课程设计--彩灯循环控制器的设计

1、 目录1.设计意义及要求21.1设计意义21.2设计要求32.方案设计32.1设计方案一32.2设计方案二42.3 方案比较53. 方案实施53.1集成芯片介绍53.1.0 74lls16引脚图与管脚功能表资料 74ls16引脚图管脚图介绍 74ls161的功能表63.1.1 74ls154引脚图与管脚功能表资料 74ls154 概述 74ls154引脚图 管脚图介绍74ls161的功能表83.2单元电路设计93.2.0 电源电路设计93.2.1 时钟电路设计103.2.2 计数器复

2、位置数电路设计123.2.3整体电路设计124.pcb板制作及元件的焊接135.总结145.参考文献15附一：电路设计总图15附二：pcb模型图16彩灯循环控制器的设计1.设计意义及要求1.1设计意义对数字电子技术基础学习，我们掌握一些关于数字电子技术的基础知识和基本技能，具备了在日常生活与学习中应用数字技术解决问题的基本态度与基本能力但是对于各种门电路、元器件芯片的结构及其工作原理等知识，我们的理解依然比较肤浅。通过课程设计，可以让我们对课堂上的知识有更深入的理解，同时做到理论与实际相结合。此外，课程设计能够最直接有效的训练我们的创新思维，提高分析问题、解决问题的能力。1.2设计要求（1）基

3、本要求彩灯能够自动循环点亮；彩灯循环显示频率快慢0.110hz连续可调；该控制电路具有8路输出；使用外接9v电池供电。（2）提高要求控制电路具有16路以上输出；给电路添加复位控制功能，复位按钮闭合彩灯点亮，复位按钮断开彩灯熄灭。2.方案设计2.1设计方案一用555定时器构成的多谐振荡器产生脉冲信号，用计数器对脉冲进行计数，用寄存器来实现对所计数的循环操作，本实验采用的是74ls198芯片。总体方案共分为6大块。第一块实现时钟信号的产生，第二块实现计数器。 第三块实现实现左移循环，第四块实现两两左移循环点亮，第五块实现交替闪烁，第六块实现向外扩散。计数器时钟信号左移循环两两左移循环交替闪烁向外扩

4、散图2-1 方案一方框图2.2设计方案二通过计数芯片74ls161与4线16线译码器74ls154来完成，用555定时器构成的多谐振荡器自激产生周期为0.1-10s的矩形脉冲，计数芯片74ls161对脉冲进行计数，用4线16线译码器74ls154来完成对计数芯片74ls161计数的译码，从使4线16线译码器74ls154输出端从y0y15依次产生低电平，点亮led循环发光。计数器时钟信号译码器led循环点亮复位图2-2 方案二框图2.3 方案比较方案一是采用数电模块，元器件较多，接线较为复杂，方案二也是采用数电模块，元器件较少，接线相对比较简单，而且容易实现，所以本设计采用第二种方案。 3.

5、方案实施3.1集成芯片介绍3.1.0 74lls16引脚图与管脚功能表资料 74ls16引脚图图3-1 74ls161引脚图74ls161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器，他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，管脚图介绍时钟cp和四个数据输入端p0p3清零/cr使能cep，cet置数pe(低电平有效)数据输出端q0q3进位输出tc. (tc=q0q1q2q3cet) 74ls161的功能表输 入输 出清零预置使能 时钟预置数据输入 进位lhhhhlhhh l l h h l l l l 保持保持计数l#l#

6、注：表示无效，l表示低电平，h表示高点平。表示脉冲上升沿之前瞬间的电平。#表示当为高电平且计数器状态为hhhh时输出为高电平，其余均为低电平。 从74ls161功能表功能表中可以知道，当清零端cr=“0”，计数器输出q3、q2、q1、q0立即为全“0”，这个时候为异步复位功能。当cr=“1”且ld=“0”时，在cp信号上升沿作用后，74ls161输出端q3、q2、q1、q0的状态分别与并行数据输入端d3，d2，d1，d0的 状 态 一样，为同步置 数功能。而 只 有 当cr=ld=ep=et=“1”、cp脉冲上升沿作用后，计数器加1。74ls161还有一个进位输出端co，其逻辑关系是co= q

7、0q1q2q3cet。合理应用计数器的清零功能和置数功能，一片74ls161可以组成16进制以下的任意进制分频器。3.1.1 74ls154引脚图与管脚功能表资料 74ls154 概述 74ls154是一款ttl器件,74ls154译码器可接受4位高有效二进制地址输入，并提供16个互斥的低有效输出。74ls154的两个输入使能门电路可用于译码器选通，以消除输出端上的通常译码“假信号”，也可用于译码器扩展。该使能门电路包含两个“逻辑与”输入，必须置为低以便使能输出端。任选一个使能输入端作为数据输入，74ls154可充当一个1-16的多路分配器。当其余的使能输入端置低时，地址输出将会

8、跟随应用的状态。74ls154 4线-16 线译码器/解调器将4个二进制编码输入译成16个彼独立的输出之一将数据从一个输入线分配到16个输出的任意一个而实现解调功能输入箝位二极管简化了系统设计与大部分ttl和dtl电路完全兼容 74ls154这种单片4 线16 线译码器非常适合用于hyperlink /高性能存储器的译码器当两个选通输入g1 和g2 为低时, 它可将4 个二进制编码的输入译成16 个互相独立的输出之一。实现解调功能的办法是：用4 个输入线写出输出线的地址，使得在一个选通输入为低时数据通过另一个选通输入。当任何一个选通输入是高时，所有输出都为

