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毕业设计论文
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上饶职业技术学院双色三循环彩灯设计,毕业设计论文
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上饶职业技术学院 电子工程系 课程设计 课程名称： 电子技术应用模块 题目名称： 双色三循环方式彩灯控制器的设计 年 级： 06 级 学 生专业： 应用电子技术 学生学号： ZD06010008 ZD06010005 指导教师 : 学生姓名 ： 技术职称： 高级工程师 2008 年 5 月 30日 制 nts课程设计任务 1 课程名称 电子技术应用模块 2 课程性质 必修专业课 3 适用年级 06级 4 适用专业 应用电子技术 5 设计题目 双色三循环方式彩灯控制器的设 计 6 实验要求 选 开 7 选题要求 最多组数 2组 每组最多人数 3人 8 指导老师 吴国辉 职称 高级工程师 9 设计目的 9.1 进 一步掌握模拟电子技术，数字电子技术等课程的知识在本课程设计中的 用 9.2 熟悉电路的设计过程及设计方法 9.3 掌握课程设计的基本过程和课程设计报告的撰写方法 10 设计要求 10.1 控制器有 8路输出，每路用双色三循环发光二极管指示 10.2 控制器有三种循环方式：方式 A：单绿左移 单绿右移 单 红左移 单红 移 方式 B：单绿左移 全熄延迟拌声音方式 C: 单红右移 四灯红闪、四灯绿闪延迟 10.3 由单刀三掷开关控制三种方式，每种方式用单色发光二极管指示 10.4 相邻两灯点亮时间约在 0.2-0.6s间可调，延时时间约在 1-6s 间可调。 10.5 要求用 10V电源设计。 11 课程设计的进度安排 11.1 2008年五月 9号 17号，完成初稿 11.2 2008年五月 18号 30号，上交课程设计报告及实验样品 12 参考书目 12.1 黄永定 主编 电子线路实验与课程设计 北京 机械工业出版社 2005.8 12.2 谢自美 电子线路设计、实验、测试 武汉 华中科技大学出版社 12.3 高吉祥 全国大学生电子设计竞赛培训系列教程 北京 电子工业出版社 2000年 13 任务书下达时间 2008年 4月 28 nts课程设计评分标准 （选开实验） 姓名： 董珺 童志良 年级： 06 级 专业：应用电子技术 班级： （ 1） 班总分： 考核项目 平 时 成 绩 设 计 报 告 总成绩 考核 内容 态度、纪律（ 20%） 设计报告 书写和水平（ 80%） 考核环节 团结协作有钻研精神 爱护公物文明卫生 遵守纪律和制度 摘要符合要求 、 语句通顺 、 内容充实、图表和曲线清晰符合规范、文字 规范。 方案选择、论证、设计、计算正确 。 分值 6 6 8 80 100 评分 评分教师： 评分时间： 年 月 日 nts 课程设计报告 年级 06级 专业 应用电子技术 班级 （ 1） 班 姓名 董郡 童志良 指导老师 吴国辉 职称 高级工程师 课程名称 电子技术应用模块 课程性质 必修专业课 设计项 目 双色三循环方式彩灯控制器的设计 实验要求 选开 1 设计目的 1.1 进一步掌握模拟电子技术、数字电子技术等课程的知识在本课程设计中的应用 1.2 熟悉电路的 设计过程及设计方法 1.3 掌握课程设计的基本过程和课程设计报告的撰写方法 2 设计要求 2.1 控制器有 8路输出，每路用双色三循环发光二极管指示 2.2 控制器有三种循环方式： 方式 A：单绿左移 单绿右移 单红左移 单红右移 方式 B：单绿左移 全熄延迟拌声音 方式 C: 单红右移 四灯红闪、四灯绿闪延迟 2.3 由单刀三掷开关控制三种方式 ，每种方式用单色发光二极管指示 2.4 相邻两灯点亮时间约在 0.2-0.6s间可调，延时时间约在 1-6s 间可调。 2.5 要求用 10V电源设计。 3 课程设计的进度安排 3.1 2008年五月 9 号 17号，完成初稿 3.2 2008 五月 18 号 30 号 ，上交课程设计报告及实验样品 nts 双色三循环方式彩灯控制器 摘要 设计任务中 要求的三种循环方式并你复杂，用中小规模集成电路就能实现。因此，本课题选用中小规模集成电路来设计。本控制器应由方式选择、计数器、译码器、 LED显示电路、振荡器、控制电路、延时电路、 蜂鸣器等组成，其框图如正文部分。