数电课程设计--彩灯循环控制电路的设计2.doc

数字电子技术课程设计报告彩灯循环控制电路设计专 业： 电子与信息工程 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 潘敬熙 2011年7月4日1. 课程设计目的1.1进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。1.2了解数字电路设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。1.3熟悉几种常用集成数字芯片，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。1.4 培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。2.课程设计要求2.1 彩灯能够自动循环闪烁。2.2 彩灯循环显示且频率快慢可调。2.3 该控制电路具有8路以上输出。2.4 改控制电路具有暂停和选择变换彩灯循环亮灯个数的功能。3.电路组成框图时钟信号产生电路计数驱动电路译码显示电路4.元器件清单器材数量LM555CM174HC163D_6V174HC154DW_6V1彩色发光二极管13(多于三种颜色)开关210可变电阻15v电压源1 1电阻 2 320电阻 1 1电容 1 1电容 1 三输入与门 2 或非门 1 非门 1 导线 若干5. 各功能块电路图5.1 时钟信号产生电路时钟脉冲产生电路由555定时器和外接元件R1、R2、R 3、C1和C2构成多谐振荡器, 脚THR与脚TRI直接相连。电路没有稳态, 仅存在2个暂稳态, 电路亦不需要外加触发信号。利用电源通过R 1、R2向C 1充电, 以及C1通过R2、R3向放电端DIS放电, 使电路产生振荡。输出矩形波, 为计数器提供脉冲源。5.2 计数驱动电路本实验的彩灯循环闪烁电路选用了比较典型的同步4位二进制计数器74HCl63D加法计数器。74HCl63D 具有同步清零和同步置数的功能，在反馈出加上一个控制开关，实现了彩灯亮灯多少模式的选择。为了实现13或10盏灯循环闪烁, 本实验采用同步反馈清零法获得13进制或10进制计数器。如图所示, 当QDQCQBQA输出为1 100或1001时, U5A输出1个低电平到LOAD, 将计数器清零, 回到0000状态。5.3 译码显示电路要求控制8盏灯循环闪烁, 所以译码器选择具有多于8路输出的4 16线译码74HC154D。低13路输出端分别连接13 盏彩灯。译码器输出低电平时, 彩灯熄灭。译码器输出高电平时, 彩灯点亮。6.仿真电路总图7.实际芯片连接总图连接实物图8.总结1)实验感想2）思考题1、在数字电路设计中，对单元电路性能进行了哪些分析，遇到了哪些问题？怎样解决的？这次的彩灯循环控制电路我们总体的设计思想是将整个电路分为三大部分来分别分析：第一部分，时钟信号产生电路，主要芯片是555定时器，刚开始选择外围电阻电容参数时发现比较困难，仿真时用电压表测输出3引脚的电压时发现不变，这也就是说明所选元器件的参数没有达到使555定时器工作的目的，之后在网上查阅了别人选择的参数，自己仿真后发现彩灯可以循环点亮；第二部分，计数驱动电路，主要芯片是同步4位二进制计数器74HCl63，这个16进制计数器和我们课本上学的74HC161相似，所以用起来并没有太大的问题，不过刚开始我在选择同步复位还是异步复位的问题上纠结了一会儿，后来经过仿真后发现，异步的复位方式在亮灯的过程中会停顿一下，而同步的就没这个问题；第三部分，译码显示电路，主要芯片是4线-16线译码器分配器74HCl54，刚开始没有注意译码器的输出端都是输出的低电平，将发光二极管的正极连在上面，仿真时发现彩灯不是循环亮的，而是循环灭的，之后注意了这个端口的输出情况后，将二极管的正极接在电源上，负极接在译码器电路的输出口，就可以出现预计的效果了。2、对所设计的数字电路，可增加哪些有用的功能，怎样实现。简述思路对所设计的数字电路，可以增加同步音乐功能，大体思路是在电路的前端增加一个节拍控制器，就是检测音乐的声音幅度变化，然后产生控制计数器的不同电平，这样就相当于是由555定时器产生的输出脉冲一样。在理论的仿真中，我曾尝试着连了几次，发现仿真效果不理想，分析其原因，可能是因为仿真软件水平有限，不能完全模拟出我们所想的各种情况。此外，我还在电路中增加了控制开关，可以控制彩灯的暂停，是通过控制555定时器的信号输出端口实现的；还有增加了可控制彩灯循环灯数的开关，可以在13盏灯循环和10盏灯之间进行选择。3、对所设计的数字电路功能，考虑能否用你所了解的其他方法实现，简述思路。我们组这次的设计是彩灯循环控制电路，根据我们这学期所学的课程来看，我们还可以用汇编语言、verilog语言对可编程器件进行编程控制来达到彩灯循环控制的效果；此外，在网上查阅的资料中还发现可以用单片机来搭建电路，可以省去好多电路中的小元件，但单片机我们是下学期才会触及到，对其原理还不是太了解，通过这次的实验是我们对单片机的学习充满期待。参考书目：1 阎石，数字电子技术基础，北京，高等教育出版社，2004年2 陈永甫，555 集成电路应用M ，北京， 电子