彩燈循環(huán)顯示控制電路課程設(shè)計

1、任務(wù)書 設(shè)計題目中文：彩燈循環(huán)顯示控制電路設(shè)計英文：lantern display control circuit loop 設(shè)計功能要求1、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），然后依次顯示出自然數(shù)列、奇數(shù)列、偶數(shù)序列，音樂符號序列. 如此周而復(fù)始，不斷循環(huán)。這個彩燈循環(huán)控制電路的實質(zhì)就是要產(chǎn)生一系列有規(guī)律的數(shù)列，然后通過一個七段數(shù)碼管顯示出來。2、打開電源時控制器可自動清零；3、每個數(shù)據(jù)的一次顯示時間相等，這個時間在0.52秒范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)

2、。 設(shè)計任務(wù)內(nèi)容1、 學(xué)習(xí)與研究相關(guān)的電子技術(shù)理論知識，通過查閱模、數(shù)電資料及相關(guān)網(wǎng)站資料，拿出可行的設(shè)計方案；2、 根據(jù)設(shè)計方案進(jìn)行電路設(shè)計，完成電路參數(shù)計算、元器件選型、繪制電路原理圖；3、 進(jìn)行電路軟件仿真（multisim 2001），獲得實驗數(shù)據(jù)，并驗證設(shè)計有效性。4、 根據(jù)實驗結(jié)果撰寫課程設(shè)計報告。簽名：趙華影彩燈循環(huán)控制電路設(shè)計摘要本次課程設(shè)計以led數(shù)碼管作為控制器的顯示元件，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），然后依次顯示

3、出自然數(shù)列、奇數(shù)列、偶數(shù)序列，音樂符號序列. 如此周而復(fù)始，不斷循環(huán)。這個彩燈循環(huán)控制電路的實質(zhì)就是要產(chǎn)生一系列有規(guī)律的數(shù)列，然后通過一個七段數(shù)碼管顯示出來。計數(shù)器在時序電路中應(yīng)用的很廣泛，它不僅可以用于對脈沖進(jìn)行計數(shù)，還可用于分頻，定時，產(chǎn)生節(jié)拍脈沖以及其他時序信號。運(yùn)用計數(shù)器的不同的功能和不同的接發(fā)就可以實現(xiàn)不同的序列輸出了。這次的內(nèi)容還包括分電路圖的整合，使這個彩燈循環(huán)顯示器能夠按照要求那個依次輸出自然序列，奇數(shù)序列，偶數(shù)序列還有音樂序列。為了實現(xiàn)這個循環(huán)輸出的功能，在設(shè)計的時候還用到了一個寄存器，可以利用它的輸出端來控制四個計數(shù)器的工作情況，可以讓四個計數(shù)器依次工作，就可以達(dá)到要求的依

4、次循環(huán)輸出數(shù)列。最后還有一個部分就是脈沖的產(chǎn)生基于多諧振蕩器可以產(chǎn)生方波，就可以利用它來產(chǎn)生脈沖信號了。這個設(shè)計基本上就是由以上三個部分連接在一起組成的。為了使實驗結(jié)果更容易讓人清晰明白，在以上電路的基礎(chǔ)上還接了四個小彩燈，根據(jù)數(shù)碼管數(shù)字的不同顯示，四個小彩燈會相應(yīng)的亮出不同的顏色。在數(shù)列循環(huán)的部分我采用的是用一個四進(jìn)制計數(shù)器和一個譯碼器來實現(xiàn)的，這樣避免了脈沖的混亂。用555定時器設(shè)計的多諧振蕩器，其優(yōu)點(diǎn)是在接通電源之后就可以產(chǎn)生一定頻率和一定幅值矩形波的自激振蕩器，而不需要再外加輸入信號了。由于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，這樣就使多諧振蕩器產(chǎn)生的振蕩頻率受電源

