定時(shí)循環(huán)小彩燈EWB仿真報(bào)告(共17頁(yè))

1、 沈陽工業(yè)大學(xué)電子課程設(shè)計(jì) 電子(dinz)技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目(tm)： 帶電子定時(shí)器的循環(huán)(xnhun)彩燈 姓 名： 王樹新 學(xué) 號(hào)： 130102215 班 級(jí)： 工業(yè)工程1302 成 績(jī)： 摘 要 隨著(su zhe)現(xiàn)代(xindi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)(jngj)的不斷發(fā)展，定時(shí)循環(huán)小彩燈的應(yīng)用也越來越廣泛，各種裝飾彩燈、廣告彩燈越來越多地出現(xiàn)在城市中。在大型晚會(huì)的現(xiàn)場(chǎng)，彩燈更是成為活躍氛圍不可缺少的一道景觀。在彩燈的應(yīng)用中，裝飾燈、廣告燈、布景燈的變化多種多樣，但就其工作模式，可分為三種主要類型：管做成各種各樣和多種色彩的燈管，或是以日光燈、白熾燈作為光源，另配大型廣告語、宣傳畫來達(dá)到效果

2、。絕大多數(shù)的彩燈控制電路都是用數(shù)字電路來實(shí)現(xiàn)的，例如，用中規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)的彩燈控制電路主要用555定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，譯碼器，脈沖信號(hào)發(fā)生器等組成。本次設(shè)計(jì)的可編程彩燈控制電路就是用555組成的多諧振蕩器、計(jì)數(shù)器和譯碼器等來實(shí)現(xiàn)，其特點(diǎn)是用小彩燈，能實(shí)現(xiàn)可預(yù)置連接的循環(huán)功能。 關(guān)鍵字：彩燈，譯碼器，計(jì)數(shù)器，555定時(shí)器Abstract With the continuous development of modern social economy, the application of small lights timing cycle is becoming more and more wid

3、ely, all kinds of decorative lights, advertising lights are increasingly appeared in the city. In a large party scene, landscape lights is indispensable to become active atmosphere. In the application of lights, lights, advertising lights, set the light changes varied, but its working mode, can be d

4、ivided into three main types: tube to make all kinds of tubes and a variety of colors, or with fluorescent lamp and incandescent lamp as light source, the other with large slogans, posters to achieve the effect. Most of the lights control circuit is achieved with the digital circuit, for example, wi

5、th lights control to realize the scale integrated circuit of electric.Key words: lights, decoder, counter, timer 555 目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc8574 摘 要 PAGEREF _Toc8574 1 HYPERLINK l _Toc29726 Abstract PAGEREF _Toc29726 2 HYPERLINK l _Toc12951 1.引言(ynyn) PAGEREF _Toc12951 4 HYPERLINK l _Toc60

6、29 1.1 選題的意義(yy)及國(guó)內(nèi)外概況 PAGEREF _Toc6029 4 HYPERLINK l _Toc32056 1.2電路設(shè)計(jì)的用途及實(shí)際應(yīng)用(yngyng)情況 PAGEREF _Toc32056 4 HYPERLINK l _Toc28038 1.3電路設(shè)計(jì)旨在解決的關(guān)鍵問題 PAGEREF _Toc28038 4 HYPERLINK l _Toc23519 2.總體方案設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc23519 4 HYPERLINK l _Toc10619 2.1設(shè)計(jì)思路及框架 PAGEREF _Toc10619 4 HYPERLINK l _Toc13154 2.2設(shè)計(jì)

7、方法 PAGEREF _Toc13154 5 HYPERLINK l _Toc18287 3.電路的工作原理 PAGEREF _Toc18287 5 HYPERLINK l _Toc6190 3.1電路原理圖 PAGEREF _Toc6190 5 HYPERLINK l _Toc22698 3.2電路元器件及其工作原理 PAGEREF _Toc22698 5 HYPERLINK l _Toc12987 3.3電路工作原理 PAGEREF _Toc12987 9 HYPERLINK l _Toc30442 3.4電路參數(shù)計(jì)算 PAGEREF _Toc30442 9 HYPERLINK l _To

