最新数字电子课设报告双向流动彩灯控制器设计.docx

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最新数字电子课设报告双向流动彩灯控制器设计

一、概述

此设计的目的是控制五路彩灯双向流动，设计的主要要求如下：

1.用中规模计数器设计该双向流动彩灯控制器。

2.要求彩灯双向流动点亮，其闪烁频率在1~10Hz内连续可调。

3.要求用555定时器设计时钟脉冲，五路彩灯采用五个发光二极管代替。

二、方案论证

设计一个双向流动彩灯控制器，控制五路彩灯双向流动，这里采用两种方案。

1.方案一

图1方案一原理框图

方案一原理框图如图1所示，方案一采用555定时器连接成多谐振荡器产生频率在1~10Hz内连续可调的时钟信号，然后将时钟信号输出通过计数器接受。

然后，经过八进制加法计数器的循环计数实现双向流动功能。

最后，通过译码器译码，选择某一彩灯进行亮灯。

2.方案二

图2方案二原理框图

方案二原理框图如图2所示，此方案的前部分和上一个方案是相同的，都是采用555定时器连接成多谐振荡器产生频率在1~10Hz内连续可调的时钟信号，然后将时钟信号输出通过计数器接受。

利用计数器选择四进制加法或减法计数器进行计数实现双向流动功能。

最后，通过译码器译码，选择某一彩灯进行亮灯。

3.方案确定

依据课题所给要求及实验元器件，最终确定方案一为最终方案。

三、电路设计

电路主要分为三个模块，多谐振荡器模块、八进制加法计数器电路模块、译码器与彩灯电路模块。

1.多谐振荡器电路

在实际连接时，555定时器的外引线排列图如图3所示。

图3555定时器的外引线排列图

由555定时器构成的多谐振荡器电路如图4所示。

图4由555构成的多谐振荡器

接通电源后，电容C1被充电，Vc上升，当Vc上升到2/3Vcc时，触发器被复位，此时Vo为低电平，电容C1通过R2和T放电，使Vc下降。

当Vc下降到1/3Vcc时，触发器又被复位，Vo翻转为高电平。

周期T为：

T=（R1+2R2+R3）Cln2≈0.7（R1+2R2+R3）C

这样，通过控制电容充放电时间，使多谐振荡器产生时钟信号，然后，通过调节滑动变阻器使多谐振荡器产生的时钟信号频率在1~10Hz内连续可调。

2.八进制加法计数器电路

原理图如图5所示。

图5八进制加法计数器原理框图

利用74LS160制作八进制加法计数器。

计数器从0000~0111正常运行，到0111时进行异步置数使其变为0000，实现八进制循环计数。

然后，通过后续电路，使0000控制彩灯1，使0001和0111控制彩灯2，使0010和0110控制彩灯3，使0011和0101控制彩灯4，使0100控制彩灯5，由此实现五路彩灯双向流动功能。

八进制加法计数器状态转换图如图6所示。

图6八进制加法计数器状态转换图

3.译码器与彩灯电路

译码器与彩灯电路如图7所示。

图7译码器与彩灯电路

译码器前接计数器，将计数器传送信号译码，然后，通过彩灯电路使彩灯双向流动。

四、性能的测试

利用Multisim10进行测试和仿真。

1.调节多谐振荡器频率，在1~10Hz连续可调，部分仿真结果如图8所示。

图8f=10Hz输出电压波形

2.调节频率为10Hz时,彩灯双向流动仿真结果如下所示。

图9彩灯LED1被点亮

图10彩灯LED3被点亮

图11彩灯LED5被点亮

图12彩灯LED3被点亮

图13彩灯LED1被点亮

仿真结果，彩灯点亮顺序为LED1->LED2->LED3->LED4->LED5->LED4->LED3->LED2->LED1,可实现彩灯双向流动功能。

3.电路整体性能测试

通过测试，电路可以实现彩灯双向流动功能，且频率在1~10Hz内连续可调，实验仿真结果完全符合要求。

五、结论

经过Multisim10的测试，彩灯双向流动点亮，其闪烁频率在1~10Hz内连续可调，完全符合设计要求。

六、性价比

本电路采用的都是简单且常见的元器件，价格相对便宜，性能基本符合技术要求。

适用于对技术要求不是十分严格的电路。

因此，本电路的性价比较高。

七、课设体会及合理化建议

这次课程设计可以说有很大的收获，开始时设计好几个方案均不能达到要求。

在答疑时听取了孙老师的建议，设计出两个可行的方案，并通过性价比、可行性等最终敲定一个的方案。

设计好电路时，便开始进行模拟实验电路。

这时便开始遇到一次又一次的打击，总是得不到想要的结果，只好从资料中检查每一个芯片的功能表、真值表，并改进电路，我忘不了电路运行成功的那一刻，太兴奋了。

还有，一开始对软件不熟悉，刚进行上机设计时很不顺手，遇到不少麻烦，经过自己的学习和老师的指导，才完成了电路的设计并成功进行了仿真。

从这次课程设计活动中我认识到了一定要认真对待每一个问题，很有可能就在一个你不注意的地方导致你失败。

参考文献

[1]刘修文主编.实用电子电路设计制作.[M]北京：

中国电力出版社，2005年

[2]朱定华主编.电子电路测试与实验.[M]北京：

清华大学出版社，2004年

[3]路勇主编.电子电路实验及仿真.[M]北京：

北京交通大学出版社，2004年

[4]董玉冰主编.Multisim9在电工电子技术中的应用.[M]北京：

清华大学出版社，2008年

[5]阎石主编.数字电子技术.[M]北京：

高等教育出版社，2006年

[6]谢自美主编．电子线路设计·实验·测试．[M]武汉：

华中科技大学出版社，2006年

[7]华满清主编．电子技术实验与课程设计．[M]北京：

机械工业出版社，2005年

附录I总电路图

附录II元器件清单

序号

编号

名称

型号

数量

1

R1、

电阻

8.2k

1

2

R2、

电阻

18k

1

3

R3、

滑动变阻器

1M

1

4

R4、

电阻

665

1

5

C2

电容

10nF

1

6

LED1、LED2、LED3、

LED4、LED5、

发光二极管

LED

5

7

U5A、U8A、

U9B、U10C、

非门

74LS04

4

8

U1A、U6B、U7C、

与非门

74LS03

3

9

U4A

与非门

74LS02

1

10

直流电源

5V

1

11

U11、

555定时器

LM555CM

1

12

C1

电容

3.3uF

1

13

U2

十进制计数器

74LS160

1

14

U3

译码器

74LS138

1