霓虹燈控制電路設(shè)計(jì)

1、引言課程設(shè)計(jì)作為實(shí)踐教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)提高學(xué)生的創(chuàng)新能力有著重要的作用。通過這次課程設(shè)計(jì)，學(xué)生不僅能加強(qiáng)對(duì)理論知識(shí)的理解，而且提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，除此之外，還提高了學(xué)生解決問題的能力。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，廣告的地位和影響日益壯大，尤其實(shí)在當(dāng)今的經(jīng)濟(jì)時(shí)代，很多的商品都是依靠廣告來(lái)引導(dǎo)消費(fèi)者的。因此，廣告作為一種很重要的媒介，已經(jīng)成為了社會(huì)宣傳的主導(dǎo)方式。由于起多樣性決定了其巨大的開發(fā)空間。霓虹彩燈作為廣告的一個(gè)重要元素，也漸漸成為廣告的靈魂，也成為了城市夜景一道靚麗的風(fēng)景線。剛剛學(xué)完了數(shù)電知識(shí)，正好通過這次課程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步鞏固了理論知識(shí)，而且全面掌握了課設(shè)的基本流程，此外，分析與解決問題的

2、能力也得到了相應(yīng)的提升。此次設(shè)計(jì)我們用到了555構(gòu)成的秒脈沖發(fā)生器，74LS194，74LS161，74LS139以及邏輯門電路來(lái)實(shí)現(xiàn)方案，充分利用了模電和數(shù)電的知識(shí)來(lái)不斷解決實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)的問題，這也是這次課程設(shè)計(jì)的目的和意義所在。1.設(shè)計(jì)意義及要求1.1設(shè)計(jì)意義在日常生活中，霓虹彩燈已成為一道靚麗的風(fēng)景線。燈的種類繁多，變化多樣，所以霓虹彩燈的設(shè)計(jì)具有重大的實(shí)際意義。學(xué)校安排此次課程設(shè)計(jì)，不僅讓我們聯(lián)系了所學(xué)知識(shí)，加以應(yīng)用和分析，而且提高了自我分析問題解決問題的能力并加強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)合作的精神。通過這次課程設(shè)計(jì)，我熟悉了各種元件的功能及用法，也鍛煉了思維能力，最值得說(shuō)的是，我們講所學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)

3、物，得到了極大的成就感和滿足感。1.2設(shè)計(jì)要求現(xiàn)有9只彩燈，紅綠藍(lán)紅綠藍(lán)紅綠藍(lán)排成一條直線，試設(shè)計(jì)一控制電路，要求彩燈能實(shí)現(xiàn)如下追逐圖案：1） 紅綠2種燈從前往后驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮閃爍，每06秒往前進(jìn)一步；2） 藍(lán)燈從后往前驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮閃爍，每06秒進(jìn)一步； 3） 霓虹燈控制工作狀態(tài)按照上述2至3步自動(dòng)重復(fù)循環(huán)。2.方案設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)思路霓虹燈3種顏色的燈都需要產(chǎn)生0.6秒的變化跳動(dòng)，所以必須給電器元件1.67Hz的脈沖信號(hào)?？紤]到這點(diǎn)，首先很簡(jiǎn)單想到555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器，因?yàn)槎嘀C振蕩器可以根據(jù)調(diào)節(jié)電阻與電容值產(chǎn)生不同的輸出脈沖信號(hào)，使用方便，易于設(shè)計(jì)。再觀察設(shè)計(jì)要求可發(fā)現(xiàn)紅綠燈從前至后0.6秒有規(guī)

4、律跳動(dòng)，藍(lán)燈從后至前0.6秒跳動(dòng)，三種燈變化頻率相同，閃亮的時(shí)刻也相同。所以可以考慮設(shè)計(jì)一個(gè)循環(huán)輸出信號(hào)，輸出端與發(fā)光二極管相連，這樣既滿足題意，設(shè)計(jì)又簡(jiǎn)單。2.2方案設(shè)計(jì)2.1.1設(shè)計(jì)方案一（個(gè)人方案）電路圖如下上圖左邊是用555設(shè)計(jì)的脈沖振蕩器，產(chǎn)生1.67HZ的脈沖信號(hào)輸入CT74LS194中，然后通過74LS194輸出四進(jìn)制循環(huán)信號(hào)。其中輸出端Q0接1、2、9號(hào)燈，Q1接4、5、6號(hào)燈，Q2接3、7、8號(hào)燈，再加上一個(gè)三輸入的或非門74LS27，或非門輸入端與74LS194的三個(gè)輸出端Q0、Q1、Q2相連，輸入端與S1相連，這樣就能產(chǎn)生循環(huán)發(fā)光的霓虹燈。2.1.2設(shè)計(jì)方案二（小組方案）

