彩燈雙向循環(huán)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、-農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)技術(shù)學(xué)院電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書課題名稱 一種多種波形發(fā)生器設(shè)計(jì)姓 名汪亦嘉學(xué) 號150103233院、系、部機(jī)械工程系專 業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化指導(dǎo)教師 琰 2017年 6月 13 日. z-一、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求：1、用中規(guī)模計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)雙向流動彩燈控制器。2、要求彩燈雙向流動點(diǎn)亮，其閃爍頻率在110Hz可調(diào)。3、要求用555定時器設(shè)計(jì)時鐘脈沖，五路彩燈采用五個發(fā)光二極管代替。設(shè)計(jì)要求4、雙向流動彩燈控制器的直流穩(wěn)壓電源要求自行設(shè)計(jì)。5、在選擇器件時，應(yīng)考慮本錢。6、根據(jù)技術(shù)指標(biāo)，通過分析計(jì)算確定電路和元器件參數(shù)。7、畫出電路原理圖元器件標(biāo)準(zhǔn)化，電路圖規(guī)化。 指導(dǎo)教師簽名： 202

2、1年6月 日 二、指導(dǎo)教師評語：指導(dǎo)教師簽名： 2021年6月 日 三、成績指導(dǎo)教師簽名： 2021年6月 日 . z-1、 設(shè)計(jì)目的1、 對模擬電子技術(shù)的的直流電源中的整流、濾波、穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)加深印象。2、 了解直流電源各局部的構(gòu)造。3、 加深對于555定時器的部構(gòu)造的理解。4、 將74LS161改為十六進(jìn)制以的任一進(jìn)制計(jì)數(shù)器。5、 Mulsitim電路仿真軟件應(yīng)用靈活。二、方案論證設(shè)計(jì)一個雙向彩燈控制器，控制五路彩燈。方案一：以555定時器為根底連接成多諧振蕩器產(chǎn)生周期在110Hz矩形時鐘脈沖，用以啟動74LS161計(jì)數(shù)器。并用74LS161構(gòu)成八進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器通過74LS138譯碼器輸出給

3、五個彩燈，實(shí)現(xiàn)雙向循環(huán)。方案一原理框圖如圖1所示。彩燈譯碼器八進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器多諧振蕩器圖1 雙向彩燈控制器方案一的原理框圖方案二：與方案一的第一局部原理一樣同樣采用555定時器構(gòu)成多諧振蕩器，用來產(chǎn)生110Hz的周期矩形時鐘脈沖，啟動計(jì)數(shù)器。第二局部采用四進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器和四進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器結(jié)合實(shí)現(xiàn)循環(huán)，第三局部同樣采用74LS138譯碼器輸出給五路彩燈，實(shí)現(xiàn)循環(huán)。方案二原理框圖如圖2所示。四進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器彩燈譯碼器多諧振蕩器四進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器圖2 雙向彩燈控制器方案二的原理框圖最終本設(shè)計(jì)采用的是方案一，只采用一個八進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，循環(huán)簡單方便，僅需一次循環(huán)就可實(shí)現(xiàn)五路彩燈雙向流動。在考慮本錢的條件

4、下，節(jié)省器件。所以方案一更加適宜。三、電路設(shè)計(jì)1.直流穩(wěn)壓電源電路直流穩(wěn)壓電源電路包括四個局部，單項(xiàng)交流電經(jīng)過電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的直流電源。輸入電壓為220V電壓，需要通過電源變壓器降壓后再對交流電壓進(jìn)展處理。變壓器副邊電壓通過整流電路從交流電轉(zhuǎn)化為直流電壓。整流后的電壓含有較大的交流分量會影響電路的正常工作，因而為減小電壓的脈動，需要通過低通濾波器，使輸出電壓平滑。濾波后的電壓變?yōu)榻涣鞣至枯^小的直流電壓。最后通過穩(wěn)壓電路使輸出直流電壓根本不受電網(wǎng)波動和負(fù)載電阻變化的影響，從而獲得足夠高的穩(wěn)定性的直流電壓。其方框圖原理圖如圖3和圖4所示。穩(wěn)壓電路濾波電路整流電路

