多功能彩灯图形控制电路设计方案.docx
- 文档编号:30490891
- 上传时间:2023-08-15
- 格式:DOCX
- 页数:16
- 大小:1.39MB
多功能彩灯图形控制电路设计方案.docx
《多功能彩灯图形控制电路设计方案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《多功能彩灯图形控制电路设计方案.docx(16页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
多功能彩灯图形控制电路设计方案
多功能彩灯图形控制电路设计方案
1设计容及要求
1.1设计目的
巩固和加深对电子电路基本知识的理解,提高综合运用本课程所学知识能力;培养根据设计需要选学参考书籍,查阅相关手册、图表和文献资料的自学能力;通过电路方案的分析、论证和比较,设计计算和选取元器件、电路组装、调试和检测等环节,初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法;学会简单电路的实验调试和性能指标的测试方法,提高动手能力和进行数字电子电路实验的基本技能。
1.2设计要求
多功能彩灯图形控制电路,其基本功能如下:
1.用(8×8)点阵作为显示电路。
2.能用按键切换不同的显示组合,至少有2个按键切换;
3.每种组合至少有4种变化,每种组合图形能连续循环;
4.要有数码管显示当前是第几种组合;
扩展功能:
图形显示间隔(显示频率)至少有2种可选。
2系统组成及工作原理
2.1系统组成
图2.1系统组成图
2.2工作原理
首先由555定时器产生秒脉冲信号,经定时电路及控制电路使输出信号触发LED彩灯连接电路,同时在彩灯图形变化过程中将脉冲信号送至译码电路,促使数码管显示当前图形组合序数。
彩灯每变化一种,数码管随之改变数字。
等到彩灯图形组合完全显示完,重新由第一种图形循环进行。
3电路设计及其工作原理
3.1利用555定时器制作一个秒信号发生器
3.1.1555定时器的结构图(见图3.1)
图3.1555定时器结构图
555定时器的功能主要由两个比较器决定。
两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。
在电源与地之间加上电压,当5脚悬空时,则电压比较器C1的同相输入端的电压为2VCC/3,C2的反相输入端的电压为VCC若触发输入端TR的电压小于VCC/3,则比较器C2的输出为0,可使RS触发器置1,使输出端OUT=1。
如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3,同时TR端的电压大于VCC/3,则C1的输出为0,C2的输出为1,可将RS触发器置0,使输出为0电平。
3.1.2各个引脚功能:
1脚:
外接电源负端VSS或接地,一般情况下接地。
8脚:
外接电源VCC,双极型时基电路VCC的围是4.5~16V,CMOS型时基电路VCC的围为3~18V。
一般用5V。
3脚:
输出端Vo
2脚:
低触发端
6脚:
TH高触发端
4脚:
是直接清零端。
当此端接低电平,则时基电路不工作,此时不论TR、TH处于何电平,时基电路输出为“0”,该端不用时应接高电平。
5脚:
VC为控制电压端。
若此端外接电压,则可改变部两个比较器的基准电压,当该端不用时,应将该端串入一只0.01μF电容接地,以防引入干扰。
7脚:
放电端。
该端与放电管集电极相连,用做定时器时电容的放电。
在1脚接地,5脚未外接电压,两个比较器A1、A2基准电压分别为的情况下,555时基电路的功能表如表3.1示。
表3.1
清零端
高触发端
低触发端
Q
放电管T
功能
0
x
x
0
导通
直接清零
1
0
1
x
保持上一状态
保持上一状态
1
1
0
x
保持上一状态
保持上一状态
1
0
1
0
1
1
0
导通截止
置1
清零
电路图如图3.2所示