5、電壓和環(huán)境溫度變化的影響很小。電路圖連接好后，經(jīng)multisim軟件調(diào)試測試之后，電路可以實現(xiàn)設(shè)計要求，即實現(xiàn)從自然序列，奇數(shù)序列，偶數(shù)序列還有音樂序列的循環(huán)顯示，而且數(shù)字之間的顯示時間間隔也可以通過改變脈沖信號的頻率來改變。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞1：多諧振蕩器；關(guān)鍵詞2：彩燈循環(huán)控制；關(guān)鍵詞3：555定時器 目 錄引言1第1 章 設(shè)計簡介21.1 主要任務(wù)31.2 技術(shù)要求41.3 基本組成方框圖5第 2 章 設(shè)計方案 62.1 數(shù)列循環(huán)部分72.2 數(shù)列顯示部分82.3 脈沖信號的產(chǎn)生92.4 方案的確定 10第 3 章 單元電路的設(shè)計及其原理 113.1 數(shù)列循環(huán)電路的設(shè)計 123.2 序列顯示

6、電路的設(shè)計 133.2.1 十進(jìn)制自然序列的顯示電路143.2.2 奇偶數(shù)序列顯示電路153.2.3 音樂序列顯示電路163.3 脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計 173.4 二分頻電路的設(shè)計 183.5 電源電路的設(shè)計 193.6 總電路圖的設(shè)計 20第四章 仿真結(jié)果4.1 脈沖產(chǎn)生電路的仿真4.2 二分頻電路、顯示電路的仿真結(jié)論 21致謝 22參考文獻(xiàn) 23附錄 24引 言課程設(shè)計是我校電氣工程學(xué)院每一位二年級以上（包括二年級）同學(xué)每學(xué)期都必須做的設(shè)計，通過課程設(shè)計可以把同學(xué)們平時所學(xué)的知識充分利用起來，達(dá)到學(xué)以致用，同時，理論聯(lián)系實踐才是學(xué)習(xí)的最好途徑和方法。作為電子信息工程專業(yè)的學(xué)生，我們不僅要把課

7、本知識學(xué)扎實，同時也要把理論應(yīng)用到實踐中去，用實驗來檢驗平時所學(xué)知識，達(dá)到融會貫通的效果。本次課程設(shè)計的題目是彩燈循環(huán)控制電路設(shè)計，主要運(yùn)用計數(shù)器的不同功能、不同的接發(fā)就可以實現(xiàn)不同的序列輸出。設(shè)計以led數(shù)碼管作為控制器的顯示元件，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），然后依次顯示出自然數(shù)列、奇數(shù)列、偶數(shù)序列，音樂符號序列. 如此周而復(fù)始，不斷循環(huán)。這個彩燈循環(huán)控制電路的實質(zhì)就是要產(chǎn)生一系列有規(guī)律的數(shù)列，然后通過一個七段數(shù)碼管顯示出來。這次

8、的內(nèi)容還包括分電路圖的整合，使這個彩燈循環(huán)顯示器能夠按照要求依次輸出自然序列，奇數(shù)序列，偶數(shù)序列還有音樂序列。為了實現(xiàn)這個循環(huán)輸出的功能，在設(shè)計的時候還用到了一個寄存器，可以利用它的輸出端來控制四個計數(shù)器的工作情況，可以讓四個計數(shù)器依次工作，就可以達(dá)到要求的依次循環(huán)輸出數(shù)列。最后還有一個部分就是脈沖的產(chǎn)生基于多諧振蕩器可以產(chǎn)生方波，就可以利用它來產(chǎn)生脈沖信號了。這個設(shè)計基本上就是由以上三個部分連接在一起組成的。為了使實驗結(jié)果更容易讓人清晰明白，在以上電路的基礎(chǔ)上還接了四個小彩燈，根據(jù)數(shù)碼管數(shù)字的不同顯示，四個小彩燈會相應(yīng)的亮出不同的顏色。本次課程設(shè)計不僅鞏固了學(xué)習(xí)的理論知識，理論聯(lián)系實踐，并從

9、實踐中積累實際的經(jīng)驗，而不是老停留在理論學(xué)習(xí)的階段，而且提高了自己處理、分析電路、設(shè)計電路的能力，同時也激發(fā)了我們自主學(xué)習(xí)的興趣，為今后的理論學(xué)習(xí)及實踐操作做了一個良好的鋪墊。第1章 設(shè)計簡介1.1 主要任務(wù)本次課程設(shè)計以led數(shù)碼管作為控制器的顯示元件，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），然后依次顯示出自然數(shù)列、奇數(shù)列、偶數(shù)序列，音樂符號序列. 如此周而復(fù)始，不斷循環(huán)。這個彩燈循環(huán)控制電路的實質(zhì)就是要產(chǎn)生一系列有規(guī)律的數(shù)列，然后通過一個七

