数字逻辑课程设计报告
——多路彩灯控制器
学院名称：
电子工程学院
学生姓名：
专业名称：
班级：
实习时间：2012 年6月4日——2012年6月15日
多路彩灯控制器
一．设计目的
1．掌握并应用数字电路课程所学的理论知识。
2．了解数字电路设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。
3．熟悉几种常用集成数字芯片，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。
4．数字电路课程设计为我们提供很好的动手机会实践的机会，增强动手实践的能力。
二．任务和要求
设计一个至少8路移存型彩灯控制器，彩灯用发光二极管LED模拟，具体要求如下：
1．能演示三种花型，花型自拟。
2．选做：彩灯明暗变换节拍为1.0s和2s，两种节拍交替运行。
3．选做：用单片机实现彩灯控制器，要求同上。
用可编程逻辑器件实现彩灯控制器，要求同上。
三.总体方案分析与设计
1．总体方案的设计
经过分析问题及初步的整体思考，拟定以下三种方案：
方案一：总体电路共分三大块。第一块实现花型的演示；第二块实现花型的控制及节拍控制；第三块实现时钟信号的产生。
图1
方案二：在方案一的基础上将整体电路分为四块。第一块实现花型的演示；第二块实现花型的控制；第三块实现节拍控制；第四块实现时钟信号的产生。
并在部分电路的设计上与方案一采用了完全不同的方法，如花型的控制。
主体框图如图2：
图2
方案三：在方案一，二的基础上将整体电路分为五模块。第一块实现555输出1HZ的脉冲；第二块74LS74实现二分频；第三块实现74LS161计数器输出控制节拍信号；第四块用74LS151选择提供给其他电路的CP1；第五模块用74LS194移位寄存器输出控制彩灯花型。并在部分电路的设计上与方案一采用了完全不同的方法，如花型的控制。主体框图如图3：
图3
2．方案分析
方案一、二与方案三最大的不同就在，前者将花型控制与节拍控制两种功能融合在一起，是考虑到只要计数器就可以实现其全部功能的原因，且原理相对简单。如此设计，其优点在于：设计思想比较简单。元件种类使用少，且都较熟悉易于组装电路。缺点则是：中间单元电路连线过于繁多，容易出错。且可能出现线与线关系。要避免这些，则势必造成门电路使用过多。导致电路不稳定，抗干扰能力下降。
而后者则将以上两种功能分开设计，各单元电路只实现一种功能。其优点在于：电路设计模块化，易于检查电路，对后面的电路组装及电路调试带来方便。缺点则是：节拍控制电路采用可编辑逻辑电路，原理相对复杂，不易理解。花型控制电路简单，花型也比较简单。
基于以上原因，加上为了成功的实现课程设计，我选择了连线少，易于组装和调试的方案三。
四.总体方案
将整体电路分为五模块。第一块实现 555 输出 1HZ 的脉冲；第二块 74LS74 实 现二分频；第三块实现 74LS161 计数器输出控制节拍信号；第四块用 74LS151 选择提
供给其他电路的 CP1；第五模块用 74LS194 移位寄存器输出控制彩灯花型。并在部分电
路的设计上与方案一采用了完全不同的方法，如花型的控制。
设计实现三种花型按节拍循环。
花型一:共 16 个节拍，194A 和 194B 全部右移； 花型一:共 8 个节拍，194A 和 194B 全部右移； 花型一:共 8 个节拍，194A 左移、194B 右移； 花型如表 1:
表 1
194(1) 194(2)
Q A1 Q B1 Q C1 Q D1 Q A2 Q B2 Q C2 Q D2 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1110 1111 1 1 1 1 花 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 一 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0
1 0 0 0
1 1 0 0
1110
1111
1 1 1 1
1 1 1 1
1 1 1 1
1 1 1 1
0 1 1 1
0 0 1 1
0 0 0 1
花 型 二 花 型 三
五.单元电路设计
1. 秒脉冲产生电路
将555 芯片按一定的线路接上不同的电阻和电容就可产生周期不同的脉冲
信号，即不同的频率的脉冲。
型
本次课程设计需要以秒为单位的脉冲信号，
因此利用参数为4.7u 和0.1u 的2个电容，与
参数为4.7k和150k 的2 个电阻按图4构成电
路。
脉冲周期T=0.7×(4.7k+2×150k)
×4.7u，约等于1s。
使用主要器件：555 芯片一片、大小为
4.7u 和0.1u的电容、参数大小为4.7k
和150k 的电阻。
图4
2. 节拍控制电路
由一片151和一片74 级联实现。整体上实现脉冲频率的变换，即交替产生
快慢节拍。
令74的Vcc，CLR，PR 都接高电平，将^Q 的输出接到D端，Q 端的输出接到151的D1端。令151的D0,D2,D3,D4,D5,D6,D7,B,C,G’,GND接低电平，Vcc 接高电平，D0 接时钟信号的CP脉冲，A 端接由花型控制电路的QG输出。
所以Y端的输出就为：Y=C P·^A+Q·A
(Q 是74D触发器的输出端)由D触发器具有记忆功能，记录上一个状态，所以在每一个CP 脉冲的上升沿，Q输出为上一次的记录（即一个脉冲）。也就
比时钟信号电路的CP脉冲慢了一拍。
所以通过A为0或1 选择Y端输出的脉冲的频率。A端接的是161的高位片的QG即当到达第64 拍时QG为1接下来的65~128拍为变慢后的脉冲输出。
电路图如图5:
图5
3.花型控制电路
由二片161级联的模128（三种花型节拍每种显示两遍，再总体重复一遍
的总节拍数）计数器。
161 的级联用的是同步，并用^QH清零。
当三种花型全新显示一遍后（总共64拍）161 的输出变为00000100 所以将161高位片的Q2（即QG）信号输给节拍控制电路的151 的A来通过节拍控制电路改变第二遍花型显示的频率。161的CP 脉冲来自节拍控制电路中74的输出端Y。
电路图如图6：
图6
4.花型演示电路
花型一共16个节拍，194A和194B全部右移；
花型一共8个节拍，194A和194B全部右移；
花型一共8个节拍，194A左移、194B右移；
表2 花型分析表
节拍个数
194(1)
S1S0SR1 SL1
194(2)
S12 S02 SR2 SL2
花型一16
右
0 1 Q D2 X移
右
0 1 Q D1 X移
花型二8
右
0 1 Q D1 X移
右
0 1 Q D2 X移
由花型分析表得：
CP
32 CP 16 0
S 01 CP 32 CP 16
S02=1
1
S 11 S 01
CP 32
CP 16 1
CP 32
CP 16
0 1
SL
1
Q
A 1
