彩燈循環(huán)控制器的設(shè)計(jì)與制作.doc

彩燈循環(huán)控制器的設(shè)計(jì)與制作一、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)并制作一彩燈循環(huán)控制器。二、技術(shù)指標(biāo)1、彩燈能夠自動(dòng)循環(huán)點(diǎn)亮。2、彩燈循環(huán)顯示具有頻率快慢可調(diào)。3、控制電路具有八路以上輸出。三、設(shè)計(jì)要求1、畫(huà)出電路原理圖（或仿真電路圖）。2、元器件及參數(shù)選擇。3、電路仿真與測(cè)試。4、PCB文件生成與打印輸出。四、制作要求自行安裝與調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題或解決問(wèn)題。五、設(shè)計(jì)報(bào)告按規(guī)定要求寫出設(shè)計(jì)與制作全過(guò)程，附上相關(guān)資料和圖紙及心得體會(huì)等。彩燈循環(huán)控制器的設(shè)計(jì)與制作2、設(shè)計(jì)任務(wù)1）彩燈能夠自動(dòng)循環(huán)點(diǎn)亮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路以上的輸出。3、設(shè)計(jì)目的通過(guò)本設(shè)計(jì)熟悉中規(guī)模集成電路進(jìn)行時(shí)序電路和組合電路設(shè)計(jì)的方法，掌握彩燈循環(huán)控制器的設(shè)計(jì)方法。4、參考設(shè)計(jì)方案方案一：1）課題的分析此電路主要由三部分組成，其整體框圖如圖（一）所示。振蕩電路 計(jì)數(shù)譯碼驅(qū)動(dòng)電路 顯示電路圖（一）2）方案論證與實(shí)現(xiàn)（1）振蕩電路主要用來(lái)產(chǎn)生時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)（脈沖信號(hào)）。因?yàn)檠h(huán)彩燈對(duì)頻率的要求不高，只要能產(chǎn)生高低電平就可以了，且脈沖信號(hào)的頻率可調(diào)，所以采用555定時(shí)器組成的振蕩器，其輸出的脈沖作為下一級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)，電路如圖（二）所示。 圖（二）（2）計(jì)數(shù)器/譯碼分配器計(jì)數(shù)器是用來(lái)累計(jì)和寄存輸入脈沖個(gè)數(shù)的時(shí)序邏輯部件。在此電路中采用十進(jìn)制計(jì)數(shù)/分頻器4017，它是一種用途非常廣泛的電路。其內(nèi)部由計(jì)數(shù)器及譯碼器兩部分組成，由譯碼輸出實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖信號(hào)的分配，整個(gè)輸出時(shí)序就是O0、O1、O2.O9依次出現(xiàn)與時(shí)鐘同步的高電平，寬度等于時(shí)鐘周期。4017有3個(gè)輸入端（MR、CP0和CP1），MR為清零端，當(dāng)在MR端上加高電平或正脈沖時(shí)，其輸出O0為高電平，其余輸出端（O1-O9）均為低電平。CP0和CP1是2個(gè)時(shí)鐘輸入端，若要用上升沿來(lái)計(jì)數(shù)，則信號(hào)由CP0端輸入；若要用下降沿來(lái)計(jì)數(shù)，則信號(hào)由CP1端輸入。設(shè)置2個(gè)時(shí)鐘輸入端，級(jí)聯(lián)時(shí)比較方便，可驅(qū)動(dòng)更多二極管發(fā)光。4017有10個(gè)輸出端（O0O9）和1 個(gè)進(jìn)位輸出端O5-9。每輸入10個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，O5-9就可得到1 個(gè)進(jìn)位正脈沖，該進(jìn)位輸出信號(hào)可作為下一級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)。由此可見(jiàn)，當(dāng)4017有連續(xù)脈沖輸入時(shí)，其對(duì)應(yīng)的輸出端依次變?yōu)楦唠娖綘顟B(tài)，故可直接用作順序脈沖發(fā)生器。4017的管腳仿真圖如圖（三）所示。其測(cè)試電路及波形如圖（四）圖（五）所示。注意在用multisim仿真軟件時(shí)，含有CMOS時(shí)，電源作VDD。 圖（五）（3）顯示電路主要由發(fā)光二極管組成，當(dāng)4017的輸出依次輸出高電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管也依次點(diǎn)亮，產(chǎn)生一種流動(dòng)變化的效果。發(fā)光二極管要求驅(qū)動(dòng)電壓小一點(diǎn)，一般在1.66V左右，電流在5mA左右。彩燈的循環(huán)速度由脈沖源頻率決定。R、C構(gòu)成微分電路，用于上電復(fù)位。如有興趣也可以把發(fā)光二極管換成顏色的彩燈，這樣循環(huán)直民來(lái)就更好看了。整機(jī)電路如圖（六）所示。a 圖（六）方案二1、電路組成該循環(huán)控制電路由555定時(shí)器、同步4位二制計(jì)數(shù)器74163和4線16線譯碼器/分配器74154組成。2、電路原理與實(shí)現(xiàn) 電路中555定時(shí)器組成多諧振蕩器，輸出一定頻率的矩形脈沖。74163是同步4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，當(dāng)輸入周期性脈沖信號(hào)時(shí)，其輸出為二進(jìn)制數(shù)形式，并且隨著脈沖信號(hào)的輸入，其輸出在00001111之間循環(huán)變化。通過(guò)4線16線譯碼器74154，其16條輸出線按照74163所加的二進(jìn)制數(shù)依次變成低電平，哪條輸出線為低電平，與它相連的發(fā)光二極管就亮。因任一時(shí)刻，只有1個(gè)發(fā)光二極管亮，故所有16個(gè)發(fā)光二極管只接1個(gè)限流電阻。該