图3.2555定时器电路图
3.274LS161实现8进制加计数
74LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器,他可以灵活的运用在各种数字电路,以及单片机系统种实现分频器等很多重要的功能。
引脚图见图3.3。
图3.3(74ls161引脚图)
管脚图介绍:
时钟CP和四个数据输入端P0~P3
清零/MR
使能CEP,CET
置数PE
数据输出端Q0~Q3
以及进位输出TC.(TC=Q0·Q1·Q2·Q3·CET)
输入输出关系见表3.2
表3.2
输入
输出
CR
CP
LD
EP
ET
D3
D2
D1
D0
Q3
Q2
Q1
Q0
0
Ф
Ф
Ф
Ф
Ф
Ф
Ф
Ф
0
0
0
0
1
↑
0
Ф
Ф
d
c
b
a
d
c
b
a
1
↑
1
0
Ф
Ф
Ф
Ф
Ф
Q3
Q2
Q1
Q0
1
↑
1
Ф
0
Ф
Ф
Ф
Ф
Q3
Q2
Q1
Q0
1
↑
1
1
1
Ф
Ф
Ф
Ф
状态码加1
3.374LS04反相器
图3.474LS04反相器
74LS161与74LS04连接电路图如图3.4所示
图3.574LS161与74LS04连接图
3.474LS161连接LED彩灯
图3.674LS161连接图
3.5编码和译码显示
74LS48除了有实现7段显示译码器基本功能的输入(DCBA)和输出(Ya~Yg)端外,74LS48还引入了灯测试输入端(LT)和动态灭零输入端(RBI),以及既有输入功能又有输出功能的消隐输入/动态灭零输出(BI/RBO)端。
由74LS48真值表可获知74LS48所具有的逻辑功能:
(1)7段译码功能(LT=1,RBI=1)
在灯测试输入端(LT)和动态灭零输入端(RBI)都接无效电平时,输入DCBA经74LS48译码,输出高电平有效的7段字符显示器的驱动信号,显示相应字符。
除DCBA = 0000外,RBI也可以接低电平。
(2)消隐功能(BI=0)
此时BI/RBO端作为输入端,该端输入低电平信号时,表1倒数第3行,无论LT 和RBI输入什么电平信号,不管输入DCBA为什么状态,输出全为“0”,7段显示器熄灭。
该功能主要用于多显示器的动态显示。
(3)灯测试功能(LT = 0)
此时BI/RBO端作为输出端, 端输入低电平信号时,表1最后一行,与 及DCBA输入无关,输出全为“1”,显示器7个字段都点亮。
该功能用于7段显示器测试,判别是否有损坏的字段。
(4)动态灭零功能(LT=1,RBI=1)
此时BI/RBO端也作为输出端,LT 端输入高电平信号,RBI 端输入低电平信号,若此时DCBA = 0000,表1倒数第2行,输出全为“0”,显示器熄灭,不显示这个零。
DCBA≠0,则对显示无影响。
该功能主要用于多个7段显示器同时显示时熄灭高位的零。
其引脚图及真值功能表见图3.6:
图3.774LS48引脚排列图及真值表
4实验仿真及实验测试结果
4.1仿真图
本仿真实验采用proteus仿真,电路按照上述电路仿真,全电路仿真见图4.1
图4.1全电路仿真图
本仿真实验电路共四种彩灯图形变化,8个LED蓝灯分A、B两组变化。
(1)第一种变化数码管显示“0”,其变化规律为:
A、B两组LED灯分别各自从上到下依次亮灯。
第一种变化图(彩灯及数码管局部变化)见图4.2;
(2)第二种变化数码管显示“1”,其变化规律为:
A组LED灯从上到下依次亮灯,B组LED灯从下到上依次亮灯。
第二种变化图(彩灯及数码管局部变化)见图4.3;(3)第三种变化数码管显示“3”,其变化规律为:
A组LED灯从下到上依次亮灯,B组LED灯从上到下依次亮灯。
第三种变化图(彩灯及数码管局部变化)见图4.4;(4)第四种变化数码管显示“3”,其变化规律为:
A、B两组LED灯分别各自从下到上依次亮灯。
第四种变化图(彩灯及数码管局部变化)见图4.5。
图4.2第一种彩灯图形变化(局部仿真图)
图4.3第二种彩灯图形变化(局部仿真)