CP 32 CP 16
0 1
SR 2 CP 32
Q D 1CP 32 Q D 2SL 2 0
CP
CP
32
16
1
Q A 1 Q B 1 Q C 1 Q D 1 S1 1 S0 1
Q A 2 Q B 2 Q C 2 Q D 2 S1 2 S0 2
CP
194(1) 194(2) CLR SR
A B
C
D
SL
CLR SR
A
B
C
D
SL
1
图 7
1 1 1
0 Q D2 1
Q D1 Q D2 X
X X
X Q A1
0 Q D1 1 Q D2 Q D1 Q D2
0 1 0 1
1 1
1
1
&
1
&
&
& & & &
六、总体电路图
8
图8
七、单元电路输出波形图
1．基本CP脉冲产生电路波形图与分频电路波形图
2. 测试波形:(列依次为CP脉冲,低位片194A,B,C,D,高位片194A,B,C,D)
花型一：
花型二：
花型三：
3. 74LS194的控制端子S1、S0的波形
32个C P
C P
16个C P8个CP8个CP
S0 S1
S01
1
21
S12
0 4.花型控制信号波形
C P C P32 C P16
32个C P
16个C P8个C P8个CP
S R1Q
D2Q D1
X
S L1X X Q A1
S R2Q
D1Q D2Q D2
S L2X X X
八.实验仪器设备
1.集成器件：NE555芯片一片；74LS161两片；74LS194两片；74LS74 一
片；74LS00一片；74LS04 三片；74LS151一片。
2.电容：4.7uF一个；0.1uF 一个。
3.电阻：
4.7k一个；150k 一个；100R四个。
4.其他：发光二极管8六个；导线若干；面包板一块；万用表等。
九、心得体会
本次课程设计我只用了一个星期的时间就全部做完，效率很高，因为在设计之前根据设计的要求，每个模块都仔细的设计分析了，正是整个过程我都认
真的态度和方案选择合适，才有这么高的效率。而且从本次课程设计中收获很多。可以总结为以下的几点：
（一）、巩固数电知识
这次课程设计主要是运用数字电路逻辑设计的一些相关知识，在整个实习过程中，都离不开对数字电路课程知识的再学习。我在最开始，就先将实习用到的知识通过翻阅数电书回顾了一遍（这也是对这门课的复习，给以后的复习备考减少了很多负担），这样的回顾让我对知识的理解更加透彻，对后来的快速设计起了很好的铺垫作用。而且还参考了数字电路实验指导书，关于芯片的管脚，里面有清晰的描述。
（二）、学会用电路板、芯片、导线等组装各种功能的电路
虽然这不是第一次用电路板，因为之前的课内实验也用过，但当时的运用也只是插些导线和电阻电容之类的，用了电路板的很小部分。这次的实习中应用了整块板子，实习后对电路板的组成完全了解了，并能熟练运用。实习中通过对电路的连接也懂得了如何通过设计的分析对所连电路的整体布局，如何更好的放置芯片在最合适的位置。在导线的连接上，如何选择导线走向是关键，我们应该尽量保证所连电路的简捷，宁短勿长，合理布线。一个完美的作品不仅要能很好的完成要求实现功能，还要在感官上给人美的享受。所以站在美的角度对自己的电路进行改良是很必要的。
（三）、理论联系实际
据老师介绍，这是大学里唯一一次比较大型的动手实践机会。我当然不会错过。课程设计，通过选择的题目，根据要求，运用所学知识将其付诸实践来完成。这并不是在课堂上的单纯听懂，或者课后看书过程中的深入理解，这需要的是一种理论联系实践的能力。理论知识往往都是在一些理想状态下的假设论，而实际的动手操作则完全不同，需要考虑实际中的很多问题。有些知识在理论上可能完全没错但到了实际中则不然。比如在动笔做题时我们是不用考虑导线、电阻是否连接的牢固合理，但在实际中，导线电阻有时是会带来时延造成花型变化的错乱，所以我们应尽量在连接电路时选择最短路径。平时试验中，我就很认真，所以会比平时不动手的要轻松地多。
（四）、和同学共同合作、互相学习、共同进步
最初大家没思路的时候，特别的着急，我想出来了，大家问我，我就说了我的思路，我们不是抄袭，只是探讨，们个人都理解了才开始设计，我做的循环两遍，他们的都不是。我们的设计不同，我只是给大家启发了一个思考点。理论上我先设计出来，但在实习中经常会遇到一些自己可能暂时无法想明白的问题，请教同学或老师是很好的做法，节省时间，也会从别人身上学到更多。在设计时和同学相互交流各自的想法也是很重要的，不同的人对问题的看法总有差异，我们可以从交流中获得不同的方案，其他人的设计也可能有比你出色的地方，很好的借鉴，并在大家的商讨中选择最优方案最终一定会得到最好的设计方法。
总结
本次试验中包括CP的产生电路用的555芯片，基本电路我用了7个芯片（一片555、两片161、两片194、一片00、一片04），分频电路用74和151实现，一共用了9个芯片。是目前我想出的用最少的器件，最简单的布线来实现所要求的功能。
从电路图的设计、实现、仿真、实验报告，都是自己思考和动手。掌握了Multisim软件的操作，用所学习过的芯片设计电路，并用面包板来实现，实现的过程中排错、检查的能力也得到锻炼。
总而言之，好好利用了学校给我们提供的此次实习的机会，努力按要求完成了任务，提高了自己的综合思考能力和动手实践能。
西安邮电大学数字逻辑课程设计过程考核及成绩鉴定表
数字电子技术课程设计报告 专业名称： 班级： 姓名： 学号： 日期：
目录 一、设计要求 (1) 二、设计的作用、目的 (1) 三、设计的具体实现 (1) 1、系统概述 (1) 2、单元电路设计、分析与仿真 (2) 3、电路的安装与调试 (6) 四、心得体会及建议 (7) 五、附录 (7) 六、参考文献 (8)
设计报告 一、设计要求 说明：1.以十个指示灯作为显示器件，能自动的从左到右、从右到左的依次被点亮，如此周而复始，不断循环。 2.打开电源时可自动清零，每个指示灯被点亮的时间约为0.5S—2S 围。 3.用计算机画出电路设计图，进行仿真分析验证其正确性。 4.写设计说明书一份。 二、设计的作用、目的 1、为了培养学生运用相关课程的基础理论和技能解决实际问题，并进一步提高学生抓也基本技能、创新能力的重要实践教学环节。 2、培养学生正确的设计思想与方法、严谨的科学态度和良好的工作作风。 3、通过课程设计，学生受到设计与写作方法的初步训练，能用文字、图形和现代设计写作方法系统地、正确地表达课程设计。 4、巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能。 5、熟悉各种芯片的功能和应用。 6、完成彩灯控制器的设计，绘出电路原理图。 7、调试电路，是否能正常工作。 理工大学课程设计：彩灯控制器 三、设计的具体实现 1）系统概述