10、段數(shù)碼管顯示出來。這次的內(nèi)容還包括分電路圖的整合，使這個彩燈循環(huán)顯示器能夠按照要求依次輸出自然序列，奇數(shù)序列，偶數(shù)序列還有音樂序列。為了實現(xiàn)這個循環(huán)輸出的功能，在設(shè)計的時候還用到了一個寄存器，可以利用它的輸出端來控制四個計數(shù)器的工作情況，可以讓四個計數(shù)器依次工作，就可以達(dá)到要求的依次循環(huán)輸出數(shù)列。最后還有一個部分就是脈沖的產(chǎn)生基于多諧振蕩器可以產(chǎn)生方波，就可以利用它來產(chǎn)生脈沖信號了。這個設(shè)計基本上就是由以上三個部分連接在一起組成的。為了使實驗結(jié)果更容易讓人清晰明白，在以上電路的基礎(chǔ)上還接了四個小彩燈，根據(jù)數(shù)碼管數(shù)字的不同顯示，四個小彩燈會相應(yīng)的亮出不同的顏色。在數(shù)列循環(huán)的部分我采用的是用一個四

11、進(jìn)制計數(shù)器和一個譯碼器來實現(xiàn)的，這樣避免了脈沖的混亂。電路圖連接好后，經(jīng)multisim軟件調(diào)試測試之后，電路可以實現(xiàn)設(shè)計要求，即實現(xiàn)從自然序列，奇數(shù)序列，偶數(shù)序列還有音樂序列的循環(huán)顯示，而且數(shù)字之間的顯示時間間隔也可以通過改變脈沖信號的頻率來改變。1.2 技術(shù)要求1.根據(jù)設(shè)計方案進(jìn)行電路設(shè)計，完成電路各參數(shù)計算、元器件選型、繪制電路原理圖等2打開電源時，控制器可自動清零。3.每個數(shù)字的一次顯示時間基本相等，這個時間在0.5s到2s范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。4進(jìn)行電路軟件仿真（multisim 2001），獲得實驗數(shù)據(jù)，并驗證設(shè)計有效性。1.3 基本組成方框圖圖1 基本組成方框圖第2章 設(shè)計方案2.1

12、數(shù)列循環(huán)部分方案一設(shè)計數(shù)列的循環(huán)有很多種方法，這個方案就是利用移位寄存器將串行數(shù)據(jù)右移和左移的特點(diǎn)來設(shè)計的。電路圖如圖2 圖2 用74ls940構(gòu)成的循環(huán)電路原理圖這個電路圖實現(xiàn)循環(huán)主要是依靠74ls194的移位功能來完成的。先讓開關(guān)j1撥至與電源相接，就是接入高電平，這樣移位寄存器有了脈沖信號之后就可以實現(xiàn)置數(shù)的功能，四個輸出端為1000，再將開關(guān)j1撥至與地相接也就是接入低電平，這時寄存器就可以實現(xiàn)移位的操作了，然后通過脈沖信號的觸發(fā)下，寄存器的輸出就可以從1000010000100001，這樣依次循環(huán)了。然后四個輸出端用來控制計數(shù)器的信號控制端就可以控制序列輸出了。循環(huán)電路的設(shè)計采用74

13、ls194移位寄存器，通過74ls194移位寄存器的四個輸出端子分別控制四個計數(shù)器工作，74ls194的功能表如表1，引腳圖如圖3表1 74ls194的功能表輸入輸出清零clr控制信號串行輸入時鐘clk工作狀態(tài)s1s0右移左移0×××××0100×××保持1010（1）×右移110×0（1）左移111××置數(shù) 圖3 74ls194的引腳圖方案二要讓四個數(shù)列依次循環(huán)則采用一個2線-4線譯碼器和一個四進(jìn)制計數(shù)器。用譯碼器的輸出依次去控制芯片清零端，在通過一個四進(jìn)制計數(shù)器去控制譯碼

