下载文档原格式
电子技术课程设计报告题目：基于Multisim的交通信号灯学生姓名：学生学号：年级：专业：班级：指导教师：机械与电气工程学院制2016年11月交通信号灯设计机械与电气工程学院自动化专业1设计的任务与要求1.1课程设计的任务1、进一步熟悉数字电路中计数器，译码器，555定时器等中规模逻辑器件的综合使用。
2、探究，学习可编程交通信号灯的工作原理。
3、了解使用数字电子电路知识来解决电子线路的实际问题的能力。
以便更好掌握所学的知识，培养一定的动手能力。
1.2课程设计的要求1、要求使用555定时器、计数器。
2、要求东西亮灯一致，南北亮灯一致。
3、东西亮绿灯和黄灯时，南北亮红灯；南北亮绿灯和黄灯时，东西亮红灯，黄灯亮时每秒种闪亮一次，红灯亮35s，绿灯亮32s，黄灯3s。
4、东西、南北方向除了有红（R）、黄（Y）、绿（G）灯指示外，每一种灯亮的时间都用显示器进行显示（采用倒计时的方法）；2交通信号灯设计方案制定2.1交通信号灯设计的原理电路大体上可分为三个部分，即：主控制电路部分、计数器部分、红绿灯控制部分。
红绿灯控制部分的门电路较多，需要占用较大的空间；主控制电路部分分布在系统的各个部分，可以说是系统的灵魂，它对整个系统进行着控制。
计数器部分比较简单，主要是进行计数并且产生进位信号。
2.2交通信号灯设计的技术方案交通灯原理控制如上图所示，它主要由秒脉冲发生器、定时器、译码器、控制器等部分组成。
利用555定时器产生秒脉冲送至74LS192减法计数器，控制74LS192做减法计算。
状态控制电路74LS162进行交通信号灯之间的转换。
74LS138输入端接74LS162输出端，再对74LS192进行预置数。
3交通信号灯设计方案实施3.1交通信号灯单元模块功能及电路设计3.1.1 1s 脉冲发生器以555定时器接外接电路形成多谐荡器，输出频率为1Hz 的脉冲信号，用作74LS162计数器及74LS192减法计数器的CLK 信号。
电子制作2009年第6期一、电路仿真软件Multisim10.1电路仿真软件Multisim10.1增加的功能有：自动化API 接口、虚拟NI ELVIS II 、NI ELVIS 仪器、增强Multisim 中的NI 、LabVIEW 仪器、增加部分元器件数据库、扩展Spice 建模能力等。
Multisim10.1提供了一个非常大的元器件数据库，其中包括来自领先制造商美国AD 和德州仪器公司的大约300多个新元器件，这些元件包括运算放大器、比较器、模拟开关和电压参考组件；并提供原理图输入接口、全部的数模Spice 仿真功能、VHDL 、Verilog 设计接口与仿真功能、FPGA 、CPLD综合、RF 设计能力和后处理功能、梯形图仿真。
该软件提供了23种以上虚拟仪器，可以直接通过虚拟仪器观察电路的运行状态。
软件还提供500多个更新的组件以及最新的通用电力仿真部件，这些部件包括Buck 、Boost 、Buck-Boost 、PWM 控制器。
单片机仿真方面，Multisim 10.1内含8051/8052met-aLink 汇编和高级C51精简版编译器。
无需像Proteus 那样捆绑Keil C 软件，目标程序直接就可在Multisim 10.1内生成。
本文介绍的Multisim 10.1软件可以到下列网址下载试用版安装，免费使用30天：/webpage/datum/200807/2008071814363100001.htm 二、彩灯仿真实验图1是我们要仿真的一个8位彩灯电路。
在单图2红外接收电路图组成。
红外接收管收到的红外线信号较小，通过前置选频放大器放大后，再经过比较器比较，送微控制器处理。
对其它频率的干扰信号由于得不到放大而被丢弃。
L1为10mH ，C1为0.01μF ，该LC 谐振回路的谐振频率为f=1/2πL1C1姨=16kHz 。
调整W1可改变谐振回路的Q 值，从而改变前置选频放大器的放大倍数和带宽。
基于Multisim 10的4路循环LED灯的仿真与制作倪丽惠【摘要】本文基于Multisim 10仿真软件，利用计数器74LS163及集成双向移位寄存器74LS194实现了4路循环LED灯的设计、仿真与制作。