此电路主要由三部分组成，其整体框图如图（一）所示。 振荡电路计数译码驱动电路显示电路 图（一） 2）方案论证与实现 （1）振荡电路 主要用来产生时间基准信号（脉冲信号）。因为循环彩灯对频率的要求不高，只要能产生高低电平就可以了，且脉冲信号的频率可调，所以采用555定时器组成的振荡器，其输出的脉冲作为下一级的时钟信号，电路如图二所示。 图（二） （2）计数器/译码分配器 计数器是用来累计和寄存输入脉冲个数的时序逻辑部件。在此电路中采用十进制计数/分频器4017，它是一种用途非常广泛的电路。其部由计数器及译码器两部分组成，由译码输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是O0、O1、O2….O9依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。
课程名称：数字电路逻辑设计 设计项目：四路彩灯显示系统设计专业班级：通信学号： 学生姓名： 同组人姓名： 指导教师：
设计课题：四路彩灯显示系统设计 一、 设计目的 1、 熟悉常用中规模计数器的逻辑功能。 2、 掌握技术、译码电路的工作原理及应用。 3、 熟悉移位寄存器的工作原理、典型应用和调试方法。 二、 设计任务与要求 设计一个四路彩灯控制器,设计要求如下： （1） 接通电源后，彩灯可以自动按预先设置的程序循环闪烁。 （2） 设置的彩灯花型由三个节拍组成： 第一节拍：四路彩灯从左向右逐次渐亮，灯亮时间1s ，共用4s ； 第二节拍：四路彩灯从右向左逐次渐灭，也需4s ； 第三节拍：四路彩灯同时亮0.5s,然后同时变暗,进行4次,所需时间也为4s 。 （3）三个节拍完成一个循环，一共需要12s 。一次循环之后重复进行闪烁。 三、设计原理 图(a)四路彩灯控制流程图 四路彩灯即有四路发光二极管输出，设依次为d Q 、c Q 、b Q 、a Q ，若用高电平“1”表示灯亮，低电平“0”表示灯灭，由课程设计要求可知四路彩灯显示系统有如下表所示的输出
显示。 四路彩灯输出显示 说明 输出 所用时间d Q c Q b Q a Q 开机初态0 0 0 0 第一节拍逐次渐亮1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1s 1s 1s 1s 第二节拍逆序渐灭1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1s 1s 1s 1s 第三节拍同时亮0.5s，然后同时灭0.5s，进行四次1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0.5s 0.5s 0.5s 0.5s 0.5s 0.5s 0.5s 0.5s 分析可知，要实现上表所示功能，需要一个分频器起节拍产生和控制作用，每4s一个节拍，3个节拍共12s后反复循环。一个节拍结束后应产生一个信号到节拍程序执行器，完成彩灯渐亮、渐灭、同时亮、同时灭等功能。
单片机课程设计报告
用单片机设计节日彩灯控制器 一、设计任务与要求 本实验中采用汇编语言和89C51单片机实现几日彩灯控制器，在Keil uVision软件环境中编辑和调试节日彩灯程序，并在Proteus软件环境下仿真节日彩灯的硬件电路。可编程节日彩灯系统采用8个LED灯来模拟彩灯的显示，设计要求8个LED灯能以多种不同的方式变换的亮灭，以达到节日彩灯的效果。 本实验中彩灯具体的变换方式采用以下四种方式： 方式一：启动彩灯运行，按下与89C51单片机P1.2相连接的按钮，则彩灯按照由上而下的顺序依次点亮。 方式二：停止彩灯运行，按下与89C51单片机P1.3相连接的按钮，则彩灯全部熄灭。 方式三：向下依次点亮彩灯，按下与89C51单片机P1.4相连接的按钮，则彩灯按照由上向下的顺序依次点亮。 方式四：向上依次点亮彩灯，按下与89C51单片机P1.5相连接的按钮，则彩灯按照由下向上的顺序依次点亮。 二、设计方案 以80C51单片机为控制核心，采用模块化的设计方案，运用LED彩灯、按键等组成电路，实现彩灯在开启时满足不一样的闪亮方法。按键可以在彩灯使用的时候选择不同的亮法，使彩灯流动的方向改变，键一可以使彩灯由上而下开始流动，键二可以使彩灯停止，三号键可以使彩灯由上而下流动，四键则可以使彩灯由下而上流动。通过按键能方便使用者选择节日彩灯的开启、流动方向和停止。系统框图如下： 三、单片机设计节日彩灯控制器的硬件电路设计
单片机设计过程中用到的管脚说明： 1、VCC（40）：供电电压。 2、GND（20）：接地。 3、P1端口（P1.0-P1.7）：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口， P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高电平，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 4、P2端口（P2.0-P2.7）：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口 缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1” 时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 5、P3端口（P3.0-P3.7）：P3口管脚是一个带有内部上拉电阻的8位的双向I/O 端口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入端时，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，其中P3.3可作为外部中断1输入。 6、XTAL1(19)：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 7、XTAL2(18)：来自反向振荡器的输出。 8、EA（31）：外部程序存储器访问允许控制端。 打开PROTEUS的ISIS编辑环境，从PROTEUS中选取该电路所需要的元器件，放置元器件、放置电源和地、连线得到下图所示的电路原理图，再点菜单栏工具下拉的电气规则检查，当规则检查出现：“NETLIST GENERATED OK NO ERC ERRORD FOUND”，表示通过检查。电路设计完成。
数字电子技术课程设计题目自动打铃器 姓名：___ XXXXXX ___ 所在学院：工学院 所学专业：_ 电气工程及其自动化 班级___ 电气工程XXXX 学号___ XXXXXXXXXXXXX 指导教师：_____ XXXXXX_ ___ 完成时间：____ 2XXXXXXXXX
