可编程逻辑彩灯.doc

电子技术课程设计实验报告可编程彩灯电路指导教师:佟毅学生姓名班级学号王艳彬通信090409211091王楠通信090409211092张超通信090409211097实验日期：2011年11月27日数字电路实验报告 张超 09211097 通信0904目录一、设计任务书1二、设计框图及电路系统概述11、设计框图12、电路概述1三、各单元电路的设计方案及原理说明11、振荡电路：555定时器22、分频电路：74LS16143、控制部分电路：74LS148、74LS13854、循环电路：74LS19455、彩灯部分：66、光敏电阻电路：LM324、74LS007四、调试过程及结果分析7五、设计、安装及调试中的体会7参考文献9可编程彩灯电路一、设计任务书设计并产生振荡电路、分频电路、控制电路（包括编码和译码），分频电路输出作为时钟信号，频率可调，控制电路输出作为输入信号一同提供给移位寄存器电路部分，实现双向移位彩灯循环显示、扩展功能：利用光敏电阻实现黑天彩灯循环闪亮、白天彩灯熄灭。二、设计框图及电路系统概述光敏电阻电路1、设计框图彩灯部分移位寄存器分频电路振荡电路控制电路2、电路概述利用555定时器产生振荡电路，利用2个74LS161实现分频并且通过拨码开关实现频率可调；控制电路利用74LS148优先编码器和73LS138译码器实现编码和译码功能；采用74LS194实现双向移位移位寄存器功能，以及光敏电阻电路一同控制彩灯部分。三、各单元电路的设计方案及原理说明图1 实验总体电路图1、振荡电路：555定时器555定时电路外引脚线排列如下所示：TH：阈值输入端TR：触发输入端CO：控制电压输入端OUT:输出端DIS: 放电端RST: 复位输入端其内部的两个电压比较器构成一个电平触发器，上触发电平2/3Ucc，下触发电平为1/3Ucc，在5脚控制端外接一个参考电压Uc，可改变上下触发电平值，两比较器的输出端分别接R-S触发器，由于两个或非门组成的R-S触发器必须用负性信号才能触发，因此只有同相端的电位高于反相端电位时，R-S触发器才翻转。555的逻辑功能表：输 入输 出uTHuTRRDOUT放电三极管dd00导通11截止1不变不变00导通振荡周期为：；充电时间为：；放电时间为：。根据实验需要，我们选择R=1K，R1=5.1K，C2=1F，计算可得频率为128HZ。图2 555构成多谐振荡器2、分频电路：74LS161分频电路有计数器74LS161组成。74LS161是一种二进制可预置同步计数器，利用两片74LS161可以实现八分频电路。第一片的CO控制第二片的CTT和CTP，使得第一片计数到1111后CO输出1时第二片开始工作。Q输出端依次成二分频关系，所以可是输出八个频率。图3 74LS161级联构成8种分频的分频器3、控制部分电路：74LS148、74LS138控制部分电路由编码器74LS148和译码器74LS138组成，用来控制两片74LS194的输入。译码器74LS138的四个输出端分别接两片74LS194的输入端。4、循环电路：74LS194图4 74LS194构成循环电路J5用来控制电路循环灯数量，可以选择到1到7灯循环，J3、J4用以控制彩灯循环方向，J6可以选择彩灯全亮或循环运行。两块194通过SL，SR连接，可以进行左移、右移的进位输入，通过输出端电平开关选择控制从第几位开启置位，达到循环的效果。5、彩灯部分：由于我们采用74LS148与74LS138配合进行彩灯的预置，138输出为低电平有效，所以彩灯部分我们也采用低电平有效，即让所有发光二极管的阳极一起接电源，阴极接芯片的信号。6、光敏电阻电路：LM324、74LS00利用光敏电阻和普通电阻及LM324搭建比较电路，和逻辑门电路，实现电平转换，输出电平为电路供电，达到无光主电路工作，有光不工作的状态。图5 光敏电阻控制电路四、调试过程及结果分析调试过程分为两部分，一是主干电路的调试工作。我们刚开始着手此次实验的时候就进行了严密的仿真和理论分析，焊接时候又是很小心的布线和连接，所以主电路插电就可以正常工作。而是扩展光敏电阻电路，由于最开始设计的失误，第一次焊接完毕，利用实验箱万用表等进行模拟检测，发现电平出现逻辑错误，多连接了一个与非门，经过进一步检修和调试，我们的扩展功能得以正确实现。五、设计、安装及调试中的体会 本次实验的设计过程中出现了很多问题，我们原以为自己设计的很好，算扩展功能，但是听老师的讲解以后就明白了，我们的想法太简单，而且没有什么复杂的。第一个拨码开关我们用于频率可调，利用两个74161实现分频，原理很简单，但是没有达到老师的要求，老师的意思是频率自动可调，我后来想了想，我们可以通过三片74LS194实现自动变频。双向输出，我们采用调整开关实现双向输出循环。但是按照老师的意思是自动双向才算扩展功能。板子验收后，我们做了RAM实验，后来我想了我可以利用EPROM进行实现自动循环。 由于这次实验的电路是根据很多资料参考，还有数电课上所学的知识进行设计的，总体来说比较锻炼能力，可以利用简单的芯片完成一个小型系统的功能，但板子出现彩灯循环理想的结果的时候我很高兴，收获的也很多。我们的扩展功能是从实际生活中出发想出来的，通过这个板子的设计我可以想象到夜市的霓虹灯的设计基本原理和电路，只不过那些大型彩灯循环除了基本电路还需要单片机等编程技术才能实现完美的效果。布局方面，我们吸取了上一次的经验，从一开始就对整体布线有一个大体的规划，在纸上布线完后才开始焊接的。 通过这次实验，我对一些相关芯片有了进一步的了解，实践能力