數(shù)電課程設(shè)計-16

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計報告十六路彩燈循環(huán)的設(shè)計專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)班級：2012級2班姓名：聶文真學(xué)號：201201050513指導(dǎo)老師：王立華電子通信與物理學(xué)院日期：2014年月日十六路彩燈循環(huán)設(shè)計任務(wù)與要求設(shè)計一個十六路彩燈循環(huán)電路，使其滿足以下要求：十六路彩燈循環(huán)輸出顯示。彩燈閃爍按一定規(guī)則變化，可通過開關(guān)設(shè)置彩燈閃爍的規(guī)律。電路有復(fù)位控制，復(fù)位按鈕閉合時彩燈循環(huán)輸出，復(fù)位按鈕斷開時彩燈熄滅?？稍O(shè)定彩燈的閃爍時間，彩燈閃爍時間可通過實驗箱上的開關(guān)輸入。設(shè)計內(nèi)容方案選擇：（1）方案一：利用單片機來設(shè)計彩燈循環(huán)顯示電路已經(jīng)成為主流，單片機的優(yōu)點使設(shè)計簡單，容易實現(xiàn)，只需一個簡單的程序就可以完成復(fù)雜的功能，彩燈的各種漂亮顯示都是有賴于單片機的快速發(fā)展和應(yīng)用，在我們的生活中單片機的應(yīng)用會越來越多，分量也會越來越重，各個方面都將有單片機發(fā)展的一席之地。下面是實現(xiàn)該功能的框圖：圖SEQ圖\*ARABIC1(2)方案二：方案二主要是運用芯片，即使用一個74LS191，兩個74LS138，和一個555定時器這四個芯片對16個LED進行控制，產(chǎn)生循環(huán)控制的效果。用附加電容、電阻把555定時器接成一多諧震蕩器，產(chǎn)生脈沖信號。兩個74LS138擴展成4-16線譯碼器，與LED向接。74LS191作為計數(shù)器。實現(xiàn)該功能的框圖為：555時序電路74LS191計數(shù)部分555時序電路74LS191計數(shù)部分74LS138譯碼電路部分LED顯示部分圖2經(jīng)過比較，方案一需要很多的硬件知識和計算機編程，而且單片機電路我們了解的不是狠多，對于數(shù)字部分列舉了另一個方案，方案二較簡便，僅利用一個芯片的邏輯功能就實現(xiàn)了數(shù)字顯示部分的功能，變化接法就可實現(xiàn)自然序列。根據(jù)不同的接法可以實現(xiàn)課程設(shè)計中的各個要求是較理想的選擇，所以我選擇了第二個方案。設(shè)計原理設(shè)計彩燈循環(huán)控制電路，要求該電路彩燈循環(huán)顯示頻率快慢可調(diào)，控制器具有多路輸出。經(jīng)過上述可知，該彩燈循環(huán)控制電路設(shè)計共包括四個模塊：555時序電路、74LS191計數(shù)部分、74LS138譯碼電路部分、LED燈顯示部分。74LS191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)器的快慢，即可控制彩燈閃爍的快慢。計數(shù)器輸出信號輸人至138譯碼器，由138譯碼，根據(jù)計數(shù)器輸出不同的計數(shù)結(jié)果，即可控制138譯碼器譯碼得到不同的輸出信號，決定彩燈的循環(huán)變化。顯然，不同的計數(shù)器與譯碼器電路，得到的是不同的彩燈循環(huán)控制結(jié)果。若譯碼器不變，在計數(shù)器的控制端輸入不同的控制信號，進行不同的計數(shù)，則在輸出端可見不同的彩燈循環(huán)輸出。系統(tǒng)原理圖（1）555時序電路555定時器用來產(chǎn)生脈沖信號。因此把555定時器接成多諧震蕩器。R1、R2、C2為定時元件。產(chǎn)生信號脈沖的方法很多，這里我在設(shè)計的時候選用的是用多諧振蕩器，它是一種在接通電源后，就能產(chǎn)生一定頻率和一定幅值矩形波的自激振蕩器，常作為脈沖信號源。