數(shù)字電子技術課程設計彩燈控制器的設計

1、課程設計說明書課程名稱：數(shù)字電子技術課程設計題 目彩燈控制器的設計學生姓名：專業(yè)：電子信息工程班級：電信09-1學 號：指導教師：李繼凱日 期：2010 年月日課程設計任務書一、設 計題目彩燈控制器的設計二、主 要內(nèi)容及要求（1）以半導體數(shù)碼管作為控制器的顯示器，它能自動地依次顯示出數(shù)字 0、1、2、 3、4、5、6、7、8、9（自然數(shù)列）， 1、3、 5、 7、9（奇 數(shù)列）， 0、2、4、6、8（偶數(shù)列）和 0、1、2、3、 4、5、6、7、0、1（音 樂符號數(shù)列），然后又依次顯示出自然數(shù)列、奇數(shù)列、偶數(shù)列和音樂符號 數(shù)列如此周而復始，不斷循環(huán)。（ 2）打開電源時，控制器可自動清零，從接通

2、電源時刻起，數(shù)碼管最先 顯示出自然數(shù)列的 0，再顯示出 1，然后按上述規(guī)律變化。三、進度安排1老師給出選題內(nèi)容，課程設計的相關要求，指導時間及任務完成期限。2. 復習數(shù)子電子技術基礎的內(nèi)容，扎實基礎。3去圖書館和網(wǎng)上查找相關資料，并且構思整個設計思路。4選擇適當?shù)男酒M合電路，設計各個部分的電路圖，并用仿真軟件設計，改善電路圖5根據(jù)電路的原理寫出設計方案。6.設計方案的檢查，修正，改進，按要求打印方案。四、總評成績指導教師學生簽名彩燈控制器的設計一、設計任務與要求1、以半導體數(shù)碼管作為控制器的顯示器，它能自動地依次顯示出數(shù)字 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9（自然數(shù)列）， 1、3、5、7

3、、9（奇數(shù)列）， 0、2、 4、6、8（偶數(shù)列）和 0、1、2、3、4、5、6、7、0、1（音樂符號 數(shù)列），然后又依次顯示出自然數(shù)列、 奇數(shù)列、偶數(shù)列和音樂符號數(shù)列 如此周而復始，不斷循環(huán)。2、打開電源時，控制器可自動清零，從接通電源時刻起，數(shù)碼管最先 顯示出自然數(shù)列的 0，再顯示出 1，然后按上述規(guī)律變化。二、方案設計與論證彩燈是一束束用導線連接起來的并聯(lián)燈泡， 當接通電源后， 彩燈就會工作， 但里面可能是由編程或非編程的電路控制燈泡的運作的，譬如實現(xiàn)音樂彩 燈、閃爍、循環(huán)、時控等功能。數(shù)列的產(chǎn)生可以通過計數(shù)器和邏輯門實現(xiàn)，而循環(huán)則需要用到時序電路控 制，如觸發(fā)器等，而最后可以用邏輯門把幾

4、個輸出接到同一個數(shù)碼管。選擇用 JK 觸發(fā)器構成兩位二進制計數(shù)器控制四種循環(huán)用十進制計數(shù)器產(chǎn)生序列， 采用具有異步清零和異步置數(shù)功能的 74192（雙 時鐘十進制同步可逆計數(shù)器）來實現(xiàn)包括 0-9 的自然數(shù)列、 1-9 的奇數(shù)數(shù) 列、 0-8 的偶數(shù)數(shù)列和音樂數(shù)列的二進制計數(shù)。再通過邏輯門電路將序列輸出，包括與門、或門、非門、與非門、或非門、 異或門等。異步二一五一十進制加法計數(shù)器的74LS160和74LS139來實現(xiàn)包括0-9的自然數(shù)列、 1-9 的奇數(shù)數(shù)列、 0-8 的偶數(shù)數(shù)列和音樂數(shù)列的二進制。采用555定時器構成的多諧振蕩器、七段數(shù)碼管、電阻、75LS139電容等來控制四種循環(huán)。方案一

5、用到的材料比較簡單，而方案二思路簡單易明。所以本人認為選擇 第二種方法較好。三、單元電路設計與參數(shù)計算1、彩燈控制器的構成設計的總電路由循環(huán)控制電路、 序列控制電路、 輸出電路三部分組成， 其中序列控制電路又包括自然序列、奇偶序列和音樂序列控制電路。其工作流程是通過循環(huán)電路控制序列電路中序列的循環(huán)，再由輸出電路輸出序 列。其工作框圖如圖1所示序列控制電2. 彩燈控制器的工作原理時鐘脈沖由555時序電路產(chǎn)生要讓四個序列依次完成循環(huán)顯示則采用一個2線-4線譯碼器。用譯碼器的輸出依次去控制芯片的清零端，再通過一個四進制計數(shù)器去控制譯碼 器，使其在四個輸出間不斷的循環(huán)，而計數(shù)器的時鐘脈沖則可通過每個芯

