彩燈循環(huán)控制電路設(shè)計制作

學(xué)號：課程設(shè)計題目學(xué)院專業(yè)班級姓名指導(dǎo)教師年代日目錄大綱............................................................................................................錯誤!不決義書簽。1設(shè)計任務(wù)及要求.....................................................................................錯誤!不決義書簽。2方案設(shè)計及選擇.....................................................................................錯誤!不決義書簽。方案設(shè)計..........................................................................................錯誤!不決義書簽。方案的比較與選擇..........................................................................錯誤!不決義書簽。3單元電路的設(shè)計.....................................................................................錯誤!不決義書簽。4整體電路圖及原理................................................................................錯誤!不決義書簽。整體電路圖........................................................................................錯誤!不決義書簽。工作原理............................................................................................錯誤!不決義書簽。5電路調(diào)試及結(jié)果剖析............................................................................錯誤!不決義書簽。調(diào)試....................................................................................................錯誤!不決義書簽。6結(jié)果討論與改進方法............................................................................錯誤!不決義書簽。結(jié)果討論............................................................................................錯誤!不決義書簽。改進方法............................................................................................錯誤!不決義書簽。7總結(jié).........................................................................................................錯誤!不決義書簽。8參照文件.................................................................................................錯誤!不決義書簽。大綱多組彩燈依照必然的序次點亮構(gòu)成的電路擁有很高的賞析性，在生活中有著很廣泛的應(yīng)用，比方廣告牌，霓虹燈等。本設(shè)計中彩燈控制器可用于對霓虹燈或彩燈及節(jié)日字燈的控制，本次課程設(shè)計將對設(shè)計框圖、設(shè)計電路圖、單元電路圖、工作原理、所用器件、電路調(diào)試等方面進行介紹，最后對本次課程設(shè)計進行總結(jié)。要點詞：循環(huán)，計數(shù)，單元電路彩燈循環(huán)控制電路的設(shè)計與制作設(shè)計任務(wù)及要求（1）8個彩燈可以自動循環(huán)點亮。（2）彩燈循環(huán)顯示且頻率快慢為1S。選作：設(shè)計擁有控制彩燈左移，右移，全亮及全滅功能的電路方案設(shè)計及選擇方案設(shè)計方案一依照設(shè)計要求，使用計數(shù)器來實現(xiàn)循環(huán)，設(shè)計電路使其可實現(xiàn)以下功能1）彩燈右移依次點亮的循環(huán)；000000010010001101000101011101102）彩燈左移依次點亮的循環(huán)：011101100101010000110010000000013）彩燈全滅的功能；00000000設(shè)計方案原理圖反響電路脈計3-8邏沖數(shù)譯輯發(fā)器碼門生器電器LED燈顯示各單元電路所用器件為：1）脈沖發(fā)生器：使用555構(gòu)成的多諧振蕩電路產(chǎn)生頻率為1Hz的脈沖信號；2）計數(shù)器電路：使用一片74LS192實現(xiàn)計數(shù)功能；3）譯碼器電路：使用一片74LS138來實現(xiàn)譯碼功能；4）邏輯門芯片：使用一片7420與非門芯片和兩片7404非門芯片實現(xiàn)上述三種功能。