數(shù)電課程設(shè)計(jì)范本

年4月19日數(shù)電課程設(shè)計(jì)文檔僅供參考課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目多路彩燈控制器設(shè)計(jì)-第二學(xué)期班級(jí)電氣一班姓名尹星星學(xué)號(hào)95014014指導(dǎo)教師韓芝俠單位寶雞文理學(xué)院年6月24日

多路彩燈控制器設(shè)計(jì)[摘要]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及人民生活水平的提高,在現(xiàn)代生活中,彩燈作為一種裝飾既能夠增強(qiáng)人們的感觀,起到廣告宣傳的作用,又能夠增添節(jié)日氣氛,為人們的生活增添亮麗。由于電子技術(shù)的發(fā)展,應(yīng)用系統(tǒng)向著小型化、快速化、大容量、重量輕的方向發(fā)展，彩燈作為一種景觀應(yīng)用越來越多。在電子電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具已成為主要的設(shè)計(jì)手段，經(jīng)過對(duì)電路的控制來控制彩燈的變化狀況。本次設(shè)計(jì)是八路彩燈控制器,現(xiàn)代生活中,彩燈已經(jīng)成為必不可少的景觀,此次設(shè)計(jì)本著與實(shí)際生活密切聯(lián)系的原則,論述了使用數(shù)字點(diǎn)知技術(shù)設(shè)計(jì)八路彩燈控制器的過程，在設(shè)計(jì)中使用了振蕩電路、顯示電路、譯碼器、計(jì)數(shù)器、分頻器、移位寄存器等各種電路，大大地提高了設(shè)計(jì)的靈活性、可靠性和可擴(kuò)展性,為大學(xué)生更好地認(rèn)識(shí)社會(huì)提供了很好的機(jī)會(huì)。[關(guān)鍵詞]自動(dòng)控制；工作可靠；彩燈控制器；1設(shè)計(jì)任務(wù)和要求彩燈控制器能夠自動(dòng)控制多路彩燈按不同的節(jié)拍循環(huán)顯示各種燈光變換花型。彩燈控制器是以高低電平來控制彩燈的亮滅，彩燈控制采用移位寄存器實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合彩燈可能是功率較大的發(fā)光器件，需要加以一定的驅(qū)動(dòng)電路。本課題用發(fā)光二極管LED模擬彩燈，能夠不用驅(qū)動(dòng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)八盞LED彩燈的簡(jiǎn)單控制。現(xiàn)要求設(shè)計(jì)一個(gè)8路移存型彩燈控制器，彩燈用發(fā)光二極管LED模擬，具體要求如下：任務(wù)一（1）彩燈能夠自動(dòng)循環(huán)點(diǎn)亮，產(chǎn)生一種流動(dòng)變化的效果，俗稱流水燈控制；（2）彩燈循環(huán)顯示且頻率快慢可調(diào)。（3）該控制電路具有8路輸出。任務(wù)二八個(gè)發(fā)光二極管（代替彩燈）一字排開，以它們的明暗構(gòu)成彩燈圖形，其循環(huán)模式為：（1）彩燈全熄4秒鐘；（2）彩燈自左向右在4秒鐘內(nèi)依次點(diǎn)亮；（3）彩燈自右向左在4秒鐘內(nèi)依次熄滅；（4）彩燈全亮4秒鐘；2總設(shè)計(jì)根據(jù)題目的任務(wù)、要求和性能指標(biāo)，經(jīng)過分析與思考，得出以下方案：整體電路分為三個(gè)模塊：第一個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)節(jié)拍的發(fā)生；第二個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)彩燈明暗變化的控制；第三個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)彩燈變化的顯示。