14、器輸入，使其在四個輸出間不斷循環(huán)，而計數(shù)器的時鐘脈沖則可通過每個芯片的進(jìn)位端經(jīng)過一四輸入或門輸出來控制。其電路圖如圖4圖4 用譯碼器實現(xiàn)的循環(huán)電路這個部分主要用到的是芯片74hc390計數(shù)器和74hc139譯碼管，它們的功能表和引腳圖分別如下圖和表所示。 表2 74hc390的功能表輸入輸出r01r02s91s92cpacpbqdqcqbqa110×××000011×0××0000011××1001011××1001r01 r02=0s91 s92=0cp0二進(jìn)制計數(shù)0cp五進(jìn)制計數(shù)cpqa84

15、21碼十進(jìn)制計數(shù)qdcp5421碼十進(jìn)制計數(shù) 表3 74hc139的功能表輸入輸出gbay3y2y1y01××11110001110001110101110110110111 圖5 74hc390的引腳圖 圖6 74hc139的引腳圖這兩種方案都可以實現(xiàn)數(shù)列的循環(huán)，第一種方案需要撥動開關(guān)，而第二種就不需要可以自動依次產(chǎn)生數(shù)列。另外第一種開關(guān)使其依次產(chǎn)生序列還需要一個脈沖控制，而在設(shè)計總體的電路的時候四個計數(shù)器也需要有脈沖信號的觸發(fā)，這樣的話就要多設(shè)計一個方波脈沖的產(chǎn)生電路，另外還要與計數(shù)器的脈沖信號匹配，因為74ls194的移位是要一個計數(shù)器的全部數(shù)列產(chǎn)生完后才下一個脈沖，

16、這樣不是很好與計數(shù)器的脈沖頻率想匹配。但是第二個方案就很好的解決了這個問題，這個方案的數(shù)列循環(huán)部分就是依靠芯片74hc390和74hc139也就是一個計數(shù)器還有一個譯碼器來實現(xiàn)的。74hc390的脈沖信號是由計數(shù)器的進(jìn)位端來控制的，這樣就很好解決了方案一的問題，只有當(dāng)一個計數(shù)器的全部數(shù)列輸出完了之后才會有脈沖信號過來觸發(fā)74hc390讓它進(jìn)入下一個狀態(tài)。2.2 數(shù)列顯示部分這個部分是利用74ls160d計數(shù)器來實現(xiàn)的。根據(jù)數(shù)列不同的特點(diǎn)來連接電路的。電路圖如圖7（以自然序列為例） 圖7 數(shù)列顯示電路原理圖其中主要使用的是74lh160d來實現(xiàn)的，其功能表以及引腳圖如下圖所示。圖8 74hc16

17、0的引腳圖表4 74hc160enpentclkabcdqaqbqcqdrco0××××××××000001000pos××××abcd11111pos××××count1111××××××qa0qb0qc0qd0111×1×××××qa0qb0qc0qd01 2.3 脈沖信號的產(chǎn)生產(chǎn)生信號脈沖的方法很多，充分結(jié)合本學(xué)

18、期數(shù)字電子技術(shù)課程里的知識，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，常做為脈沖信號源。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定時器能很方便的接成施密特觸發(fā)器，可以先把它接成施密特觸發(fā)器，然后在其基礎(chǔ)上該接成多諧振蕩器，而且通過模電知識可知道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。如下圖，只要把施密特觸發(fā)器的反向輸出端經(jīng)rc積分電路接回到它的

19、輸入端，就構(gòu)成了多諧振蕩器。通過改變r和c的參數(shù)即可改變振蕩頻率，用cb555組成的多諧振蕩器最高振蕩頻率約500hz,用cb7555組成的多諧振蕩器最高振蕩頻率約1mhz.電路圖如圖9圖9 脈沖信號產(chǎn)生電路圖2.4 方案的確定在數(shù)列循環(huán)的部分我采用的是用一個四進(jìn)制計數(shù)器和一個譯碼器來實現(xiàn)的，這樣避免了脈沖的混亂。在數(shù)列顯示部分用的是芯片74ls160的計數(shù)器的計數(shù)功能實現(xiàn)的。在脈沖信號產(chǎn)生的環(huán)節(jié)則就是采用555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器。用555定時器設(shè)計的多諧振蕩器，其優(yōu)點(diǎn)是在接通電源之后就可以產(chǎn)生一定頻率和一定幅值矩形波的自激振蕩器，而不需要再外加輸入信號了。由于555定時器內(nèi)部的比較器靈敏

