彩灯控制器数电课程设计报告

五邑大学数字电路课程设计报告题目：彩灯控制器院系信息工程学院专业电子信息工程学号学生姓名指导教师王玉青彩灯控制器一、设计的要求和意义1、设计的要求使用中小型集成电路和门电路设计彩灯控制器要求完成以下功能：使用555定时器产生一个10Hz的周期信号作为时钟信号显示方式由L0到L7逐行递增点亮可选用的器件与元件：74LS138、NE555、74LS161各1块，发光二极管8支，电阻、电容任选。2、设计的意义掌握555多谐振荡器、译码器、十六进制加/减计数器的逻辑功能和工作原理，设计可改变流速的流水灯电路图，分析与设计时序控制电路。利用所学过的知识，通过设计计算﹑元件选取﹑电路板制作调试等环节，初步掌握工程设计的技能。掌握常用仪表的正确使用方法，学会简单电路的实验调试和整机指标测试方法，巩固和加深对数字逻辑电路的理论知识，锻炼动手能力。了解与课程有关的电子电路以及元器件工程技术规范，能按课程设计任务书的技术要求，编写设计说明，能正确反映设计和实验成果，能正确绘制电路图。二、硬件电路设计1、方案设计本设计采取的方案是：用NE555一个、74LS161一片、74LS138一片、74LS04一片、电阻、电容、发光二极管和门电路。由555多谐振荡器提供时钟脉冲，74LS161二进制加/减计数器一片用来计数和输出信号，通过译码器74LS138直接输出控制彩灯。如图1所示：2、555多谐振荡器电路设计555多谐振荡器的电路连接方式已确定的，只需根据所要产生的频率来确定外围的电阻和电容的大小。电阻R1和R2的确定：因为要产生10Hz的时钟信号，先假定电容C的值为0.1uF，再根据公式：)1(2ln)221(1CRRf555多谐振荡器计数器译码器彩灯非门估算出R2和R2的值，如果计算出的阻值太大或太小，可以适当调整电容C的值从而得到比较合适的R1和R2。从而得到R1、R2和C的取值分别为：R1=R2=47K，C=0.1uF。通过protues仿真后，证明该555多谐振荡器是可以产生10Hz的脉冲信号的，其仿真图如图1所示：图13、74LS161加法计数器电路设计74LS161是同步4位二进制计数器，模长为16，其引脚图如图2所示，功能表如图3所示：图2图3要使74LS161呈计数状态，根据功能表可知：引脚7、9和10要接高电平，另外，要点亮8个彩灯，则要设计一个模长为8的加法计数器，用反馈回零法来实现，具体如下：当输出Q3Q2Q1Q0为1000时，将引脚11（Q3）通过一个非门74LS04接到引脚1（清零端）。该计数器电路如图4所示：图43、74LS138译码器电路设计74LS138是集成CMOS3线—8线译码器，其引脚图和功能图如图5所示：图5由其功能表可知：当输入控制端G1为高电平且AG2和BG2同为低电平时，允许译码；A、B、C为地址输入端，Y0~Y7为输出端且为低电平有效，故译码器电路如图6所示：图64、发光二极管电路设计由于译码器的输出为低电平有效，8个发光二极管要采用共阳极接法，发光二极管正常工作电压一般为2V，工作电流为3mA~20mA，为防止电流过大，需要与发光二极管串联一个限流电阻R，限流电阻的计算如下：)2(20253mARmA由公式（2）可得：150Ω=R=1K，在这里，我们选择1K的限流电阻。其电路如图7所示：图75、将上面4个模块连接起来就可得到总电路，protues仿真结果如图8所示：三、调试过程遇到的问题与解决的方法在设计过程中，还是出现了比较多的问题，在调试的过程中，发现有些led不能亮，经过多次排查才发现有些引脚虚焊，要很认真才能找出来。觉得自己的焊接技术还要好好练习才行。还有就是对芯片引脚不熟悉，在画pcb的时候就画错了线路图，导致最后在焊接的时候要跳线。四、课程设计体会在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些芯片的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。五、附件1、电路原理图2、PCB图3、元件清单元件名称数量NE555174LS161174LS138174LS041发光二极管81K电阻847K电阻20.01uF电容1100uF电容1开关1参考文献【1】徐秀平，数字电路与逻辑设计电子工业出版社.2010,7