图4.4第三种彩灯图形变化(局部仿真)
图4.5第四种彩灯图形变化(局部仿真)
4.2实际测试图
各类器件焊接好,做成实物,接通电源后,第一种彩灯图形变化时,数码管显示“0”,LED灯分两组由左向右依次亮灯,与理论仿真图一致。
实物亮灯情况如图4.6;第二种彩灯图形变化时,数码管显示“1”,LED灯由两边向中间依次亮灯,与理论仿真图一致。
实物亮灯情况如图4.7;第三种彩灯图形变化时,数码管显示“2”,LED灯由中间往两边依次亮灯,与理论仿真图一致。
实物亮灯情况如图4.8;第四种彩灯图形变化时。
数码管显示“3”,LED灯分两组由右向左依次亮灯,与理论仿真图一致。
实物亮灯情况如图4.9
图4.6第一种彩灯变化图
图4.7第二种彩灯变化图
图4.8第三种彩灯变化图
图4.9第四种彩灯变化图
5设计总结
(1)通过这次课程设计,加强了我们动手、思考和解决问题的能力。
在整个设计过程中,通过这个方案包括设计了一套电路原理和PCB连接图,和芯片上的选择。
这个方案总共使用了74LS48,74LS161,74194,NE555定时器等器件。
(2)在设计过程中,经常会遇到这样那样的情况,就是心里想老着这样的接法可以行得通,但实际接上电路,总是实现不了,因此耗费在这上面的时间用去很多。
(3)我在做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强,由于课本上的知识太多,平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能,而且考试容有限,所以在这次课程设计过程中,我们了解了很多元件的功能,并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。
(4)平时看课本时,有时问题老是弄不懂,做完课程设计,那些问题就迎刃而解了。
而且还可以记住很多东西。
比如一些芯片的功能,平时看课本,这次看了,下次就忘了,通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。
认识来源于实践,实践是认识的动力和最终目的,实践是检验真理的唯一标准。
本次电子课程设计将理论与实践有机结合,既考查了同学对理论知识的掌握程度,又反映了实际动手能力,更主要的是考察了同学对知识的综合运用以及创新思维能力,为今后的发展提供了一次良好的学习环境。
【参考文献】
[1]自美.电子线路设计、实验、测试[M](第3版).:
华中科技大学,2013.8
[2]尤佳,春雷,伍春洪,淑华.数字电子技术实验与课程设计[M].:
机械工业.2014.4
[3]康光华主编.电子技术基础(数字部分).高等教育
[4]康迪,敏,康丽杰,嵬.《数字电子技术》课程设计探讨《电子世界》2014年09期
[5]缪小燕,滨掖.四人抢答器实验电路的设计.市职业大报.2012.1
[6]王喜斌,王凤宇.电子技术实验与课程设计及创新与竞赛[M].:
工业大学,2010
[7]周惠朝.常用电子元件及典型应用.:
电子工业出版.2005
[8]淑,王宪伟.电子技术基础实验与课程设计.清华大学.2006
[9]承毅,肖诗海,邹友志.脉冲与数字电子技术.人民邮电.2008.2.1
[10]王渊峰.戴旭辉.AltiumDesigner10电路设计标准教程.科学.2011.1
附录一PCB图
附图1PCB图
附录二实物图
附图2实物图
附录三元件清单
元件清单表如附表1
元件名
数量
备注
Cap
2
0.01uF,4.7uF
Res
2
20k,30k
555
1
秒信号发生器
74LS161
2
计数
7404
3
反相
74194
2
移位寄存器
74LS48
1
译码
LED-BLUE
8
彩灯,负载
附表1
- 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 彩灯 图形 控制电路 设计方案