5、電源變壓器正弦波圖3 直流穩(wěn)壓電源電路方框圖圖4 電路原理圖2.多諧振蕩器電路多諧振蕩電路由555定時器連接而成，555定時器是一種常用的定時器集成電路芯片。它有兩個比較器C1和C2，每個比較器的一個輸入端接到三個R電阻組成的分壓器上，輸出分別接SR鎖存器輸入端。 555集成電路的輸出級為推拉式構(gòu)造， 此外芯片部還有一個集電極開路的放電晶體管TD。工作原理為： RD=0時，vo=0，TD導(dǎo)通。 RD=1、UTH2VCC/3、UTRVCC/3時，vo=0，TD飽和導(dǎo)通。 RD=1、UTH2VCC/3、UTRVCC/3時，Q、Q不變，vo不變，TD狀態(tài)不變。 RD=1、UTH2VCC/3、UTRV

6、CC/3時，Q=0、Q=1，vo=1，TD截止。 RD=1、UTH2VCC/3、UTRVCC/3時，Q=Q=1，vo=1，TD截止。將555定時器的vI1和vI2連在一起，然后將v0經(jīng)RC積分電路接回輸入端就構(gòu)成多諧振蕩器。接通VCC后，VCC經(jīng)R1、R2和R3對電容C3充電。當(dāng)vc上升到2VCC/3時，uc=0，T導(dǎo)通，C通過R2和T放電，uc下降。當(dāng)uc下降到VCC/3時，uo又由0變?yōu)?，T截止，VCC又經(jīng)R1、R2和R3對C3充電。如此重復(fù)上述過程，在輸出端uo產(chǎn)生了連續(xù)的矩形脈沖。兩個暫穩(wěn)態(tài)維持時間T1和T2分別可通過RC電路過渡過程公式來進(jìn)展計(jì)算：T1=0.7(R1+R2+R3)C

7、T2=0.7R3CT=T1+T2=0.7(R1+R2+2R3)所以當(dāng)頻率在110Hz時，周期為0.11Hz,所以選擇C=5f R1=300K的滑動變阻器 R2=R3=10K當(dāng)滑動變阻器R1在最左端時，R1=0T=0.7(10K+210k)4.8f=0.1008當(dāng)滑動變阻器R1調(diào)到最右端時，R1=300KT=0.7(300K+10K+210K)4.8f=1.1088555定時器的原理圖，引腳排列圖和多諧振蕩器原理圖如圖5、圖6和圖7所示 。圖5 555定時器原理圖圖6 555定時器引腳排列圖555定時器引腳功能為;腳1接地端 GND腳2觸發(fā)器輸入端 TR腳3輸出端 OUT腳4復(fù)位端 RD腳5控制

8、電壓輸入端 VCO腳6閾值輸入端 TH腳7放電端 DISC腳8電源端 Vcc圖7 多諧振蕩器電路原理圖3.八進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器電路 74LS161為十六進(jìn)制異步清零計(jì)數(shù)器，當(dāng)RD=0時所有觸發(fā)器將同時被置零，而且置零操作不受其它輸入端狀態(tài)的影響。當(dāng)RD=1、LD=0時,電路工作在同步預(yù)置數(shù)狀態(tài)。通過CLK時鐘脈沖進(jìn)展觸發(fā)，每一次脈沖到達(dá)時，將本D0D1 D2 D3中存儲的數(shù)在Q0 Q1 Q2Q3端輸出。將其連接為八進(jìn)制計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)從00000111八位循環(huán)，當(dāng)每一次時鐘脈沖到來時進(jìn)展計(jì)數(shù)。然后通過譯碼器實(shí)現(xiàn)輸出控制彩燈，使0000控制LED1,0001和0111控制LED2,0010和0110控制L

9、ED3,0011和0101控制LED4，0100控制LED5，由此實(shí)現(xiàn)五路雙向流動。74LS161引腳排列圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、電路原理和邏輯功能表如圖8、圖9圖10和表一所示圖8 74LS161引腳排列圖1001100000110010000100000110010101000111圖9 八進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖圖10 由74LS161構(gòu)成八進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路圖表1 74LS161邏輯功能表CLKRDLDEPET工作狀態(tài)*0*異步置數(shù)10*同步預(yù)數(shù)置*1101保持*11*0保持1111計(jì)數(shù)4. 譯碼顯示電路 A2、A1、A0為二進(jìn)制譯碼輸入端,Y1Y7為譯碼輸出端低電平有效，S1、S2、S3為選通控