8、c1126 4.仿真設(shè)計(jì)結(jié)果 PAGEREF _Toc1126 9 HYPERLINK l _Toc6729 5.結(jié)論 PAGEREF _Toc6729 13 HYPERLINK l _Toc30795 6.課程設(shè)計(jì)的體會(huì) PAGEREF _Toc30795 13 HYPERLINK l _Toc12084 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc12084 151.引言(ynyn) 1.1 選題的意義(yy)及國(guó)內(nèi)外概況555定時(shí)器是美國(guó)Signetics公司1972年研制的用于取代機(jī)械式定時(shí)器的中規(guī)模集成電路，因輸入(shr)端設(shè)計(jì)有三個(gè)5的電阻而得名。目前，流行的產(chǎn)品主要有4個(gè)：BJT兩個(gè)：5

9、55，556（含有兩個(gè)555）；CMOS兩個(gè)：7555，7556（含有兩個(gè)7555）。555定時(shí)器可以說是模擬電路與數(shù)字電路結(jié)合的典范,是比較流行的一種裝飾品。它能夠?qū)崿F(xiàn)按555定時(shí)器所給定的設(shè)置進(jìn)行相應(yīng)的循環(huán)。 1.2電路設(shè)計(jì)的用途及實(shí)際應(yīng)用情況電路的設(shè)計(jì)主要是為了應(yīng)用在能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)的電路，比如循環(huán)小彩燈，循環(huán)廣告燈，流水式彩燈電路等一系列電路。由于成本低廉，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等有點(diǎn)，所以實(shí)際中的應(yīng)用也是頗多，比如商家門口的廣告循環(huán)燈，以及節(jié)日活躍氣氛的小彩燈都是應(yīng)用到了定時(shí)器循環(huán)小彩燈的設(shè)計(jì)電路。 1.3電路設(shè)計(jì)旨在解決的關(guān)鍵問題定時(shí)循環(huán)小彩燈的電路設(shè)計(jì)主要是為了解決現(xiàn)實(shí)生活中一些需要活動(dòng)氣氛的場(chǎng)所

10、，由于成本低廉，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，來替代一些成本比較昂貴，電路復(fù)雜的電路。2.總體方案設(shè)計(jì) 2.1設(shè)計(jì)思路及框架 由于設(shè)計(jì)電路要求具有定時(shí)循環(huán)功能多的小彩燈，所以根據(jù)電路要求從EWB元件器庫(kù)中選擇所需的基本元器件，74LS138芯片、7490芯片、555發(fā)生器、小彩燈、電阻、電容、電源等元件，根據(jù)需要修改參數(shù)。總體設(shè)計(jì)電路如圖2-1所示。 74LS1338芯片7490芯片555定時(shí)器小彩燈圖2-1 總體(zngt)設(shè)計(jì)圖 2.2設(shè)計(jì)(shj)方法 使用(shyng)EWB軟件進(jìn)行電路的連接及仿真，先從EWB的界面中選出74LS138芯片、7490芯片、555發(fā)生器、小彩燈、電阻、電容、電源等元器

11、件擺放在軟件的界面，按事先設(shè)計(jì)的思路進(jìn)行電路連接，來最終實(shí)現(xiàn)帶電子定時(shí)器的循環(huán)小彩燈正常循環(huán)的目的。3.電路的工作原理 3.1電路原理圖圖3-1 電路原理圖 3.2電路元器件及其工作原理 555定時(shí)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：555定時(shí)器成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻(dinz)、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時(shí)器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測(cè)量及自動(dòng)控制等方面。555 定時(shí)器的內(nèi)部電路框圖如圖3-1所示。 圖3-1 555定時(shí)器內(nèi)部(nib)電路它內(nèi)部包括兩個(gè)電壓比較(bjio)器，三個(gè)等值串聯(lián)電阻，一個(gè) RS 觸發(fā)器，一個(gè)放電管 T 及

