數(shù)字電子電路課程設(shè)計(jì)流動(dòng)式文字發(fā)光器

1、數(shù)電課程設(shè)計(jì)班 級(jí)： 電氣（二）班姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師：目 錄課 程 名 稱(chēng)2內(nèi) 容 摘 要3設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容 及 要 求4數(shù) 字 鐘 基 本 原 理 5 畫(huà) 出 原 理 總 圖6. 組 裝 調(diào) 試 內(nèi) 容 7 系 統(tǒng) 需 要 的 元 器清 單8 收 獲 和 體 會(huì) 件1一 設(shè)計(jì)題目流動(dòng)式文字的發(fā)光二 內(nèi)容摘要：設(shè)計(jì)小型數(shù)字裝置實(shí)現(xiàn)一個(gè)文字依次移動(dòng)發(fā)光的效果，在這里我們是在接通開(kāi)關(guān)期間，不斷重復(fù)實(shí)現(xiàn)“STOP熄滅”這樣的動(dòng)作。三 設(shè)計(jì)基本要求：1 鞏固和加深對(duì)電子線(xiàn)路基本知識(shí)的理解，提高綜合運(yùn)用課程知識(shí)的能力。2 培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)課程需要自學(xué)參考書(shū)籍，查閱手冊(cè)、圖表和文獻(xiàn)資料的能力。3 通過(guò)

2、實(shí)際電路方案的分析比較、設(shè)計(jì)計(jì)算、元件選取、安裝調(diào)試等環(huán)節(jié)，初步掌握簡(jiǎn)單實(shí)用電路的分析方法和工程設(shè)計(jì)方法。4 掌握常用儀器設(shè)備的正確使用方法，學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單電路的調(diào)試和整機(jī)指標(biāo)測(cè)試方法，提高動(dòng)手能力。5 了解與課程有關(guān)的電子線(xiàn)路及元器件工程技術(shù)規(guī)范，按課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，能正確反映設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，能正確繪制電路圖。6 通過(guò)課程設(shè)計(jì)實(shí)踐，樹(shù)立正確的生產(chǎn)觀、經(jīng)濟(jì)觀和全局觀四 設(shè)計(jì)基本原理這里存在著“文字流動(dòng)-數(shù)據(jù)流動(dòng)-移位寄存器”這樣的聯(lián)系，因?yàn)榘l(fā)光的文字是在依次移動(dòng)著，所以用移位寄存器應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)這一功能。當(dāng)然還需考慮計(jì)數(shù)器+移碼器的組合圖1是一種使用移位寄存器的流動(dòng)文字式發(fā)光電路。四

3、個(gè)字母依次按照S，T，O，P的順序發(fā)光，所以使用了四位移位寄存器。發(fā)光的時(shí)候只有一個(gè)字母，所以需要做一位（一個(gè)時(shí)鐘脈沖）的數(shù)據(jù)。四輸入與非門(mén)74HC20具有這個(gè)能力。特別的把這種連線(xiàn)的移位寄存器叫做環(huán)形計(jì)數(shù)器。圖2是它的工作波形。當(dāng)接通開(kāi)關(guān)時(shí)，就加上了+12V電壓。于是三端調(diào)壓器輸出5V，所有的IC開(kāi)始工作。這時(shí)在原始復(fù)位電路的作用下，所有的觸發(fā)器的Q輸出設(shè)置為“H”。于是4輸入與非門(mén)的輸出變?yōu)椤癓”。S的Q輸出變?yōu)椤癏”。所以74HC20的輸出只是在一個(gè)時(shí)鐘脈沖變?yōu)椤癓”。這樣“L”的一個(gè)時(shí)鐘脈沖的數(shù)據(jù)按順序依次傳送到S-T-O-P的各個(gè)觸發(fā)器。與Q端輸出為“L”，也就是 輸出為“H”的觸發(fā)