20、度較高，而且采用差分電路形式，這樣就使多諧振蕩器產(chǎn)生的振蕩頻率受電源電壓和環(huán)境溫度變化的影響很小。第 3 章 單元電路的設(shè)計及其原理3.1 數(shù)列循環(huán)電路的設(shè)計在這個部分主要是應(yīng)用了一個四進(jìn)制的計數(shù)器和一個譯碼器，這個部分的作用是為了使自然序列，奇數(shù)序列，偶數(shù)序列，音樂序列的循環(huán)顯示。其中四個74ls160計數(shù)器的進(jìn)位端與74hc390的cpa相接，這樣就可以通過進(jìn)位端狀態(tài)由0變?yōu)?的瞬間給它一個脈沖觸發(fā)，而另一個脈沖端則是與其輸出端qa相接的，這樣的接法是為了使74hc390實現(xiàn)8421bcd碼十進(jìn)制計數(shù)的功能。然后再讓74hc390的輸出端qa，qb分別與譯碼器74hc194相接，這樣可以用

21、譯碼器來控制計數(shù)器的動作狀態(tài)，它可以決定由哪個74ls160計數(shù)器來工作。當(dāng)qa,qb為“0”，“0”時，這時譯碼器的輸出端就只有y0為0，接一個反相器然后再接產(chǎn)生自然序列的計數(shù)器的清零端;這樣就可以實現(xiàn)只有自然序列輸出的功能，同理當(dāng)qa,qb為“0”,“1”時，這是譯碼器的輸出端就只有y1為0，接一個反相器然后再接產(chǎn)生奇數(shù)序列的計數(shù)器的清零端，這樣就可以實現(xiàn)只有奇數(shù)序列輸出的功能; 當(dāng)qa,qb為“1”,“0”時，這是譯碼器的輸出端就只有y2為0，接一個反相器然后再接產(chǎn)生偶數(shù)序列的計數(shù)器的清零端，這樣就可以實現(xiàn)只有偶數(shù)序列輸出的功能; 當(dāng)qa,qb為“1”,“1”時，這是譯碼器的輸出端就只有

22、y3為0，接一個反相器然后再接產(chǎn)生音樂序列的計數(shù)器的清零端，這樣就可以實現(xiàn)只有音樂序列輸出的功能。其產(chǎn)生序列的功能就是這樣實現(xiàn)的。其電路圖如圖10圖11 用譯碼器實現(xiàn)的循環(huán)電路圖10 用譯碼器實現(xiàn)的循環(huán)電路 3.2 序列顯示電路的設(shè)計3.2.1十進(jìn)制自然序列的顯示電路由于74hc160本身就是一個十進(jìn)制計數(shù)的芯片，因此對于這個部分就只需按照其功能表來接電路就可以實現(xiàn)十進(jìn)制自然序列輸出了。在脈沖信號的觸發(fā)下，計數(shù)器的輸出端的狀態(tài)依次為0000000100100011010001010110011110001001，然后再將計數(shù)器的輸出端和數(shù)碼管的輸入端口相接就可以在數(shù)碼管上面看到依次顯示從0到9

23、了。其序列顯示電路圖如圖11圖11 自然數(shù)列的現(xiàn)實電路圖3.2.2奇偶數(shù)序列顯示電路1奇數(shù)列將奇數(shù)1，3，5，7，9用8421bcd碼分別表示為：“0001”，“0011”，“0101”，“0111”，“1001”，可以發(fā)現(xiàn)最后一位都為1，因此可以在上述十進(jìn)制自然序列的基礎(chǔ)上將數(shù)碼管的最低位接高電平就可以實現(xiàn)奇數(shù)序列了。雖然在每個脈沖觸發(fā)的作用下，芯片實現(xiàn)的仍然是十進(jìn)制，但是由于數(shù)碼管最低位接高電平，在數(shù)碼管顯示的則是奇數(shù)列，但是顯示的時間間隔是正常自然序列的2倍，為了實現(xiàn)相鄰顯示時間間隔相等，我們可以利用二分頻電路解決上述問題。其序列顯示電路圖如圖12圖12 奇數(shù)序列的現(xiàn)實電路圖2.偶數(shù)列將