12、功率輸出級(jí)。它提供兩個(gè)基準(zhǔn)電壓VCC /3 和 2VCC /3。555定時(shí)器工作原理：555 定時(shí)器的工作原理主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng) 5 腳懸空時(shí)，則電壓比較器 C1 的同相輸入端的電壓為 2VCC /3，C2 的反相輸入端的電壓為VCC /3。若觸發(fā)輸入端 TR 的電壓小于VCC /3，則比較器 C2 的輸出為 0，可使 RS 觸發(fā)器置 1，使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于 2VCC/3，同時(shí) TR 端的電壓大于VCC /3，則 C1 的輸出為 0，C2 的輸出為 1，可將 RS 觸發(fā)器置 0

13、，使輸出為低電平。 555定時(shí)器各引腳功能： 1腳：外接電源負(fù)端VSS或接地，一般情況下接地。 2腳：低觸發(fā)端TR。 3腳：輸出端Vo 4腳：是直接清零端。當(dāng)此端接低電平，則時(shí)基電路不工作(gngzu)，此時(shí)不論TR、TH處于何電平，時(shí)基電路輸出為“0”，該端不用(byng)時(shí)應(yīng)接高電平。 5腳：VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部(nib)兩個(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只0.01F電容接地，以防引入干擾。 6腳：高觸發(fā)端TH。 7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。 8腳：外接電源VCC，雙極型時(shí)基電路VCC的范圍是4.516V，CMOS

14、型時(shí)基電路VCC的范圍為318V。一般用5V。在1腳接地，5腳未外接電壓，兩個(gè)比較器A1、A2基準(zhǔn)電壓分別為低電平的情況下，555時(shí)基電路的功能表如表3-1所示。表3-1 555定時(shí)器功能表清零端高觸發(fā)端TH低觸發(fā)端TRV0放電管T（V）功能0XX0導(dǎo)通直接清零101X保持上一狀態(tài)保持上一狀態(tài)1101截止置11001截至置11110導(dǎo)通清零 555定時(shí)器應(yīng)用： （1）構(gòu)成 HYPERLINK /view/172185.htm t /_blank 施密特觸發(fā)器，用于TTL系統(tǒng)的接口，整形電路或脈沖鑒幅等； （2）構(gòu)成 HYPERLINK /view/746794.htm t /_blank 多諧

15、振蕩器，組成信號(hào)產(chǎn)生電路 振蕩周期： T=0.7（R1+2R2）C2 （3）構(gòu)成 HYPERLINK /view/1515082.htm t /_blank 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，用于定時(shí)延時(shí)整形及一些定時(shí)開關(guān)中。555應(yīng)用電路采用這3種方式中的1種或多種組合起來可以組成各種實(shí)用的電子電路，如 HYPERLINK /view/281961.htm t /_blank 定時(shí)器、 HYPERLINK /view/1491.htm t /_blank 分頻器、 HYPERLINK /view/971776.htm t /_blank 脈沖信號(hào)發(fā)生器、元件參數(shù)和電路檢測(cè)電路、玩具游戲機(jī)電路、音響告警電路、電源

16、交換電路、頻率變換電路、自動(dòng)控制電路等。74LS138芯片應(yīng)用：當(dāng)一個(gè)選通端（E1）為高電平，另兩個(gè)選通端（(/E2)和(/E3)）為低電平時(shí)，可將地址(dzh)端（A0、A1、A2）的二進(jìn)制編碼在Y0至Y7對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。比如：A2A1A0=110時(shí)，則Y6輸出端輸出低電平信號(hào)。利用 E1、E2和E3可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展(kuzhn)成 24 線譯碼器；若外接一個(gè)反相器還可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 32 線譯碼器。若將選通端中的一個(gè)作為數(shù)據(jù)(shj)輸入端時(shí)，74LS138還可作數(shù)據(jù)分配器?？捎迷?086的譯碼電路中，擴(kuò)展內(nèi)存。74LS138芯片引腳功能： A0A2：地址輸入端 STA（E1）：選通端 /