【期刊名称】《电子制作》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】2页(P1-1,2)【关键词】4路循环LED灯;74LS163;74LS194;Multisim 10【作者】倪丽惠【作者单位】苏州高等职业技术学校苏州 216009【正文语种】中文倪丽惠苏州高等职业技术学校苏州 216009在《数字电子技术》学科的学习中，时序逻辑电路是重要的章节，里面涉及到很多集成芯片，单单从理论层面对各芯片的功能进行讲解，学生容易产生混淆而且教学效果差。
为了提高学生的学习兴趣，强化学生对芯片功能的理解，本文研究设计了4路循环LED灯电路，让学生充分掌握74LS163和74LS194这两个芯片的功能及应用。
为了符合高职校的项目化教学，设计完电路后，还要求学生对设计的电路进行仿真与制作。
仿真是为了验证电路设计的正确性，制作是为了提高学生实际的动手能力，提升综合素养。
1.1 芯片介绍本文设计的4路循环LED灯电路主要用到了74LS163和74LS194两个集成芯片。
74LS163为4位二进制同步计数器，具有同步清零、同步置数等功能。
74LS194是中规模集成4位双向移位寄存器，具有左移、右移、置数、保持及清零5种功能，其逻辑符号见图1，功能表见表1。
：异步清零端，低电平有效。
S1、S0：工作方式选择控制端。
为高电平时，选择移位寄存器的工作方式。
CP：同步时钟输入端，上升沿引起移位寄存器状态的转换。
SR、SL分别是右移和左移串行输入。
A、B、C和D是并行输入端；QD和QA分别是右移和左移时的串行输出端，QA、QB、QC和QD 为并行输出端。
1.2 电路设计要求利用Multisim 10仿真软件设计一个4路循环LED灯控制电路，要求在16秒内能实现左移/右移功能，且左右移自动切换，LED灯的具体花型如表2所示。
课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：信息工程学院题目: 彩灯循环显示控制电路设计初始条件：Multisim仿真软件，555定时器芯片，CD4518二-十进制同步计数器，74LS139二线-四线译码器，CD4072双四输入或门，74LS48七段数码管译码器，74LS74双D触发器, 各芯片数据手册等。
要求完成的主要任务:1、以LED数码管作为控制器的显示元件，它能自动地依次显示出数字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9（自然数列），1、3、5、7、9（奇数列），0、2、4、6、8（偶数列）和0、1、2、3、4、5、6、7、0、1（音乐符号数列），然后由依次显示出自然数列、奇数列、偶数列和音乐符号数列…….，如此周而复始，不断循环。
2、打开电源时，控制器可自动清零。
3、每个数字的一次显示时间相等，该时间在0.5s到2s范围内连续可调。
时间安排：1、2013年5月16日，布置课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。
2、2013年5月17日至2013年6月30日，方案选择和电路设计。
3、2013年7月1日至2013年7月4日，电路调试和设计说明书撰写。
4、2013年7月5日，上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要随着时代的发展，各式各样绚丽的霓虹彩灯出现在许多的场合，LED彩灯由于其丰富的灯光和色彩，低廉的成本及控制简单等特点而得到了广泛的运用。
本设计利用多种中小规模集成电路构成彩灯控制电路，主要分为时钟产生电路、循环控制电路、数列产生电路、显示电路四个部分。
实现了自然数列、奇数数列、偶数数列、音乐符号数列地循环显示功能。
时钟产生电路利用555定时器和D触发器构成周期为0.5s~2s连续可调的方波信号；循环控制电路利用CD4518计数器和74HC139译码器构成具有上电自动清零、可自动循环功能的电路；数列产生电路利用CD4518计数器的不同接法实现特定的数列的输出，从而通过逻辑门与数码显示管连接。
