数电课程设计报告-八路彩灯循环电路

1 摘 要

数字电子技术已经广泛地应用于计算机，自动控制，电子测量仪表，电视，雷达，通信等各个领域。例如在现代测量技术中，数字测量仪表不仅比模拟测量仪表精度高，功能高，而且容易实现测量的自动化和智能化。随着集成技术的发展，尤其是中，大规模和超大规模集成电路的发展，数字电子技术的应用范围将会更广泛地渗透到国民经济的各个部门，并将产生越来越深刻的影响。随着现代社会的电子科技的迅速发展，要求我们要理论联系实际，数字电子逻辑课程设计的进行使我们有了这个非常关键的机会。

每逢节日晚上都能看到街道旁都挂起五彩缤纷彩灯，给人一种节日的气氛。然而，彩灯作为我们生活中的一部分，我们既要知道其然，还要知其之所以然。因此，我们有必要去研究彩灯的工作原理。

数字电子技术课程设计也是培养学生综合运用学知识，发现、提出、分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。

关键词：彩灯控制器、循环控制、电子电路仿真

2 目 录

第1章 设计方案…………………………………………..………….………5

1.1 设计目的…………………………………………………………….…..…5

1.2 设计要求……………………………………………………………...……5

1.3 总体框图设计…………………………………………………….……..…5

第2章 单元电路的设计……………………………………………..……….6

2.1 定时器电路…………………………………………………………...…..6

2.2 计数器电路…………………………………………………………...…..8

2.3 译码器电路……………………………………………………….…..…..10

2.4 总电路设计………………………......……………………………..…….12

第3章 仿真…………………………………………………………….....…..13

3.1 Multisim软件的介绍……………………………………………….……13

3.2 EWB软件的介绍…………………………………………………..…….13

3.4 仿真步骤.....................................................................................................13

3.3 仿真结果…………………………………………………………….……14

第4章 总结……………………………………………………………....……15

参考文献……………………………………………………………….…………16

附录一…………………………………………………………………....…...…..17

附录二………………………………………………………………….…...…….18

3 第1章 设计方案

1.1 设计目的

1.学会将一个实际情况抽象为逻辑电路的逻辑状态的方法。

2.掌握计数、译码、显示综合电路的设计与调试方法。

3.掌握实际输出电路不同要求的实现方法。

1.2 设计要求

1.八路彩灯输出显示。

2.彩灯的闪烁按一定规则变化，可通过输出开关设置彩灯闪烁的规律。

3.电路有复位控制，复位按钮闭合时彩灯循环输出，复位按钮断开时

彩灯熄灭。

4.可设定彩灯的闪烁时间，彩灯闪烁的时间可通过实验箱上的开关输

入。

1.3 总体框图设计

1.八路彩灯循环电路主要由定时器、计数器和译码器组成。

2.主体电路完成基本的八路彩灯输出显示。

3.7490计数器的时钟信号由555振荡电路提供，改变555的振荡频率，

即可改变计数器的计数快慢，即可控制彩灯闪烁的快慢。计数器输

出信号输入至138译码器，由138译码，根据计数器输出不同的计数

结果，即可控制138译码器译码得到8种不同的输出信号，决定控制

彩灯的循环变化。

4.八路彩灯循环电路的总体框图如下图所示。

振荡器 计数器 译码器

开关控制电 八路彩灯 4 第2章 单元电路的设计

2.1 定时器电路

555集成时基电路是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路，可连接成多谐振荡电路，产生单位脉冲，用于触发计数器。在延时操作中，脉冲由一个电阻和一个电容控制。用于稳定工作的振荡器时，频率由两个电阻和一个电容控制。NE555会在下降延触发和清零，此时输出端产生200mA的电流。NE555的工作温度为0℃～70℃。如下两图所示分别是引脚图和管脚图。

各管脚说明：1接地2触发3输出4复位5控制电压6门限(阈值）7放电8电源电压Vcc。

其功能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。

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6 2.2

计数器电路

74LS90是二、五、十进制异步计数器。异步计数器如果设定初态，在每个脉冲的作用下是按顺序变化的（态序）。二进制计数器的每一状态相当一最小项，当最后一个脉冲到来后，电路返回原状态。

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74LS90功能表

8 2.3

译码器电路

74LS138工作原理及管脚图如下：当一个选通端（G1）为高电平，另两个选通端（/(G2A)和/(G2B)）为低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。

74LS138功能:利用 G1、/(G2A)和/(G2B)可级联扩展成 24 线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成 32 线译码器。若将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可作数据分配器.

如下两图为二进制译码器74LS138的管脚图和功能表。

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10 2.4 总电路设计

根据以上各单元电路的分析，以及所有芯片功能的介绍，此次课程设计的八路彩灯循环电路的总电路设计原理图如下图所示：

11 第3章 仿真

3.1 Multisim软件的介绍

Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。

工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。

3.2 EWB软件的介绍

EWB软件，全称为ELECTRONICS WORKBENCH EDA，是交互图像技术有限公司在九十年代初推出的EDA软件，用于模拟电路和数字电路的混合仿真，利用它可以直接从屏幕上看到各种电路的输出波形。EWB是一款小巧，但是仿真功能十分强大的软件。

相对其它EDA软件而言，它是个较小巧的软件，只有16M，功能也比较单一，就是进行模拟电路和数字电路的混合仿真，但你绝对不可小瞧它，它的仿真功能十分强大，可以几乎1 00%地仿真出真实电路的结果，而且它在桌面上提供了万用表、示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器等工具，它的器件库中则包含了许多大公司的晶体管元器件、集成电路和数字门电路芯片，器件库中没有的元器件，还可以由外部模块导入，在众多的电路仿真软件中，EWB是最容易上手的，它的工作界面非常直观，原理图和各种工具都在同一个窗口内，未接触过它的人稍加学习就可以很熟练地使用该软件，对于电子设计工作者来说，它是个极好的EDA工具，许多电路你无需动用烙铁就可得知它的结果，而且若想更换元器件或改变元器件参数，只需点点鼠标即可，它也可以作为电学知识的辅助教学软件使用。

3.3 仿真步骤

1.用虚拟器件在工作区建立电路；

2.选定元件的模式、参数值和标号；

3.连接信号源等虚拟仪器；

4.选择分析功能和参数；

5.激活电路进行仿真；