4、器相連接的緩沖存儲(chǔ)器TD62004P被啟動(dòng)，使得LED發(fā)光。原始復(fù)位使用了電阻、與電容器。當(dāng)電源電壓為0V時(shí)，1000PF的電容器上沒(méi)有存儲(chǔ)電荷。所以?xún)啥说碾妷簽?V。當(dāng)加上+12V電壓（通過(guò)三端調(diào)壓器后變?yōu)?V），通過(guò)100K的電阻電位漫漫上升。觸發(fā)器在加上+5V的瞬間就開(kāi)始工作，而1000PF的電容器的端電壓此時(shí)還處于接近0V的植。所以IC的“L”電平電位加到各觸發(fā)器的置位端上，Q輸出也就置位于“H”。（一） 使用LED燈LED具有體積小、壽命長(zhǎng)、驅(qū)動(dòng)電壓低、耗電量低、反應(yīng)速率快、耐震性佳等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于信號(hào)指示、數(shù)碼顯示等領(lǐng)域。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，超高亮LED的研制得到了成功，尤其是

5、白光LED的研制成功，使得它越來(lái)越多地用在彩燈裝飾、甚至照明領(lǐng)域。由于受到LED功率水平的限制，通常需同時(shí)驅(qū)動(dòng)多個(gè)LED以滿(mǎn)足亮度需求，因此，需要專(zhuān)門(mén)的驅(qū)動(dòng)電路來(lái)點(diǎn)亮LED。下面簡(jiǎn)要介紹LED驅(qū)動(dòng)的主要電路。電阻限流驅(qū)動(dòng)電路是最簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路于LED的光特性通常都描述為電流的函數(shù)，而不是電壓的函數(shù)，因此，采用恒流源驅(qū)動(dòng)可以更好地控制亮度。此外， LED的正向壓降變化范圍比較大(最大可達(dá)1V以上)，VF的微小變化會(huì)引起較大的IF變化，從而引起亮度的較大變化。所以,采用恒壓源驅(qū)動(dòng)不能保證LED亮度的一致性，并且影響LED的可靠性、壽命和光衰。因此，超高亮LED通常采用恒流源驅(qū)動(dòng)。（2）移位寄存器的

6、使用移位寄存器應(yīng)用很廣，可構(gòu)成移位寄存型計(jì)數(shù)器；順序脈沖發(fā)生器；串行累加器；可用作數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，即把串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)，或把半行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)等。本實(shí)驗(yàn)研究移位寄存器用作環(huán)形計(jì)數(shù)器的情況寄存器是計(jì)算機(jī)和其他數(shù)字系統(tǒng)中用來(lái)存儲(chǔ)代碼或數(shù)據(jù)的邏輯部件。它的主要組成部分是觸發(fā)器。一個(gè)觸發(fā)器能存儲(chǔ)1位二進(jìn)制代碼，所以要存儲(chǔ)n位二進(jìn)制代碼的寄存器就需要用n個(gè)觸發(fā)器組成。：有時(shí)為了處理數(shù)據(jù)，需要將寄存器中的各位數(shù)據(jù)在移位控制信號(hào)作用下，依次向高位或向低位移動(dòng)1位。具有移位功能的寄存器稱(chēng)為移位寄存器。移位寄存器除具寄存器的功能外，所存儲(chǔ)的數(shù)碼在時(shí)鐘脈沖的作用下還可以移位。一個(gè)4位的集成寄存器74HC74的

7、真值表和引腳圖分別如圖 (a)、(b)所示。其中,R是異步清零控制端。在往寄存器中寄存數(shù)據(jù)或代碼之前，必須先將寄存器清零,否則有可能出錯(cuò)。1D4D 是數(shù)據(jù)輸入端,在CP 脈沖上升沿作用下，1D4D端的數(shù)據(jù)被并行地存入寄存器。輸出數(shù)據(jù)可以并行從1Q4Q 端引出，也可以并行從1Q4Q 端引出反碼輸出。74HC74的內(nèi)部框圖：輸入數(shù)碼依次地由低位觸發(fā)器移到高位觸發(fā)器,作右向移動(dòng)。經(jīng)過(guò)4個(gè)時(shí)鐘脈沖后,4個(gè)觸發(fā)器的輸出狀態(tài)Q3Q2Q1Q0與輸入數(shù)碼D3D2D1D0相對(duì)應(yīng)。為了加深理解,如數(shù)碼1101(相當(dāng)于D31,D21,D10 ,D01)在寄存器中移位，,經(jīng)過(guò)了4個(gè)時(shí)鐘脈沖后,1101出現(xiàn)在寄存器的輸