数字电路逻辑设计课程设计设计标题：四路彩灯显示体系专业班级：姓名：学号：设计课题：四路彩灯显示体系设计1.设计义务和请求设计一个四路彩灯掌握器,设计请求如下：（1）接通电源后,彩灯可以主动按预先设置的程序轮回闪耀.（2）设置的彩灯花型由三个节奏构成：第一节奏：四路彩灯从左向右逐次渐亮,灯亮时光1s,共用4s;第二节奏：四路彩灯从右向左逐次渐灭,也需4s;第三节奏：四路彩灯同时亮s,然后同时变暗,进行4次,所需时光也为4s.（3）三个节奏完成一个轮回,一共须要12s.一次轮回之后反复进行闪耀.2. 设计剖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”暗示灯亮,“0”暗示灯灭,由课题请求可知四路彩灯显示体系请求如下表1所示的输出显示.表1四路彩灯输出显示由上表可知,须要一个分频器起节奏产生和掌握感化,每4s一个节奏,3个节奏共12s后反复轮回.一个节奏停止后应产生一个旌旗灯号到节奏程序履行器,完成彩灯渐亮.渐灭.同时亮.同时灭等功效.分频及节奏掌握可以用一个模12计数器来完成;彩灯渐亮.渐灭可以用器件的左移.右移功效来实现,是以可选用移位存放器74194来完成.同时亮0.5s.同时灭0.5s 可斟酌把1Hz 的秒脉冲旌旗灯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效须要有分频器.节奏掌握器.节奏程序履行器及脉冲源等电路.记第一,二,三节奏分离为012Y YY 有用时光应为4秒,0Y 停止1Y 立时开端,1Y 后2Y 立时开端,如斯轮回不竭.为此可斟酌采取移位存放器构成的移位型掌握器.因为有三个状况,是以须要用三个触发器对现时状况进行记忆,为使各状况的有用时光距离为4秒,则驱动该移位掌握器动作时钟周期应为4秒.应在开机刹时,使移位型掌握器的状况被肯定下来,即012Y YY 节奏应为100,可掌握输入旌旗灯号使触发器置位.复位来实现.为实现0Y 功效请求器件具有右移功效,为实现1Y 功效请求器件有左移功效;并且左.右移输入可为“0”也可为“1”;为实现2Y 功效,请求器件同时具有并行置数功效.是以可选用一种具有左移.右移和并行置数功效的通用移位存放器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 和模式掌握输入端0S ,1S 以及一个无前提直接消除端CLR.模式掌握输入0S ,1S 有00.01.10.11四种组合方法,分离暗示双向移位存放器所具有的四种功效,即制止.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,在开机刹时,使移位掌握端01S S的状况被肯定下来,即 012Y YY=100时,01S S =01 右移串行数据输入端 SR 经脉冲旌旗灯号经四分频电路和 经由过程两或门构成的节奏电路,使四路彩灯从右到左依次亮共 4秒 ,当012Y YY=010 01S S =10 左移串行数据输入端 SL 经脉冲旌旗灯号经四分频电路和 经由过程两或门构成的节奏电路,使四路彩灯从左到右依次灭共 4秒,012Y YY=001 01S S =11 并行数据输入端 A.B.C.D 经脉冲旌旗灯号经四分频电路和 经由过程两或门构成的节奏电路,使四路彩灯同时为“1”0.5秒.同时为“0”0.5秒,反复4遍共4秒,完成一个轮回共需12秒,12个CP 脉冲. 3. 设计计划剖析以上设计义务,该掌握体系完成如图3-4所示的掌握流程,体系构造框图如图3-5所示.个中脉冲源采取秒脉冲产生器,用以供给频率为1Hz 的时钟旌旗灯号;分频器将1Hz 的时钟旌旗灯号四分频,用以产生（即4S ）的时钟旌旗灯号;节奏掌握器产生三个节奏轮回的掌握旌旗灯号;节奏程序履行器完成在每个节奏下的体系动作,即数据的左移.右移和送数功效,可以应用双向通用移位存放器74LS194完成;显示电路完成体系轮回演示的指导,可以用发光二极管模仿.体系掌握流程图及掌握体系构造框图如下图所示：图1：四路彩灯掌握流程图 图2：四路彩灯掌握体系构造框图4. 设计实现下图为四路彩灯显示的一种简略单纯实现电路.该电路选用同步十六进制计数器74161实现模12分频及节奏掌握,用4位双向移位存放器74191实现彩灯的渐亮.渐灭功效.图3：四路彩灯显示体系的一种实现电路四路彩灯显示体系的工作进程如表2所示.74161的输出为0123Q QQ Q ;74194的输出为A B C D Q Q Q Q ;四路彩灯的输出为a b c d Q Q Q Q .74194的工作方法掌握端132M Q Q =+,032M Q Q =+.在第一节奏中,1001M M =,74194实现右移功效,即在时钟脉冲感化下,把1SR D =逐次移进;在第二节奏中,1010M M =,74194实现左移功效,即在时钟脉冲感化下,把0SR D =逐次反偏向移进.因为前两个节奏中30Q =,门G 封闭,输出为0,是以四路彩灯的输出a b c d A B C D Q Q Q Q Q Q Q Q =.在第三节奏中,1010M M =,74194仍然左移,A B C D Q Q Q Q 一向保持为0000.此时31Q =,门G 打开,时钟脉冲CP 同时加到四个输出端a b c d Q Q Q Q ,因为CP是1Hz 秒脉冲,在1s 时光内高电温和低电平中断时光均为0.5s,是以a b c d Q Q Q Q ,在4s 内共进行4次.第三节奏停止后返回第一节奏,如斯反复,实现四路彩灯轮回显示.表2 四路彩灯工作进程注：时钟由第三节奏的1011返回到第一节奏的0000轮回进行5. 四路彩灯体系程序表6. 设计解释应用74LS02N节奏掌握器.74LS74D构成的四分频电路,74LS194D阁下双向移位.下面是它们的引脚图：7. 所需器件74LS32 5个.74LS194D 1个.74LS00 4个.74LS10 2个.74LS161 1个开关 1个.时钟源10000 HZ 5V 1个.5V 电压源 1个.探灯4个.导线若干条.8. Multisim仿真电路图经由过程Multisim仿真,该电路可以实现试验请求的四路彩灯显示体系及其轮回.9. 设计实现功效体系启动后按开关两次, 主动从初始状况按照划定程序完成3个节奏的轮回演示.第一节奏：四路彩灯从左向右逐次渐亮.第二节奏：四路彩灯从右向左逐次渐灭.第三节奏：四路彩灯同时亮,然后同时变暗.10. 实际电路的衔接和调试按照仿真的电路图和上面芯片的引脚图在面包板上连好线路,经检讨无误后,接通电源可看到四个二极管都亮,拔动开关,调好脉冲,不雅察二极管的变更,可以看到电路和仿真的一样.11. 设计应用该设计制造成饰灯,增长彩灯的数目可实际所须要的图形输出,作闪耀灯光应用可应用于贸易告白或者霓虹灯和家居装潢品.12.经验总结经由过程本学期对数字电路逻辑设计一书的进修,经由过程查找材料和网上搜刮相干材料,完成了本次课程设计.我又一次应用了所学常识,进一步懂得到本身所学的常识的感化.下面是我此次课程设计的心得领会.起首是四路彩灯电路的设计,我发明本身对芯片的功效照样不太懂得,后来又从新查了一遍,选择了适合的芯片.但又在连线时出了问题,出了问题其实不主要,主要的是让本身沉着下来,居心去找出问题的地点.然后用本身所学常识解决失落问题,硬是不克不及解决的,可以去就教他人,但在问他人的时刻,必定要懂得对方是如何解决失落这个问题的,不然你将一无所得,下次碰到这个问题你一样又不知道.其次是电路的衔接,线路衔接比划图难多了.在衔接的时刻先要检讨芯片.电线等.在衔接的时刻也要异常的仔细,并且要有耐烦,只要接错一根,就前功尽弃了.是以,要学会耐烦过细的做一件事,不要毛躁,不要粗心.当然,和他人的合作也异常主要.未来走入社会,可否找到好工作,或者说事业顺遂,团队合作占了很重的分量,而当今社会,许多公司.企业都异常看重团队合作精力.最后,我要感激黉舍给我们如许的实践机遇,也感激先生对我们的耐烦教诲.总之,此次设计,让我领会到了团队合作的主要性,让我今后做事更有耐烦,加倍仔细.。
数电课程设计-灯光显示电路-multisim仿真
本次电路设计的主要内容是使用MultiSIM仿真软件对灯光显示电路进行设计、仿真和分析。
MultiSIM是一款专为电子工程师量身定制的仿真软件，设计师可以创建、仿真和分析复杂的电路，可以根据用户的具体要求来设计仿真和分析不同形式的电路。
在本次电路仿真中，将设计一个用于灯光显示的电路，主要由一个四位元灯阵列和一个控制回路组成。
其中，四位元灯阵列有四个段，各段分别由一个红光LED、一个绿光LED和一个蓝光LED组成，可以实现256种颜色的混合。
控制回路在运行过程中可以使这4个段同时变亮，也可以每一段分别控制亮度，达到显示颜色的效果。
为了实现上述电路仿真，在MultiSIM中，首先确定电路原理图，并实现其组成电路件；然后，根据设计要求，设计具有四段控制和显示功能的4位元灯阵列；最后，仿真该电路，调整电路参数，调试该电路，观察模拟输出的结果，以确保各段的显示功能正确无误。
经过MultiSIM进行仿真后，灯光显示电路四段控制和显示功能通过确认，符合设计需求，该灯光显示电路的设计成功实现。
经过本次的电路设计及仿真，验证了MultiSIM仿真软件的可行性，为今后电路设计及仿真提供了参考和指导，也为下一步更加复杂电路仿真及设计奠定了基础。
数电课程设计--彩灯循环控制电路设计《数字电子技术课程设计》报告——彩灯循环控制电路设计1.课程设计目的1.1巩固和加强“数字电子技术”课程的理论知识的理解和应用。
1.2独立设计出比较复杂的实用数字电子线路。
1.3提高电子电路实验技能及Multisim10仿真软件的使用能力。
1.4通过数字电子线路的设计、安装和调试，初步掌握数字电子线路单元电路的分析与设计方法。
1.5巩固所学理论，提高动手能力、创新能力和综合设计能力2.课程设计要求2.1所设计彩灯要能够自动循环点亮。
2.2彩灯循环显示且频率快慢可调。
3.3控制电路具有8路以上输出。
3.电路组成框图电源接入↓555定时电路↓计数器电路↓译码器电路↓彩灯演示电路4.元器件清单器材数量555 time rated 174HC163D_6V 174HC154DW_6V 1彩色发光二极管 8100Ω电阻 1800k电阻 25V电压源 1100nF可变电容 110nF电容 15.各功能块电路图5.1时钟信号产生电路通过调节C1来调节555定时器输出频率。
VCCOUTU3555_TIMER_RATEDGNDDIS RSTTHR CONTRI R41mΩR51mΩC210nF 14C1100nF Key=A45%1620VCC5.2计数电路使74HC163D 计数器实现000至111的计数循环。
U174HC163D_6VQA 14QB 13QC 12QD 11RCO15A 3B 4C 5D 6ENP 7ENT 10~LOAD 9~CLR 1CLK2U274HC154DW_6VO23O34O56O45O67O12O78O01O89O910O1011O1113O1214O1315O1416O1517A 23B 22C 21D20~G118~G219VCCOUTU3555_TIMER_RATEDGNDDIS RST THR CONTRI 13910115.3译码显示电路用100Ω连接在5V 电源与LED 灯之间，来保证LED 灯上通过的电流处于最大电流内，用74HC154来实现计数器输出数字的译码，从而使对应灯亮起。
数字电路课程设计报告设计课题：彩灯循环控制器的设计专业：电子信息科学与技术班级： 20081421学生姓名：学号： 2008142115学生姓名：学号： 2008142134指导教师：二零一一年六月五日一、实验目的1.综合应用数字电路知识设计一个交通灯控制器。
了解各种元器件的原理及其应用。
2.深入了解交通灯的工作原理。
3.锻炼自己的动手能力和实际解决问题的能力。
4.掌握multisim软件的操作并对设计进行仿真。
5.通过本设计熟悉中规模集成电路进行时序电路和组合电路设计的方法，掌握彩灯循环控制器的设计方法。
二、设计要求1、有十只LED，L0……L92、显示方式（1）先奇数灯依次亮（2）再偶数灯依次亮（3）依次循环变化3、显示间隔0.5s，1s可调。
三、设计方案1）课题的分析此电路主要由五部分组成，其整体框图如图（一）所示。
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）分频电路用D触发器设置分频电路控制彩灯实现彩灯的显示时间。
电路如图三图三其中开关C和B用来控制显示方式。
（3）计数器控制电路用74LS161计数器转换脉冲信号用来控制彩灯的奇偶显示方式。
74LS161N1719图四（4）计数译码驱动电路用74154译码74LS161计数器产生的信号驱动彩灯的显示。
电路如图五：74154N4-16线译码器74154N中00-09接10个LED灯译码。
（5）显示电路用74154驱动彩灯的显示，电路如图六：图六（6）仿真电路图七四、心得体会通过这次课程设计，我们真正认识到理论与实践结合的重要性。
仅仅依靠上课所学的知识难以完成稍微复杂的电路设计，需要在今后的学习当中进一步获取相关的知识来完善自我。
这次课程设计我们受益匪浅，进一步掌握了multisim仿真软件及与其相关的电路知识。
一、设计目的1. 掌握计数、译码、显示驱动电路的设计与调试方法。
2. 根据不同的要求实现不同的输出。
二、设计任务三个彩灯红、绿、黄循环显示。
彩灯显示的状态表如表所示。
ＣＰＲＧＹ００００１００１２０１０３１００４１１１５１００６０１０７００１三、参考设计方案根据彩灯显示的状态表分析，该电路由计数器、显示译码模块、显示驱动电路构成。
计数器实现000~111状态的输出，显示译码模块把计数器的输出转换成彩灯显示状态，由发光二极管显示输出。
彩灯显示电路框图如图7-1所示。
可参考上一选题的电路设计方案。
