多功能流水灯.docx
- 文档编号:2204742
- 上传时间:2022-10-27
- 格式:DOCX
- 页数:16
- 大小:453.91KB
多功能流水灯.docx
《多功能流水灯.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《多功能流水灯.docx(16页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
多功能流水灯
电子课程设计
——多功能流水灯
学院:
电子信息工程学院
专业、班级:
电气081502班
姓名:
薛武博
学号:
200815010223
指导老师:
闫晓梅
2010年12月
目录
一、设计任务与要求………………………………………………3
二、原理框图……………………………………………………………3
三、器件选择……………………………………………………………4
四、功能模块……………………………………………………………11
五、总体设计电路图……………………………………………………15
六、心得体会……………………………………………………………17
七、参考文献……………………………………………………………17
多功能流水灯
一、设计任务与要求
1.要求彩灯有单向流水效果。
2.彩灯的流向可以改变。
可以正向流水,也可以逆向流水。
灯流动的方向可以手控,也可以自控,自控往返变换时间为5秒钟。
3.彩灯可以间歇流动,10秒钟间歇一次,间歇时间为一秒。
4.彩灯的流速以人眼看清为准。
二.总体框图
(一)设计思路:
彩灯流水控制电路,其主要部分是实现定时功能,即在预定的时间到来时,产生一个控制信号来控制彩灯的流向,间歇等,可利用中规模集成器件可逆计数器和译码器来实现正,逆流水功能,利用组合电路实现自控,手控方向控制等.
利用555定时器组成一个多谐振荡器,发出连续脉冲,作为计数器的时钟脉冲源。
彩灯流向可以改变,应该选用加减计数器,但考虑到加减计数器无法实现时间间歇,所以不考虑。
计数器的输出接译码器以实现流水的效果。
如图(1-1)所示:
图(1-1):
多功能流水灯总体框图
用74LS163芯片4位2进制同步计数器及与非门实现十个彩灯间歇1秒的功能,用非门,与门以及或门来实现正向逆向流水的功效来代替加减计数器。
三.选择器件:
器件名称
数量
功能说明
74LS163
一片
计数器
CD4028
一片
四位十进制译码器
555定时器
一片
构成多谐振荡器
74LS04
一片
非门
74LS08
二十片
四二输入与门
74LS32
十片
二输入或门
74LS00
一片
与非门
(一)555定时器
(1)555内部简介:
国产双极型定时器CB555电路结构图。
它是由比较器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,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(1-2)中的数码1—8为器件引脚的编号。
图(1-2)555定时器逻辑符号
555定时器是一种中规模集成电路,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(1-3)555定时器内部结构图
(2)基本功能
当时,,输出电压为低电平,VT饱和导通。
当时,时,时,C1输出低电平,C2输出高电平,,Q=0,,饱和导通。
当、、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、VT也保持原来状态不变。
当、、时,C1输出高电平,C2输出低电平,,Q=1,,VT截止。
555定时器功能表
输入
输出
阈值输入(vI1)
触发输入(vI2)
复位()
输出()
放电管T
×
×
0
0
导通
1
1
截止
1
0
导通
1
不变
不变
表
(1)555定时器逻辑功能表
(二)74LS04D:
当输入为高电平时输出等于低电平,而输入为低电平时输出等于高电平。
因此输出与输入的电平之间是反向关系,它实际上就是一个非门。
(亦称反向器)。
在一些实用的反向器电路中,为了保证在输入低电平时三极管可靠地截止,常将电路接成图2-1的形式。
由于接入了电阻R2和负电源VEE,即使输入的低电平信号稍大于零,也能使三极管的基极为负电位,从而使三极管能可靠地截止,输出为高电平。
当输入信号为高电平时,应保证三极管工作在深度饱和状态,以使输出电平接近于零。
为此,电路参数的配合必须合适,保证提供给三极的基极电流大于深度饱和的基极电流。
74LS04为六反相器,输入是A,输出是Y,6个相互独立倒相。
供电电压5V,电压范围在4.75~5.25V内可以正常工作。
门数6,每门输入输出均为TTL电平(<0.8V低电平 >2v高电平),低电平输出电流-0.4mA,高电平输出电流8mA。
其逻辑符号、逻辑功能表、内部结构、管脚图分别如下:
图1-11:
74LS04的内部结构表(4):
74LS04功能表
图1-12:
74LS04的逻辑符号图1-13:
74LS04的管脚图
(三)74LS08为四2输入与门,其逻辑符号,逻辑功能表,管脚图,内部原理图如下图:
(1-14)与门逻辑符号(1-15)74LS08管脚图
表5与门逻辑功能表(1-16)74LS08内部结构
(四)74LS32D:
74LS32是四2输入或门,常用在各种数字电路以及单片机系统中。
表达式为:
Y=A+B
引脚排列图管脚功能:
左下1--1A,2--1B,3--1Y;4--2A,5--2B,6--2Y;7--GND;右起:
右上8--3Y,9--3A,10--3B;11--4Y,12--4A,13--4B;14--VCC
其中A,B为输入端,Y为输出端,GND为电源负极,VCC为电源正极。
图1-1774ls32引脚图与门符号
表674lS32真值表
A
B
0
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
(五)CD4028
芯片CD4028引脚图
CD4028是BDC十进制译码电路。
BDC码是一种有权码,即各位代表的数值不一样,又称他为8421码。
他用4位2进制数表示十进制数0-9。
数字系统一般用2进制运算,而运算结果常用十进制码出现。
CD4028可以将BCD码翻译至十进制码,也可利用其中三位2进制的输入得到8进制的输出。
这种电路用以产生0-9的时序脉冲。
输出也可驱动辉光数码管或者白炽灯,显示出相应的十进制数。
以下是CD4028芯片的真值表:
CD4028真值表
(六)74LS163D
74LS163是4位二进制加法计数器。
在如图4连线中,引脚1、7、9、10连接高电位(+5V);从引脚2输入时钟脉冲cp,即方波信号;输出端QD、QC、QB、QA在时钟脉冲作用下循环输出从小到大0000~1111十六个4位二进制数。
功能表
cp
QD
QC
QB
QA
1
0
0
0
0
2
0
0
0
1
3
0
0
1
0
4
0
0
1
1
5
0
1
0
0
6
0
1
0
1
7
0
1
1
0
8
0
1
1
1
9
1
0
0
0
10
1
0
0
1
11
1
0
1
0
12
1
0
1
1
13
1
1
0
0
14
1
1
0
1
15
1
1
1
0
16
1
1
1
1
图474LS163引脚及接线图
四.功能模块
(一)555多谐振荡电路:
利用555定时器组成的振荡器去触发计数器进行加减计数实现彩灯的往返流动,同时同时为分频电路提供时基信号。
(2-1)555多谐振荡器时基电路图
把定时器555接成施密特触发器后,很容易组成振荡器。
通过电阻R1和R2向电容C1充放电,循环产生振荡。
为了实现人眼分辨的灯光流水效果,必须使时钟脉冲的周期大于人眼视觉暂留时间,即取T大于等于0.01s。
取T=0.277s,R=4.7KΩ,C=4.7uF。
则由式t1=0.7(R1′+R2)C,得:
R2≈36KΩ
其产生的周期信号可用示波器显示如图:
图(2-2):
多谐振荡器仿真波形
从图中测得输出信号周期为0.277s,频率为3.6HZ,可为计数器提供脉冲。
(二)间歇计数电路:
采用74LS163D同步加法计数器,利用555振荡电路脉冲信号实现彩灯流水基本功能,再采用74LS00与非门电路将74LS163D改为12进制输出,使彩灯流水一轮后间歇1秒,完成间歇电路。
模块电路图如下:
电路图右端四个输出端连接CD4028四线十进制译码器。
(三)手动往返控制电路
此环节较为复杂,因为计数器不是加减计数器,故采用74LS08与门来弥补次缺漏。
模块图如下:
先用一个高电平,开关以及由非门和导线组成的两条相反的路组成一个控制器,在这里将有非门的那条路称为A端,导线那条路称为B端。
首先,A端连接与门的下端,与门的上端与CD4028译码器输出端相连,这样,当开关断开时,由于非门的作用,A端为高电平,译码器输出端为高电平,则与门输出端也为高电平,灯亮。
十个与门按照从上到下的顺序连接,灯从上到下流水。
B端接另外十个与门的下端,另外十个与门的上端与译码器输出端相连,顺序自下而上。
与A端同理,实现从下到上的流水功能。
这样,随着开关的闭合与断开,电路将实现相反方向流水的功能,任何时间都可以通过手控改变方向。
整个控制模块如下:
(三)显示电路
显示电路由译码器CD4028以及十个74LS32和灯泡组成,74LS32的两端与控制流向的两组与门的输出端相连来表达输出的信号指示。
彩灯依此变亮。
模块图如下:
4028芯片输入端接74LS163,输出端接两组控制彩灯流向的与门。
或门两输入端接控制彩灯流向的两组与门的输出端,或门的输出端接彩灯,达到使彩灯发光的功能。
五.总体设计电路图:
图(2-8)多功能流水灯总电路图
用555定时器提供振荡脉冲,计数器74LS163通过计数,译码器实现译码,再由流水方向控制电路控制,实现彩灯流水效果。
本次试验实现了彩灯的流水,彩灯流水正逆向手动变换,彩灯的间歇流动,10秒钟间歇一次,间歇时间为一秒,但没有实现自控效果。
六.课程设计心得体会
软件仿真因为知识不够,无法将加减计数器宇延时效果同时进行,只能用加法计数器制作延时效果,用繁琐的与门或门来制作加减计数的功能。
先前也有一个方法,就是用两个555计时器制造脉冲,第一个制造1比1的振荡脉冲信号,第二个制造十比一的脉冲信号。
将两个脉冲输出通过与门连接到加减计数器的脉冲输入端,此方法经过和老师讨论以及上网查资料,理论上可行。
但是仿真时却出现了问题,可能是仿真技术不够精确,这个简单的理论就失败了。
由于触发器和锁存器的知识不够全面,没有做出自控的效果。
硬件实验对我们也尤为重要,经过一下午的努力,大致的模块已经在试验箱上连接正确,但由于各种客观原因,结果没有出来。
做课程真的是很不容易的,在这三周里,我们一次又一次的告诉自己,坚持,再坚持,自己看起来原本多完美的图纸在一检查仿真下就漏洞百出了。
说实话,课程设计这几天学到的东西还真不少。
以前不清楚的现在都
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 多功能 流水
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)