主體框圖如下：圖1任務(wù)1原理框圖圖2任務(wù)2原理框圖在本方案中，各單元電路只實(shí)現(xiàn)一種功能。其優(yōu)點(diǎn)在于：電路設(shè)計(jì)模塊化且各模塊功能明確，易于檢查電路，對(duì)后面的電路組裝及電路調(diào)試帶來方便。缺點(diǎn)是：由于設(shè)計(jì)思想比較簡(jiǎn)單，元件種類使用少，花型復(fù)雜一些就會(huì)導(dǎo)致中間單元電路連線過多而易出錯(cuò)。3模塊設(shè)計(jì)任務(wù)13.1.1多諧振蕩器的設(shè)計(jì)多諧振蕩器電路采用由555定時(shí)器制作而成的多諧振蕩器制作而成，由一個(gè)555定時(shí)器、兩個(gè)電阻、兩個(gè)二極管、兩個(gè)電容和若干導(dǎo)線組成。實(shí)現(xiàn)輸出脈沖信號(hào)。任務(wù)要求為轉(zhuǎn)換節(jié)拍為1s，即8個(gè)（彩燈個(gè)數(shù)）時(shí)鐘信號(hào)的總時(shí)長(zhǎng)為8s，而改變RA、RB的大小則能夠改變彩燈的快慢，選擇RA=10kΩ，RB=23.5kΩ，C1=10μF，C2=0.01μF，從而T1+T2=(R2+2R1)C1ln2=1s,使得8（T1+T2）=8ss，1為輸出端。其方框圖和功能表如圖3、圖4所示圖3可變多諧振蕩器電路圖圖4555功能表3.1.2計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)電路主要由一個(gè)74LS160十進(jìn)制計(jì)數(shù)器及與非門等基礎(chǔ)控制電路組成，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)之前的時(shí)鐘信號(hào)計(jì)數(shù)以控制后面的狀態(tài)轉(zhuǎn)換電路。計(jì)數(shù)器從Q3Q2Q1Q0=0000開始計(jì)數(shù)，當(dāng)?shù)?個(gè)CP到達(dá)后，計(jì)到0111，并不能立即清零，而是要等第7個(gè)脈沖上沿到來后，計(jì)數(shù)器被置成0000。不會(huì)用異步清零端那樣出現(xiàn)0110過渡狀態(tài)，這是與用異步清零端的差別。用74LS160設(shè)計(jì)的八進(jìn)制計(jì)數(shù)器和功能表如圖5、圖6所示圖5八進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路圖圖6八進(jìn)制計(jì)數(shù)器功能表3．1.33-8譯碼器與顯示電路的設(shè)計(jì)1）3-8譯碼器在數(shù)字系統(tǒng)中，能將二進(jìn)制代碼翻譯成所表示信息的電路稱為譯碼器。譯碼器是一個(gè)多輸入、多輸出的組合邏輯電路。它的作用是把給定的代碼進(jìn)行“翻譯”，變成相應(yīng)的狀態(tài)，使輸出通道中相應(yīng)的一路有信號(hào)輸出。譯碼器在數(shù)字系統(tǒng)中有廣泛的用途，不但用于代碼的轉(zhuǎn)換、終端的數(shù)字顯示，還用于數(shù)據(jù)分配，存貯器尋址和組合控制信號(hào)等。不同的功能可選用不同種類的譯碼器，本次選擇3-8譯碼器。3-8譯碼器電路的輸入變量有三個(gè)即D0，D1，D2，輸出變量有八個(gè)Y0-Y7，對(duì)輸入變量D0，D1，D2譯碼，就能確定輸出端Y0-Y7的輸出端變?yōu)橛行Вǖ碗娖剑?，從而達(dá)到譯碼目的。其原理圖和功能表如圖7、圖8所示圖73-8譯碼器原理圖圖83-8譯碼器功能表2）顯示電路此次試驗(yàn)的顯示器為共陽(yáng)極顯示器，顯示器的com端需要接地，所謂共陽(yáng)LED數(shù)碼管8段LED的陽(yáng)極是連在一起的，限流電阻要根據(jù)電源電壓來選取，電源電壓5V時(shí)可使用430Ω的限流電阻。