17、STB（/E2）、/STC（/E3）：選通端（低電平有效） /Y0/Y7：輸出端（低電平有效） VCC：電源正 GND：地 A0A2對(duì)應(yīng)Y0Y7；A0,A1,A2以二進(jìn)制形式輸入，然后轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制，對(duì)應(yīng)相應(yīng)Y的序號(hào)輸出低電平，其他均為高電平；其引腳電路如圖3-2所示。 圖3-2 74LS1138芯片7490芯片功能：通過不同的連接方式(fngsh)，74LS90可以實(shí)現(xiàn)四種不同的邏輯功能；而且還可借助R0(1)、R0(2)對(duì)計(jì)數(shù)器清零，借助S9(1)、S9(2)將計(jì)數(shù)器置9。其具體功能詳述如下：(1)計(jì)數(shù)(j sh)脈沖從CP1輸入，QA作為輸出端，為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 (2)計(jì)數(shù)脈沖從CP2輸入

18、(shr)，QDQCQB作為輸出端，為異步五進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器(3)若將CP2和QA相連，計(jì)數(shù)脈沖由CP1輸入，QD、QC、QB、QA作為輸出端，則構(gòu)成異步8421碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。 (4)若將CP1與QD相連，計(jì)數(shù)脈沖由CP2輸入，QA、QD、QC、QB作為輸出端，則構(gòu)成異步5421碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。(5)清零、置9功能。 a) 異步清零 當(dāng)R0(1)、R0(2)均為“1”；S9(1)、S9(2)中有“0”時(shí)，實(shí)現(xiàn)異步清零功能，即0000。 b) 置9功能 當(dāng)S9(1)、S9(2)均為“1”；R0(1)、R0(2)中有“0”時(shí)，實(shí)現(xiàn)置9功能，即=1001. 3.3電路工作原理 彩燈由發(fā)光的小

19、彩燈來代替，該電路由555定時(shí)器、7490計(jì)數(shù)器和74LS138譯碼器組成。7490計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘由555振蕩器提供，改變555的振蕩頻率，即可以改變計(jì)數(shù)器的快慢，即可以控制彩燈閃爍的快慢。計(jì)數(shù)器的輸出端作138譯碼器的輸入信號(hào)，計(jì)數(shù)器輸出不同數(shù)據(jù)，即可以控制138譯碼器得到8種不同的輸出，控制彩燈的循環(huán)變化。通過555定時(shí)器連接的電阻來控制定時(shí)器的頻率，通過中間的7490將脈沖輸入74LS138，再通過74LS138的管腳Y0,Y1,Y2,Y3,Y4,Y5,Y6,Y7將脈沖輸出，輸出的脈沖接到小彩燈的接線上，檢查無誤后進(jìn)行仿真，若連接正確，小彩燈就會(huì)循環(huán)閃爍。 3.4電路(dinl)參數(shù)計(jì)算

20、表3-2 電路(dinl)元器件型號(hào)名稱數(shù)量555定時(shí)器脈沖信號(hào)發(fā)生器17490計(jì)數(shù)器174LS138譯碼器1電阻10電容2彩燈74.仿真(fn zhn)設(shè)計(jì)結(jié)果 7個(gè)小彩燈按綠紅藍(lán)綠紅藍(lán)紅的順序擺放，將電路仿真開關(guān)點(diǎn)開，7個(gè)小彩燈就會(huì)從第1個(gè)按照一定的時(shí)間間隔依次閃爍。如圖4-1仿真結(jié)果及如圖4-2，555仿真波形，圖4-3，7490仿真波形，圖4-4，74LS138仿真波形所示。圖4-1 仿真(fn zhn)結(jié)果圖4-2 555定時(shí)器仿真(fn zhn)波形圖4-3 7490仿真(fn zhn)波形圖4-4 74LS138仿真(fn zhn)波形5.結(jié)論(jiln) 電路(dinl)連接完