依照原理圖進行設(shè)計，獲取的電路圖以下所示方案二同方案一，使用計數(shù)器實現(xiàn)循環(huán)，設(shè)計電路實現(xiàn)以下功能：1）彩燈右移依次點亮的循環(huán)；0101011101102）彩燈左移依次點亮的循環(huán)：0010000000013）彩燈全滅的功能；000000004）彩燈全亮的功能；設(shè)計方案原理圖反響電路脈計3-8邏沖數(shù)譯輯發(fā)器碼門生器電LED燈顯示各單元電路所用器件為：1）脈沖發(fā)生器：使用555構(gòu)成的多諧振蕩電路產(chǎn)生頻率為1Hz的脈沖信號；2）計數(shù)器電路：使用一片74LS163實現(xiàn)計數(shù)功能；3）譯碼器電路：使用一片74LS138來實現(xiàn)譯碼功能；4）邏輯門芯片：使用一片7410與非門芯片和兩片7404非門芯片實現(xiàn)上述三種功能。依照原理圖進行設(shè)計，獲取的電路圖以下所示方案的比較與選擇從設(shè)計的要求來看，兩種方案都實現(xiàn)了彩燈的循環(huán)控制，但方案一全亮功能未實現(xiàn)，方案二四種功能全實現(xiàn)。即左移循環(huán)，右移循環(huán)，全滅控制，全亮控制。從設(shè)計的原理來看，方案一使用雙時鐘計數(shù)器，設(shè)計思路較為清楚，且反響電路簡單。而方案二使用的是16進制加法計數(shù)器，在進行反響電路設(shè)計時，所需理論知識較強。其他的輔助設(shè)計很多。從電路的復(fù)雜程度來看，方案一明顯比方案二電路簡捷。從電路的耗材方面來看，方案一比較節(jié)約資料和開銷。綜上所述，選擇方案一較經(jīng)濟劃算且電路可行性較強。單元電路的設(shè)計脈沖發(fā)生電路由于上述設(shè)計中所用到的芯片全要有脈沖信號的觸發(fā)才能完成相應(yīng)的功能，所以就需要用到脈沖產(chǎn)生電路。我這里用到的是用555準(zhǔn)時器設(shè)計的多諧振蕩器，多諧振蕩器的優(yōu)點是在接通電源今后就可以產(chǎn)生必然頻率和必然幅值矩形波的自激振蕩器，而不需要再加輸入信號。而用555準(zhǔn)時器設(shè)計的多諧振蕩器也有很多優(yōu)點，由于555準(zhǔn)時器內(nèi)部的比較器矯捷度較高，而且采用差分電路形式，這樣就使多諧振蕩器產(chǎn)生的振蕩頻率受電源電壓和環(huán)境溫度變化的影響很小。接通電源后，電容C1被充電，當(dāng)VC上升到2/3VCC時，使輸出電壓為低電平，同時放電三極管T導(dǎo)通，此時電容C2經(jīng)過RB和T放電，VC下降。當(dāng)VC下降到2/3VCC時，V0翻轉(zhuǎn)為高電平。當(dāng)放電結(jié)束后，T管截止，VCC經(jīng)過RA和RB將向電容器C2充電，當(dāng)VC上升到2/3VCC時，電路又翻轉(zhuǎn)為低電平。這樣周而復(fù)始，于是，在電路的輸出端就獲取一個周期性的矩形波。脈沖發(fā)生電路圖其輸出信號的頻率為：f=(R1+2R2)C1其中R1=ΩR2=ΩC1=47uF從而算出頻率f=8Hz該頻率滿足設(shè)計要求74LS192計數(shù)器電路74LS192是雙時鐘方式的十進制可逆計數(shù)器。(BCD,二進制)。CPU為加計數(shù)時鐘輸入端，CPD為減計數(shù)時鐘輸入端。LD為預(yù)置輸入控制端，異步預(yù)置。CR為復(fù)位輸入端，高電平有效，異步除去。CO為進位輸出：1001狀態(tài)后負(fù)脈沖輸出，◆BO為借位輸出：0000狀態(tài)后負(fù)脈沖輸出。74LS192引腳排列圖74LS192功能表設(shè)計原理說明1）當(dāng)計數(shù)器時鐘UP接脈沖信號，DOWN接1，實現(xiàn)加計數(shù)，此時實現(xiàn)0000到0111的計數(shù)過程（即八進制計數(shù)），由于是異步高電平清零，故當(dāng)狀態(tài)為1000時，將QD接到CLR端則實現(xiàn)八進制加法計數(shù)。2)當(dāng)計數(shù)器時鐘DOWN接脈沖信號，DOWN接1，實現(xiàn)減計數(shù)，此時實現(xiàn)0111到0000的計數(shù)過程，由于是異步低電平置數(shù)，故當(dāng)狀態(tài)為1001時，將QD,QA接入7420與非門的1C,1D端，將QB,QC接入7404非門的1A,2A端經(jīng)過1Y,2Y端輸出接入7420的1A,1B端，74201Y輸出端接74192的LOAD’（置數(shù)端）端，則實現(xiàn)初值為7的減法八進制計數(shù)。用74LS192設(shè)計的計數(shù)器電路以下所示74138譯碼器電路以以下圖所示A2，A1,A0為地址（數(shù)碼）輸入端，A2為高位，A0為低位。