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 设计内容及要求 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。 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，每种组合内图形能连续循环； 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 - 2 系统组成及工作原理 统组成 图 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。 555 定时器秒脉冲产生电路 定时电路 显示电路 控制电路 锁 存 译码电路 灯 - 3 - 3 电路设计及其工作原理 用 555 定时器制作一个秒信号发生器 555 定时器的结构图（见图 图 555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 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 同相输入端的电压为 23， 反相输入端的电压为 触发输入端 电压小于 3，则比较器 输出为 0，可使 发器置 1，使输出端 。如果阈值输入端 电压大于 2，同时 的电压大于 3，则 输出为 0， 输出为 1，可将 发器置 0，使输 出为 0 电平。 各个引脚功能： 1 脚：外接电源负端 接地，一般情况下接地。 - 4 - 8 脚：外接电源 极型时基电路 范围是 16V， 时基电路 范围为 3 18V。一般用 5V。 3 脚：输出端 2 脚：低触发端 6 脚： 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 H 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： 控制电压端。若此端外接电压，则可改变内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 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 准电压分别为的情况下，555 时基电路的功能表如表 。 表 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 - 5 - 图 555定时器电路图 74现 8 进制加计数 74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 图 74脚图） 管脚图介绍： 时钟 0零 /能 数 据输出端 3 以及进位输出 (0 输入输出关系见表 6 - 表 入 输 出 D T 0 0 0 0 0 1 0 d c b a d c b a 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 状态码加 1 4相器 图 74- 7 - 74 74接电路图如图 示 图 744接图 4接 灯 - 8 - 图 74码和译码显示 74段显示译码器基本功能的输入（ 输出（ 外， 74动态灭零输入端（ 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（ 。 由 74 （ 1） 7段译码功能（ ， ） 在灯测试输入端（ 动态灭零输入端（ 接无效电平时，输入 4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 0000外， 可以接低电平。 （ 2）消隐功能（ ） 此时 作为输入端，该端输入低电平信号时，表 1倒数第 3行，无论 入什么电平信号，不管输入 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（ 0） 此时 作为输出端， 端输入低电平信号时，表 1最后一行，与 及 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（ ， ） 此时 也作为输出端， 输入高电平信号， 输入低电平信号，若此时 0000，表 1倒数第 2行，输出全为 “0”，显示器熄灭，不显示这个零。，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 - 9 - 图 74脚排列图及真值表 - 10 - 4 实验仿真及实验测试结果 真图 本仿真实验采用 真，电路按照上述电路仿真，全电路仿真见图 全电路仿真图 本仿真实验电路共四种彩灯图形变化， 8个 灯分 A、 1）第一种变化数码管显示“ 0”，其变化规律为： A、 下依次亮灯。第一种变化图（彩灯及数码管局部变化）见图 2）第二种变化数码管显示“ 1”，其变化规律为： 从上到下依次亮灯， B 组 二种变化图（彩灯及数码管局部变化）见图 3）第三种变化数码管显示“ 3”，其变化规律为： 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）第四种变化数码管显示“ 3”，其变化规- 11 - 律为： A、 四种变化图（彩灯及数码管局部变化）见图 图 第一种彩灯图形变化（局部仿真图） - 12 - 图 第二种彩灯图形变化（局部仿真） - 13 - 图 第三种彩灯图形变化（局部仿真） 图 第四种彩灯图形变化（局部仿真） 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”， 理论仿真图一致。实物亮灯情况如图 二种彩灯图形变化时，数码管显示“ 1”， 理论仿真图一致。实物亮灯情况如图 三种彩灯图形变化时，数码管显示“ 2”， 理论仿真图一致。实物亮灯情况如图 四种彩灯图形变化时。数码管显示“ 3”， 依次亮灯，与理论仿真图一致。实物亮灯情况如图 14 - 图 一种彩灯变化图 图 第二种彩灯变化图 - 15 - 图 三种彩灯变化图 图 第四种彩灯变化图 5 设计总结 - 16 - （ 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 芯片上的选择。这个方案总共使用了 747474194， 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，而且考试内容有限，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。 - 17 - 【参考文献】 1 谢自美 验、测试 M(第 3 版 )中科技大学出版社， 2 尤佳 ,李春雷 ,伍春洪 ,杨淑华 M. 北京： 机械工业出版社 3 康光华主编 字部分） 4 康迪 ,刘敏 ,康丽杰 ,赵嵬 .数字电子技术课程设计探讨 电子世界 2014年 09期 5 缪小燕 ,陈滨掖 . 四人抢答器实验电路的设计 6 王喜斌，王凤宇 M 哈尔滨工业大学出版社， 2010 7 周惠朝 . 常用电子元件及典型应用 . 北京：电子工业出版社出版 . 2005 8 赵淑范 ,王宪伟 清华大学出版社 9 杨承毅 ,肖诗海 ,邹