5、電路圖如下本電路是由555定時(shí)器組成0.6s的脈沖信號(hào)，用一片74LS161制作成4進(jìn)制計(jì)數(shù)器。用一片74LS139四進(jìn)制譯碼器分別控制9盞燈。其中第1、2、9號(hào)燈接74LS139的Q0輸出端，第4、5、6號(hào)燈接74LS139的Q1輸出端，第3、7、8號(hào)燈接74LS139的Q0輸出端。當(dāng)74LS161計(jì)數(shù)產(chǎn)生00,01,10，11信號(hào)并送到74LS139，74LS139控制燈按順序閃爍。2.2.3方案比較方案一直接利用了移位寄存器74LS194的右移循環(huán)功能，方案二利用了計(jì)數(shù)器74LS161和譯碼器74LS139譯碼器實(shí)現(xiàn)了循環(huán)右移的功能。兩個(gè)方案各有伯仲。3.部分電路設(shè)計(jì)3.1 555構(gòu)成的

6、脈沖發(fā)生器介紹脈沖產(chǎn)生部分電路：圖3.1 脈沖產(chǎn)生電路DVCC555定時(shí)器的引腳圖：8 4 76 32 5 1VI1VoVI2VicGND 圖3.2 555定時(shí)器引腳圖功能表：輸入輸出閾值輸入（VI1）觸發(fā)輸入（VI2）復(fù)位（D）輸出（Vo）放電管Txx00導(dǎo)通<<11截止>>10導(dǎo)通<>1不變不變表3.1 555定時(shí)器功能表如圖3.1所示，該部分電路是由555定時(shí)器構(gòu)成的一個(gè)多諧振蕩器，它能夠產(chǎn)生連續(xù)的脈沖信號(hào)并且頻率是可以調(diào)節(jié)的。接通電源后，電容C沒充電，當(dāng)VC上升到時(shí),使V0為低電平，同時(shí)放電三極管T導(dǎo)通，此時(shí)電容C通過R2和T放電，VC下降。當(dāng)VC下

7、降到到時(shí)，V0翻轉(zhuǎn)為高電平。電容器C放電所需的時(shí)間為：tPL=R2Cln 20.7R2C當(dāng)放電結(jié)束后，T截止，VCC將通過R1、R2向電容器C充電，VC由上升到所需的時(shí)間為：tpH=（R1+R2）Cln 20.7（R1+R2）C當(dāng)VC上升到時(shí)，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(gè)周期性的矩形波。電路的工作波形如下圖所示，其震蕩頻率為=這樣，我們可以通過改變電容和電阻的數(shù)值就可以算出特定的頻率。題目要求的是2赫茲，這樣我們可以得到R1=26.5K，R2=30K，C=10。3.2 CT74LS194引腳圖及功能介紹 具有移位功能的寄存器成為移位寄存器。一位功能是指寄存器

8、中所存代碼能夠在一位脈沖的作用下一次進(jìn)行左移或者右移。只需要改變左、右移位的控制信號(hào)便可實(shí)現(xiàn)左移位或者右移位要求的移位寄存器稱為雙向寄存器。CT74LS194是一種功能比較齊全的雙向移位寄存器。它具有清除、保持、并行輸入、右移位串行輸入和左移位串行輸入數(shù)據(jù)等五種功能。其引腳圖與功能表如下圖：引腳圖：圖3-3功能表：圖3-4本次設(shè)計(jì)所用的為循環(huán)右移功能。當(dāng)S1=0 S0=1 SR與Q2相連，置入一個(gè)初始數(shù)據(jù)1000，在連續(xù)加4次脈沖，194芯片就可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)右移。根據(jù)方案一電路圖知，CT74LS194芯片得到了1.67Hz脈沖，通過CT74LS194產(chǎn)生了循環(huán)四進(jìn)制輸出信號(hào)，使得二極管可以循環(huán)發(fā)