数电课程设计任务书 一、基本情况 学时：40学时学分：1学分适应班级： 二、进度安排 本设计共安排1周，合计40学时，具体分配如下： 实习动员及准备工作：2学时 总体方案设计：4学时 查阅资料，讨论设计：24学时 撰写设计报告：8学时 总结：2学时 教师辅导：随时 三、基本要求 1、课程设计的基本要求 数字电子技术课程设计是在学习完数字电子课程之后，按照课程教学要求，对学生进行综合性训练的一个实践教学环节。主要是培养学生综合运用理论知识的能力，分析问题和解决问题的能力，以及根据实际要求进行独立设计的能力。初步掌握数字电子线路的安装、布线、焊接、调试等基本技能；熟练掌握电子电路基本元器件的使用方法，训练、提高读图能力；掌握组装调试方法。其中理论设计包括总体方案选择，具体电路设计，选择元器件及计算参数等，课程设计的最后要求是写出设计总结报告，把设计内容进行全面的总结，若有实践条件，把实践内容上升到理论高度。 2、课程设计的教学要求 数字电子技术课程设计的教学采用相对集中的方式进行，以班为单位全班学生集中到设计室进行。做到实训教学课堂化，严格考勤制度，在实训期间累计旷课达到6节以上，或者迟到、早退累计达到8次以上的学生，该课程考核按不及格处理。在实训期间需要外出查找资料，必须在指定的时间内方可外出。 课程设计的任务相对分散，每3名学生组成一个小组，完成一个课题的设计。小组成员既有分工、又要协作，同一小组的成员之间可以相互探讨、协商，可以互相借鉴或参考别人的设计方法和经验。但每个学生必须单独完成设计任务，要有完整的设计资料，独立撰写设计报告，设计报告雷同率超过50%的课程设计考核按不及格处理。
《8路彩灯控制电路》 课程设计报告 专业：计算机科学与技术 班级：一班 姓名：XX 学号： 6 同组成员： 指导教师：伟 2015年 6 月23 日
目录 一、课程设计目的 (2) 二、课程设计题目描述和要求 (2) 三、课程设计报告容 (2) 四、总结，设计体会 (9)
一、课程设计目的 1.了解数字电路设计的基本思想和方法 2.进一步掌握数字电路课程所学的理论知识 3.熟悉集中常用集成数字芯片，掌握其工作原理 二、课程设计题目描述和要求 实现彩灯控制要求设计的彩灯路数较少，且花型比较简单，因此采用74LS194移位寄存器和74LS161四进制同步加法计数器以及简单的逻辑器件来控制彩灯电路。 （一）彩灯控制器设计要求 设计制作八路彩灯控制电路，用以控制八个LED彩灯按照不同的花色闪烁，要求如下： 1.接通电源，电路开始工作，LED灯按预设花型闪烁 2.LED灯按照事先设计的方式工作 （二）课程设计总体要求 1.根据设计任务，每组成员共同完成一份设计电路图 2.根据设计的电路图，两人一组利用万能板完成电路焊接，并调试成功 三、课程设计报告容 （一）原理分析 1.电路主要分为三个部分： 第一板块：实现脉冲时钟信号的产生； 第二板块实现花型的控制及节拍控制； 第三板块实现花型的演示。 2.根据实验所提供的器材，我的设计思路如下： ○!时钟信号由一个单脉冲提供； ○2花型控制电路由两片74LS161 四位二进制同步加法计数器和两个非门共同完成； ○3花型演示电路由两片74LS194移位寄存器完成，可以左移右移完成花型变
化。 3.花型控制电路设计： 花型1:8路彩灯分为上下两部分，每部分从下向上依次亮，然后从下向上依次灭，循环两次。 花型2：从两边到中间依次对称地渐亮，全亮后仍由两边到中间逐次灭，循环两次。 花型3：从中间到两边依次对称地渐亮，全亮后仍由中间到两边逐次灭，循环两次。 花型4：8路点灯分为上下两部分，每部分从上向下依次亮，然后从上向下依次灭，循环两次。 4.将两片74LS194分为低位片和高位片，再将其输出端从低位到高位记为L1~L8，所得四种花型的L1~L8状态值变化情况如下表： 四种花型每种显示两边，1~16显示第一个花型，17~32显示第二个花型，33~48显示第三个花型。 5.要用194芯片实现四个花型的连续显示必须对两片194的S1和S0，SL和SR 的每一节拍变化进行相应的改变。两片161的输出端从Q0~Q7根据变化的花型的频率选用高位片的Q4和Q5分别去控制194的S1和S0。它们的SR和SL则有低位161片的Q2经过非门来控制，这样就可以实现对花型变化周期的控制。各花型和其对应的194的S1、S0、SR、SL的输出信号及节拍控制信号列表如下：
课程设计任务书 注：1.课程设计完成后，学生提交的归档文件应按照：封面—任务书—说明书—图纸的顺序进行装订上交（大张图纸不必装订） 2.可根据实际内容需要续表，但应保持原格式不变。 指导教师签名： 日期： 目 录 专业班级 电传12-2 学生姓名 崔玉君 课程名称 单片机原理与接口技术 设计名称 节日彩灯 控制器 设计周数 2 指导教师 张军朝 设计 任务 主要 设计 参数 1.以单片机为核心，设计一个节日彩灯控制器。 2.P0.0~P0.7接8只红色LED ，P2.0~P2.7接8只绿色LED ，P 3.0~P3.7接8只黄色LED 。 3. P1.2—开始，按此键则彩灯开始流动（依次点亮）。 P1.3—停止，按此键则停止彩灯流动，所有灯为暗。 P1.4—P1.7彩灯不同的显示方式，按下相应的按键彩灯则按照不同的显 示方式显示，渲染节日气氛。 设计内容 设计要求 1.采用AT89S51单片机作为主控芯片及外围控制芯片，设计节日彩灯控 制器的硬件电路。 2.采用AT89S51单片机汇编语言（C 语言），完成节日彩灯控制器的软件 编程。 3.由按键控制流水灯，LED 采取共阳极接法，通过依次向连接LED 的Ｉ/ Ｏ口送出低电平，实现题目要求的功能。 4. 采用Proteus 仿真软件完成节日彩灯控制器的硬件设计、软件编程及系 统调试。 主要参考 资 料 1.贾好来.单片机嵌入式系统原理及应用.机械工业出版社，2013.4 2.徐爱钧.单片机原理实用教程基于PROTEUS 虚拟仿真.电子工业出版社， 2009.1 学生提交 归档文件 1.设计说明书一本，包括硬件电路图和软件程序（电子版） 2.采用屏幕录像软件，录制十字路口交通灯控制器运行情况，以MP3的 形式提交。
一、设计任务及要求 通过对《数字电子技术》课程的学习，让同学掌握《数字电子技术》课程的基本理论以及方法，加深学生对理论知识的理解，同时积极有效的提高了学生的动手能力，独立思考和解决问题的能力，创新思维能力、协调能力，以及团结合作、互帮互助的优良传统。为了充分体现这些精神和能力，所以让同学独立自主的制造一个数字时钟，故，对同学设计的数字时钟进行如下要求： 时钟显示功能，能够以十进制显示“时”，“分”，“秒”。 二、设计的作用、目的 （1）．在同学掌握《数字电子技术》课程的基本理论以及方法的基础上，加深学生对理论知识的理解，同时积极有效的提高了学生的动