本控制器的核心元器件为计数器和译码器，分别采用 CMOS 中规模集成电路 CC4516和 CC4514. CC4514为 16脚双 列直插的中规模集成可预置数的 4位二进制加 /减计数器（单时钟）。 关键词 译码器 振荡器 触发器 双色二极管 1 引言 信息技术以前所未有的速度飞快地向前发展，信息技术已经成为经济发展的关键手段。 本循环彩灯控制方式的设计难点就是循环功能能否实现于控制电路是否起作用。而如今双色三循环方式彩灯已广泛应用与各个领域中。 2 电路设计 2.1 电路基本原理 本 控制器的核心元器件为计数器为译码器。 分别采用 CMOS 中规模集成电路CC4516和 CC4514.CC4514 有 5种功能：置数、清零、不计数、加计数、减计数，CC4514 是 4 位锁存 /4 线 -16 线译码器，其输出为高电平有效。 CC4514 就有数据锁存、译码和禁止输出三种功能。数据锁存功能由 EL端施加电平实现， EL=0时，O0-O15 保持 EL 置“ 0”前的电平；禁止端 E 非为高电平时， O0-O15 输出全为低电平；因此， CC4514 若作为译码器使用时， EL应接高电平， E非应接低电平， nts 图 1 双色三循环方式彩灯控制器框图 2.2 设计过程指导 2.2.1 LED显示器 O0-015为译码器 CC4514 的输出。 CC4514共有 16个输出，而双色发光二极管只有 8个，因此每两个输出接同一个发光二极管。发光二极管为双色三脚发光二极管，其限流电阻有三种连接方法，本控制器采用 8个限流电阻的方法。发光二极管的极限电流一般为 20-15mA，发光二极管的压降约为 2V，通过发光二极管的电流可取为 10-15mA，以保证发光二极管有足够的亮度，而且这样又不易损坏发光二极管。 2.2.2 振荡器 振荡器有多种形式， 图 2所示的振荡器比较简明常用，其中图 2(a)中为 CMOS非门构成的振荡器，图 2(b)为用 555构成的振荡器的振荡周期 T=1.4RC,用 555构成的振荡器的振荡周期 T=0.7(R1+2R2)C。 nts 图 2 振荡器 2.2.3 触发器 循环方式的设计思路如下： PL=1 UP/ =1 UP/ =0 UP/ =1 起始 计数（置“ 1000） 加数器 O15 时减计数 O0时加计数 图 3所示 由 D触发器的构成的二分频电路， O15和 O0作为时钟信号，一个时钟触发器的状态翻转一次。图 3(b)是利用 D触发器的直接置“ 1“端和直接置”0“ 端来实现触发器的状态转换。图 (c)和 (d)由门电路组成的基本 RS 触发器，图(c)所示电路中， RS 输入为高电平有效，因此 O15和 O0可直接作为 S与 R的输入。图 (d)的电路输入为低电平有效， O15， O0反向后作为触发器输入。除以上几种电路外，也可以直接用 RS触发器或 JK 触发器来 实现。经实践，图 3所示的几种电路都能达到控制的作用。 nts 图 3 触发器控制电路 2.2.4 延时电路 循环 方式的的设计思路如下： PL=1 UP/ =1 =1 置数 1000 加数器 O15时延时 延时 电路可采用单稳态电路， O15的下降沿作为单稳态电路的触发信号。根据功能要求，可采用微分型单稳态电路、 555构成的单稳态电路及分立元器件构成的单稳态电路，而下降沿触发的与非门构成的微分型单稳态电路和 555 构成的单稳态较为理想。 与非门构成的微分型单稳态电路，其中 Cd， Rd为微分电路 ，当 ui为窄脉冲触发时， Cd与 Rd可省略。 O15的下降沿作为单稳态电路的触发信号，因此 O15要经微分和限幅后再触发单稳态电路、延时时间由 RC决定。 555构成的单稳态电路如图 4所示， C1R1和 VD起微分限幅作用。因为本电路要求低电平 触发，没有触发的时候 555的第 2 脚要为高电平，所以要接 R2，对于ntsR1和 R2的 阻值比要求比较严格，要保证 没有 触发的时候第 2脚电压大于1/3VDD，触发的时候电压小于 1/3VDD。延时时间由 RP和 C2决定。 图 4 555构成的单稳态电路 在循环方式 C中，要实现单红右移，计数器 应从“ 0000”开始递增，因此应先清零再加法计数。根据计数器和译码器的功能，计数器和译码器本身无法使输出实现 四灯红闪、四灯绿闪，因此，可通过延时电路给 8个双色发光二极 管加上振荡信号来解决。方式 C的循环过程可表示为： MR=1 UP/ =1 =1 清零 加计数 O7时延时 在设计时要注意，要求是在同一个电路中通过方式选择来实现 3 种循环功能， 而不是设计 3个 电路。 