9、光。3.3 74LS27功能介紹74LS27為三組3輸入端或非門（正邏輯）引出端符號(hào)1A-3A 輸入端1B-3B 輸入端1C-3C 輸入端1Y-3Y 輸出端邏輯圖如下功能表如下4 調(diào)試與檢測(cè)4.1調(diào)試中故障及解決辦法調(diào)試中遇到了兩個(gè)問題。第一次發(fā)現(xiàn)多諧振蕩器設(shè)計(jì)正確，連線也正確，但是在proteus上面無(wú)法產(chǎn)生脈沖信號(hào)。檢驗(yàn)了好幾遍不知道什么問題，后來(lái)經(jīng)過和小組其他成員的討論，猜想是由于接地，電源這兩種畫圖沒有統(tǒng)一標(biāo)注，畫的比較隨便。經(jīng)過同意與調(diào)試之后，終于成功的將多諧振蕩器調(diào)整好了。第二次在振蕩器調(diào)整好之后，CT74LS194接受的輸入脈沖信號(hào)正確，右循環(huán)連接線路也好正確。可彩燈就是不亮。排

10、查好久終于發(fā)現(xiàn)是接地符號(hào)沒有用導(dǎo)線與二極管相連，沒有產(chǎn)生電氣節(jié)點(diǎn)。調(diào)整了一下接地符號(hào)的位置，電路就開始循環(huán)了。4.2調(diào)試與運(yùn)行結(jié)果點(diǎn)擊運(yùn)行，第一組紅綠燈亮，第三組藍(lán)燈亮；然后第二組紅綠藍(lán)燈亮；接著第一組藍(lán)燈亮，第三組紅綠燈亮；然后全滅，再至第一組紅綠燈亮，第三組藍(lán)燈亮，三組彩燈發(fā)生循環(huán)變化，設(shè)計(jì)成功。結(jié)束語(yǔ)本次課程設(shè)計(jì)，我從中收益良多：首先，這次的廣告彩燈控制電路的設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用了數(shù)電所學(xué)的各種元器件，并且鞏固了數(shù)電理論知識(shí)，以及提高用理論聯(lián)系實(shí)際的能力。這次的課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我的動(dòng)手、思考和解決問題的能力。其次，在這次課程設(shè)計(jì)中，我了解了以前一知半解的東西，比如一些芯片的用法，如74LS19

11、4、74LS161等芯片的功能及用法。第三，為了這次的課程設(shè)計(jì)，我專門學(xué)習(xí)了proteus軟件，對(duì)其基本操作有了深入的了解與掌握。而且，通過這次的學(xué)習(xí)，我的自學(xué)能力也得到了進(jìn)一步的提升。第四，在做小組方案時(shí)，出現(xiàn)了很多的意見與分歧，但在經(jīng)過激烈討論之后我們達(dá)成了共識(shí)。這個(gè)過程讓我意識(shí)到了團(tuán)隊(duì)合作的重要性，并且學(xué)會(huì)了如何去分配工作，如何去解決設(shè)計(jì)過程的問題。第五，通過這次課設(shè)，我基本掌握了課程設(shè)計(jì)的流程，過程中要學(xué)會(huì)如何去學(xué)習(xí)你沒有遇到過的東西，如何去調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題，這些都是關(guān)鍵，并且要在此基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新，這就是我們可是的目的與意義所在。第六，做實(shí)物的時(shí)候，一定要有耐心，認(rèn)真調(diào)試，才能得出正確的結(jié)果。遇見問題要冷靜對(duì)待，從調(diào)試中獲得一份快樂和一份知識(shí)，這樣才能更好的鍛煉自己的能力。第七，痛苦是必不可少的過程，但只要堅(jiān)持，付出就會(huì)有收獲，這樣才能感受到成功的喜悅。對(duì)我而言，知識(shí)上的收獲很重要，精神上的滿足也令我十分開心。挫折是一份財(cái)富，經(jīng)歷是一份擁有，通過這次的課設(shè)，我真真正正的學(xué)習(xí)懂了書本上所沒有的知識(shí)和寶貴的經(jīng)驗(yàn)。參考文獻(xiàn)1 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)-數(shù)字部分（第五版），高等