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