3种循环方式要相互隔离，如按方式 A工作时则不能有方式 B现象出现，因此可采用双向模拟开关 CC4066 进行隔离。 5.工作过程分析 选择方式 A，指示 C2灯 LED8亮， VD19导通，开关刚接通瞬间 C4 短路， IC2的 PL=1,IC2计数器置数“ 1000”，电 源接通瞬间， C2短路，触发器直接置零端R=1，触发器直接置零，即 IC2的 UP/ =1,计数器，从 “ 1000”开始计数， C2充电结束后，触发器 R=0，不起作用。当计数到“ 1111”时， O15=1， VD2导通，nts同时 IC4A导通，触发器翻转， UP/ =0，计数器递减计数。当计数到“ 0000”时， O0=1， D触发器又翻转， UP/ =1，计数器又开始递增计数。也就是说，递增计数到“ 1111”时触发器翻转一次，递减计数到“ 0000”时触发器又翻转一次。 选择方式 B，指示灯 LED9亮， VD20导通，开关刚接通 瞬间， C4短路， PL=1，IC2计数器置数 ” 1000” ,电源接通瞬间， C2 短路，触发器 R=1，触发器直接置零， UP/ =1， 计数器从“ 1000”开始计数， IC4A 端开， D触发器输出不变 UP/一直为“ 1”， 计数器始终递增计数，当计数到“ 1111”时， O15=1， IC8C导通，当 O15从高电平变为低电平时，触发单稳态电路， IC6输出变为高电平， =1，灯全部熄灭， IC8c 导通， VT1导通，蜂鸣器响。延迟时 IC4c导通， PL=1，计数器始终在置数“ 1000”，延迟结束时， =0，计数器又从“ 1000”开始计数 。 选择方式 C，指示灯 LED10亮，开关刚接通瞬间， C3短路， MR=1,IC2 计数器清零电源接通瞬间， C2短路，触发器 R=1，触发器直接置零， UP/ =1，计数器从“ 0000”开始计数，当计数到“ 0111”时， O7=1,因 IC8A导通，当 O7从高电平变为低电平，触发单稳态电路， IC6输出为高电平， =1， IC3 的 O0-O15输出全为 低电平， IC4B 导通，延迟时计数器清零， IC7与非门输出脉冲信号， VT2发射极输出脉冲信号送到双色发光二极管，使 8盏灯四灯红闪、四灯绿闪。延迟结束，计数器又从“ 0000”开 始计数。 3 调试方法 3.1 检查振荡器 是否振荡。如果双色发光二极管灯亮并左右移动，说明振荡器已工作；如果双色发光二极管只有固定的某一盏灯亮，则应检查振荡器是否振荡。可用示波器检测振荡器的输出，或用指针式万用表直流电压挡测量振荡器输出。如果示波器能检测出振荡波形，或万用表指针左右摆动，则说明振荡器已工作。 3.2 观察计数器能否置数，若不能置数，检查 C4是否接错或损坏，若置数的时nts间太久，则应减小 C4的容量或 R19的阻值。接循环方式 C，检查计数器能否清零，若不能，检查 C3,R5等器件。 3.3 接循环方 式 A，检查 D触发器在一循环周期内能否翻转两次，若不能翻转，则应检测 D触发器是否损坏，再检查 VD1,VD2,R2,R3,IC4A 等器件。 3.4 接循环方式 B，用万用表测量 IC6的输出电压，检查 当计数器计数到“ 1111”时，单稳态电路的输出是否从低电平变为高电平。如果单稳态电路的输出一直为低电平，则邪恶两 IC6的第 2脚电压是否一直为高电平而没有低电平触发信号，然后再检查周围相关的元器件。如果单稳态电路的输出始终为高电平，可能是IC6第 2脚电压一直为低电平所导致，说明 R20与 R21的阻值选择不当。 3.5 接循 环方式 C，检查能否四灯红闪、四灯绿闪。检查 IC4C,IC7,VT2 等元器件。 nts 4 小结 循环 彩灯的电路很多，循环方式更是五花八门，而且有专门的可编程彩灯集成电路。绝大多数的彩灯控制电路都是用数字电路来实现的。例如，用中规模集成电路实现的彩灯控制电路主要用计数器、译码器、分配器和移位寄存器等集成。本次设计中介绍的双色循环彩灯控制器就是用计数器和译码器实现的，其特点是用双色发光二极管，能发红色和绿色两色光。 5 本次课程设计的心得体会 人往高处走，水往低处流，想要做个优秀的人就不 得不努力，在本次的课程设计中我获得了以上这几句话。自己奋斗的道路往往都满艰辛的，就我喽，平常还认为自己学的还可以，
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