如圖9所示圖9顯示電路任務(wù)二3.2.1多諧振蕩器的設(shè)計(jì)多諧振蕩器電路采用由555定時(shí)器制作而成的多諧振蕩器制作而成，由一個(gè)555定時(shí)器、兩個(gè)電阻、兩個(gè)二極管、兩個(gè)電容和若干導(dǎo)線組成。實(shí)現(xiàn)輸出脈沖信號(hào)。任務(wù)要求為轉(zhuǎn)換節(jié)拍為0.5s，即8個(gè)（彩燈個(gè)數(shù)）時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)長(zhǎng)為0.5s，故選擇RA=4kΩ，RB=1kΩ，C1=10μF，C2=0.01μF，從而T1+T2=(R2+2R1)C1ln2=0.0624s,使得8（T1+T2）=0.499s約等于0.5s，1為輸出端。其方框圖和功能表如圖10、圖11所示圖10可變多諧振蕩器電路圖圖11555功能表3.2.2移位寄存器的設(shè)計(jì)移位寄存器是一個(gè)具有移位功能的寄存器，是指寄存器中所存的代碼能夠在移位脈沖的作用下依次左移或右移。既能左移又能右移的稱為雙向移位寄存器，只需要改變左、右移位的控制信號(hào)便可實(shí)現(xiàn)雙向移位要求。根據(jù)移位寄存器存取信息的方式不同分為：串入串出、串入并出、并入串出、并入并出四種形式。移位寄存器應(yīng)用很廣，可構(gòu)成移位寄存器型計(jì)數(shù)器：順序脈沖發(fā)生器；串行累加器；可用作數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，即把串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)，或把并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)等。本次實(shí)驗(yàn)選用兩片74LS194組成雙向移位寄存器研究移位寄存器，其中D0、D1、D2、D3為并行輸入端；Q0、Q1、Q2、Q3為并輸出端；SR為右移串行輸入端，SL為左移串行輸入端；S1、S0為操作模式控制端；CR為直接無條件清零端；CP為時(shí)鐘脈沖輸入端。CC40194有5種不同操作模式：即并行送數(shù)寄存，右移（方向由Q0→Q3），左移（方向由Q3→Q0），保持及清零。器原理圖和功能表如圖12、圖13所示圖12雙向移位寄存器原理圖圖13雙向移位寄存器功能表3.2.3八進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)八進(jìn)制計(jì)數(shù)電路主要由一個(gè)74LS160十進(jìn)制計(jì)數(shù)器及與非門等基礎(chǔ)控制電路組成，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)之前的時(shí)鐘信號(hào)計(jì)數(shù)以控制后面的狀態(tài)轉(zhuǎn)換電路。計(jì)數(shù)器從Q3Q2Q1Q0=0000開始計(jì)數(shù)，當(dāng)?shù)?個(gè)CP到達(dá)后，計(jì)到0111，并不能立即清零，而是要等第7個(gè)脈沖上沿到來后，計(jì)數(shù)器被置成0000。不會(huì)用異步清零端那樣出現(xiàn)0110過渡狀態(tài)，這是與用異步清零端的差別。用74LS160設(shè)計(jì)的八進(jìn)制計(jì)數(shù)器原理圖和功能表如圖14、圖15所示圖14八進(jìn)制計(jì)數(shù)器原理圖圖15八進(jìn)制計(jì)數(shù)器功能表3.2.4模四計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)模四計(jì)數(shù)器電路主要由一個(gè)74LS160十進(jìn)制計(jì)數(shù)器及與非門等基礎(chǔ)控制電路組成，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)之前的時(shí)鐘信號(hào)計(jì)數(shù)以控制后面的狀態(tài)轉(zhuǎn)換電路。