21、成后，將EWB的仿真開關(guān)點(diǎn)開，對(duì)其電路進(jìn)行仿真測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如同設(shè)計(jì)要求一樣，7個(gè)小彩燈按照擺放的順序依次循環(huán)閃爍，每?jī)蓚€(gè)小的閃爍時(shí)間間隔為1S鐘。 循環(huán)彩燈電路的優(yōu)點(diǎn)是電路連接比較簡(jiǎn)單，成本低廉，能夠按照預(yù)先設(shè)計(jì)的順序使每一個(gè)小彩燈依次順序的進(jìn)行閃爍，從而達(dá)到仿真的目的，形成自動(dòng)循環(huán)彩燈。循環(huán)彩燈電路的缺點(diǎn)是電路所實(shí)現(xiàn)的功能比單一，僅僅能實(shí)現(xiàn)彩燈定時(shí)閃爍的結(jié)果，而不能實(shí)現(xiàn)其他的結(jié)果，所以性價(jià)比不是特別高。循環(huán)彩燈電路改善之處為，由于電路實(shí)現(xiàn)的功能相對(duì)單一，所以可以將電路再做一下相應(yīng)的改進(jìn)，比如再接一個(gè)音樂控制器，形成自動(dòng)定時(shí)循環(huán)音樂小彩燈等等一系列功能，從而使設(shè)計(jì)的電路的應(yīng)用達(dá)到最大化。6.

22、課程設(shè)計(jì)的體會(huì) 這次實(shí)驗(yàn)是要求使用EWB仿真軟件完成，而且提供的芯片比較多，基本上是綜合了前幾次數(shù)電實(shí)驗(yàn)所用到的所有的芯片，這是一次綜合性的實(shí)驗(yàn)，有助于我們從整體上把握認(rèn)識(shí)這些芯片的相互關(guān)系，用他們共同實(shí)現(xiàn)一個(gè)復(fù)雜的功能。 我們要完成這次實(shí)驗(yàn)就要提前對(duì)給定的芯片的功能有一個(gè)清楚詳細(xì)的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而進(jìn)行邏輯分析，列出真值表，然后才能進(jìn)行電路的搭接和仿真，其次我感受的是這次實(shí)驗(yàn)的連線真的是很復(fù)雜，引腳太多，稍不注意就會(huì)連接出錯(cuò)，所以(suy)細(xì)心和有耐心是很重要的。 在這次(zh c)實(shí)習(xí)中若想自己將電路設(shè)計(jì)完成，首先要對(duì)555定時(shí)器有較深的了解，或者在數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課堂上注意聽講，以至于了解555

23、定時(shí)器怎樣工作，最少也要知道，怎樣運(yùn)用555定時(shí)器和電容、電阻等元器件連接成多諧振蕩電路。了解74LS192N以及74LS138N的工作原理，要會(huì)運(yùn)用74LS192N雙時(shí)鐘十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器改造成八進(jìn)制計(jì)數(shù)器，知道74LS138N是低電平輸出。熟練掌握EWB的運(yùn)用方法，能夠運(yùn)用這個(gè)軟件自己完成電路的設(shè)計(jì)，仿真，并能夠完成原理圖的繪制。 通過本次實(shí)驗(yàn)，我加深了對(duì)以前所用到的芯片的了解，而且能夠通過恰當(dāng)巧妙的組合來用他們共同搭接電路，實(shí)現(xiàn)(shxin)一個(gè)非常常見也是很有趣味的實(shí)驗(yàn)。這次時(shí)間為一個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)試驗(yàn)大大培養(yǎng)了我的動(dòng)手能力。在實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)555定時(shí)器，7490,74LS138三個(gè)集成芯片的工作原理以及實(shí)際的應(yīng)用有了更深的理解，更加熟練的掌握了EWB的應(yīng)用。在21世紀(jì)的高新技術(shù)年代，要想發(fā)展就要掌握高科技技術(shù)，不僅要了解更要知道怎樣也能用，并且熟練的運(yùn)用到生活中，在高科技發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)電路一再的集成成小模塊，學(xué)習(xí)并掌握