手能力，独立思考和解决问题的能力，创新思维能力、协调能力，以及团结合作、互帮互助的优良传统。 （2）．掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计、安装、测试方法；进一步巩固所学的理论知识，提高运用所学知识分析和解决实际问题的能力。 （3）. 熟悉集成电路的引脚安排，掌握各芯片的逻辑功能及使用方法了解面包板结构及其接线方法，了解数字钟的组成及工作原理，熟悉数字钟的设计与制作。 （4）. 掌握数字钟的设计、调试方法。 三、设计过程 1.方案设计与论证 数字钟的逻辑结构主要包括有六十进制计数器、二十四进制计数器（其中包括六十进制计数器和二十四进制计数器均由十进制计数器74LS160接成）、动态显示译码器、LED数码管显示环节、555定时器（可以提供一个比较精确的1Hz的时钟脉冲），时间设置环节可以提供时间的初始设置，动态显示译码器提供将BCD代码(即8421码)译成数码显示管所需要的驱动信号，使LED数码管用十进制数字显示出BCD代码所表示的数值。 数字钟电路系统的组成框图：
安徽农业大学经济技术学院 电子技术课程设计报告书 课题名称一种多种波形发生器设计 姓名汪亦嘉 学号150103233 院、系、部机械工程系 专业机械设计制造及其自动化 指导教师李琰 2017年 6月 13 日
一、设计任务及要求： 1、用中规模计数器设计双向流动彩灯控制器。 2、要求彩灯双向流动点亮，其闪烁频率在1～10Hz内可调。 3、要求用555定时器设计时钟脉冲，五路彩灯采用五个发光二极管代替。设计要求 4、双向流动彩灯控制器的直流稳压电源要求自行设计。 5、在选择器件时，应考虑成本。 6、根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。 7、画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。 指导教师签名： 2017年6月日二、指导教师评语： 指导教师签名： 2017年6月日
三、成绩 指导教师签名： 2017年6月日
一、设计目的 1、对模拟电子技术的的直流电源中的整流、滤波、稳压等环节加深印象。 2、了解直流电源各部分的结构。 3、加深对于555定时器的内部结构的理解。 4、将74LS161改为十六进制以内的任一进制计数器。 5、Mulsitim 电路仿真软件应用灵活。 二、方案论证 设计一个双向彩灯控制器，控制五路彩灯。 方案一：以555定时器为基础连接成多谐振荡器产生周期在1～10Hz 矩形时钟脉冲，用以启动74LS161计数器。并用74LS161构成八进制加法计数器通过74LS138译码器输出给五个彩灯，实现双向循环。方案一原理框图如图1所示。 图1 双向彩灯控制器方案一的原理框图 方案二：与方案一的第一部分原理相同同样采用555定时器构成多谐振荡器，用来产生1～10Hz 的周期矩形时钟脉冲，启动计数器。第二部分采用四进制加法计数器和四进制减法计数器结合实现循环，第三部分同样采用74LS138译码器输出给五路彩灯，实现循环。方案二原理框图如图2所示。 图2 双向彩灯控制器方案二的原理框图 最终本设计采用的是方案一，只采用一个八进制加法计数器，循环简单方便，仅需一次循环就可实现五路彩灯双向流动。在考虑成本的条件下，节省器件。所以方案一更加合适。 多谐振荡器 八进制加法计数器 译码器 彩灯 多谐振荡器 四进制加法计数器 四进制减法计数器 译码器 彩灯
《单片机原理及应用课程设计》报告——节日彩灯设计 专业：通信工程 班级： 姓名： 学号： 2014年5月
一.课程设计目的 1．巩固和加深对单片机原理和接口技术知识的理解； 2．培养根据课题需要选学参考书籍、查阅手册和文献资料的能力； 3．学会方案论证的比较方法，拓宽知识，初步掌握工程设计的基本方法； 4．掌握常用仪器、仪表的正确使用方法，学会软、硬件的设计和调试方法； 5．能按课程设计的要求编写课程设计报告，能正确反映设计和实验成果，能用计算机绘制电路图和流程图。 二.课程设计要求 以单片机为核心，设计一个节日彩灯控制器： （1） P1.2—开始，按此键则灯开始流动（由上而下）； （2） P1.3—停止，按此键则停止流动，所有灯为暗； （3） P1.4—上，按此键则灯由上向下流动。 （4） P1.5—下，按此键则灯由下向上流动。 三. 硬件设计 3.1 设计思想 在设计中用到单片机最小系统：复位电路以及时钟（晶振）电路、程序烧写电路以及各种颜色的彩灯。 复位电路：复位是单片机的初始化操作，目的是使CPU以及各个寄存器处于一个确定的初始状态。分为手动复位方式和上电自动方式。 时钟电路：51单片机的时钟信号可由芯片内部的震荡电路产生，也可以由外部产生。 3.2主要元器件介绍 四. 软件设计 4.1 设计思想 由按键控制功能的流水灯，LED工作的方式通过键盘的扫描实现。其中的LED
采取共阳极接法，通过依次向连接LED的Ｉ/Ｏ口送出低电平，可实现题目要求的功能。 4.2软件流程图 图1-1 程序流程图 4.3 源程序 ORG 0000H AJMP START ORG 0030H START: MOV P0,#0FFH
烟台南山学院 数字电子技术课程设计题目脉搏计数电路设计 姓名：___ XXXXXX ___ 所在学院：_工学院电气与电子工程系 所学专业：_ 自动化 班级：___电气工程XXXX 学号：___XXXXXXXXXXXXXX 指导教师：_____ XXXXXXXX ___ 完成时间：____ XXXXXXXXXXXXX
数电课程设计任务书 一、基本情况 学时：40学时学分：1学分适应班级：12电气工程 二、进度安排 本设计共安排1周，合计40学时，具体分配如下： 实习动员及准备工作：2学时 总体方案设计：4学时 查阅资料，讨论设计：24学时 撰写设计报告：8学时 总结：2学时 教师辅导：随时 三、基本要求 1、课程设计的基本要求 数字电子技术课程设计是在学习完数字电子课程之后，按照课程教学要求，对学生进行综合性训练的一个实践教学环节。主要是培养学生综合运用理论知识的能力，分析问题和解决问题的能力，以及根据实际要求进行独立设计的能力。初步掌握数字电子线路的安装、布线、焊接、调试等基本技能；熟练掌握电子电路基本元器件的使用方法，训练、提高读图能力；掌握组装调试方法。其中理论设计包括总体方案选择，具体电路设计，选择元器件及计算参数等，课程设计的最后要求是写出设计总结报告，把设计内容进行全面的总结，若有实践条件，把实践内容上升到理论高度。 2、课程设计的教学要求 数字电子技术课程设计的教学采用相对集中的方式进行，以班为单位全班学生集中到设计室进行。做到实训教学课堂化，严格考勤制度，在实训期间累计旷课达到6节以上，或者迟到、早退累计达到8次以上的学生，该课程考核按不及格处理。在实训期间需要外出查找资料，必须在指定的时间内方可外出。 课程设计的任务相对分散，每3名学生组成一个小组，完成一个课题的设计。小组成员既有分工、又要协作，同一小组的成员之间可以相互探讨、协商，可以互相借鉴或参考别人
单片机原理及接口技术 课程设计报告 单片机节日彩灯控制器设计彩灯控制器 姓 名： 学 号： 指导教师： 学 院： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造其自动化 完成日期： 2014年6月27日