計(jì)數(shù)器從Q3Q2Q1Q0=0000開始計(jì)數(shù)，當(dāng)?shù)?個(gè)CP到達(dá)后，計(jì)到0011，并不能立即清零，而是要等第3個(gè)脈沖上沿到來后，計(jì)數(shù)器被置成0000。不會(huì)用異步清零端那樣出現(xiàn)0010過渡狀態(tài)，這是與用異步清零端的差別。用74LS160設(shè)計(jì)的模四計(jì)數(shù)器原理圖和功能表如圖16、圖17所示圖16模四計(jì)數(shù)器原理圖圖17模四計(jì)數(shù)器功能表3.2.5顯示電路此次試驗(yàn)的顯示器為共陽(yáng)極顯示器，顯示器的com端需要接地，所謂共陽(yáng)LED數(shù)碼管8段LED的陽(yáng)極是連在一起的，限流電阻要根據(jù)電源電壓來選取，電源電壓5V時(shí)可使用430Ω的限流電阻。如圖18所示圖18顯示電路4設(shè)計(jì)總原理圖任務(wù)一任務(wù)二5設(shè)計(jì)總結(jié)經(jīng)過本次課程設(shè)過程中，我有很多心得體會(huì)。第一，學(xué)習(xí)要知其然，更要知其因此然。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)了很多實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不同于設(shè)計(jì)時(shí)料想的。經(jīng)過在軟件中嘗試性修改，我們終于得到了正確的設(shè)計(jì)方法?？墒?，我們不但滿足于做出能夠正常工作的電路。我們分析電路，自行設(shè)計(jì)小試驗(yàn)驗(yàn)證部件功能。最后，我們充分理解了它，能夠從原理上解釋各種現(xiàn)象。在更充分的理解電路后，我們能夠不再只經(jīng)過不斷試驗(yàn)改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，而是從理論分析后，從根本上直接解決問題，設(shè)計(jì)出各種優(yōu)化設(shè)計(jì)。完成這個(gè)作品不是真正的目的，真正的目的是鞏固知識(shí)，并培養(yǎng)學(xué)以致用的能力，體會(huì)做人做事的道理。第二，細(xì)節(jié)定成敗。我組在課設(shè)過程中，有時(shí)運(yùn)行程序無法模擬執(zhí)行，但找不到電路連接錯(cuò)誤之處。在其它同學(xué)的提示下才發(fā)現(xiàn)是由于子電路合并成總電路時(shí)用了復(fù)制功能，而使一些元件參考（R）值相同，而無法執(zhí)行。困擾我們最深的往往不是具體知識(shí)上的掌握問題，而是我們最容易忽略的其它細(xì)節(jié)。第三，實(shí)踐出真知我們信心滿滿的設(shè)計(jì)總圖初稿在實(shí)驗(yàn)之后，被證明是，不但缺乏優(yōu)化，而且錯(cuò)誤多多的。“紙上得來終覺淺，得知此事要躬行”。我們經(jīng)過實(shí)踐中磨練改進(jìn)，最終才做出今天的作品。實(shí)踐出真知，我們要在學(xué)習(xí)理論后，在實(shí)踐中應(yīng)用，以理論指導(dǎo)實(shí)踐，從實(shí)踐中升華出理論。第四，要擁有感恩的心，懂得合作。我在此要感謝與我同組的同學(xué)，以及其它幫助我們的同學(xué)，是我們的合作，讓課設(shè)得以完成。我們都認(rèn)識(shí)到了團(tuán)隊(duì)合作的含義。更要感謝為我們認(rèn)真驗(yàn)收，細(xì)心指導(dǎo)的老師?？偠灾?，本次課程設(shè)計(jì)不止讓我在知識(shí)掌握和應(yīng)用水平上有了顯著提高，而且讓我明白了很多課本之外的做人做事的道理。6參考文獻(xiàn)[1]江曉安.模擬電子技術(shù)[M].北京:高等教育出版社（第3版）,.1.[2]江曉安.數(shù)字電子技術(shù)[M].北京: