数字电路课设--彩灯循环控制电路设计
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《数字电子技术课程设计》报告——彩灯循环控制电路设计专业:班级:姓名:学号:指导教师:潘敬熙2011年6月15日1. 课程设计目的1.1进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。
1.2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。
1.3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。
1.4 培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。
2.课程设计要求2.1 彩灯能够自动循环闪烁。
2.2 彩灯循环显示且频率快慢可调。
2.3 该控制电路具有8路以上输出。
2.4 改控制电路具有暂停和选择变换彩灯循环亮灯个数的功能。
3.电路组成框图4.元器件清单5.各功能块电路图5.1 时钟信号产生电路时钟脉冲产生电路由555定时器和外接元件R1、R2、R 3、C1和C2构成多谐振荡器, 脚THR与脚TRI直接相连。
电路没有稳态, 仅存在2个暂稳态, 电路亦不需要外加触发信号。
利用电源通过R 1、R2向C 1充电, 以及C1通过R2、R3向放电端DIS放电, 使电路产生振荡。
输出矩形波, 为计数器提供脉冲源。
5.2 计数驱动电路本实验的彩灯循环闪烁电路选用了比较典型的同步4位二进制计数器74HCl63D加法计数器。
74HCl63D 具有同步清零和同步置数的功能,在反馈出加上一个控制开关,实现了彩灯亮灯多少模式的选择。
为了实现13或10盏灯循环闪烁, 本实验采用同步反馈清零法获得13进制或10进制计数器。
如图所示, 当Q D QCQBQA输出为1 100或1001时, U5A输出1个低电平到LOAD, 将计数器清零, 回到0000状态。
25.3 译码显示电路要求控制8盏灯循环闪烁, 所以译码器选择具有多于8路输出的4~ 16线译码74HC154D 。
低13路输出端分别连接13 盏彩灯。
译码器输出低电平时, 彩灯熄灭。
译码器输出高电平时, 彩灯点亮。
6.仿真电路总图。
循环彩灯数字电子课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生理解并掌握数字电子技术中循环彩灯的基本原理,包括触发器、计数器的工作机制。
2. 学生能够运用已学的数字电路知识,分析循环彩灯电路的构成和功能。
3. 学生掌握循环彩灯设计中涉及的逻辑门、时序逻辑等电子元件的应用。
技能目标:1. 学生能够独立完成循环彩灯电路图的绘制,并正确进行电路搭建。
2. 培养学生运用电子测试仪器和工具进行电路调试的能力,确保彩灯按预设模式循环点亮。
3. 学生通过小组合作,提高问题解决和团队协作能力,完成循环彩灯的制作。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对数字电子技术的兴趣,激发其创新意识和探索精神。
2. 强化学生的环保意识,教育学生在设计和制作过程中注意电子废弃物的合理处理。
3. 培养学生面对挑战时的积极态度,通过实际操作体验成功带来的成就感,增强自信心。
本课程结合初中年级学生的认知水平和动手能力,以实践性、探索性为课程性质,注重将理论知识和实际操作相结合。
教学要求旨在通过循环彩灯的设计制作,使学生能将所学知识应用于实际情境,培养解决实际问题的能力,并在此过程中形成积极的科学态度和价值观。
通过具体学习成果的分解,为教学设计和评估提供明确的方向。
二、教学内容本课程以《数字电子技术》教材中关于组合逻辑电路及时序逻辑电路的相关章节为基础,结合以下教学内容:1. 组合逻辑电路原理:介绍与门、或门、非门等基本逻辑门的功能和应用,理解逻辑表达式与电路图之间的对应关系。
2. 时序逻辑电路原理:讲解触发器、计数器等时序逻辑电路的工作原理,分析其状态转换及输出特性。
3. 循环彩灯电路设计:- 电路分析与设计:学习循环彩灯电路的构成,分析各部分功能,学会设计循环彩灯的控制电路。
- 电路图绘制:教授学生使用电路图绘制软件,完成循环彩灯电路图的绘制。
4. 电路搭建与调试:- 实物搭建:指导学生按照设计好的电路图进行实际电路搭建,掌握电子元件的安装和焊接技巧。
彩灯循环控制电路的设计1.技术指标:设计一种利用发光二极管作为彩灯指示,实现发光二极管依次点亮形成移动的光点,并不断循环的彩灯循环控制电路,要求可以实现彩灯循环的时间可以调节。
2设计方案及其比较:2.1方案一:原理设计:设计分为两个部分,一是始终脉冲发生部分,另外是彩灯的显示部分。
2.1.1图一原理图一555真值表:对于脉冲信号产生的设计是:此设计用T=1.1RC来控制脉冲触发的脉冲时间。
4.1.2Cd4017下图为CD4017引脚图及真值表CD4017引脚功能描述CP1’:进位脉冲输渊CP0:时钟输入端CR:清除端INH:禁止端Q0-Q9 计数脉冲输出端VDD:正电源VSS:地CD4017工作条件电源电压范围:3V-15V输入电压范围:0V-VDD工作温度范围M 类:55℃-125℃E 类:40℃-85℃极限值电源电压:-0.5V-18V输入电压:-0.5V-VDD 十0.5V 输入电流:±10mA贮存温度:-65℃-4.1.3因此此设计方案可以为:这个方案已经把很大部分的脉冲发生器和方案二左边开始:排电阻,发光二极管,传输门,89c51芯片,89c51的编程代码:#include<reg52.h>#include <intrins.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar temp,num,num1;void delay(uint);void main(){temp=0xfe;while(1) // 外部循环{for(num=0;num<100;num++){P0=temp; //初始状态使P0口的灯最后一个亮,其余灭temp=_cror_(temp,1); //使亮的灯左移。
P0=temp; //再次回到初始状态delay(15); // 延时15个周期,即使灯持续亮15个周期时间。
课程设计任务书题目: 彩灯循环显示控制电路初始条件: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。
要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)1.LED按要求显示。
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基本相等,这个时间在0.5s到2s范围内连续可调。
4.确定设计方案,按功能模块的划分元器件和集成电路,设计分电路,画出总体电路原理图,并阐述原理;5.用EWB软件或quartus等仿真软件进行仿真试验。
时间安排:第17周(7、8节):理论讲解,新1-02第18~19周:理论设计及实验室安装调试;地点:鉴主15通信工程实验室(1),鉴主13通信工程专业实验室;第20周:撰写设计报告及答辩;地点:鉴主17楼研究室。
指导教师签名:系主任(或责任教师)签名:年月日目录摘要 (I)ASTRACT (II)1设计方案 (1)1.1方案一:用多谐振荡器和移位寄存器实现 (1)1.2方案二:用存储器实现 (1)2单元电路的设计 (1)2.1方案一的单元电路 (1)2.1.1多谐振荡器 (1)2.1.2 计数器 (4)2.1.2.1 74LS160控制自然数列的显示 (5)2.1.2.2 74LS160控制奇数列的显示 (6)2.1.2.3 74LS160控制偶数列的显示 (7)2.1.2.4 74LS160控制音乐符号列的显示 (8)2.1.3循环控制电路 (9)2.1.4译码及显示 (11)2.2方案二的设计思路 (13)3设计方案比较 (14)4原理说明 (14)设计心得: (16)参考文献: (17)整体电路图: (18)原件清单: (19)摘要本次课程设计内容是彩灯循环显示控制电路设计。
内蒙古农业大学课程设计课程名称电子技术综合设计与实训题目名称彩灯变换控制器设计学生学院机电工程学院专业班级电气工程及其自动化1班学号090511060学生姓名江谋伟指导教师曲辉2018年12月12日课程设计的内容设计任务及要求用一个LED数码管的每一段代表一组彩灯。
按数字循环显示3种序列:自然序列1,2,3,4,···奇数序列1,3,5,7偶数序列0,2,4,6,①具有显示,清零功能。
②数码管现实快慢连续调节<即计数时钟方波频率可调,0.5~2HZ)摘要这次的课程设计主要是用计数器来实现的,这个彩灯循环控制电路的实质就是要产生一系列有规律的数列,然后通过一个八段数码管显示出来。
这里使用的主要就是计数器,计数器在时序电路中应用的很广泛,它不仅可以用于对脉冲进行计数,还可用于定时,产生节拍脉冲以及其他时序信号。
运用计数器的不同的功能和不同的接发就可以实现不同的序列输出了。
而这次的内容还包括分电路图的整合,使这个彩灯循环显示器能够按照要求那个依次输出自然序列,奇数序列,偶数序列。
最后还有一个部分就是用7447译码器把74160输出的信号用数码管显示出来。
一前言让人眼花撩乱的广告彩灯随处可见,他将城市的夜晚装扮的美丽迷人,商家已无法离开广告彩灯这一非常有效的宣传武器。
利用价格低廉的普通集成芯片可实现很多种广告彩灯控制。
例如用单片机,8086,8088等高级芯片,实现彩灯的循环点亮等,本设计利用常用的555定时器及74ls系列器件设计8路彩灯电路。
二原理框图三芯片功能介绍1)555定时器 555定时器是8引脚集成器件,其工作原理为:输出电压只有两种状态:高电平低电平.在555定制器的复位端R 端为低电平的条件下,无论阈值输入端TH和触发输入端TB>Tc 取何值,输出端OUT输出低电平,且放电端口D与地接通。
当复位端R为高电平时,如果阈值电压TH>2Vcc/3,且触发电压TR>Vcc/3,输出端OUT输出低电平,且放电端口D与地接通;如果阈值嗲电压TH<Vcc/3,且触发电压TR>Vcc/3,输出端OUT和放电端D保持原状态不变:只要触发电压TR<Vcc/3时,输出端OUT输出高电平,且放电端口D与地段开。
彩灯循环电路一、设计任务1.设计目的为了提高运用所学数电模电的理论知识、分析问题、解决问题的能力,掌握电子电路的设计方法,熟悉电路在Protues中的组装、运行、调试的方法,使得理论与实践相结合,提高处理实际问题的能力以及动手能力,设计频率可调的多路循环彩灯电路,实现多路彩灯的多方式显示,满足日常生活及节日娱乐的装饰。
2.技术指标1.555定时器器件特性555定时器是一种中规模集成电路,外形为双列直插8脚结构,体积很小,使用起来方便。
集成时基电路555的电源电压范围较宽,可在5~16V范围内使用(TTL型,若为CMOS 型的555芯片,则电压范围可在2~18V 内),电路的输出有缓冲器,因而有较强的带负载能力。
双极型时基集成电路最大的灌电流和拉电流都在200mA左右,因而可直接推动TTL或CMOS电路中的各种电路,包括能直接推动蜂呜器、小型继电器、喇叭和小型电动机等器件。
集成555定时器有双极性型和CMOS型两种产品。
它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。
其主要参数见表1.1.率扬声器发音,选择适当的外部电阻电容等器件与555定时器配合使用能够使此设计得以实现。
2.555定时器内部结构及工作原理(1) 内部结构:555定时器的内部电路框图及逻辑符号和管脚排列分别如图1和图2所示。
Vi1(TH ):高电平触发端,简称高触发端,又称阈值端,标志为TH 。
Vi2(TR ):低电平触发端,简称低触发端,标志为TR 。
VCO :控制电压端。
VO :输出端。
Dis :放电端。
Rd :复位端。
555定时器内含一个由三个阻值相同的电阻R 组成的分压网络,产生31VCC 和32VCC 两个基准电压;两个电压比较器C1、C2;一个由与非门G1、G2组成的基本RS 触发器(低电平触发);放电三极管T 和输出反相缓冲器G3。
Rd 是复位端,低电平有效。
复位后, 基本RS 触发器的Q 端为1(高电平),经反相缓冲器后,输出为0(低电平)。
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。
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(2)动作要求:先红灯,后绿灯,再黄灯,分别按0.5S的速度跑动一次,然后,全部红灯亮5S,再黄灯,后绿灯,各一次。
以此循环。
(3)对各组灯的控制,要求有驱动电路。
(4)对跑动电路,可以每3个一组,交叉安装,分别点亮每一组,利用视觉暂停,达到跑动的效果。
1.2 设计思路提供的元件有4017——十进制计数器,555定时器。
3个一组红、黄,绿灯依次0.5s跑动循环电路9个一组红、黄,绿灯各持续亮5s跑动图1.1根据此框架图设的实现方案该任务要求:先红灯,后绿灯,再黄灯,分别按0.5S的速度跑动一次,然后,全部红灯亮5S,再黄灯,后绿灯,各一次。
以此循环。
根据此要求电路总体上可以分为三部分:一部分电路为控制0.5s的跑动。
一部分电路为控制5s 的跑动。
一部分电路为实现这两种跑动的循环。
因些可以选用一个555多谐振荡器(周期为0.5秒,然后使用4017实现十分频,使周期为5秒)用来控制跑动的速度,再选两个4017芯片,因为4017芯片在正常工作下,连续送入时钟脉冲时,其十个输出端会依次输出高电平。
这样可以用一个4017芯片点亮0.5s的跑动,用一个4017芯片来点亮5s的跑动。
因为在两个周期恰好为10倍关心,故5s周期的4017的Q0端口可以实现控制0.5s周期的4017的开通与关闭,选用一个9014NPN改装成非门从而来实现循环功能,即用9014来控制4017芯片的开通和关闭,最后加上复位电路即可实现实验目的。
《数字电子技术课程设计》报告——彩灯循环控制电路设计摘要本次电路设计利用555定时器、计数器等设计LED彩灯控制电路。
通过按键实现如下循环特性:当按键没有按下时8个彩灯交叉循环点亮:即在前四秒内第1、3、5、7盏灯依次点亮、后四秒内8、6、4、2盏灯依次点亮,而当按键按下一次后(按下两次等效于没有按下),实现8盏灯依次循环点亮(产生灯光追逐音乐、活跃气氛的效果),并设计成同步电路模式。
用555定时器设计的多谐振荡器来提供时序脉冲,其优点是在接通电源之后就可以产生一定频率和一定幅值矩形波的自激振荡器,而不需要再外加输入信号。
由于555定时器内部的比较器灵敏度较高,而且采用差分电路形式,这样就使多谐振荡器产生的振荡频率受电源电压和环境温度变化的影响很小。
之后脉冲信号输入到计数器,同时将计数器输出端QC、QB、QA接到译码器的输入端,当译码器输出电平为低电平时,与其相连接的LED会变亮。
LED采用共阳极连接,并串上500Ω的电阻。
电路由按键SPST_NC_SB控制,使彩灯进入到不同的循环模式。
电路图连接好后,经Multisim软件调试测试,电路可以实现设计要求,即实现从题中要求的交叉循环显示和音乐序列的循环显示。
整体电路采用同步电路均为5V。
运用了所学的555定时器、译码器、模式,采用TTL集成电路,电压Vcc计数器与逻辑门电路等相应的电路器件,提高了对于数字电子技术这门专业基础课的认识与理解,在实践中发现不足,努力改正,提高了我自学、创新等能力,同时我们也掌握了相应设计电子电路的能力,有利于今后对于专业课程的学习。
关键词:555定时器计数器译码器彩灯循环控制目录引言 (1)1.课程设计目的 (2)2.课程设计要求 (2)3.电路组成框图 (3)4.元器件清单 (4)5.各功能块电路图 (4)5.1 脉冲信号发生器 (4)5.1.1 555定时器 (4)5.1.2 多谐振荡器 (6)5.2 顺序脉冲发生器 (8)5.3 彩灯循环系统 (11)6.仿真电路总图 (13)7.结果分析 (14)8.总结 (14)参考书目 (15)附录 (16)引言数字电子技术实验是一门重要的实践性技术基础课程,开设本课程的目的在于使学生理论联系实际,在老师的指导下完成大纲规定的实验任务。
彩灯循环显示控制电路课程设计任务书Ⅰ 设计题目中文:彩灯循环显示控制电路设计英文:Lantern display control circuit loopⅡ 设计功能要求1、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),然后依次显示出自然数列、奇数列、偶数序列,音乐符号序列...... 如此周而复始,不断循环。
这个彩灯循环控制电路的实质就是要产生一系列有规律的数列,然后通过一个七段数码管显示出来。
2、打开电源时控制器可自动清零;3、每个数据的一次显示时间相等,这个时间在0.5~2秒范围内连续可调。
Ⅲ 设计任务内容1、学习与研究相关的电子技术理论知识,通过查阅模、数电资料及相关网站资料,拿出可行的设计方案;2、根据设计方案进行电路设计,完成电路参数计算、元器件选型、绘制电路原理图;3、进行电路软件仿真(Multisim 2001),获得实验数据,并验证设计有效性。
4、根据实验结果撰写课程设计报告。
签名:赵华影彩灯循环控制电路设计摘要本次课程设计以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),然后依次显示出自然数列、奇数列、偶数序列,音乐符号序列...... 如此周而复始,不断循环。
这个彩灯循环控制电路的实质就是要产生一系列有规律的数列,然后通过一个七段数码管显示出来。
计数器在时序电路中应用的很广泛,它不仅可以用于对脉冲进行计数,还可用于分频,定时,产生节拍脉冲以及其他时序信号。
运用计数器的不同的功能和不同的接发就可以实现不同的序列输出了。
这次的内容还包括分电路图的整合,使这个彩灯循环显示器能够按照要求那个依次输出自然序列,奇数序列,偶数序列还有音乐序列。
课程设计题目学院专业班级姓名指导教师年月日目录摘要 (2)1设计任务及要求 (4)2方案设计及选择 (4)2.1 方案设计 (4)2.2 方案的比较与选择 (8)3单元电路的设计 (9)4 整体电路图及原理 (15)4.1整体电路图 (15)4.2工作原理 (16)5 电路调试及结果分析 (16)5.1调试 (16)6 结果评价与改进方法 (17)6.1结果评价 (17)6.2改进方法 (17)7总结 (18)8参考文献 (18)摘要多组彩灯依照一定的顺序点亮构成的电路具有特别高的观赏性,在生活中有着特别广泛的应用,例如广告牌,霓虹灯等。
本设计中彩灯控制器可用于对霓虹灯或彩灯及节日字灯的控制,本次课程设计将对设计框图、设计电路图、单元电路图、工作原理、所用器件、电路调试等方面进行介绍,最后对本次课程设计进行总结。
关键词:循环,计数,单元电路彩灯循环控制电路的设计与制作1设计任务及要求(1)8个彩灯能够自动循环点亮。
(2)彩灯循环显示且频率快慢为1S。
选作:设计具有控制彩灯左移,右移,全亮及全灭功能的电路2方案设计及选择2、1 方案设计2。
1、1 方案一依照设计要求,使用计数器来实现循环,设计电路使其可实现以下功能1)彩灯右移依次点亮的循环;0010ﻩ11 010101 01102)彩灯左移依次点亮的循环:01111ﻩ000 00013)彩灯全灭的功能;00000000设计方案原理图ﻩ各单元电路所用器件为:1)脉冲发生器:使用555构成的多谐振荡电路产生频率为1Hz 的脉冲信号;2)计数器电路:使用一片74LS192实现计数功能; 3)译码器电路:使用一片74L S138来实现译码功能;4)逻辑门芯片:使用一片7420与非门芯片和两片7404非门芯片实现上述三种功能、依照原理图进行设计,得到的电路图如下所示2、1、2 方案二同方案一,使用计数器实现循环,设计电路实现以下功能:1)彩灯右移依次点亮的循环;00010ﻩ010 01102)彩灯左移依次点亮的循环:ﻩ000ﻩ01ﻩ001000013)彩灯全灭的功能;00000004)彩灯全亮的功能;11111111设计方案原理图ﻩ各单元电路所用器件为:1)脉冲发生器:使用555构成的多谐振荡电路产生频率为1Hz 的脉冲信号;2)计数器电路:使用一片74LS 163实现计数功能;3)译码器电路:使用一片74LS138来实现译码功能;4)逻辑门芯片:使用一片7410与非门芯片和两片7404非门芯片实现上述三种功能。
四川航天职业技术学院电子工程系课程设计专业名称:电子工程系课程名称:模电课程设计课题名称:双色三循环彩灯控制器设计人员:指导教师:年月日《数字电子技术课程设计》任务书一、课题名称:双色三循环方式彩灯控制器设计二、技术指标:1、电源VDD=12v2、相邻两灯点亮的时间约在0.3-0.7s间可调,延时时间约在1-6s间可调3、计数器和译码器分别采用CMOS中规模集成电路CC4516和CC45144、译码器4145共16个输出。
5、CMOS非门构成的振荡器的振荡周期T=1.4RC,555构成的振荡器的振荡周期T=0.7(R1+2R2)C三、要求:1、控制器有3种方式:方式A:单绿左移—单绿右移—单红左移—单红右移;方式B: 单绿左移—全熄延时伴声音;方式C:单红右移—四灯红闪、四灯绿闪延时。
2、控制器有8路输出,每路用双色发光二极管指示。
3、由单刀三掷开关控制3种方式,每种方式用单色发光二极管指示4、论文格式按系下发的《课程设计格式要求》统一执行。
5、要求原理图、印制板图、装配图三图齐全(印制板图和装配可合二为一)。
指导教师:学生:电子工程系年月日课程设计报告书评阅页课题名称:双色三循环彩灯控制器班级:姓名:年月日指导教师评语:考核成绩:指导教师签名:年月日摘要循环彩灯的电路很多,循环方式更是五花八门,而且有专门的可编程彩灯集成电路。
绝大多数的彩灯控制电路都是用数字电路来实现的,例如,用中规模集成电路实现的彩灯控制电路主要用计数器,译码器,分配器和移位寄存器等集成。
本次设计的双色循环彩灯控制器就是用计数器和译码器来实现,其特点用双色发光二极管,能发红色和绿色两色光。
关键词:计数器,译码器,集成,双色发光二极管目录一、课题构想及设计方案 ...................................................................................... - 5 -1.1 课题构想 ...................................................................................................... - 5 -1.2 设计方案 ...................................................................................................... - 5 -二、基本原理........................................................................................................... - 6 -三、计数器和译码器............................................................................................... - 7 -四、电路组成........................................................................................................... - 9 -4.1 LED显示电路........................................................................................... - 9 -4.2 振荡器...................................................................................................... - 10 -4.3 触发器 ...................................................................................................... - 10 -4.4 延时电路 .................................................................................................. - 11 -五、系统电路....................................................................................................... - 14 -5.1 原理图、PCB图和装配图 .................................................................... - 14 -5.2 设计过程及工作原理 ............................................................................. - 16 -六、仿真分析及结果............................................................................................. - 18 -6.1 方式A的仿真........................................................................................... - 18 -6.2仿真结果 ..................................................................................................... - 18 -七、调试.................................................................................................................. - 20 -八、附录.................................................................................................................. - 22 -九、总结语 ............................................................................................................... - 24 -十、参考文献 ........................................................................................................... - 22 -一、课题构想及设计方案1.1 课题构想1、用中小规模集成电路设计一台彩灯控制器。
数字电子技术基础课程设计题目循环彩灯控制电路设计学生姓名学号学院专业指导教师二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(1串联起来,电。
(2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。
彩灯循环控制电路设计一、引言彩灯是一种非常受欢迎的装饰品,特别是在节日和庆典等场合,人们总是用彩灯来烘托气氛。
为了实现彩灯的循环控制,我们需要设计一个电路来控制它们的开关。
二、电路设计原理彩灯循环控制电路的设计原理主要基于555定时器和74HC595移位寄存器。
555定时器是一种常用的计时器,它可以产生周期性方波信号,并且可以通过改变电容和电阻值来调节输出频率。
74HC595移位寄存器则是一种串行输入并行输出的芯片,它可以将串行输入的数据转换成并行输出,并且可以通过移位操作来控制输出端口。
三、电路设计步骤1. 选择合适的555定时器和74HC595移位寄存器芯片,并根据数据手册确定引脚功能。
2. 设计基本的555定时器电路,包括外部元件如电容和电阻等,并确定输出端口。
3. 将555定时器输出端口连接到74HC595移位寄存器输入端口,通过移位操作将数据传输到寄存器中。
4. 设计驱动彩灯的开关电路,包括三极管、继电器或场效应管等,根据需要选择合适的元件。
5. 将驱动电路连接到74HC595移位寄存器输出端口,通过移位操作控制彩灯的开关状态。
四、电路实现细节1. 555定时器的输入电压应该在5V左右,如果过高或过低会影响输出频率。
2. 74HC595移位寄存器的串行输入端口需要连接到一个控制信号源,比如Arduino或Raspberry Pi等单片机。
3. 驱动彩灯的开关电路需要根据彩灯的功率和数量来选择合适的元件,并且需要注意防止过载和短路等问题。
4. 彩灯循环控制电路可以通过添加多个74HC595移位寄存器来扩展输出端口数量,从而控制更多的彩灯。
五、总结彩灯循环控制电路是一种基于555定时器和74HC595移位寄存器芯片设计的简单而有效的控制方案。
通过合理地设计和实现,可以实现对彩灯开关状态的精确控制,从而达到更好的装饰效果。
数字电子技术课程设计报告题目名称:彩灯循环控制电路设计姓名:程小松学号:150712162班级:15电本6班指导教师:张媛山西工程技术学院信息工程与自动化系数电课程设计任务书一、设计题目:彩灯循环控制电路设计二、设计任务:1)巩固和加强《数字电子技术基础》课程的理论知识;2)掌握电子电路的一般设计方法,了解电子产品研制开发过程;3)掌握电子电路安装和调试及故障排除方法,学会用Multisim软件对进行电路仿真操作;4)通过查阅手册和文献资料,提升独立分析问题和解决问题的能力;5)培养创新能力和创新思维。
三、设计报告:1、格式要求:⑴页面:A4,上下左右页边距2.0厘米。
⑵题目:小二黑体加粗;大标题:三号黑体加粗;小标题:小四黑体加粗;正文:五号宋体。
⑶页码:底部居中。
2、报告内容:1.封面2.内容提要3.正文1)设计要求2)题目分析3)设计思路与原理4)电路图的仿真5)心得体会6)参考文献四、进度安排:五、参考资料:[1] 康华光.电子技术基础-数字部分[M].华中理工大学教研室.[2] 高吉祥.电子技术基础-实验与课程设计[M]. 电子工业出版社.[3] 付子仪.电子技术课程指导书[M]. 河南理工大学.目录一、内容提要 (1)二、课程设计目的 (2)三、课程设计要求 (2)四、电路组成框图 (3)五、元器件清单 (4)六、各功能块电路图 (4)6.1 脉冲信号发生器 (4)6.1.1 555定时器 (4)6.1.2 多谐振荡器 (6)6.2 顺序脉冲发生器 (8)6.3 彩灯循环系统 (11)6.4仿真电路总图 (13)七、结果分析 (14)八、总结 (14)一、内容提要本次电路设计利用555定时器、计数器等设计LED彩灯控制电路。
通过按键实现如下循环特性:当按键没有按下时8个彩灯交叉循环点亮:即在前四秒内第1、3、5、7盏灯依次点亮、后四秒内8、6、4、2盏灯依次点亮,而当按键按下一次后(按下两次等效于没有按下),实现8盏灯依次循环点亮(产生灯光追逐音乐、活跃气氛的效果),并设计成同步电路模式。
数字电子技术课程设计报告题目名称:彩灯循环控制电路设计姓名:程小松学号:150712162班级:15电本6班指导教师:X媛XX工程技术学院信息工程与自动化系数电课程设计任务书一、设计题目:彩灯循环控制电路设计二、设计任务:1)巩固和加强《数字电子技术基础》课程的理论知识;2)掌握电子电路的一般设计方法,了解电子产品研制开发过程;3)掌握电子电路安装和调试及故障排除方法,学会用Multisim软件对进行电路仿真操作;4)通过查阅手册和文献资料,提升独立分析问题和解决问题的能力;5)培养创新能力和创新思维。
三、设计报告:1、格式要求:⑴页面:A4,上下左右页边距2.0厘米。
⑵题目:小二黑体加粗;大标题:三号黑体加粗;小标题:小四黑体加粗;正文:五号宋体。
⑶页码:底部居中。
2、报告内容:1.封面2.内容提要3.正文1)设计要求2)题目分析3)设计思路与原理4)电路图的仿真5)心得体会6)参考文献四、进度安排:五、参考资料:[1] 康华光.电子技术基础-数字部分[M].华中理工大学教研室.[2] 高吉祥.电子技术基础-实验与课程设计[M]. 电子工业.[3] 付子仪.电子技术课程指导书[M]. XX理工大学.目录一、内容提要1二、课程设计目的错误!未定义书签。
三、课程设计要求1四、电路组成框图2五、元器件清单3六、各功能块电路图36.1 脉冲信号发生器36.1.1 555定时器36.1.2 多谐振荡器56.2 顺序脉冲发生器66.3 彩灯循环系统96.4仿真电路总图12七、结果分析12八、总结1一、内容提要本次电路设计利用555定时器、计数器等设计LED彩灯控制电路。
通过按键实现如下循环特性:当按键没有按下时8个彩灯交叉循环点亮:即在前四秒内第1、3、5、7盏灯依次点亮、后四秒内8、6、4、2盏灯依次点亮,而当按键按下一次后(按下两次等效于没有按下),实现8盏灯依次循环点亮(产生灯光追逐音乐、活跃气氛的效果),并设计成同步电路模式。
用555定时器设计的多谐振荡器来提供时序脉冲,其优点是在接通电源之后就可以产生一定频率和一定幅值矩形波的自激振荡器,而不需要再外加输入信号。
由于555定时器内部的比较器灵敏度较高,而且采用差分电路形式,这样就使多谐振荡器产生的振荡频率受电源电压和环境温度变化的影响很小。
之后脉冲信号输入到计数器,同时将计数器输出端QC、QB、QA接到译码器的输入端,当译码器输出电平为低电平时,与其相连接的LED会变亮。
LED采用共阳极连接,并串上500Ω的电阻。
电路由按键SPST_NC_SB控制,使彩灯进入到不同的循环模式。
电路图连接好后,经Multisim软件调试测试,电路可以实现设计要求,即实现从题中要求的交叉循环显示和音乐序列的循环显示。
整体电路采用同步电路模式,采用TTL集成电路,电压V cc均为5V。
运用了所学的555定时器、译码器、计数器与逻辑门电路等相应的电路器件,提高了对于数字电子技术这门专业基础课的认识与理解,在实践中发现不足,努力改正,提高了我自学、创新等能力,同时我们也掌握了相应设计电子电路的能力,有利于今后对于专业课程的学习。
关键词:555定时器计数器译码器彩灯循环控制2.课程设计要求1)提出设计方案;要根据指导教师布置的课题,学会找参考书籍、查阅手册、图表和文献资料等。
通过独立思考,深入钻研有关问题,学会自己分析解决问题的方法;2)通过实际电路方案的分析比较、设计计算、元件选取、安装调试等环节,初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法;3)学习电子设计自动化EDA(Electronic Design Automation)工具Multisim并设计电路图,功能仿真;4)掌握常用仪器设备的正确使用方法,学会简单电路的实验调试和整机指标测试方法,提高动手能力,能在教师指导下,完成课程任务。
按任务要求,设计电路,计算参数,选择元器件。
根据所设计的电路和所选择的元器件制板,焊接安装电路,并按照调试步骤进行调试。
逐步排除故障最终达到设计要求;5)撰写设计报告,写出设计与制作的全过程,附上有关资料和图纸及心得体会了解与课题有关的电子线路以及元器件工程技术规X。
6)培养严肃认真的工作作风和科学态度。
通过课程设计实践,逐步建立正确的生产观念、工程观念和全局观点;7)利用555定时器、计数器等设计LED彩灯控制电路。
要求有原理电路、EDA仿真和实际电路;8)彩灯循环控制的功能要求为:通过按键实现如下循环特性,当按键没有按下时8个彩灯交叉循环点亮,即在前四秒内第1、3、5、7盏灯依次点亮,后四秒内8、6、4、2盏灯依次点亮,而当按键按下一次后(按下两次等效于没有按下),实现8盏灯依次循环点亮(产生灯光追逐音乐、活跃气氛的效果);9)要求设计成同步电路模式;10)参考器件:该电路可由555定时器、同步4位二进制计数器74HCl61,3线-8线译码器/分配器74HC138等组成。
也可由学生自行选择器件。
3.电路组成框图图1 基本电路框架原理图4.元器件清单表1 元器件清单一览表型号名称数量555定时器(LM555CM)脉冲信号发生器 174LS161D 16进制加法计数器 174LS138N 3线—8线译码器 274LS08D 四2输入与门 2LED 发光二极管8SPST_NC_SB 按键 1电容2(1μF、10nF)电阻3(500Ω、442kΩ、500kΩ) 5.各功能块电路图5.1 脉冲信号发生器5.1.1 555定时器555定时器是由比较器C1和C2,基本RS触发器和集电极开路的放电三极管TD三部分组成。
VH是比较器C1的输入端,v12是比较器C2的输入端。
C1和C2的参考电压VR1和VR2由VCC经三个五千欧电阻分压给出。
在控制电压输入端VCO悬空时,VR1=2/3VCC,VR2=1/3VCC。
如果VCO外接固定电压,图2 555定时器逻辑符号则VR1=VCO,VR2=1/2VCO。
RD是置零输入端。
只要在RD端加上低电平,输出端v0便立即被置成低电平,不受其他输入端状态的影响。
正常工作时必须使RD处于高电平。
图2中的数码1—8为器件引脚的编号。
555定时器是一种中规模集成电路,如图3所示,只要在外部配上适当阻容元件,就可以方便地构成脉冲产生和整形电路。
图3 555定时器内部结构图(A) 电路组成555集成定时器由五个部分组成:1) 基本RS 触发器:由两个“与非”门组成 2) 比较器:C1、C2是两个电压比较器3) 分压器:阻值均为5千欧的电阻串联起来构成分压器,为比较器C1和C2提供参考电压。
4) 晶体管开卷和输出缓冲器:晶体管VT 构成开关,其状态受Q 端控制。
输出缓冲器就是接在输出端的反相器G3,其作用是提高定时器的带负载能力和隔离负载对定时器的影响。
(B) 基本功能当0=R 时,1=Q ,输出电压OL o V V =为低电平,VT 饱和导通。
当1=R 时,CCTH V V 32>时,CC TR V V 31>时,C1输出低电平,C2输出高电平,1=Q ,Q =0,OLo V v =,D T 饱和导通。
当1=R 、CC TH V V 32<、CCTR V V 31>时,C1、C2输出均为高电平,基本RS 触发器保持原来状态不变,因此ov 、VT 也保持原来状态不变。
当1=R 、CC TH V V 32<、CCTR V V 31<时,C1输出高电平,C2输出低电平,0=Q ,Q=1,OHo V v =,VT 截止。
表2 555定时器逻辑功能表输 入 输 出 阈值输入(vI1)触发输入(vI2)触发输入(vI2)输出()放电管T ××0 0 导通 1 1 截止 1 0 导通1不变不变5.1.2 多谐振荡器产生信号脉冲的方法很多,这里选用的是多谐振荡器。
它可以在接通电源后产生一定频率和一定幅值的矩形波,用作脉冲信号源。
由于555定时器内部的比较器灵敏度较高,而且采用差分电路行式,用555定时器组成的多谐振荡器振荡频率手电源电压和温度变化的影响很小,使产生的波形更稳定,所以我们选用555定时器组成多谐振荡器。
其内部结构如图4所示:图4 多谐振荡器内部结构图接通电源后,电容C1被充电,当Vc上升到2/3Vcc时,使Vo为低电平,同时555定时器内部的放电三极管T导通,此时电容C1通过R2和三极管放电,Vc下降。
当Vc下降到1/3Vcc时,Vo翻转为高电平。
电容C1放电所需时间为T2=R2*C1*ln2≈0.7R2*C1当放电结束是,T截止,Vcc通过R1、R2 及电容C1充电,Vc由1/3Vcc上升到2/3Vcc 所需时间,即为电容C1充电所需时间为T1=(R1+R2)*C1*ln2≈0.7(R1+R2)*C1当Vc上升到2/3Vcc时,电路又翻转为低电平。
如此周而复始,于是,在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波。
T=(R1+2R2)*C1*ln2≈0.7(R1+2R2)*C1其工作波形如图5所示:图5 多谐振荡器工作波形电容C2取10nF,将电源Vcc中杂质成分滤除,起到抗干扰作用。
考虑到彩灯循环点亮的时间要求,故设计出多谐振荡器的振荡周期为1s,即振荡频率为1Hz。
由于T=(R1+2R2)*C1*ln2≈0.7(R1+2R2)*C1=1s,取C1=1μF,可得R1+2R2=1442 kΩ,取R1=442kΩ,R2=500kΩ。
占空比q=( R1+R2)/ (R1+2R2) ≈0.65,将各原件按照电路图所示与555定时器相连接,即得到所需多谐振荡器,从而产生脉冲信号。
5.2 顺序脉冲发生器在设计中需要系统按照事先规定的顺序进行一系列的操作。
这就要求统的控制部分能给出一组在时间上有一定先后顺序的脉冲信号,再用这组脉冲形成所需要的各种控制信号。
顺序脉冲发生器就是用来产生这样一组顺序脉冲的电路。
本题采用计数器和译码器组合成顺序脉冲发生器,其电路图如图6所示。
所示电路是用4位同步二进制计数器74LS161和3线-8线译码器74LS138构成顺序脉冲发生器电路。
图中以74LS161的低3位输出QC、QB 、QA 作为74LS138的3位输入信号。
由74LS161的功能表可知,为使电路工作在计数状态,LOAD、CLR、ENP和ENT均应接高电平。
由于它的低3位触发器是按八进制计数器连接的,所以在连接输入CLK信号的情况下,QC QB QA 的状态将按000一直到111 的顺序反复循环,并在译码器输出端依次输出Y0’至Y7’的顺序脉冲。
图6 顺序脉冲发生电路按照题目要求,通过按键实现如下循环特性,当按键没有按下时8个彩灯交叉循环点亮,即在前四秒内第1、3、5、7盏灯依次点亮,后四秒内8、6、4、2盏灯依次点亮,而当按键按下一次后(按下两次等效于没有按下),实现8盏灯依次循环点亮(产生灯光追逐音乐、活跃气氛的效果)。