彩灯控制课程设计Word下载.docx
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总体电路共分为三大块。
第一块实现时钟信号的产生;
第二块实现亮灯顺序的控制(简称控制电路);
第三块实现有规律亮灯灭灯的演示。
主体框图如下:
演示电路
控制电路
时钟信号电路
图1—1
2设计方案与分析
2.1设计方案
1.按课程设计的题目来看,要实现彩灯的21种状态(全亮---奇数灯依次灭---偶数灯依次灭---依次亮—依次灭---全亮---全灭),此处可以用21进制的计数器实现,从0到20来控制这21中状态(00000-10010),21进制的计数器可以两片单时钟同步十六进制计数器74LS191采用同步置数法构成。
然后把计数器用译码器译成可实现的高低电平,其中译码器是利用5片3-8译码器74LS1138构成5-32译码器。
再写出这21种状态和计数器数字对应的真值表,计算出逻辑表达式,便可实现题目要求的彩灯控制。
电路流程图:
图2—1
2.2计数器真值表
由21进制计数器输入一个五位二进制数(00000-10010),输出彩灯所对应的状态(1表示灯亮,0表示灯灭),对应的真值表如下:
L1
L2
L3
L4
L5
L6
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
2.3各模块的实现
(1)时钟信号:
由一个555定时器和适当的电容及电阻实现;
(2)21进制计数器:
两个74LS191个用同步置数法构成21进制计数器;
(3)各门电路的连接:
根据逻辑表达式将5-32译码器的将输出端通过与非门和与门将高电平输入到发光二极管上。
3系统各部分原理
3.1时钟信号
脉冲产生电路:
由555定时器结合电阻和电容接成多谐振荡器,电路输出便得到一个周期性的矩形脉冲其中每个灯亮0.5秒,即电容充电时间
。
其中:
由计算可以取
原理图:
图3—1555多谐振荡器
3.221进制计数器
21进制计数器由两个74LS191十六进制计数器通过同步置数法构成。
74LS191功能表
CLK
E
D
PL
RCO
TC
时钟输入端
使能端
加减控制端
置数端
置零端
进位端
图3—274LS191引脚图
同步置数法构成21进制计数器:
采用整体置数法方式可以避免置零法的缺点。
下图所示电路是采用整体置数法接成的二十一进制计数器。
首先需要将两片74LS191接成256进制计数器。
然后将电路的20状态译码产生
=0的信号,同时加到两片74LS191上,在下一个技术脉冲(第21个输入脉冲)到达时,将0000同时置入两片74LS191中,从而得到二十一进制计数器。
21进制计数器如下图:
图3—321进制计数器
其中
的
输出为最高位,
、
的输出电位依次降低。
3.3译码器
由5个74HC138译码器构成5-32的译码器。
图3—474HC138引脚图
5-32译码器是由5个74HC138实现,它的实现原理同用2个74HC138实现4-16译码器的原理,设计图如下图:
图3—55—32译码器
注:
上面五个输入从左到右电位依次升高
3.4演示电路的实现
由真值表可得到各个LED灯的逻辑表达式如下:
=
+
4完整原理图
图4—1彩灯控制电路
结论
经过了一个多星期的努力,终于把设计说明书给做出来了。
总的来说,对于这次的设计比较满意,实验结果符合实际,达到老师的一要求,还有这次的实验所用到的元器件都是很基本,由于对别的元器件,如555定时器的不熟悉,只能用这些基本元器件来做了。
不过这个电路原理比较简单,多数都是计数器,电路还可以用一些实现相似功能的芯片来代替某些部分。
不过虽然这次的设计很漫长,不过也学到了很多东西。
使我对一些芯片的功能更加熟悉,更好的运用逻辑门,理论知识得到了巩固,而且这次的设计培养了我的独立思考的能力和操作的能力。
参考文献
[1]康华光主编《电子技术基础.数字部分(第四版)》,高等教育出版社。
[2]湖南大学彭介华主编《电子技术课程设计指导》,高等教育出版社。
[3]肖景和编的《CMOS数字电路应用》,中国电力出版社。
[4]孙余凯主编的《数字集成电路基础与应用》,电子工业出版社。
[5]全新实用电路集粹丛书编辑委员会编《灯光控制应用电路》,机械工业出版社。
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- 彩灯 控制 课程设计