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1内蒙古农业大学课程设计课程名称电子技术综合设计与实训题目名称彩灯变换控制器设计学生学院机电工程学院专业班级电气工程及其自动化1班学号090511060学生姓名江谋伟指导教师曲辉2011年12月12日2课程设计的内容设计任务及要求用一个LED数码管的每一段代表一组彩灯。按数字循环显示3种序列：自然序列1,2,3,4,···奇数序列1，3，5，7偶数序列0,2,4,6,①具有显示，清零功能。②数码管现实快慢连续调节（即计数时钟方波频率可调，0.5～2HZ）摘要这次的课程设计主要是用计数器来实现的，这个彩灯循环控制电路的实质就是要产生一系列有规律的数列，然后通过一个八段数码管显示出来。这里使用的主要就是计数器，计数器在时序电路中应用的很广泛，它不仅可以用于对脉冲进行计数，还可用于定时，产生节拍脉冲以及其他时序信号。运用计数器的不同的功能和不同的接发就可以实现不同的序列输出了。而这次的内容还包括分电路图的整合，使这个彩灯循环显示器能够按照要求那个依次输出自然序列，奇数序列，偶数序列。最后还有一个部分就是用7447译码器把74160输出的信号用数码管显示出来。一前言让人眼花撩乱的广告彩灯随处可见，他将城市的夜晚装扮的美丽迷人，商家已无法离开广告彩灯这一非常有效的宣传武器。利用价格低廉的普通集成芯片可实现很多种广告彩灯控制。例如用单片机，8086,8088等高级芯片，实现彩灯的循环点亮等，本设计利用常用的555定时器及74ls系列器件设计8路彩灯电路。3二原理框图三芯片功能介绍1）555定时器555定时器是8引脚集成器件，其工作原理为:输出电压只有两种状态：高电平低电平.在555定制器的复位端R端为低电平的条件下，无论阈值输入端TH和触发输入端TBTc取何值，输出端OUT输出低电平，且放电端口D与地接通。当复位端R为高电平时，如果阈值电压TH2Vcc/3,且触发电压TRVcc/3，输出端OUT输出低电平，且放电端口D与地接通；如果阈值嗲电压THVcc/3，且触发电压TRVcc/3，输出端OUT和放电端D保持原状态不变：只要触发电压TRVcc/3时，输出端OUT输出高电平，且放电端口D与地段开。f=1.43/(R1+2*R2)*c时钟生成器地址生成器控制开关八选一数字选择器八路彩灯4TRIG2OUT3RST4CVOLT5THR6DISC7VCC8GND1U?LM555H0.00000001FC210KR210KR10.00047mFC1VCC5vGNDGNDGND图1555定时器连接图2）16进制计数器74LS16074SL160是16引脚器件，其功能为：74LS160具有清零，计数，置数功能，当清零端CR为低电平时，输出端Q0，Q1，Q2，Q3输出低电平；当清零端CR为高电平，且置数端LD为低电平时，在CP脉冲的上升沿来时，完成置数功能，即Q0=D0，Q1=D1，Q2=D2，Q3=D3.当清零端CR，置数端LD，使能端CTP，CTT均为高电平时。完成对CP脉冲的计数功能。5表174ls161功能表CLR1LD9ENT10ENP7CLK2RCO15P03Q014P14Q113P25Q212P36Q311VCC16GND8U2DM74LS161ANGNDGNDS1图274ls161连接图输入输出CPCRLDCPTCTTD0D1D2D3Q0Q1Q2Q3上升0xxxxxxx0000上升10xx00000000上升111100000001上升111100000010上升111100000011上升111100000100上升111100000101上升111100000110上升111100000111上升111100001000上升111100001001上升111100001010上升111100001011上升111100001100上升111100001101上升111100001110上升111100001111上升63）3线-8线译码器74SL13874LS138是16引脚集成器件，其功能为：当使能端G1为高电平，O2A和O2B为低电平时，74SL138具有译码功能，此时，当输入端C,B,A的输入信号由000依次变到111时，输出端Y0，Y1,Y2，Y3,Y4，Y5，Y6，Y7，输出低电频依次从Y0移至Y7。