数字电子技术基础课程设计题目循环彩灯控制电路设计
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二Ｏ一三年十二月十三日
目录
1.设计目的 (1)
2.课程设计的目的与要求 (1)
3.设计方案与论证 (1)
3.1设计内容 (1)
3.2总体方案论证 (1)
4.设计原理及功能说明 (1)
4.1循环彩灯的工作原理 (2)
4.2 555定时器的功能说明 (2)
4.3十进制加/减计数器CD4510的功能说明 (3)
4.4 4线-10线译码器CD4028的功能说明 (4)
4.5双D触发器74LS74的功能说明 (5)
5.单元电路的设计 (6)
5.1彩灯的电路设计 (6)
5.2控制电路的设计 (6)
5.3总电路图 (7)
6.硬件的制作与调试 (7)
6.1制作过程 (7)
6.2调试过程 (7)
7.总结 (8)
附录一：设计制作成果
附录二：元器件清单
1.设计目的
（1）完成系统方案设计与制作方案设计
（2）掌握循环彩灯的工作原理以及各元器件的作用
（3）掌握在面包板上连接各元器件的方法与调试
2.课程设计的任务与要求
（1）红黄绿三个彩灯能正向反向交替循环点亮
（2）采用分立元件设计
3.设计方案与论证
3.1设计内容
设计一个循环彩灯，用4.5V的电压供电，能够使红黄绿三个彩灯正向反向交替循环点亮。
3.2总体方案论证
系统总体方案如图1所示
图1
（1）电源我们用三节1.5V干电池即4.5V直流电源供电，用导线将三节电池串联起来，连接到面包板上相应的位置，便可为彩灯和控制电路上的各元器件供电。
（2）控制电路的作用是控制各个彩灯是否导通以及循环的顺序。为了实现这一功能，控制电路中需要有555定时器、十进制加/减计数器CD4510、4线-10线译码器CD4028、双D触发器74LS74这四个集成块。
（3）我们用红黄绿三个发光二极管，来代表彩灯的循环点亮。
（4）除此以外，我们还需要电容、三极管、电阻、电位器等元器件作为电路的组成部分，还有一块面包板、导线将各电子元器件连接起来。
4.设计原理及功能说明
4.1循环彩灯的工作原理
三个发光二极管从控制电路获得高低不同的电平控制信号，以此来控制循环彩灯的点亮顺序。
4.2 555定时器的功能说明
（1）介绍：555定时器是一种多用途的集成电路，只需外接少数电阻和电容，即可构成施密特触发电路、单稳态电路和多谐振荡电路。在本电路设计中，我们把555定时器接成多谐振荡器。
（2）实物图
图2
（3）内部结构图
图3
（4）多谐振荡器的接法
图4
（5）产生的电压波形
图5
振荡周期T=0.69(R1+2R2)C
在本设计中，R2为51kΩ的固定电阻，C为3.3μF的电解电容，而R1使用2MΩ的电位器，通过改变电位器的电阻值来改变振荡周期，因而使彩灯获得不同的循环速度。
4.3十进制加/减计数器CD4510的功能说明
（1）介绍：CD4510相对于普通的计数器而言，它既可以做加法运算，也可以做减法运算。通过改变管脚10（UP/DOWN)的高低电平，切换加法运算和减法运算。当10脚为高电平时做加法计数，当10脚为低电平时做减法计数。通过周期性地改变10脚的高低电平，便可以周期性地控制彩灯的循环方向。（2）实物图
图6
（3）功能图和引脚图
图7 图8
此处管脚名称与总电路图（图19）中管脚名称对应关系如下：
CP→CLOCK
CR→RESET
Q0~Q3→Q1~Q4
LD→PRESET ENABLE
GND→Vss
（4）功能表
图9
4.4 4线-10线译码器CD4028的功能说明
（1）介绍：CD4028是BCD－十进制或二进制－八进制译码器，它由4个缓冲输入端口、译码逻辑门和10个缓冲器组成。加至四个输入端口A0～A3的一个BCD码在十个十进制译码器输出十个相应的顺序脉冲，输出为高电平有效。（2）实物图
图10
（3）引脚图
图11
此处管脚名称与总电路图（图19）中管脚名称对应关系如下：
A→A0
B →A1
C →A2