24、偶數(shù)0，2，4，6，8用8421bcd碼分別表示為“0000”，“0010”，“0100”,“0110”,“1000”,可以發(fā)現(xiàn)最后一位都為0，因此可以在上述十進(jìn)制自然序列的基礎(chǔ)上將數(shù)碼管的最低位接低電平就可以實現(xiàn)偶數(shù)序列了。雖然在每個脈沖觸發(fā)的作用下，芯片實現(xiàn)的仍然是十進(jìn)制，但是由于數(shù)碼管最低位接高電平，在數(shù)碼管顯示的則是偶數(shù)列，但是顯示的時間間隔是正常自然序列的2倍，為了實現(xiàn)相鄰顯示時間間隔相等，我們可以利用二分頻電路解決上述問題。其序列顯示電路圖如圖13圖13 偶數(shù)序列的現(xiàn)實電路圖3.2.4音樂序列顯示電路音樂序列的特點(diǎn)是從0顯示到7后又再變?yōu)?，這里可以將數(shù)碼管的最高位固定接低電平就可

25、以實現(xiàn)了。因為74ls160的輸出端只有三個與數(shù)碼管相接，當(dāng)74ls160的輸出為“1000”和“1001”時，這時由于數(shù)碼管最高位是固定接低電平的，也就是數(shù)碼管的輸入端仍是“0000”，“0001”。這樣數(shù)碼管的顯示就又變成0和1了。其序列顯示電路圖如圖14圖14 音樂數(shù)列的現(xiàn)實電路圖3.3脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計由于上述設(shè)計中所用到的芯片全要有脈沖信號的觸發(fā)才能完成相應(yīng)的功能，所以就需要用到脈沖產(chǎn)生電路。我這里用到的是用555定時器設(shè)計的多諧振蕩器，多諧振蕩器的優(yōu)點(diǎn)是在接通電源之后就可以產(chǎn)生一定頻率和一定幅值矩形波的自激振蕩器，而不需要再外加輸入信號了。而用555定時器設(shè)計的多諧振蕩器也有很多優(yōu)

26、點(diǎn)，由于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，這樣就使多諧振蕩器產(chǎn)生的振蕩頻率受電源電壓和環(huán)境溫度變化的影響很小。設(shè)r3和r2的上半部分為ra，r1和r2的下半部分為rb，電容c2兩端的電壓為vc。接通電源后，電容c2被充電，當(dāng)vc上升到2/3vcc時，使輸出電壓為低電平，同事放電三極管t導(dǎo)通，此時電容c2通過rb和t放電，vc下降。當(dāng)vc下降到2/3vcc時，v0翻轉(zhuǎn)為高電平。當(dāng)放電結(jié)束后，t管截止，vcc將通過ra 和rb 向電容器c2充電，當(dāng)vc上升到2/3vcc時，電路又翻轉(zhuǎn)為低電平。如此周而復(fù)始，于是，在電路的輸出端就得到一個周期性的矩形波。其電路圖如圖15圖15

27、 脈沖產(chǎn)生電路3.4二分頻電路的設(shè)計因為奇、偶序列數(shù)字顯示時間間隔是自然序列和音樂序列的2倍，為了實現(xiàn)顯示數(shù)字時間間隔相等的要求，可以使用二分頻電路，讓自然序列和音樂序列的顯示時間與奇偶電路的顯示時間相等。jk觸發(fā)器可以構(gòu)成二分頻電路。由于jk觸發(fā)器的狀態(tài)方程為，將jk觸發(fā)器的j、k端均接在高電平，則從輸出端q輸出的是二分頻后的時間脈沖，其時間間隔為原脈沖的2倍。其電路圖如圖16圖16二分頻電路3.5電源電路圖的設(shè)計 圖17 電源電路的設(shè)計3.6總電路圖的設(shè)計這個電路圖可以實現(xiàn)設(shè)計的要求，可以依次輸出自然數(shù)列，奇數(shù)序列，偶數(shù)序列還有音樂數(shù)列，而且還可以循環(huán)輸出，數(shù)碼管的顯示的間隔時間也可以通過