显示驱动显示译码模块计数器四、设计过程所用原件有：74LS160计数器（一个），74LS138 3-8线译码器（一个），脉冲信号发生器（一个），直流稳压电源（一个），发光二级管（红绿黄各一个），电阻（一个200Ω），三输入端与非门元器件（四个），导线若干。
实验原理：根据灯光显示状态转化为数字信号，可表示为000→001→010→100→111→100→010→001→000这样一个七进制循环。
将74LS160计数器改造成000→001→010→011→100→101→110→111→000的七进制循环计数器，再将计数器的输出状态用74LS138译码器转换成八个输出状态，将该输出状态通过逻辑运算转化成具有三个输出状态的且与灯光显示状态一一对应的状态信号。
以下是所用元器件的功能转化表功能输出表 Y代表黄灯，G代表绿灯，R代表红灯（1为亮，0为灭）。
A B C Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y G R CP0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 20 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 31 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 4 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 5 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 6 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 7 74LS160输出 74LS138输出灯光显示状态根据功能转化表化简得：R=(Y1′Y4′Y7′)′，G=（Y2′Y4′Y6′）′，Y=(Y3′Y4′Y5′) ′综上所述实验原理图为：五、仿真结果.. ................................六、设计心得通过这几天的课程设计，让我体会到要想制作一个实用的电子设备的困难，不仅需要很长的时间，还要很多的精力。
电子课程设计报告题目：基于Multisim的灯光循环显示电路课程：学生姓名： xxxx 学生学号： xxxxxxxxxx年级： 20xx 专业：自动化班级： 1 班指导教师： xxxxxxx机械与电气工程学院制2015年3月基于Multisim的灯光循环显示电路学生：xxx指导教师：xxx机械与电气工程学院自动化专业1 课程设计的任务与要求1. 掌握计数、译码[1]、显示驱动电路[2]的设计与调试方法。
2. 根据不同的要求实现不同的输出。
2 设计的原理及方案制定2.1课程设计的原理根据灯光显示状态转化为数字信号，可表示为000→001→010→100→111→100→010→001→000这样一个七进制循环。
将74LS160计数器改造成000→001→010→011→100→101→110→111→000的七进制循环计数器，再将计数器的输出状态用74LS138译码器转换成八个输出状态，将该输出状态通过逻辑运算转化成具有三个输出状态的且与灯光显示状态一一对应的状态信号。
三个彩灯红、绿、黄循环显示[3]。
彩灯显示的状态表如表所示。
表1 彩灯显示状态表2.2课程设计方案制定根据彩灯显示的状态表分析，该电路由计数器、显示译码模块、显示驱动电路构成。
计数器实现000~111状态的输出，显示译码模块把计数器的输出转换成彩灯显示状态，由发光二极管显示输出。
彩灯显示电路框图如图1所示。
图1 彩灯显示电路框图3 设计方案实施3.1.1 集成555定时器多谐振荡器555定时器[4] [5]多谐振荡器[6] 是能产生矩形波的一种自激振荡器电路，由于矩形波中除基波外还含有丰富的高次谐波，故称为多谐振荡器。
多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态，在自身因素的作用下，电路就在两个暂稳态之间来回转换。
多谐振荡器是能产生矩形波的一种自激振荡器电路，由于矩形波中除基波外还含有丰富的高次谐波，故称为多谐振荡器。
多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态，在自身因素的作用下，电路就在两个暂稳态之间来回转换，故又称它为无稳态电路。