10、制端。當(dāng)S11、S2+S3=0時，GS輸出高電平(S=1)。譯碼器處于工作狀態(tài)，輸出有效的低電平。當(dāng)Y0輸出有效低電平時，其他引腳輸出無效高電平然后通過非門使LED1導(dǎo)通，Y7控制LED5方式與LED1一樣。YI和Y2通過與非門控制LED2，當(dāng)其中一端輸出有效低電平時，LED2被點(diǎn)亮，LED3、LED4控制方式與此一樣，當(dāng)Y0Y7依次輸出有效低電平時，五路LED彩燈依次被點(diǎn)亮，實(shí)現(xiàn)雙向流動。74LS138引腳排列圖、邏輯功能表和電路原理圖如圖11、圖12和表2所示圖11 74LS138引腳排列圖圖12 由74LS138和LED構(gòu)成的譯碼顯示電路原理圖表2 74LS138邏輯功能表四、性能的測試

11、1.直流電源性能測試 直流電源電路圖測試及仿真結(jié)果圖如圖13圖和圖14所示圖13 直流電源電路圖圖14 直流電源仿真結(jié)果圖1圖14 直流電源仿真結(jié)果圖22.多諧振蕩電路測試調(diào)節(jié)滑動變阻器，多諧振蕩器可輸出頻率在110Hz圍可調(diào)的周期矩形波，測試電路及仿真結(jié)果如圖15、圖16所示圖15 多諧振蕩器測試電路圖16 多諧振蕩器仿真結(jié)果3.電路整體性能測試彩燈雙向流動仿真結(jié)果如圖17,、圖18、圖19、圖20和圖21所示,反向流動仿真結(jié)果如圖21到圖17所示。圖17 LED1被點(diǎn)亮圖18 LED2被點(diǎn)亮圖19 LED3被點(diǎn)亮圖20 LED4被點(diǎn)亮圖21 LED5被點(diǎn)亮五、結(jié)論 利用Mulsitim13

12、.0軟件進(jìn)展仿真測試，頻率滿足110Hz圍可調(diào)，且彩燈滿足雙向循環(huán)。所以設(shè)計(jì)滿足要求。六、課設(shè)電路體會及合理化建議在本次課程設(shè)計(jì)中，共有直流穩(wěn)壓電源，多諧振蕩器，八進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，三輸入八輸出譯碼器四個主要模塊，包括模擬電子技術(shù)，數(shù)字電子技術(shù)的知識。在直流穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)過程中，我對模擬電子技術(shù)的的直流電源中的整流、濾波、穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)又重新復(fù)習(xí)了一遍，溫故而知新，這次學(xué)習(xí)不僅僅是了解直流電源各局部的構(gòu)造，而是自己動手設(shè)計(jì)一個電源，所以印象更加深刻；多諧振蕩器環(huán)節(jié)是利用555定時器連接而成，通過調(diào)節(jié)電阻大小控制周期與頻率，對于555定時器的部構(gòu)造有了更深的理解；74LS161為十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，在學(xué)習(xí)

13、中我對它的使用更加得心應(yīng)手，知道如何將其改為十六進(jìn)制以的任一進(jìn)制計(jì)數(shù)器；在仿真過程中，彩燈點(diǎn)亮的那一刻，我無比興奮。我們以前的學(xué)習(xí)都是通過書本理解，只有在實(shí)踐中才能真正理解知識。在本次課程設(shè)計(jì)中，我收獲了許多知識，對Mulsitim電路仿真軟件應(yīng)用起來也更加靈活。不僅對于臨近考試的我們有很大幫助，對于以后的學(xué)習(xí)與研究也受益匪淺。參考文獻(xiàn)1閻石主編.數(shù)字電子技術(shù).M：高等教育，2006年2振官等編著.新穎高效聲光報(bào)警器.M：國防工業(yè)，2005年3 童詩白、華成英主編.模擬電子技術(shù)根底. M：高等教育，2006年4 董玉冰主編.Multisim在電工電子技術(shù)中的應(yīng)用.M：清華大學(xué)，2021年5 高桔祥主編.電子技術(shù)根底實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì). M：電子工業(yè)，2005年附錄I 總電路圖附錄II 元器件清單序號編號名稱型號數(shù)量1V1交流電源220v12T1變壓器10u13D1整流器3N25914C1電容0.33uf15C2電容2