表274ls138功能表输入输出G1O2AO2BABCY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y71000000111111110000110111111100010110111111000111110111110010011110111100101111110110011011111101100111111111100xxxxxx11111117A1B2C3OE2A4OE2B5OE16Y77GND8Y69Y510Y411Y312Y213Y114Y015VCC16U3SN74LS138NGND1KR1R2R3R4R5R6R7R85vGNDD1D2D3D4D5D6D7D85v231S2231S35v图374ls138连接图四原理说明由于74160本身就是一个十进制计数的芯片，因此对于这个部分就只需按照其功能表来接电路就可以实现十进制自然序列输出了。在脉冲信号的触发下，计数器的输出端的状态依次为000→001→010→011→100→101→110→1111，然后再将计数器的输出端和数码管的输入端口相接就可以在数码管上面看到依次显示从0到7了。奇数序列显示电路将奇数1，3，5，7，用8421BCD码分别表示为：“001”，“011”，“101”，“111”，，可以发现最后一位都为1，因此可以在上述十进制8自然序列的基础上将数码管的最低位接高电平就可以实现奇数序列了。虽然在每个脉冲触发的作用下，芯片实现的仍然是十进制，但是由于数码管最低位接高电平，在数码管显示的则是奇数列，但是显示的时间间隔是正常自然序列的2倍，为了实现相邻显示时间间隔相等，我们可以利用二分频电路解决上述问题。偶数序列显示电路将偶数0，2，4，6用8421BCD码分别表示为“000”，“010”，“100”,“110”,,可以发现最后一位都为0，因此可以在上述十进制自然序列的基础上将数码管的最低位接低电平就可以实现偶数序列了。虽然在每个脉冲触发的作用下，芯片实现的仍然是十进制，但是由于数码管最低位接高电平，在数码管显示的则是偶数列，但是显示的时间间隔是正常自然序列的2倍，为了实现相邻显示时间间隔相等，我们可以利用二分频电路解决上述问题。9TRIG2OUT3RST4CVOLT5THR6DISC7VCC8GND1U1LM555H0.00000001FC210KR210KR10.00047mFC1VCC5vGNDGNDGNDCLR1LD9ENT10ENP7CLK2RCO15P03Q014P14Q113P25Q212P36Q311VCC16GND8U2DM74LS161ANGNDA1B2C3OE2A4OE2B5OE16Y77GND8Y69Y510Y411Y312Y213Y114Y015VCC16U3SN74LS138NGND1KR1R2R3R4R5R6R7R85vGNDD1D2D3D4D5D6D7D8GNDS15v231S2231S310五结论与问题讨论该电路的设计基本上完成了实验的要求功能，只是在按下停止按钮的时候，一放开改按钮，彩灯仍然继续显示。只有按住停止按钮不放开，彩灯才回停止显示。在设计这个电路的时候遇到了许许多多的问题，例如：怎样能使8路彩灯能够自动循环点亮，怎样使彩灯显示奇数偶数数字，怎样使每个数字显示时间相等。这些问题都是要经过上网查找资料，了解芯片的功能，在草稿纸上一遍又一遍的画出电路图，经过化简后再在软件Quartus上做出相应的电路图。在这次的课程设计中，我收获很大，具体有以下几方面：1.学以致用。在学习数字电路的过程中，上课我们都是些理论上的东西，并且上学期做实验也是照着书本上给出设计好的电路连线，却一直都没有正在运用到自己所学的知识来设计一个电路。而这次的课程设计真正让我们通过自己的知识和努力，通过自己查阅资料、分析来解决问题。这不但能巩固我们所学的理论知识，又能提高我们的实践能力。2.学会分析解决设计上的问题。在设计电路的过程中，每一步都要自己去思考分析，遇到问题时，经常都要经过多次的尝试来解决改善问题，有时一点微小的错误都会影响到结果的正确以否，而这些微小的错误经常都是很难发现，这就需要我们学会仔细分析问题。3.懂得了如何去安装调试电路。设计电路，关键步骤还在于解决实际遇到的问题，安装调试出正确的结果，这一步是至关重要也是最为困难的。很多时候，理论分析正确，调试却不一定正确，这关键也在于调试过程是否正确。我们必须遵循一些安装调试步骤，先单个调试，然后再整体调试，先局部再整体，切不可一次安装后调试，因为这样是很难查出错误来。总之，这次的课程设计的收获是很大的，通过这几天的努力，终于设计出“彩灯循环控制器”的电路。从开始的无从下手到熟悉各种芯片的功能，到尝试着设计各个单元电路，再到每个细节问题错误的改进和矫正，这里的每一步都是一个大大的提高，特别是许多的细节问题都是很棘手的。但是结果证明，只要不断地努力，不断地思考，目标是一定会实现的。参考文献1《数字电子技术基础》高等教育出版社康华光2《电子线路设计·实验·测试》第三版，谢自美主编，华中科技大学出版社3《新型集成电路的应用――电子技术基础课程设计》，梁宗善主编，华中科技大学出版社4《电子技术基础课程设计》，孙梅生等编著，高等教育出版社