电路课程设计_灯光显示电路1

1、«数字电子技术课程设计报告题目灯光显示电路专业：电子信息工程班级：20姓名：林大英 2010508127魏冬亮 20105081352012年7月一、简述灯光显示电路是人们生活中必不可少的一个部分。有光明的地方，就有人类文明。数万年前，人类就已经懂得使用自然之火来御寒、烧烤和照明。三千多年 前，人类开始使用简单灯具承载火烛，书写文明史。从粗糙的石灯到青铜灯，陶 瓷灯到电灯，灯具的历史变迁打上了深刻的时代烙印， 同时也是社会经济和文化 的缩影。灯光显示电路广泛的应用于信号灯，在我们日常生活中起着重要的作用。本文设计了一个灯光显示电路，三个彩灯黄、绿、红循环显示，跟交通灯有 异曲同工之妙

2、，并且利用软件对相应的电路进行仿真， 仿真结果表明电路能够很 好的显示灯光循环。二、设计任务及具体要求1设计目的1）、掌握计算、译码、显示驱动电路的设计与调试方式2）、根据不同的要求实现不同的输出2、设计任务：三个彩灯红、绿、黄循环显示。彩灯显示状态表如下表所示。CLKRGY00001001201031004111510060107001根据彩灯显示的状态表分析，该电路由信号发生、计数器、显示译码器模块、 显示驱动电路构成。信号产生的脉冲作用于计算器，计数器实现000111状态的 输出，显示译码模块将计数器的输出转换成彩灯显示状态， 由发光二极管显示输 出。彩灯显示电路框图如图所示：显示驱动1

3、、集成555定时器多谐振荡器多谐振荡器是能产生矩形波的一种自激振荡器电路， 由于矩形波中除基波外 还含有丰富的高次谐波，故称为多谐振荡器。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂 稳态，在自身因素的作用下，电路就在两个暂稳态之间来回转换。555定时器多谐振荡器如图所示：I-. -VCC ”5.3 T OUTI-DIS -THS -11i99*CON *ir-' GMD -由555定时器多谐振荡器构成的脉冲源如图所示:VCC5Vu|x a bb a j <41MER RA=F&D2oka20.C447QnF35T- OUTb - DIS -ia>»»iZHR

4、 .- , , SO打- - - '-如上图所示，R1, R2和C是外接定时元件，电路中将高电平触发端（THR 脚）和低电平触发端（TRI脚）并接后接到R2和C的连接处，将放电端（DIS 脚）接到R1, R2的连接处。由于接通电源瞬间，电容 C来不及充电，电容器两端电压 Uc为低电平，小 于（1/3）Vcc,故高电平触发端与低电平触发端均为低电平，输出 Uo为高电平， 放电管VT截止。这时，电源经R1，R2对电容C充电，使电压Uc按指数规律上 升,当Uc上升到（2/3 ）Vcc时，输出Uo为低电平，放电管VT导通，把Uc从（1/3） Vcc上升到（2/3 ）Vcc这段时间电路的状态称为

5、第一暂稳态，其维持时间Tph的 长短与电容的充电时间有关。由于放电管VT导通，电容C通过电阻R2和放电管放电，电路进人第二暂稳 态.其维持时间TpL的长短与电容的放电时间有关，随着C的放电，Uc下降，当Uc下降到（1/3 ） Vcc时，输出Uo为高电平，放电管VT截止，Vcc再次对电容C 充电，电路又翻转到第一暂稳态。所以，接通电源后，电路就在两个暂稳态之间 来回翻转，则输出可得矩形波。电路一旦起振后，uc电压总是在（1/32/3 ）Vcc之间变化。工作波形如下：振荡周期T=T1+T2，T1为电容充电时间，T2为电容放电时间充电时间 T仁O.7（R1+F2）C放电时间T 2=0.7R2C频率

