數(shù)電課程設(shè)計(jì)報(bào)告-八路彩燈控制電路

沈陽(yáng)航空航天大學(xué)課程設(shè)計(jì)〔說(shuō)明書(shū)〕多路彩燈控制器班級(jí)/學(xué)號(hào)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師一、概述4.1設(shè)計(jì)思路彩燈電路實(shí)驗(yàn)將傳統(tǒng)的4個(gè)別離的電路移位存放器，計(jì)數(shù)器〔分頻器〕，555和組合電路實(shí)驗(yàn)綜合為一個(gè)完整的設(shè)計(jì)型的時(shí)序、組合電路綜合實(shí)驗(yàn)。電路中包含8組發(fā)光管〔每組發(fā)光二極管的數(shù)量可以根據(jù)需要，通過(guò)串并聯(lián)和加電阻等控制調(diào)節(jié)〕，74LS161〔四位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器〕、74LS194〔移位存放器〕、74LS151〔八選一數(shù)據(jù)選擇器〕、74LS74〔雙D觸發(fā)器〕、74LS00〔四二輸入與非門(mén)〕、74LS04〔六非門(mén)〕、555等其他元件組合而成。由二片移位存放器194實(shí)現(xiàn)。其八個(gè)輸出信號(hào)端連接八個(gè)發(fā)光二極管，用其輸出信號(hào)控制發(fā)光二級(jí)管的亮滅實(shí)現(xiàn)花型演示。而花型之間的變化通過(guò)花型控制電路的輸出即161級(jí)聯(lián)的計(jì)數(shù)器輸出控制〔它們由同一個(gè)CP脈沖控制〕。二、方案論證總體電路分為四塊。第一塊實(shí)現(xiàn)花型的演示；第二塊實(shí)現(xiàn)花型的控制；第三塊實(shí)現(xiàn)節(jié)拍控制；第四塊實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生。并在局部電路的設(shè)計(jì)上與方案一采用了完全不同的方法，如花型的控制。主體框圖如下：圖1主體框圖花型控制電路：由1614位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器完成；花型演示電路：由195雙向移位存放器完成〔可左移右移完成花型變化〕；節(jié)拍控制電路：節(jié)拍變化由151八選一數(shù)據(jù)選擇器完成，節(jié)拍的快慢變化可有74雙上升沿D觸發(fā)器完成，它可實(shí)現(xiàn)二分頻。設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是：電路設(shè)計(jì)模塊化，易于檢查電路，對(duì)后面的電路組裝及電路調(diào)試都很方便。。花型控制電路簡(jiǎn)單，花型也比擬簡(jiǎn)單。三、電路設(shè)計(jì)1.花型演示電路三種花型變化樣式花型1：8路燈分兩半。從左至右漸亮，全亮后，再分兩半從左至右漸滅。循環(huán)兩次；花型2：從中間到兩邊對(duì)稱(chēng)地逐次漸亮，全亮后仍由中間到兩邊逐次漸滅。循環(huán)兩次；花型3：從左至右順次漸亮。全亮后逆序漸滅。循環(huán)兩次。表1移存器輸出狀態(tài)編碼表節(jié)拍序號(hào)花型1花型2花型3100000000000000000000000021000100000011000100000003110011000011110011000000411101110011111101110000051111111111111111111100006011101111110011111111000700110011110000111111110080001000110000001111111109111111111001111111110011111112000111111300001111140000011115000000111600000001本設(shè)計(jì)是每種花型完整顯示兩遍，所以三種花型完全顯示一遍需要的總結(jié)拍數(shù)為64，即1~16顯示第一個(gè)花型，17~32顯示第二個(gè)花型，33~64顯示第三個(gè)花型。要用194實(shí)現(xiàn)三個(gè)花型的連續(xù)顯示必須對(duì)兩片194的S1、S0和SL、SR一句節(jié)拍的變化進(jìn)行相應(yīng)的改變,通過(guò)161的輸出反應(yīng)來(lái)控制經(jīng)過(guò)觀察每16個(gè)CP低位片輸出Q1—Q4變化比擬頻繁,根據(jù)變化的花型頻率選用高位片的Q5—Q6去控制194的SL、SR、S1、S0的變化從而實(shí)現(xiàn)滑行的變化。現(xiàn)將兩片194分為低位片1和高位片2，再將其輸出端從低位到高位記為L(zhǎng)1~L8。列出各花型和其對(duì)應(yīng)的194的S1、S0、SL、SR的輸入信號(hào)及節(jié)拍控制信號(hào)列表如下：(用^Li表示Li的取非)表2各花型輸入信號(hào)及節(jié)拍控制信號(hào)列表花型低位片節(jié)拍控制信號(hào)SLSRS1S0SLSRS1S0QEQF1X^L801X^L801002^L8X10X^L801103X^L801XL40101X^L801xL40111電路圖如下：圖2花型演示電路圖2.花型控制信號(hào)電路由二片161級(jí)聯(lián)的模128〔三種花型節(jié)拍每種顯示兩遍，再總體重復(fù)一遍的總節(jié)拍數(shù)〕計(jì)數(shù)器。161的級(jí)聯(lián)用的是同步，并用^QH清零。