彩燈邏輯控制電路

1、電子技術(shù)課程設(shè)計 彩燈邏輯控制電路 學(xué)院：電子信息工程學(xué)院 班級： 姓名: 學(xué)號：指導(dǎo)教師： 2014年12月 目錄一設(shè)計任務(wù)與要求二總體框圖三選擇器件1.555定時器功能說明2.74LS194功能說明四功能模塊1秒脈沖電路2.彩燈維持電路3.控制顯示電路10五總體設(shè)計電路圖11六設(shè)計心得體會12彩燈邏輯控制電路一、 設(shè)計任務(wù)與要求控制8個不同顏色的彩燈依次由暗變亮，若8個都亮后，維持一段時間，然后熄滅，此后不斷重復(fù)上述過程。二、 總體框圖設(shè)計總體框圖如圖1所示。圖1 總體框圖彩燈控制電路由三個模塊構(gòu)成，顯示電路秒脈沖電路和維持電路。秒脈沖電路全程為電路提供矩形波信號使彩燈定時發(fā)亮；顯示電路為

2、維持電路提供電源：維持電路在顯示電路部分提供電源的情況下為電路提供一段較長的高電平，使彩燈在全部變亮后保持一段時間。同時結(jié)合顯示電路部分所帶元件（主要是74LS194）的性質(zhì)，使彩燈從左到右依次由暗變亮，亮后維持一段時間，然后熄滅，并且不斷重復(fù)。三、 選擇器件 選擇器件及數(shù)量如表1所示。表1 選擇器件表所選器件數(shù)量74LS194 274LS86174LS04174LS321555 定時器2電阻4電容4滑動變阻器1彩燈81、555定時器 555 定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。555 定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸

3、發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。 555 時基電路有雙極型和 CMOS 型兩種。LM555/LM555C 系列屬于雙極型。優(yōu)點是輸出功率大，驅(qū)動電流達(dá) 200mA。而另一種 CMOS 型的優(yōu)點是功耗低、電源電壓低、輸入阻抗高，但輸出功率要小得多，輸出驅(qū)動電流只有幾毫安。雙極型定時器CB555是由比較器C1和C2、基本RS觸發(fā)器和集電極開路的放電三極管TD三部分組成。555定時器引腳圖如圖2所示。圖2555引腳圖555引腳圖介紹如下：1地( GND )2觸發(fā) (TR),是下比較器的輸入3輸出 (OUT),有0和1兩種狀態(tài),它的狀態(tài)

4、由輸入所加的電平?jīng)Q定4復(fù)位 (R),叫上低電平(0.3V)時可使輸出端為低電平5控制電壓 (CV),可以用來改變上下觸發(fā)電平值6門限(閾值）(TH),是上比較器的輸入7放電 (DIS),是內(nèi)部放電管的輸出,它有懸空和接地兩種狀態(tài),也是由輸入端 的狀態(tài)決定8電源電(VCC)555定時器的內(nèi)部邏輯電路如圖3所示。圖3555內(nèi)部原理圖 上圖中TR為低觸發(fā)端，TH為高觸發(fā)端，Rd為清零端，CO為控制電壓端，D是放電端，OUT是輸出端，Vcc是電源端。555定時器的邏輯功能表如表2所示。表2邏輯功能表輸 入輸 出0XX0導(dǎo)通10導(dǎo)通1不變不變11截止11截止2、74LS194移位寄存器74LS194由4

5、個觸發(fā)器和它們的輸入控制電路組成。SR為數(shù)據(jù)右移串行輸入端，SL為數(shù)據(jù)左移串行輸入端，A到D為數(shù)據(jù)并行輸入端，QA到QD為數(shù)據(jù)并行輸出端，CLR為移步清零輸入端，S0S1為工作狀態(tài)控制端。74LS194邏輯符號如圖4所示。圖474LS194邏輯符號74LS194邏輯功能如表3所示。表374LS194邏輯功能表74LS194內(nèi)部原理圖如圖5所示。圖574LS194內(nèi)部原理圖四、 功能模塊1秒脈沖電路秒脈沖電路如圖6所示。 圖6秒脈沖發(fā)生電路本電路秒脈沖電路是一個集成的555定時器夠成的多諧振蕩器，當(dāng)電源接通后，VCC通過對R1R2向電容器充電。電容上得到電壓按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)電壓上升到2/3VC