由555定时器构成的多谐振荡器如图2所示，R1，R2和C是外接定时元件，电路中将高电平触发端和低电平触发端并接后接到R2和C的连接处，将放电端接到R1，R2的连接处。
由于接通电源瞬间，电容C来不及充电，电容器两端电压uc为低电平，小于（1/3）Vcc，故高电平触发端与低电平触发端均为低电平，输出uo为高电平，放电管VT 截止。
这时，电源经R1，R2对电容C充电，使电压uc按指数规律上升，当uc上升到（2/3）Vcc时，输出uo为低电平，放电管VT导通，把uc从（1/3）Vcc 上升到（2/3）Vcc这段时间内电路的状态称为第一暂稳态，其维持时间TPH的长短与电容的充电时间有关。
充电时间常数T充=（R1＋R2）C。
由于放电管VT导通，电容C通过电阻R2和放电管放电，电路进人第二暂稳态.其维持时间TPL的长短与电容的放电时间有关，放电时间常数T放＝R2C0随着C的放电，uc下降，当uc下降到（1/3）Vcc时，输出uo。
为高电平，放电管VT截止，Vcc再次对电容c充电，电路又翻转到第一暂稳态。
不难理解，接通电源后，电路就在两个暂稳态之间来回翻转，则输出可得矩形波。
电路一旦起振后，uc电压总是在（1/3～2/3）Vcc 之间变化。
图2多谐振荡器电路图如图2所示，R1，R2，和C是外接定时元件，电路中将高电平触发端（THR引脚）和低电平的触发端（TRI）引脚并接后到R2和C的连接处，将放电端（DIS脚）接到R1，R2的连接处。
根据555振荡器周期公式T=（R1+2R2）*C*Ln2,由图2中所示的各个元器件的参数，可以求出周期T=（28860+57720*2)*0.00001*0.7=1.0101s ，占空比=周期内高电平所占时间/周期=（R1+R2）*C*Ln2/T=0.6由多谐振荡器产生的暂稳态电路的波形如图3所示。
图3 暂稳态电路的波形图3.1.2 74LS160计数器74LS160计数器[7]不仅用于对时钟脉冲计数，还可以用于分频，定时，产生节拍脉冲和脉冲序列以及数字运算。
74LS160是同步置数，异步清零的十进制计数器。
本次试验利用了同步置数法将160接成8进制以实现控制循环。
当清零端CLR为低电平时，不管时钟端CLK状态如何，即可完成清零功能，并且使得清零端为低电平的状态的时间极短，故较为稳定。
74LS160的预置是同步的。
当置入控制器为低电平时，必须等下一个时钟信号到达，才能将其置零，故该状态包含在稳定的循环状态内74LS160的计数是同步的，靠CLK同时加在四个触发器上而实现的。
当CEP,CET为高电平时，在CLK上升沿作用下Q0-Q3同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。
74LS160接成的同步计数器如图4所示。
图4 74LS160同步计数器引脚图3.1.3 74LS138译码器74LS138为3线-8线译码器。
共有 54LS138和 74LS138 两种线路结构型式。
译码器是将每个输入的二进制代码译成对应输出高低电平信号或另一个代码。
74LS138译码器的工作原理：①当一个选通端（E1）为高电平，另两个选通端（(/E2))和(/E3)）为低电平时，可将地址端（A0、A1、A2）的二进制编码在Y0至Y7对应的输出端以低电平译出。
比如：A2A1A0=110时，则Y6输出端输出低电平信号。
②利用 E1、E2和E3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。
③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。
④可用在8086的译码电路中，扩展内存。
关于74LS138的引脚功能介绍：A0~A2：地址输入端 STA（E1）：选通端/STB（/E2）、/STC（/E3）：选通端（低电平有效）/Y0~/Y7：输出端（低电平有效）VCC：电源正GND：地A0~A2对应Y0——Y7；A0,A1,A2以二进制形式输入，然后转换成十进制，对应相应Y的序号输出低电平，其他均为高电平；下图为74LS138的逻辑图。
图5 74LS138译码器的逻辑图此次实验将计数器的输出端信号作为译码器的输入信号，G1接高电平G2接低电平，译码器处于工作状态，A,B,C地址输入端对应着一个输出Y。
