課程設(shè)計--彩燈循環(huán)控制器的設(shè)計

1、 目錄1.設(shè)計意義及要求21.1設(shè)計意義21.2設(shè)計要求32.方案設(shè)計32.1設(shè)計方案一32.2設(shè)計方案二42.3 方案比較53. 方案實施53.1集成芯片介紹53.1.0 74lls16引腳圖與管腳功能表資料 74ls16引腳圖管腳圖介紹 74ls161的功能表63.1.1 74ls154引腳圖與管腳功能表資料 74ls154 概述 74ls154引腳圖 管腳圖介紹74ls161的功能表83.2單元電路設(shè)計93.2.0 電源電路設(shè)計93.2.1 時鐘電路設(shè)計103.2.2 計數(shù)器復(fù)

2、位置數(shù)電路設(shè)計123.2.3整體電路設(shè)計124.pcb板制作及元件的焊接135.總結(jié)145.參考文獻(xiàn)15附一：電路設(shè)計總圖15附二：pcb模型圖16彩燈循環(huán)控制器的設(shè)計1.設(shè)計意義及要求1.1設(shè)計意義對數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)，我們掌握一些關(guān)于數(shù)字電子技術(shù)的基礎(chǔ)知識和基本技能，具備了在日常生活與學(xué)習(xí)中應(yīng)用數(shù)字技術(shù)解決問題的基本態(tài)度與基本能力但是對于各種門電路、元器件芯片的結(jié)構(gòu)及其工作原理等知識，我們的理解依然比較膚淺。通過課程設(shè)計，可以讓我們對課堂上的知識有更深入的理解，同時做到理論與實際相結(jié)合。此外，課程設(shè)計能夠最直接有效的訓(xùn)練我們的創(chuàng)新思維，提高分析問題、解決問題的能力。1.2設(shè)計要求（1）基

3、本要求彩燈能夠自動循環(huán)點亮；彩燈循環(huán)顯示頻率快慢0.110hz連續(xù)可調(diào)；該控制電路具有8路輸出；使用外接9v電池供電。（2）提高要求控制電路具有16路以上輸出；給電路添加復(fù)位控制功能，復(fù)位按鈕閉合彩燈點亮，復(fù)位按鈕斷開彩燈熄滅。2.方案設(shè)計2.1設(shè)計方案一用555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生脈沖信號，用計數(shù)器對脈沖進(jìn)行計數(shù)，用寄存器來實現(xiàn)對所計數(shù)的循環(huán)操作，本實驗采用的是74ls198芯片?？傮w方案共分為6大塊。第一塊實現(xiàn)時鐘信號的產(chǎn)生，第二塊實現(xiàn)計數(shù)器。 第三塊實現(xiàn)實現(xiàn)左移循環(huán)，第四塊實現(xiàn)兩兩左移循環(huán)點亮，第五塊實現(xiàn)交替閃爍，第六塊實現(xiàn)向外擴(kuò)散。計數(shù)器時鐘信號左移循環(huán)兩兩左移循環(huán)交替閃爍向外擴(kuò)

4、散圖2-1 方案一方框圖2.2設(shè)計方案二通過計數(shù)芯片74ls161與4線16線譯碼器74ls154來完成，用555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器自激產(chǎn)生周期為0.1-10s的矩形脈沖，計數(shù)芯片74ls161對脈沖進(jìn)行計數(shù)，用4線16線譯碼器74ls154來完成對計數(shù)芯片74ls161計數(shù)的譯碼，從使4線16線譯碼器74ls154輸出端從y0y15依次產(chǎn)生低電平，點亮led循環(huán)發(fā)光。計數(shù)器時鐘信號譯碼器led循環(huán)點亮復(fù)位圖2-2 方案二框圖2.3 方案比較方案一是采用數(shù)電模塊，元器件較多，接線較為復(fù)雜，方案二也是采用數(shù)電模塊，元器件較少，接線相對比較簡單，而且容易實現(xiàn)，所以本設(shè)計采用第二種方案。 3.

5、方案實施3.1集成芯片介紹3.1.0 74lls16引腳圖與管腳功能表資料 74ls16引腳圖圖3-1 74ls161引腳圖74ls161是常用的四位二進(jìn)制可預(yù)置的同步加法計數(shù)器，他可以靈活的運用在各種數(shù)字電路，以及單片機(jī)系統(tǒng)種實現(xiàn)分頻器等很多重要的功能，管腳圖介紹時鐘cp和四個數(shù)據(jù)輸入端p0p3清零/cr使能cep，cet置數(shù)pe(低電平有效)數(shù)據(jù)輸出端q0q3進(jìn)位輸出tc. (tc=q0q1q2q3cet) 74ls161的功能表輸 入輸 出清零預(yù)置使能 時鐘預(yù)置數(shù)據(jù)輸入 進(jìn)位lhhhhlhhh l l h h l l l l 保持保持計數(shù)l#l#

