huán)彩燈的成品，獲得了很大的成就感，也增強(qiáng)了自信，為以后能夠設(shè)計(jì)制作更復(fù)雜的電子產(chǎn)品，做了良好的鋪墊。參考文獻(xiàn)： 1 閻石 . 數(shù)字電子技術(shù)基本教程m. 清華大學(xué)出版社 , 2007.附錄一 設(shè)計(jì)制作成果圖 20附錄二 元器件清單名稱型號數(shù)量干電池3濾波電容c13.3f 電解電容1濾波電容c20.1f 電容1三極管90134發(fā)光二極管紅1發(fā)光二極管綠1發(fā)光二極管黃1電阻1803電