6、f=1/T2、74LS160计算器计数器不仅用于对时钟脉冲计数，还可以用于分频、定时、产生节拍脉冲和 脉冲序列以及进行数字运算等。计数器的种类非常繁多。如果按计数器中的触发 器是否同时翻转分类，可以将计数器分为同步式和异步式两种。 在同步计数器中， 当时钟脉冲输入时触发器的翻转是同时发生的。而在异步计数器中，触发器的翻 转是有先有后，不是同时发生的。74LS160为同步置数，异步置零的十进制同步计算器。本实验利用了同步置数法将160接成8进制以实现控制循环。当清零端CLR为低电平时，不管时钟端CLK状态如何，即可完成清零功能， 并且，使得清零端为低电平的状态仅仅在极短的时间里出现，故在稳定的状

7、态循环中不包括该状态。160的预置是同步的。当置入控制器 LOAD为低电平时，必 须要等下一个时钟信号到达后，才能将计算器置零，故该状态包含在稳定的循环 状态中。160的计数是同步的，靠CLK同时加在四个触发器上而实现的。当CEP、CET为高电平时，在CLK上升沿作用下QO Q3同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。以下为74LS160接成的同步八进制计算器:U2U4A7A12N1 n-CLS三NF - ZNT74LS160D引脚说明：ENP/ENT空制端均高电平有效，LOA（置数端）低电平有效，CLR （置零端）低电平有效，CLK脉冲信号下降沿有效，RCO为进位输出，A-D并行 数

8、据输入端，QA-QD俞出端。采用置数法时可以从计数循环中的任何一个状态置入适当的数值而跳跃N-M个状态，得到M进制计数器。图中的接法是用QQQQ=0111状态译码产生LD' =0信号，下一个CLK信号到达时置入0000状态，从而跳过10001001这两个状 态，得到八进制计数器。3、74LS138译码器138为3线-8线译码器。译码器是将每个输入的二进制代码译成对应的输出 高、低电平信号或另外一个代码。以下是 74LS138的逻辑图：当一个选通端（G）为高电平，另两个选通端（G2A）和（G2B）为低电平时, 可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平（反码）译 出。

9、在本实验电路中，将计数器74LS160的输出端的信号作为译码器的输入信号， G接入高电平，G1、G2接入低电平，译码器处在工作状态。 A、B、C地址输入端对应着一 个输出Yi。4、显示驱动电路译码器的输出信号将转化为驱动灯管发光的信号，译码器的输出每次只能有一个状态，通过一个与非门可以达到输出的循环显示。U1=（ Y1Y4Y7）'U2=（ Y2Y4Y3）'U3=（ Y3Y4Y5）'5、实验总方案6器件清单5V电源 1 个20KQ电阻 2 个O.OluF电容1个0.47uF电容1个555定时器多谐振荡器1个74LS160计算器 1 个74LS138译码器 1 个74LS1

10、2与非门 4 个LED（红、黄、绿）各1个导线若干四、调试结构记录必（A川电 OE联g m殴1|! mi看弘卫西u "*»专'昶m酊.己律一创?-N- <伴出£应亦同占E & 靠电J"吃Q七匸4 ftsU3 . zasi.Hn7UJA '闿T&T1rmin n.w*扁I 4 THigerit*U»r I !仿真中，我们使电平信号从最初 0000到最终的0111, 次循环下去，即三个led灯的三个亮灭情况按二进制变换情况而变化。仿真结果分析验证了我们组设计电路的正确性。五、总结与体会在这短暂的几天时间里，我们

11、进行了数电课程设计。课程设计是我们专业课 程知识综合应用的实践练习，是我们将理论知识应用到实践的一次机会。通过这 次课程设计，加深我们对该课程的一些理论的理解和应用，是对课程的一次综合 性学习。由于刚刚结束了数电课程考试，对一些理论的知识印象都还很深刻， 运用起 来也还很得心应手。我们这次的选题很接近生活，灯光在我们的日常生活中已经 是不可缺少的一部分了，如果没有灯光在夜晚的照明，我们的生活中将会有很多 的不方便的时候。课程设计真的很磨练我们的意志，刚开始的时候，拿着仿真软件却不会用， 大家在一起讨论，慢慢地摸索出来了.在设计的过程中，我们参看教材和相关书 目，也在网上找了相应资料，综合各种方案，最终选择了一种最简洁的方案，