6、注：表示無效，l表示低電平，h表示高點平。表示脈沖上升沿之前瞬間的電平。#表示當(dāng)為高電平且計數(shù)器狀態(tài)為hhhh時輸出為高電平，其余均為低電平。 從74ls161功能表功能表中可以知道，當(dāng)清零端cr=“0”，計數(shù)器輸出q3、q2、q1、q0立即為全“0”，這個時候為異步復(fù)位功能。當(dāng)cr=“1”且ld=“0”時，在cp信號上升沿作用后，74ls161輸出端q3、q2、q1、q0的狀態(tài)分別與并行數(shù)據(jù)輸入端d3，d2，d1，d0的 狀 態(tài) 一樣，為同步置 數(shù)功能。而 只 有 當(dāng)cr=ld=ep=et=“1”、cp脈沖上升沿作用后，計數(shù)器加1。74ls161還有一個進(jìn)位輸出端co，其邏輯關(guān)系是co= q

7、0q1q2q3cet。合理應(yīng)用計數(shù)器的清零功能和置數(shù)功能，一片74ls161可以組成16進(jìn)制以下的任意進(jìn)制分頻器。3.1.1 74ls154引腳圖與管腳功能表資料 74ls154 概述 74ls154是一款ttl器件,74ls154譯碼器可接受4位高有效二進(jìn)制地址輸入，并提供16個互斥的低有效輸出。74ls154的兩個輸入使能門電路可用于譯碼器選通，以消除輸出端上的通常譯碼“假信號”，也可用于譯碼器擴(kuò)展。該使能門電路包含兩個“邏輯與”輸入，必須置為低以便使能輸出端。任選一個使能輸入端作為數(shù)據(jù)輸入，74ls154可充當(dāng)一個1-16的多路分配器。當(dāng)其余的使能輸入端置低時，地址輸出將會

8、跟隨應(yīng)用的狀態(tài)。74ls154 4線-16 線譯碼器/解調(diào)器將4個二進(jìn)制編碼輸入譯成16個彼獨立的輸出之一將數(shù)據(jù)從一個輸入線分配到16個輸出的任意一個而實現(xiàn)解調(diào)功能輸入箝位二極管簡化了系統(tǒng)設(shè)計與大部分ttl和dtl電路完全兼容 74ls154這種單片4 線16 線譯碼器非常適合用于hyperlink /高性能存儲器的譯碼器當(dāng)兩個選通輸入g1 和g2 為低時, 它可將4 個二進(jìn)制編碼的輸入譯成16 個互相獨立的輸出之一。實現(xiàn)解調(diào)功能的辦法是：用4 個輸入線寫出輸出線的地址，使得在一個選通輸入為低時數(shù)據(jù)通過另一個選通輸入。當(dāng)任何一個選通輸入是高時，所有輸出都為

9、高。 74ls154引腳圖圖3-2 74ls154引腳圖 管腳圖介紹四個數(shù)據(jù)輸入端a,b,c,d電源vcc使能 , (低電平有效)數(shù)據(jù)輸出端-地gnd 74ls161的功能表輸 入輸 出dcballlllllhhhhhhhhhhhhhhhlllllhhlhhhhhhhhhhhhhhllllhlhhlhhhhhhhhhhhhhllllhhhhhlhhhhhhhhhhhhlllhllhhhhlhhhhhhhhhhhlllhlhhhhhhlhhhhhhhhhhlllhhlhhhhhhlhhhhhhhhhlllhhhhhhhhhhlhhhhhhhhllhlll

10、hhhhhhhhlhhhhhhhllhllhhhhhhhhhhlhhhhhhllhlhlhhhhhhhhhhlhhhhhllhlhhhhhhhhhhhhhlhhhhllhhllhhhhhhhhhhhhlhhhllhhlhhhhhhhhhhhhhhlhhllhhhlhhhhhhhhhhhhhhlhllhhhhhhhhhhhhhhhhhhhllhxxxxhhhhhhhhhhhhhhhhhlxxxxhhhhhhhhhhhhhhhhhhxxxxhhhhhhhhhhhhhhhh注：表示無效，l表示低電平，h表示高點平。從上表知：只有g(shù)1，g2均為低電平74ls154正常工作，且輸出隨輸入的變化輸出y0-