6、 片的進位端經(jīng)過一四輸入或門電路來控制。控制電路電路圖自然序列:自然序列的循環(huán)即十進制計數(shù)，而芯片74HC160恰巧為十進制計數(shù)器， 則在信號脈沖下其狀態(tài)轉(zhuǎn)換為：0000-0001-0010-0011-0100-0101-0110-0111-1000-1001-0000，由此得自然序列電路圖奇數(shù)序列:奇數(shù)序列為 1,3,5,7,9 ，分析其狀態(tài)轉(zhuǎn)換為0001-0011-0101-0111-1001 ，發(fā)現(xiàn)去最低位都為 1，當取出最低位后，其 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖為 000-001-010-011-100 ，為自然系列的四進制加法器，由 74HC160芯片連接的電路得偶數(shù)序列 :偶數(shù)序列為 0,2,4,6

7、,8 ，分析其狀態(tài)轉(zhuǎn)換為0000-0010-0100-0110-1000 ，發(fā)現(xiàn)去最低位都為 0，當取出最低位后，其 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖為 000-001-010-011-100 ，為自然系列的四進制加法器，由 74HC160芯片連接的電路圖得音樂序列：音樂序列為 0,1,2,3,4,5,6,7,0,1， 分析其狀態(tài)轉(zhuǎn)換為0000-0001-0010-0011-0100-0101-0110-0111-0000-0001 ，發(fā)現(xiàn)去最高位都為 0 ，當取出最高位后，其狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖為 000-001-010-011-100-101-110-111-000-001 ，為自然系列的十進制加法 器的后三位組合，則音

8、樂序列最高位接0。由74HC160芯片連接的電路圖得 四、總電路工作原理及元器件清單總原理圖D I伽Aunc 社L呂心AH總體工作原理：電路設計需要實現(xiàn)循環(huán)依次輸出自然序列，奇數(shù)序列，偶數(shù)序列，音 樂序列。電路中四個74LS160的輸出端分別與四個與門連接，然后再將與 門電路的輸出端與數(shù)碼管的輸入端相接。當打幵電路的幵關后，首先輸出自然序列，這時自然序列芯片先工作， 它的清零端接的是：“1”，這時其處于計數(shù)操作然后通過與或門相接再接至數(shù)碼管的輸入端，就可以一次顯示從0到9，當自然序列計數(shù)器的輸出從9變?yōu)?的瞬間，它的進位端的狀態(tài)是“ 1”，恰好產(chǎn)生一個脈沖， 給74HC390-個脈沖，40HC

9、390在工作的時候產(chǎn)生的輸出為譯碼器提供地 址碼，使得奇數(shù)序列幵始工作，然后奇數(shù)序列計數(shù)完，再輸出一個“1”，產(chǎn)生一個脈沖給74HC390如此循環(huán)控制偶數(shù)序列，偶數(shù)序列控制音樂序元件清單元件序號型號主要參數(shù)數(shù)量U1, U3, U4, U274LS, 74LS160D4U9, U10, U11, U1274LS, 74LS04N4U7, U13, U14, U15, U16CM0S_5V,4072BD_5V5U674LS, 74LS390D1U574LS, 74LS139N1A1555_VIRTUAL1C1,C21uF2R1,R22k Q2五、仿真調(diào)試與分析經(jīng)測試之后，電路可以實現(xiàn)設計要求，可以實現(xiàn)從自然序列，奇數(shù)序 列，偶數(shù)序列和音樂序列的循環(huán)顯示。電路缺點是有仿真重新開始時，顯 示的序列有時有不確實性。六、結論與心得這次的課程設計是一個很好的鍛煉的機會，讓我們能夠充分應用自己 所學的理論知識和潛力去設計出一個簡便的電路。同時也提高了我們查閱 資料的方法，以及自己處理設計電路的能力。自己能明顯的感覺到在設計 個過程中自己的思路變的開闊，并對各新舊芯片的的連接和處理有了新的 認識。通過本次課設，了解到單獨功能的電路設計比較簡單，但要把若干個 功能的電路、元件組合起來就比較困難，必須很好地了解各個電路間的關 系，還要選