3.1.4 显示驱动电路显示驱动电路由译码器分别连接三个不同颜色的LED灯即红蓝黄各一个构成，在实验仿真过程中，译码器的输出信号将转化为驱动灯管[8]发光的信号，译码器的输出每次只能有一个状态，通过一个与非门[9]可以达到输出的循环显示，即三个不同颜色的红蓝黄LED彩灯循环显示。
根据555振荡器周期公式T=（R1+2R2）*C*Ln2,由图2中所示的各个元器件数，可以求出周期T=（28860+57720*2)*0.00001*0.7=1.0101s 及每隔周期T即1.0101s，三个不同颜色的红蓝黄LED彩灯循环显示的时间间隔为1.0101s。
3.2元器件选择表2 元件清单表元器件名称元器件所需数量555定时器多谐振荡器（相关参数需改动）一个74LS138 3-8线译码器一个三输入端与非门元器件四个74LS160计数器一个LED显示灯红蓝黄各一个5V电源一个电容两个导线若干3.3 系统整体电路图图6系统的整体电路图4 设计的仿真实现4.1 仿真软件介绍本次试验是利用Multisim10[10]软件完成的一个电路仿真实验，Multisim10软件是一个专门用于电子线路仿真与设计的EDA工具软件。
作为Windows下运行的个人桌面电子设计工具，Multisim是一个完整的集成化设计环境。
Multisim计算机仿真与虚拟仪器技术可以很好地解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一问题。
学生可以很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来，并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。
Multisim软件特点：(1)直观的图形界面：整个操作界面就像一个电子实验工作台，绘制电路所需的元器件和仿真所需的测试仪器均可直接拖放到屏幕上，轻点鼠标可用导线将它们连接起来，软件仪器的控制面板和操作方式都与实物相似，测量数据、波形和特性曲线如同在真实仪器上看到的一样。
(2)丰富的元器件库：Multisim大大扩充了EWB的元器件库，Multisim提供了世界主流供应商的超过17000多种元器件，同时能方便的对元器件的各种参数进行修改能利用模型生成器以及代码模型生成创建型等功能，创建自己需要的元器件。
元件库中包括基本元件、半导体器件、运算放大器、TTL和CMOS数字IC、DAC、ADC及其他各种部件，且用户可通过元件编辑器自行创建或修改所需元件模型，还可通过liT 公司网站或其代理商获得元件模型的扩充和更新服务。
(3)丰富的测试仪器：除EWB具备的数字万用表、函数信号发生器、双通道示波器、扫频仪、字信号发生器、逻辑分析仪和逻辑转换仪外，Multisim 新增了瓦特表、失真分析仪、频谱分析仪和网络分析仪。
尤其与EWB不同的是：所有仪器均可多台同时调用。
(4)完备的分析手段：除了EWB提供的直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、傅里叶分析、噪声分析、失真分析、参数扫描分析、温度扫描分析、极点一零点分析、传输函数分析、灵敏度分析、最坏情况分析和蒙特卡罗分析外，Multisim 新增了直流扫描分析、批处理分析、用户定义分析、噪声图形分析和射频分析等，基本上能满足一般电子电路的分析设计要求。
(5)强大的仿真能力：Multisim 既可对模拟电路或数字电路分别进行仿真，也可进行数模混合仿真，尤其是新增了射频(RF)电路的仿真功能。
仿真失败时会显示出错信息、提示可能出错的原因，仿真结果可随时储存和打印。
4.2设计仿真实现在Multisim10的元件库中将元件清单表所需元器件一一找出，并在Multisim10的操作界面中将元器件按照电路仿真实验原理图将各个元器件排列好。
并用导线将其正确的连接好，然后点击Multisim10软件中的运行按钮，进行电路实验仿真，电路仿真过程中可以观察到灯光显示电路中的红，蓝和黄LED灯循环闪烁显示，显示时间间隔为1.0101s即图7所示现象，当然也可根据555振荡器周期公式T=（R1+2R2）*C*Ln2，通过改变电阻R1，R2及电容C的设定值从而改变这个循环的显示周期，然后双击暂稳态电路中的示波器，会观察到循环显示高低电平的方波即图8所示现象，而且结合所学知识及电路实验原理可以得出示波器高电平的时候灯光显示电路的LED灯才会循环显示。
下面是试验仿真过程中结果图。
图7试验仿真时彩灯显示电路图图8实验仿真时暂稳态电路的输出波形图电路由计数器、显示译码模块、显示驱动电路构成。