當(dāng)三種花型全新顯示一遍后〔總共64拍〕161的輸出變?yōu)?0000100所以將161高位片的Q2〔即QG〕信號(hào)輸給節(jié)拍控制電路的151的A來(lái)通過(guò)節(jié)拍控制電路改變第二遍花型顯示的頻率。161的CP脈沖來(lái)自節(jié)拍控制電路中74的輸出端Y。電路圖如下：圖3花型控制信號(hào)電路圖3.節(jié)拍控制器由一片151和一片74級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)。整體上實(shí)現(xiàn)脈沖頻率的變換，即交替產(chǎn)生快慢節(jié)拍。令74的Vcc，CLR，PR都接高電平，將^Q的輸出接到D端，Q端的輸出接到151的D1端。令151的B,C,G’,GND接低電平，Vcc接高電平，D0接時(shí)鐘信號(hào)的CP脈沖，A端接由花型控制電路的QG輸出。所以Y端的輸出就為：Y=CP·^A+Q·A(Q是74D觸發(fā)器的輸出端)由D觸發(fā)器具有記憶功能，記錄上一個(gè)狀態(tài)，所以在一個(gè)CP脈沖的上升沿，Q輸出為上一次的記錄〔即一個(gè)脈沖〕。也就比時(shí)鐘信號(hào)電路的CP脈沖慢了一拍。所以通過(guò)A為0或1選擇Y端輸出的脈沖的頻率。A端接的是161的高位片的QG即當(dāng)?shù)竭_(dá)第64拍時(shí)QG為1接下來(lái)的65~128拍為變慢后的脈沖輸出。4.時(shí)鐘信號(hào)電路由一片555加上適當(dāng)電容及電阻實(shí)現(xiàn)。電容?。?.7μf0.01μf電阻?。?50kΩ4.7kΩ電路圖如下：圖4時(shí)鐘信號(hào)電路圖四、性能的測(cè)試由仿結(jié)果可知，該電路設(shè)計(jì)無(wú)誤，可以實(shí)現(xiàn)三種花型變化樣式。即花型1：8路燈分兩半。從左至右漸亮，全亮后，再分兩半從左至右漸滅。循環(huán)兩次；花型2：從中間到兩邊對(duì)稱(chēng)地逐次漸亮，全亮后仍由中間到兩邊逐次漸滅。循環(huán)兩次；花型3：從左至右順次漸亮。全亮后逆序漸滅。循環(huán)兩次。五、結(jié)論本文實(shí)現(xiàn)的電路能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多路彩燈的順序與同時(shí)點(diǎn)亮和熄滅的功能，可以實(shí)現(xiàn)要求的技術(shù)指標(biāo)和要求，簡(jiǎn)便易用。六、性?xún)r(jià)比該電路使用一個(gè)555定時(shí)器、兩個(gè)74LS161計(jì)數(shù)器和74LS194移位存放器、8盞LED彩燈及假設(shè)干電阻、電容、根底門(mén)電路和導(dǎo)線，這些器件價(jià)格廉價(jià)，方便易得，成熟可靠，能夠較好的實(shí)現(xiàn)所有要求和技術(shù)指標(biāo)，能夠保證本系統(tǒng)具有較好的可靠性和實(shí)用性，具有非常好的性?xún)r(jià)比。七、課設(shè)體會(huì)及合理化建議為了能夠順利完本錢(qián)次課設(shè)，我查閱了大量資料以及詢(xún)問(wèn)了許多同學(xué)。通過(guò)本次課設(shè)，我學(xué)會(huì)了設(shè)計(jì)分析電路，以及使用multisim的方法，提升了我獨(dú)立思考，自主分析電路，想盡一切方法解決問(wèn)題的能力。同時(shí)也激起了我對(duì)數(shù)電電路設(shè)計(jì)以及分析的興趣，并且鍛煉了我的邏輯思維能力。此次課設(shè)使我認(rèn)識(shí)到電路的設(shè)計(jì)其實(shí)是用電路的語(yǔ)言來(lái)表達(dá)和傳遞個(gè)人思想的一種形式。本次課設(shè)我收獲巨大，也對(duì)我有很大的啟發(fā)。課程設(shè)計(jì)也是對(duì)課本知識(shí)的穩(wěn)固和加強(qiáng)，由于課本上的知識(shí)太多，平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個(gè)元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)效勞，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。這次課程設(shè)計(jì)能夠順利完成，其中很大一局部取決于對(duì)新知識(shí)的學(xué)習(xí)能力，最初拿到課程設(shè)計(jì)題目時(shí)，對(duì)這個(gè)題目毫無(wú)頭緒，但通過(guò)在圖書(shū)館以及上網(wǎng)查閱資料后，給我的設(shè)計(jì)提供了很大的參考，此外在設(shè)計(jì)中遇到了很多專(zhuān)業(yè)知識(shí)問(wèn)題，最后在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下得到了解決。此次課程設(shè)計(jì)，學(xué)到了很多課內(nèi)學(xué)不到的東西，比方獨(dú)立思考解決問(wèn)題，出現(xiàn)過(guò)失的隨機(jī)應(yīng)變，和與人合作共同提高，都受益非淺。參考文獻(xiàn)[1]楊欣.王玉鳳.電子設(shè)計(jì)從零開(kāi)始.清華大學(xué)出版社,2005年[2]黃仁欣.電子技術(shù)實(shí)踐與訓(xùn)練.清華大學(xué)出版社,2004

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