目录 第1章．绪论---------------------------------------------------- 1 1.1课题的国内外现状----------------------------------------- 1 1.2课题的发展趋势------------------------------------------- 1 1.3课题研究的主要内容------------------------------------- 1 第2章.节日彩灯控制器的设计-------------------------------------- 3 2.1设计目的 ------------------------------------------------- 3 2.2设计要求 ------------------------------------------------ 3 2.3总体方案设计与选择的论证 -------------------------------- 3 2.4核心芯片及主要功能介绍 ---------------------------------- 4 2.4.1 AT89S52芯片---------------------------------------- 4 2.4.2 74HC377芯片 --------------------------------------- 7 2.4.3 74HC138芯片 --------------------------------------- 7 2.5硬件设计 -------------------------------------------- 8 2.5.1 直流电源电路 ---------------------------------------- 8 2.5.2 按键电路 ------------------------------------------- 9 2.5.3 时钟复位电路 --------------------------------------- 9 2.5.4 LED显示电路---------------------------------------- 10 2.5.5 硬件调试 --------------------------------------------- 10 2.6软件设计------------------------------------------------- 10 第3章.总结----------------------------------------------------- 15 3.1 实验方案设计的可行性、有效性----------------------------- 15 3.2 设计内容的实用性----------------------------------------- 15 3.3 实习心得------------------------------------------------ 15 附录一：总体电路图---------------------------------------------- 19附录二：元器件清单----------------------------------------------20参考文献--------------------------------------------------------21致谢------------------------------------------------------------21
数字电路逻辑设计 实 验 报 告 设计题目： 专业班级： 姓名： 学号：
设计课题：四路彩灯显示系统设计 1.设计任务和要求 设计一个四路彩灯控制器,设计要求如下： （1）接通电源后，彩灯可以自动按预先设置的程序循环闪烁。 （2）设置的彩灯花型由三个节拍组成： 第一节拍：四路彩灯从左向右逐次渐亮，灯亮时间1s，共用4s； 第二节拍：四路彩灯从右向左逐次渐灭，也需4s； 第三节拍：四路彩灯同时亮0.5s,然后同时变暗,进行4次,所需时间也 为4s。 （3）三个节拍完成一个循环，一共需要12s。一次循环之后重复进行闪烁。 2. 设计分析 四路彩灯既有四路输出，设依次为d Q、c Q、b Q、a Q，若“1”表示灯亮，“0”表示灯灭，由课题要求可知四路彩灯显示系统要求如下表1所示的输出显示。 表1 四路彩灯输出显示
由上表可知，需要一个分频器起节拍产生和控制作用，每4s 一个节拍，3个节拍共12s 后反复循环。一个节拍结束后应产生一个信号到节拍程序执行器，完成彩灯渐亮、渐灭、同时亮、同时灭等功能。 分频及节拍控制可以用一个模12计数器来完成；彩灯渐亮、渐灭可以用器件的左移、右移功能来实现，因此可选用移位寄存器74194来完成。同时亮0.5s 、同时灭0.5s 可考虑把1Hz 的秒脉冲信号直接加到输出显示端来完成。 综上所述，要完成四路彩灯显示功能需要有分频器、节拍控制器、节拍程序执行器及脉冲源等电路。 记第一，二，三节拍分别为012Y YY 有效时间应为4秒，0Y 结束1Y 马上开始，1 Y 后2Y 马上开始，如此循环不断。为此可考虑采用移位寄存器构成的移位型控制器。由于有三个状态，因此需要用三个触发器对现时状态进行记忆，为使各状态的有效时间间隔为4秒，则驱动该移位控制器动作时钟周期应为4秒。应在开机瞬间，使移位型控制器的状态被确定下来，即012Y YY 节拍应为100，可控制输入信号使触发器置位、复位来实现。 为实现0Y 功能要求器件具有右移功能，为实现1Y 功能要求器件有左移功能；而且左、右移输入可为“0”也可为“1”；为实现2Y 功能，要求器件同时具有并行置数功能。因此可选用一种具有左移、右移和并行置数功能的通用移位寄存器74LS194。74LS194具有并行输入端A 、B 、C 、D ，并行输出端A Q 、B Q 、C Q 、D Q ，右移输入端SR ，左移输入端SL 和模式控制输入端0S ，1S 以及一个无条件直接清除端CLR 。模式控制输入0S ，1S 有00、01、10、11四种组合方式，分别表示双向移位寄存器所具有的四种功能，即禁止、右移、左移和并行置数。为了使当 012Y YY =100时，01S S =01（右移），012Y YY =010时，01S S =10（左移），当012Y YY =001时01S S =11（并行置数）。 74LS194的输出端初态均为零，在开机瞬间，使移位控制端01S S 的状态被确 定下来，即 012Y YY =100时，01S S =01 右移串行数据输入端 SR 经脉冲信号经四分频电路和 通过两或门组成的节拍电路，使四路彩灯从右到左依次亮共 4秒 ，
数电课程设计报告新编 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