11、y15。3.2單元電路設(shè)計3.2.0 電源電路設(shè)計 電子產(chǎn)品中，常見的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的78系列和負(fù)電壓輸出的79系列。顧名思義，三端ic是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子象是普通的三極管，to-220的標(biāo)準(zhǔn)封裝，也有9013樣子的to-92封裝。 用78/79系列三端穩(wěn)壓ic來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。該系列集成穩(wěn)壓ic型號中的78或79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如7805表示輸出電壓為正5v，7909表示輸出電壓為負(fù)9v。 78系列

12、集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路如下圖所示，這是一個輸出正5v直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。ic采用集成穩(wěn)壓器7805，c1、c2分別為輸入端和輸出端濾波電容。圖3-3 電源電路圖3.2.1 時鐘電路設(shè)計圖3-4時鐘電路電路圖采用555計時器構(gòu)成的多諧振蕩器作為時鐘脈沖發(fā)生器，產(chǎn)生的方波頻率為0.110hz可調(diào)，由方波頻率為0.110hz可調(diào)，可得，的參數(shù)如下：假設(shè)=10k振蕩頻率為： 當(dāng)=0.1hz時： 解得：=2150 如果調(diào)節(jié)，使等于零。則：=2150則可取=2k當(dāng)=10hz時：解得：=710000 因為：=2150所以：=707850則可取=750k以上的電阻1m。 3.2.2 計數(shù)器復(fù)位置數(shù)電路設(shè)

13、計圖3-5計數(shù)器復(fù)位置數(shù)電路電路圖按下d17產(chǎn)生低電平使計數(shù)器復(fù)位，輸出q0q3為0000。按下d18產(chǎn)生低電平使計數(shù)器輸入端置進(jìn)0000，計數(shù)器從0000開始計數(shù)。3.2.3整體電路設(shè)計74ls集成管參數(shù)如下：可取=400。因此總電路圖如：附一4.pcb板制作及元件的焊接在各單元電路設(shè)計的基礎(chǔ)上，用 protel 99 se 軟件畫出單元電路，再把各個單元電路連接起來，畫出符合軟件要求的系統(tǒng)整體邏輯電路圖。系統(tǒng)整體電路設(shè)計完成后，對系統(tǒng)整體進(jìn)行仿真，驗證設(shè)計的正確性。通過查閱數(shù)字電路器件手冊或網(wǎng)絡(luò),掌握所選電子元器件，尤其是中大規(guī)模集成電路的性能、引腳定義以及封裝形式，明確各器件的輸入端、控

14、制端對信號的要求和輸出信號的特點。電路板的制作過程如下:對應(yīng)pcb圖上的元件將所用到的器件底座焊接到電路板上，有跳線的話要先焊接跳線，在焊接的過程中要避免焊錫與電路板上的銅線相交，而且要注意底座對應(yīng)芯片的封裝關(guān)系。其中，對應(yīng)缺口的左下角第一個管腳號為1然后按逆時針方向依次為2、3-，要避免跳線與管腳相交焊接時的注意二極管的極性,在焊接之前用在焊接之前要把各個電阻的阻值用萬用表測試,檢查阻值是否正確； 檢查變壓器的型號,確定220v交流電經(jīng)變壓器變壓后是合適的電壓； 最好選用220v/25w的電烙鐵；焊接時動作要以把電路板銅線燙壞；焊接要準(zhǔn)確； 每焊接好一處注意要檢查是否有短路現(xiàn)象。 焊接完畢后

15、進(jìn)行調(diào)試，具體步驟是在接通電源前，先用萬用表仔細(xì)檢查各管腳是否有短路，虛焊、漏焊現(xiàn)象。檢查無誤后，先不要把各個集成塊插入芯片插座中，然后接通電源，用手觸摸橋碓,看看是否發(fā)熱,或者用萬用表測試其兩端的電壓是否在10v左右。如果發(fā)熱或者電壓為零則說明電路中有短路的現(xiàn)象，要立刻切斷電源，再做仔細(xì)的檢查，改正后再進(jìn)行同樣的測試，直到正常為止。再測試各個芯片的電壓是否正常，正常的話可以把各個集成塊芯片插入芯片插座中，以上檢查無誤后,再進(jìn)行調(diào)試。圖4-1 pc板布線圖5.總結(jié)通過本次課程設(shè)計較系統(tǒng)地掌握有關(guān)電子技術(shù)的知識，主要對計數(shù)器的原理，譯碼器的原理，怎么用555定時器構(gòu)成多謝振蕩器及控制其產(chǎn)生頻率有了進(jìn)一步認(rèn)識和掌握；通過這個課程設(shè)計我們具備了在日常生活與學(xué)習(xí)中應(yīng)用數(shù)字技術(shù)解決問題的基本態(tài)度與基本能力但是對于各種門電路、元器件芯片的結(jié)構(gòu)及其工作原理等知識，我們的理解依然比較膚淺。通過課程設(shè)計，我們對課