Y0-Y7為譯碼狀態(tài)信號輸出端，輸出邏輯符號圖中的小圓圈是指輸出信號低電平有效。G1，G2，G3為使能端。74138邏輯符號74138輸出表達式E1=G1，E2A=G2，E2B=G3）引腳排列圖74138功能表設(shè)計原理說明74LS192的QC,QB,QA端分別接入74138的A,B,C端，G1接1，G2A,G2B接地，使譯碼器正常工作，經(jīng)過譯碼輸出YO-Y7，實現(xiàn)譯碼功能。由于74138輸出為低有效，故需要接入非門電路，所以采用7404非門芯片，將每一個非門輸出端接到LED燈上。為了實現(xiàn)全滅功能，結(jié)合譯碼器的功能表知，當(dāng)G2B=1時，譯碼器不工作，輸出端Y0-Y7全為1，經(jīng)過非門電路，使得LED燈全滅。這是可用一個開關(guān)1控制全滅操作。用74138譯碼器設(shè)計的譯碼電路以下所示LED燈顯示電路八個LED燈均為共陰極接法，其輸入端與兩個7404非門芯片的每個輸出端相接。當(dāng)7404輸出端為高電平時，LED燈點亮。顯示電路以下整體電路圖及原理整體電路圖工作原理1）右移循環(huán)點亮：1，4,5開關(guān)往上撥，2，3開關(guān)往下?lián)?此時電路中清零端接QD，G2B接地，置數(shù)端接VCC，時鐘UP接脈沖源，DOWN接VCC，整個電路進行右移循環(huán)控制。LED燈依次往右點亮。2）左移循環(huán)點亮：1,4開關(guān)往下?lián)埽?,3,5開關(guān)往上撥。此時電路中清零段VCC,G2B接地，置數(shù)端接7420的1Y輸出端，時鐘UP接VCC，DOWN接脈沖源，整個電路進行左移循環(huán)控制。LED燈依次往左點亮。3）全滅控制：5開關(guān)往下?lián)堋４藭r電路中G2B=0，譯碼器不工作，無論其他幾個開關(guān)狀態(tài)如何，LED燈全部熄滅。電路調(diào)試及結(jié)果剖析調(diào)試由于元件的性能，連接電路的人為因素，以及環(huán)境因素的影響等，連接好的電路經(jīng)常需要進行調(diào)試。調(diào)試步驟1）檢查電路連接好電路,今后比較原理圖，逐項檢查電路中的元件連接情況，注意觀察可否有連線錯誤，特別要注意可否會出現(xiàn)電源短路的情況，還要注意電容可否存在極性。2）通電將5v的直流電源接入電路中，觀察電路可否存在異?，F(xiàn)象，如冒煙，產(chǎn)生火花等，若是出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，應(yīng)及時斷開電源，檢查故障。若電路無反應(yīng)，則應(yīng)檢查各元器件的管腳可否松動，導(dǎo)線可否開路。操作開關(guān)進行依照電路的工作原理，經(jīng)過控制各個開關(guān)實現(xiàn)彩燈的左移、右移、全滅。若果存在問題，則應(yīng)連續(xù)檢查電路并調(diào)試，直到除去故障。發(fā)現(xiàn)的問題1）將全部線路搭建好，且檢查無誤后，進行初步伐試，發(fā)現(xiàn)燈無規(guī)則點亮，最后查證是接到譯碼器B端的插孔損壞。2）在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)按一次電源開關(guān)，LED燈亮一次，沒有循環(huán)。發(fā)現(xiàn)是準(zhǔn)時器的兩個電容接反。3）共陰極的LED燈需要用導(dǎo)線接到公共地端才能使LED燈正常點亮。4）把74192的輸出引腳搞反，將高位看作低位，低位看作高位，以致燈無規(guī)則的閃爍。結(jié)果討論與改進方法結(jié)果討論經(jīng)過屢次調(diào)試，最后實現(xiàn)了課設(shè)要求的基本內(nèi)容，對調(diào)試的結(jié)果很滿意，LED燈沒有其他異?，F(xiàn)象的出現(xiàn)。對每個芯片都做了功能測試，就是搭建整個大電路中，由于各樣因素的影響會出現(xiàn)各樣各樣的問題，這是我們需要注意的地方。改進方法1）唯一不足的地方就是沒有實現(xiàn)全亮功能，且用了6個芯片?？梢允褂秒p時鐘74193十六進制計數(shù)器，這樣可以不用清零端，置數(shù)端進行設(shè)計，而且可以少用一個7420芯片。直接用一個開關(guān)控制UP,DOWN時鐘的輸入信號。即可實現(xiàn)左移，右移循環(huán)?？偨Y(jié)此次的課程設(shè)計是一次難得的鍛煉時機，讓我們可以充分利用所學(xué)過的理論知識還有自己的想象的能力，其他還讓我們學(xué)習(xí)查找資料的方法，以及自己辦理剖析電路，設(shè)計電路的能力。我相信是對我一個很好的提高。平時在學(xué)習(xí)理論知識的時候，根本就沒有想到我所學(xué)的這些東西有什么用，他們可以做成什么，可是一味的利用它們來解決課后的習(xí)題，沒有想其他的用途。此次的課程設(shè)計讓我懂得了它們在實質(zhì)的用途，還有我們身邊的很多電路，比方頻率計、交通燈、數(shù)字鐘等這些都是我們自己可以實現(xiàn)的。此次課程設(shè)計是我進大學(xué)的第一個課程設(shè)計。從最初的選題，購買元器件，組裝，調(diào)試到完成設(shè)計，每一個過程都是鍛煉自己。極大的鍛煉了電路設(shè)計實踐能