6、C時，輸出電壓V0為零，電容器放電。當(dāng)電壓下降到1/3VCC時，輸出電平為高電平，電容器放電結(jié)束。這樣周而復(fù)始形成了振蕩。脈沖發(fā)生器由了LM555CM與R1，R2，C1，C2組成的多諧振蕩器組成,它是為燈光流動控制器提供流動控制脈沖的，多諧振蕩器的振蕩頻率可根據(jù)所需要的燈光流動速度，通過R1、R2進(jìn)行調(diào)節(jié)，由于R1阻值較大，所以有較大的調(diào)速范圍。仿真結(jié)果如圖7所示。圖7秒脈沖波形圖2彩燈維持電路彩燈維持電路如圖8所示。圖8維持電路當(dāng)?shù)诎藗€燈變亮?xí)r，使多諧振蕩器產(chǎn)生高電平，通過調(diào)電阻R3使占空比很大，使之接近1，使得彩燈維持一端時間，555定時器保持高電平的時間就是彩燈變亮后維持的時間。當(dāng)多諧振

7、蕩器變0時通過一個異或門和非門組成同或門使之清零，維持結(jié)束。仿真結(jié)果圖如9所示。圖9彩燈維持電路波形圖3控制顯示電路顯示控制電路如圖10所示。圖10顯示控制電路體現(xiàn)8個不同顏色彩燈由暗變亮，不斷重復(fù)，閃爍發(fā)光。全亮后維持一段時間。仿真結(jié)果圖如11所示。圖11顯示控制電路仿真圖五總體設(shè)計電路圖 總設(shè)計電路圖如圖12所示。圖12總設(shè)計電路圖接通電源,由555組成的多諧振蕩器產(chǎn)生脈沖信號，通過LS194寄存器移位，使輸入的二進(jìn)制代碼譯成對應(yīng)的輸出高電平信號，8只燈泡依次由暗變亮，當(dāng)?shù)诎藗€燈變亮?xí)r由555組成的維持電路給電路提供一個持續(xù)高電平使八個燈維持一端時間。間低電平出現(xiàn)時，彩燈全滅。上述步驟重復(fù)

8、循環(huán)，從而實現(xiàn)任務(wù)要求?？傇O(shè)計電路仿真結(jié)果如圖13所示。圖13總設(shè)計電路仿真圖六設(shè)計心得體會這次電子技術(shù)課程設(shè)計歷時兩個星期，在整整兩星期的日子里，可以說是思多于動，但是可以學(xué)到很多很多東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。以前上課的時候，老師經(jīng)常強(qiáng)調(diào) 在設(shè)計一個電路的時候，一定要事先把設(shè)計原理方框圖畫出來，但是我開始總覺得這樣做沒必要，很浪費時間。但是，這次課程設(shè)計完全改變了我以前的那種錯誤認(rèn)識，我接觸的那些電路都是很短、很基礎(chǔ)的，但是在課程設(shè)計中碰到的那些需要很多芯片才能完成的任務(wù)，畫設(shè)計方框圖是很有必要的。因為通過設(shè)計方框圖，在做設(shè)計的過程中，我們每一步要做什么，每一步要完成什么任務(wù)都有一個很清楚的思路，而且在實驗測試的過程中也有利于查錯。還有，以前對于課程設(shè)計還處于一知半解的狀態(tài)，但是經(jīng)過這一次的課程設(shè)計，對于怎么去排錯，查錯，怎么去看每一步的運行結(jié)果，怎么去了解各個器件的功能我有了很大的提高。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合的重要性，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考能力，才能真正為社會服務(wù)。在設(shè)計的過程中