由于不用接輸入信號就可以產(chǎn)生所需要的矩形波，所以在設(shè)計的時候就選用這個方案。而選用的電路是用555定時器構(gòu)成的，因為555定時器內(nèi)部的比較器靈敏度較高，而且采用差分電路形式，用它組成的多諧振蕩器的振蕩頻率受電源電壓和溫度變化的影響很小，這樣使產(chǎn)生的矩形波更穩(wěn)定。電路圖如下圖：圖3時序電路圖4555定時器內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)圖5555定時器引腳圖表格1555定時器的引腳名與功能（2）74LS191計數(shù)部分電路74LS191是4位集成二進制同步可逆計數(shù)器。集成的4位二進制同步可逆計數(shù)器74LS191具有同步可逆計數(shù)功能、異步并行置數(shù)功能和保持功能。74LS191沒有專用的清零輸入端，可通過D0-D3異步并行置入數(shù)據(jù)0000來實現(xiàn)輸出清零功能。因為在試驗中需要一個16進制的計數(shù)器，因此采用74LS191加減計數(shù)器。我們可以改變計數(shù)器的加減來控制LED亮滅的方向。置數(shù)端A、B、C、D分別置0。4腳接地，11腳為異步置數(shù)控制端，低電平有效，接高電平。14腳接脈沖信號，同555定時器的OUT腳向接。通過單刀雙擲開關(guān)來控制74LS191計數(shù)器的加減。電路圖如下：圖674LS191計數(shù)器電路圖774LS191引腳圖表格274LS191的狀態(tài)表（3）74LS138譯碼電路與LED顯示部分電路74LS138為3—8線譯碼器，只有8個輸出端，而在實驗中須驅(qū)動16個LED，所以用兩個74LS138擴展成4—16線譯碼器。擴展后形成的四個輸入端分別同74LS191計數(shù)器的QA、QB、QC、QD相接。通過改變QA、QB、QC、QD與四個輸入端的連接方法來控制LED的亮滅順序。因為74LS138譯碼器輸出端低電平有效，所以LED顯示部分采用共陽極接法，負(fù)極分別接在74LS138的輸出端上。74LS138譯碼電路與LED顯示部分的電路圖如下：圖874LS138譯碼電路與LED燈顯示部分圖974LS138的引腳圖表格374LS138的功能表 （4）總電路圖圖10總電路圖PCB板圖圖11PCB板圖三、調(diào)試結(jié)果當(dāng)開始進行仿真時，LED燈開始閃爍，當(dāng)開關(guān)于上方連接時，LED燈由下至上開始閃爍，并開始循環(huán)，若中間使開關(guān)與下方連接，則由閃爍的LED燈開始由下至上開始閃爍，并依次循環(huán)。若改變74LS191的輸出與74LS138輸入的連接方式，則LED燈亮的方式又會發(fā)生變化。圖12555定時器的仿真結(jié)果總結(jié)在近一個星期的課程設(shè)計時間內(nèi)，實在是令人感到忙碌，卻又充實。在剛開始的時候，很多內(nèi)容都看不明白，需要重新復(fù)習(xí)數(shù)電知識，這是一個復(fù)習(xí)的過程，也是一個深入理解的過程，我不但更加了解芯片的功能，而且也會去更加注意細(xì)節(jié)。知其然，更要知其所以然。這樣才能更好的完成數(shù)電課程設(shè)計。在最終連接電路的時候也出現(xiàn)了許多問題，不得不停下手來，再次回頭去查看資料，翻看課本，重新學(xué)習(xí)，這也是一個鞏固的階段，他使我的數(shù)電掌握得更加牢固。而在連線的過程中，更由不得一絲馬虎，任何一點粗心都可能導(dǎo)致實驗的失敗。通過這次課程設(shè)計，我還更加深了理論知識的學(xué)習(xí)。這次的設(shè)計電路我用到了計數(shù)器還有譯碼器，通過自己分析和設(shè)計更好地運用了它們，而且還學(xué)會了它們更多的功能，發(fā)現(xiàn)它們的功能遠(yuǎn)比功能表里面說的多很多，可以利用不同的接法設(shè)計出各種各樣不同的電路出來?？傊矣X得這樣的實踐對我們現(xiàn)在的學(xué)習(xí)以及以后的工作都是很大的幫助，而且對我分析問題的