8、出端Q3Q2Q1Q0。這樣，就可將串行輸入（從D1端輸入）的數(shù)碼轉(zhuǎn)換為并行輸出（從Q3、Q2、Q1、Q0端輸出）的數(shù)碼。這種轉(zhuǎn)換方式特別適用于將接收到的串行輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為并行輸出信號(hào)，以便于打印或由計(jì)算機(jī)處理。當(dāng)脈沖逐個(gè)輸入后，在第8個(gè)時(shí)鐘脈沖作用后，數(shù)碼從Q3端已全部移出寄存器。這說(shuō)明存入該寄存器中的數(shù)碼也可以從Q端串行輸出。根據(jù)需要，可用更多的觸發(fā)器組成多位移位寄存器。 下面是74HC74的真值表：四輸入與非門(mén)74HC20的內(nèi)部框圖：五 流動(dòng)文字式的發(fā)光電路下面是流動(dòng)式的發(fā)光電路的工作波形：此類(lèi)電路的特點(diǎn)是：稍有外部干擾信號(hào)，就重新回到初始狀態(tài)，即發(fā)光過(guò)程中，如遇干擾信號(hào)，則重新從開(kāi)始發(fā)光

9、。六 調(diào)試內(nèi)容此電路為驅(qū)動(dòng)電路，增加與非門(mén)是為了增強(qiáng)電路的驅(qū)動(dòng)能力。74HC00中的1M電感和0.1u的電容可用來(lái)改變每秒鐘LED發(fā)光的次數(shù)使用的數(shù)字IC是有四個(gè)兩輸入與非門(mén)的74HC00。作為電路動(dòng)作的反向器，所以沒(méi)有必要使用與非門(mén)。如果手頭不方便的話(huà)可以用與非替代。三個(gè)與非門(mén)的作用是增加驅(qū)動(dòng)能力。10K的電阻起保護(hù)作用。七 元器件清單LED 燈若干， 四個(gè)兩輸入與非門(mén)的74HC00,緩沖存儲(chǔ)器TD62004P, 電感電容干,兩個(gè)移位寄存器 74HC74, +12V電源,電壓調(diào)節(jié)裝置TA78005, 四個(gè)4輸入與非門(mén)的74HC20,八 心得體會(huì)經(jīng)過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我體會(huì)到了實(shí)際的工作與書(shū)本上的

10、知識(shí)是有一定距離的，并且需要進(jìn)一步的再學(xué)習(xí)。從客觀上對(duì)自己在書(shū)本中所學(xué)的知識(shí)有了感性的認(rèn)識(shí)，使自己更加充分地理解了理論與實(shí)際的關(guān)系，對(duì)PROTEL這個(gè)軟件有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)和了解，鍛煉了動(dòng)手能力和自學(xué)能力，使自己的知識(shí)體系更加健全，加深了對(duì)數(shù)字電子技術(shù)的了解。雖然因此花費(fèi)了不少時(shí)間，但比起學(xué)到的東西這些又算得了什么呢，我們大學(xué)生就應(yīng)該多參加實(shí)踐操作?；A(chǔ)的實(shí)務(wù)尤其顯得重要，特別是目前的就業(yè)形勢(shì)下所反映的高級(jí)技工的工作機(jī)會(huì)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于大學(xué)本科生，就是因?yàn)樗麄兊膭?dòng)手能力要比本科生強(qiáng)。從這次設(shè)計(jì)中，我體會(huì)到，如果將我們?cè)诖髮W(xué)里所學(xué)的知識(shí)與更多的實(shí)踐結(jié)合在一起，用實(shí)踐來(lái)檢驗(yàn)真理，使一個(gè)本科生具備較強(qiáng)的處理基本實(shí)務(wù)的能力與比較系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，這才是我們學(xué)習(xí)與實(shí)