《基于FPGA的洗衣机电机正反转控制器》学院：信息与控制工程学院 专业：电子信息工程 班级： 姓名： 学号： 2014年7月
目录 1.设计任务与要求 (1) 2.设计思路 (1) 3.设计原理及方案 (2) 4.总结与讨论 (14)
一、设计任务及要求： 1．控制洗衣机的电机作如下周期性运转，正转4S――暂停2S――反转4S――暂停2S，用8位七段数码管显示自己学号的后四位（显示在从左边数第一个到第四个数码管上）、定时时间（两位，单位：分钟，显示在第五个和第六个数码管上）,剩余时间（两位，单位：分钟，显示在第七个和第八个数码管上 2．洗衣机控制器的工作过程为： (1)上电后显示自己学号的后四位，在运行中不变；初始洗涤时间为10分钟，在开始前可用S1和S2按键设置总的工作时间，确定洗衣机控制器定时工作时间。(按下并松开S1定时时间增加一分钟，按下并松开S2定时时间减少一分钟，时间范围为：00~30分钟) (2)设定好定时时间后，按下并松开S3(按下时S3=0，松开时S3=1)，启动控制器，整个系统开始运行；再次按下并松开S3，停止运行；再次按下并松开S3继续运行；按下并松开S4则回到上电初始状态。其他两个按键不起作用。到达定时时间后，停止运行，按下并松开S4则回到初始状态，在运行中要显示定时时间和剩余工作时间，当剩余时间为0时，要显示“End”。在工作过程中用三个LED指示灯指示电机工作状态，正转D1灯亮，反转D2灯亮，暂停D3灯亮， 如此反复直至工作时间为0停止(三个LED灯都不亮)。 系统总体框图如下： 二、设计思路 为了便于计时，首先把1000Hz的外部时钟分频为1Hz。正转时间设为4s，反转设为4s，暂停设为2s，令洗衣机按照正转4s、暂停2s、反转4s、暂停2s的顺序进行旋转，周期恰好为10秒，而定时时间单位为分钟，因此需要设计分钟计数器和秒计数器。开发板提供的时钟信号CP频率为1000Hz，应该设计一分频器得到1Hz的时钟信号作为时间计数脉冲。
设计题目：声控音乐彩灯 专业电气工程学院 班级 1008班 学号 10291246 学生姓名乔茜 指导教师叶晶晶 提交时间2012年6月29日
目录 一、概述 (2) 1.1目的 (2) 1.2课程设计的组成部分 (2) 二、总结 (5) 3.1课程设计进行过程及步骤 (5) 3.2所遇到的问题，你是怎样解决这些问题的........ 错误！未定义书签。 3.3体会收获及建议 (7)
一、概述 1.1目的 我们都知道，人发出的声音信号中的电压信号是及其微弱的，只是在毫伏级别，而其频率信号一般在几十到几百赫兹，我们希望用声音信号来控制信号灯闪烁的频率，从而可以让大家直观得看到自己说话声音“音符”，如果加上音乐，那么彩灯便会随着音乐的跳动而闪烁出不同的频率。为了实现上述功能，我们首先要将微弱的声音信号放大，然后将声音信号进行降频，降到可以被肉眼分辨出的频率。因此，此电路可以分为三部分：一、电压信号两级放大部分二、频率信号降频部分三、彩灯显示部分 1.2课程设计的组成部分 一：电压信号两级放大部分 这部分我们先用一个电容滤去直流部分，然后通过一个三极管将电压进行第一级放大，再次电容滤去直波，再通过一个三极管放大。经过两次放大后，电压被放大了100倍，这样就将毫伏级别的电压放大到了级别为伏的电压信号，为下一步降频做准备。 以下是第一部分的仿真：
二：频率信号降频部分 电路主要是四个集成芯片CD4017构成。CD4017是十进制计数器/分频器，其内部由计数器及分频器两部分组成，由译码输出现实对脉冲的分配，整个输出时序就是Q0、Q1、Q2、Q3···、Q9依次出现与时钟同步的高电平，宽电平等于时钟周期。 CD4017有3个输入端（MR、CP0和CP1）,MR为清零端，当在MR端上加高电平或正脉冲时，其输出Q0为高电平，其余输出端（Q1～Q9)均为地电平.CP0和CP1是2个时钟输入端，若要用上升沿来计数，则信号有CP0端输入，若要下降沿来计数，则信号由CP1端输入。 CD4017有10个输出端（Q0～Q9)和1个进位输出端CO。每输入10个计数脉冲，C0就可得到1个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号，输出端依此变为高电平。 在C1中将11与15相接，即输入端14每输入9个信号时发生一次清零，达到降频的目的。C2中将C1送来的信号分配开，并分在10个端子上得到顺序正脉冲，以达到降频、分频的目的。 第一个芯片进行的是第一次分频，接下来的三个芯片是并联接入状态，其14与第一个的3相连，并利用3,4,10,5,9五个端口进行输出。 以下是第二部分的仿真部分：
一.设计整体思路 根据课程设计课题要求，要实现本系统，需要设计时钟脉冲产生电路，循环控制电路和彩灯花样输出电路。时钟脉冲产生电路由74LS161分频实现，循环控制电路由74LS161和7420实现，彩灯花样输出电路由74LS194和相关逻辑电路实现。前两个节拍由74LS194芯片左移右移功能易于实现，第三个节拍整体送数，利用异步清零将清零端置0达0.5秒即可。 二.基本原理及整体框图 1、基本原理 由设计要求出发可知彩灯的三个节拍可以用移位寄存器74LS194实现，通过控制S0和S1实现右移、左移和送数，通过控制CLR＇控制清零。第一节拍为1右移，第二节拍为0左移，第三节拍全亮为置数1，全灭为清零。由于程序循环一次要12秒，故需要一个12进制的计数器控制循环。第三节拍时要求1秒内全灭全亮各一次，故可在前0.5秒内送数1将彩灯全部点亮，接下来的0.5秒使得74LS19清零端为零，从而将彩灯熄灭。然后重复此亮灭状态三次。因此第三个节拍只要在清零端送与CL K端相同的脉冲，但考虑到竞争冒险对电路的影响，需延迟时钟脉冲。
2、框图
三.单元电路设计及单元电路 1、分频器的实现 在数字电子技术中，对脉冲实现分频的方法一般有两种：其一是用n进制计数器。其二是用D触发器电路。这两种方法各有优势，但在此处我只分析用74LS161计数器实现分频的电路。电路分析图： 及其波形图 如下
2、循环控制电路 如果模N计数器的计数序列从最小1到最大数N，那么N+1是多余的，可用与非门检测N,当N出现时，与非门输出为低，用它控制清零端CR，将计数器清零。此处工作状态从0001~1100，检测到1101时异步清零。 12进
1、课设目的 单片机课程设计是配合电子技术基础课程与实验教学的一个非常重要的教学环节。它不但能巩固我们已所学的单片机技术的理论知识，而且能提高我们的电子电路的设计水平，还能加强我们综合分析问题和解决问题的能力，进一步培养我们的实验技能和动手能力，启发我们的创新意识几创新思维。节日彩灯应用于各种场合，如学校，企事业单位，家庭等可以应用于节日彩灯的控制、广告灯控制等场所。通过这个实验，能够对同学们的动手能力有所提高和培养，提高同学对单片机的基本原理的理解，学会一些单片机的简单应用。