28、調(diào)節(jié)脈沖信號的頻率來進(jìn)行調(diào)整。電路圖中四個74ls160的輸出端口分別與四個與門相接，然后再將四個門電路的輸出端分別與數(shù)碼管的輸入端相接。其中產(chǎn)生自然數(shù)列和音樂數(shù)列的脈沖信號的頻率是產(chǎn)生奇數(shù)序列和偶數(shù)序列的脈沖信號的頻率是2倍，這是因為為了實現(xiàn)數(shù)字顯示時間間隔相等的要求，這里利用二分頻器很好地實現(xiàn)了這一功能。當(dāng)打開電路的開關(guān)后，首先就是輸出自然序列，這時是u1先工作，它的清零端接的是“1“，這時就是它處在計數(shù)的操作，然后輸出通過與或門相接再接至數(shù)碼管的輸入端，就可以依次顯示從0到9，當(dāng)u1的輸出要從9變到0的瞬間，它的進(jìn)位端的狀態(tài)是”1”，然后通過一個或門接至74hc390的脈沖輸入端，這時從

29、“0”變至“1”，恰好有一個脈沖，就可以通過譯碼器使u4開始工作即開始計數(shù)，它從9變至1時，又通過進(jìn)位端給74hc390一個脈沖，然后就通過譯碼器又使u8開始工作，它從0變至8，當(dāng)它從8變至0時，它的進(jìn)位端又變至“1”，就又可以給74hc390一個脈沖信號，最后就通過譯碼器控制u9的工作，輸出音樂數(shù)列。如此周而復(fù)始的這樣循環(huán)，就可以實現(xiàn)我們需要的功能了。其電路圖如圖圖18 總電路圖第4章 仿真結(jié)果4.1脈沖產(chǎn)生電路的仿真圖19 脈沖產(chǎn)生電路圖 圖20 脈沖產(chǎn)生電路的仿真4.2二分頻電路的仿真圖21 二分頻電路 圖22 二分頻電路的仿真4.3 顯示電路的仿真圖23 偶數(shù)序列顯示電路 圖25 音樂

30、系列顯示電路圖24 奇數(shù)序列顯示電路圖25 十進(jìn)制自然序列顯示電路 圖26 總電路圖1圖26 音樂系列顯示電路 圖27 總電路圖1圖28 總電路圖2 結(jié) 論 經(jīng)測試之后，電路可以實現(xiàn)設(shè)計要求，可以實現(xiàn)從自然數(shù)列，奇數(shù)數(shù)列和音樂數(shù)列的循環(huán)顯示，而且數(shù)字之間的顯示時間間隔也可以通過改變脈沖信號的頻率來改變。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），然后依次顯示出自然數(shù)列、奇數(shù)列、偶數(shù)序列，音樂符號序列. 如此周而復(fù)始，不斷循環(huán)。這個彩燈循環(huán)控制電路的

31、實質(zhì)就是要產(chǎn)生一系列有規(guī)律的數(shù)列，然后通過一個七段數(shù)碼管顯示出來。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(yùn)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。另外在分析比較設(shè)計循環(huán)電路的環(huán)節(jié)中，我還考慮過利用移位寄存器來設(shè)計循環(huán)，可是發(fā)現(xiàn)移位寄存器的脈沖不好控制。不過我還是學(xué)會了移位寄存器的很多功能，以及通過查閱資料也知道了它的很多種典型的電路。最后一個知識點(diǎn)就是利用555定時器來設(shè)計多諧振蕩器，我采用的電路就是課本里介紹的典型電路，通過這個電路也讓我了解了555定時器的功能，還有一個就是利用jk觸發(fā)器來實現(xiàn)分頻的功能。這些都是我這次設(shè)計所用到的知識點(diǎn)，通過這次的設(shè)計我鞏固了對這些理論性的知識的理解。最后我覺得我自己也學(xué)到了一些方法，比如中我了一般設(shè)計時序電路的主要步驟，還有如何利用ewb，multisim等學(xué)習(xí)軟件，方面以后的學(xué)習(xí)很仿真。本次課程