9、高。 74ls154引脚图图3-2 74ls154引脚图 管脚图介绍四个数据输入端a,b,c,d电源vcc使能 , (低电平有效)数据输出端-地gnd 74ls161的功能表输 入输 出dcballlllllhhhhhhhhhhhhhhhlllllhhlhhhhhhhhhhhhhhllllhlhhlhhhhhhhhhhhhhllllhhhhhlhhhhhhhhhhhhlllhllhhhhlhhhhhhhhhhhlllhlhhhhhhlhhhhhhhhhhlllhhlhhhhhhlhhhhhhhhhlllhhhhhhhhhhlhhhhhhhhllhlll

10、hhhhhhhhlhhhhhhhllhllhhhhhhhhhhlhhhhhhllhlhlhhhhhhhhhhlhhhhhllhlhhhhhhhhhhhhhlhhhhllhhllhhhhhhhhhhhhlhhhllhhlhhhhhhhhhhhhhhlhhllhhhlhhhhhhhhhhhhhhlhllhhhhhhhhhhhhhhhhhhhllhxxxxhhhhhhhhhhhhhhhhhlxxxxhhhhhhhhhhhhhhhhhhxxxxhhhhhhhhhhhhhhhh注：表示无效，l表示低电平，h表示高点平。从上表知：只有g1，g2均为低电平74ls154正常工作，且输出随输入的变化输出y0-

11、y15。3.2单元电路设计3.2.0 电源电路设计 电子产品中，常见的三端稳压集成电路有正电压输出的78系列和负电压输出的79系列。顾名思义，三端ic是指这种稳压用的集成电路，只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。它的样子象是普通的三极管，to-220的标准封装，也有9013样子的to-92封装。 用78/79系列三端稳压ic来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。该系列集成稳压ic型号中的78或79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如7805表示输出电压为正5v，7909表示输出电压为负9v。 78系列

12、集成稳压器的典型应用电路如下图所示，这是一个输出正5v直流电压的稳压电源电路。ic采用集成稳压器7805，c1、c2分别为输入端和输出端滤波电容。图3-3 电源电路图3.2.1 时钟电路设计图3-4时钟电路电路图采用555计时器构成的多谐振荡器作为时钟脉冲发生器，产生的方波频率为0.110hz可调，由方波频率为0.110hz可调，可得，的参数如下：假设=10k振荡频率为： 当=0.1hz时： 解得：=2150 如果调节，使等于零。则：=2150则可取=2k当=10hz时：解得：=710000 因为：=2150所以：=707850则可取=750k以上的电阻1m。 3.2.2 计数器复位置数电路设

13、计图3-5计数器复位置数电路电路图按下d17产生低电平使计数器复位，输出q0q3为0000。按下d18产生低电平使计数器输入端置进0000，计数器从0000开始计数。3.2.3整体电路设计74ls集成管参数如下：可取=400。因此总电路图如：附一4.pcb板制作及元件的焊接在各单元电路设计的基础上，用 protel 99 se 软件画出单元电路，再把各个单元电路连接起来，画出符合软件要求的系统整体逻辑电路图。系统整体电路设计完成后，对系统整体进行仿真，验证设计的正确性。通过查阅数字电路器件手册或网络,掌握所选电子元器件，尤其是中大规模集成电路的性能、引脚定义以及封装形式，明确各器件的输入端、控

14、制端对信号的要求和输出信号的特点。电路板的制作过程如下:对应pcb图上的元件将所用到的器件底座焊接到电路板上，有跳线的话要先焊接跳线，在焊接的过程中要避免焊锡与电路板上的铜线相交，而且要注意底座对应芯片的封装关系。其中，对应缺口的左下角第一个管脚号为1然后按逆时针方向依次为2、3-，要避免跳线与管脚相交焊接时的注意二极管的极性,在焊接之前用在焊接之前要把各个电阻的阻值用万用表测试,检查阻值是否正确； 检查变压器的型号,确定220v交流电经变压器变压后是合适的电压； 最好选用220v/25w的电烙铁；焊接时动作要以把电路板铜线烫坏；焊接要准确； 每焊接好一处注意要检查是否有短路现象。 焊接完毕后

15、进行调试，具体步骤是在接通电源前，先用万用表仔细检查各管脚是否有短路，虚焊、漏焊现象。检查无误后，先不要把各个集成块插入芯片插座中，然后接通电源，用手触摸桥碓,看看是否发热,或者用万用表测试其两端的电压是否在10v左右。如果发热或者电压为零则说明电路中有短路的现象，要立刻切断电源，再做仔细的检查，改正后再进行同样的测试，直到正常为止。再测试各个芯片的电压是否正常，正常的话可以把各个集成块芯片插入芯片插座中，以上检查无误后,再进行调试。图4-1 pc板布线图5.总结通过本次课程设计较系统地掌握有关电子技术的知识，主要对计数器的原理，译码器的原理，怎么用555定时器构成多谢振荡器及控制其产生频率有了进一步认识和掌握；通过这个课程设计我们具备了在日常生活与学习中应用数字技术解决问题的基本态度与基本能力但是对于各种门电路、元器件芯片的结构及其工作原理等知识，我们的理解依然比较肤浅。通过课程设计，我们对课