总体设计本系统采用AT89C51单片机作为中央处理器。其主要任务收集按键的信息，判断按键时否按下来执行相应彩灯的点亮方式在本系统中，AT89C51单片机的P1口用于接按键，方便使用者选择方式。P0口接的时LED彩灯。下面将从硬件电路设计和软件电路设计及仿真效果三个方面详细阐述。通过这个实验，能够对同学们的动手能力有所提高和培养，提高同学对单片机的基本原理的理解，学会一些单片机的简单应用。了解单片机的基本原理以及基本应用；提高动手制作单片机开发板的能力；掌握基本I/O口的输入输出方法；掌握中断的处理方法以及编程方法；掌握焊接单片机开发板所需要的最基本的最小系统电路。
在设计中用到单片机最小系统：复位电路以及时钟（晶振）电路、以及各种颜色的彩灯。 复位电路： 复位是单片机的初始化操作，目的是使CPU以及各个寄存器处于一个确定的初始状态。分为手动复位方式和上电自动方式。 时钟电路： 51单片机的时钟信号可由芯片内部的震荡电路产生，也可以由外部产生。 程序烧写电路： 在使用串口进行烧写电路时，用到MAX232芯片以及几个104瓷片电容。用STC软件进行程序烧写。 硬件所用器件： 万用板1块AT89C52芯片1块开关1个 导线5米12MHz晶振1个51芯片座1个 1K排阻1个Led彩灯30个按键2个 1K电阻1个10K电阻5个470欧电阻40个 瓷片电容6个5V电源1个电解电容1个 3.1电路图
数字电子技术课程设计报告 指导老师:XXX 班级:XXX 学号:XXX 姓名:XXX 浙江理工大学本科课程设计任务书
1产品简介 红外线心率计就就是通过红外线传感器检测出手指中动脉血管的微弱波动,由计数器计算出每分钟波动的次数。但手指中的毛细血管的波动就是很微弱的,因此需要一个高放大倍数且低噪声的放大器,这就是红外线心率计的设计关键所在。通过本产品的制作,可以使学生掌握常用模拟、数字集成电路(运算放大器、非门、555定时器、计数器、译码器等)的应用。 2 红外线心率计工作原理 2、1 红外线心率计的原理框图 整机电路由-10V电源变换电路、血液波动检测电路、放大整形滤波电路、3位计数器电路、门控电路、译码驱动显示电路组成,如图1所示。 2、2 单元电路的工作原理 ⑴负电源变换电路 为简化实验的步骤,实验中直接用+12V、与-10V的电源代替负电源变换电路。 ⑵血液波动检测电路 实验中采用信号源发生器直接产生正弦波代替原来的血液波动检测电路。 ⑶放大、整形、滤波电路 放大、整形、滤波电路就是把传感起检测到的微弱电信号进行放大、整形、滤波,最后输出反映心跳频率的方波,如图5所示。其中LM741为高精度单运放电路,它们的引脚功能如图3 (b)所示。IC2、IC3、IC4都为LM741。
图5 信号放大、整形电路 因为传感器送来的信号幅度只有2～5毫伏,要放大到10V 左右才能作为计数器的输入脉冲。因此放大倍数设计在4000倍左右。两级放大器都接成反相比例放大器的电路,经过两级放大、反相后的波形就是跟输入波形同相、且放大了的波形。放大后的波形就是一个交流信号。其中A 1、A 2的供电方式就是正负电源供电,电源为+12V 、-10V 。 A 1、A 2与周围元件组成二级放大电路,放大倍数A uf 为: 40006666R R R R A 6 8 34uf ≈?=?= 由于放大后的波形就是一个交流信号,而计数器需要的就是单方向的直流脉冲信号。所以经过V 3检波后变成单方向的直流脉冲信号,并把检波后的信号送到RC 两阶滤波电路,滤波电路的作用就是滤除放大后的干扰信号。R 9、V 4组成传感器工作指示电路,当传感器接收到心跳信号时,V 4就会按心跳的强度而改变亮度,因此V 4正常工作时就是按心跳的频率闪烁。直流脉冲信号滤波后送入A 3的同相输入端,反相输入端接一个固定的电平,A 3就是作为一个电压比较器来工作的,就是单电源供电。当A 3的3脚电压高于2脚电压的时候,6脚输出高电平;当A 3的3脚电压低于2脚电压的时候,6脚输出低电平,所以A 3输出一个反应心跳频率的方波信号。 ⑷ 门控电路 555定时器就是一种将模拟电路与数字电路集成于一体的电子器件,用它可以构成单稳态触发器、多谐振荡器与施密特触发器等多种电路。555定时器在工业控制、定时、检测、报警等方面有广泛应用。 555定时器内部电路及其电路功能如图6(a)、(b)所示。555内部电路由基本RS 触发器FF 、比较器COMP 1、COMP 2与场效应管V1组成(参见图6(a))。当555内部的COMP 1反相输入 端(-)的输入信号V R 小于其同相输入端(+)的比较电压V CO (DD 3 2V V co =)时,COMP 1输出高电位,置触发器FF 为低电平,即Q=0;当COMP 2同相输入端(+)的输入信号S V 大于其反相输入端(-)的比较电压V CO /2(1/3V DD )时,COMP 2输出高电位,置触发器FF 为高电平,即Q=1。D R 就是直接复位端,0R D =,Q=0;MOS 管V 1就是单稳态等定时电路时,供定时电容C 对地放电作用。 注意:电压V CO 可以外部提供,故称外加控制电压,也可以使用内部分压器产生的电压,这时COMP 2的比较电压为V DD /3,不用时常接0、01μF 电容到地以防干扰。
一、系统设计 本设计以STC89C52单片机为核心,用独立键盘控制模式的选择，STC89C52单片机接收到键盘信号后控制发光二极管以不同的模式闪烁的实验装置，用STC89C52单片机控制8个发光二极管发光，实现亮点的循环移动。通过Protel软件设计，布线排版，手工制版，并能掌握通过软件控制发光二极管的思路和技巧。这次设计重点就在于利用单片机的知识去控制系统的运行，图1-1为整体方案设计框图。 图1-1 总体方框图 1.设计要求： a.上电复位。 b.上电后数码管消隐，LED灯全灭。 c.当按下第一个按键后数码管显示1第二个按键显示2以此类推。 d.每个按键控制不同的闪烁模式。 e.数码管显示有保持功能。
二、方案设计 本设计总体设计思路为：以STC89C52单片机为核心,用独立键盘作STC89C52单片机的信号输入，STC89C52单片机接收到键盘信号后经单片机内部软件处理后将数据输出至P1口和P0口，使8发光二极管以不同的模式闪烁，并由七段数码管显示其闪烁模式编号。在课程设计中通过Protel软件设计原理图，布线排版，用万能版（单孔）手工焊接制作出实物。 1.方案论证 方案一：采用汇编语言编程的软件的STC89C52单片机系统。 本方案设计的核心为STC89C52单片机系统，包括硬件和软件，硬件采用四位独立键盘做信号输入，STC89C52单片机进行信号处理并输出，显示部分为八个发光二级管和七段数码管，八个发光二极管采用共阴极接法，七段数码管采用共阳极的。软件采用Kell编辑的汇编语言程序，并烧写至STC89C52单片机。图2-1为方案一方框图 图2-1 方案一方框图