電路課程設(shè)計(jì)燈光顯示電路11

1、 數(shù)字電子技術(shù) 課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目：燈光顯示電路 專 業(yè)：電子信息工程 班 級(jí)：2010級(jí)2班 姓 名：林大英 2010508127魏冬亮 2010508135 2012年7月一、簡(jiǎn)述燈光顯示電路是人們生活中必不可少的一個(gè)部分。有光明的地方，就有人類文明。數(shù)萬(wàn)年前，人類就已經(jīng)懂得使用自然之火來(lái)御寒、燒烤和照明。三千多年前，人類開(kāi)始使用簡(jiǎn)單燈具承載火燭，書(shū)寫(xiě)文明史。從粗糙的石燈到青銅燈，陶瓷燈到電燈，燈具的歷史變遷打上了深刻的時(shí)代烙印，同時(shí)也是社會(huì)經(jīng)濟(jì)和文化的縮影。燈光顯示電路廣泛的應(yīng)用于信號(hào)燈，在我們?nèi)粘Ｉ钪衅鹬匾淖饔谩１疚脑O(shè)計(jì)了一個(gè)燈光顯示電路，三個(gè)彩燈黃、綠、紅循環(huán)顯示，跟交通燈有異

2、曲同工之妙，并且利用軟件對(duì)相應(yīng)的電路進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果表明電路能夠很好的顯示燈光循環(huán)。二、設(shè)計(jì)任務(wù)及具體要求1、設(shè)計(jì)目的1）、掌握計(jì)算、譯碼、顯示驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試方式2）、根據(jù)不同的要求實(shí)現(xiàn)不同的輸出2、設(shè)計(jì)任務(wù)：三個(gè)彩燈紅、綠、黃循環(huán)顯示。彩燈顯示狀態(tài)表如下表所示。CLKRGY000010012010 3100411151006 01070013、 設(shè)計(jì)方案根據(jù)彩燈顯示的狀態(tài)表分析，該電路由信號(hào)發(fā)生、計(jì)數(shù)器、顯示譯碼器模塊、顯示驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。信號(hào)產(chǎn)生的脈沖作用于計(jì)算器，計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)000111狀態(tài)的輸出，顯示譯碼模塊將計(jì)數(shù)器的輸出轉(zhuǎn)換成彩燈顯示狀態(tài)，由發(fā)光二極管顯示輸出。彩燈顯示電路框圖如

3、圖所示： 顯示驅(qū)動(dòng)顯示譯碼器 計(jì)算器1、集成555定時(shí)器多諧振蕩器多諧振蕩器是能產(chǎn)生矩形波的一種自激振蕩器電路，由于矩形波中除基波外還含有豐富的高次諧波，故稱為多諧振蕩器。多諧振蕩器沒(méi)有穩(wěn)態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，在自身因素的作用下，電路就在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)之間來(lái)回轉(zhuǎn)換。555定時(shí)器多諧振蕩器如圖所示：由555定時(shí)器多諧振蕩器構(gòu)成的脈沖源如圖所示：如上圖所示，R1，R2和C是外接定時(shí)元件，電路中將高電平觸發(fā)端（THR腳） 和低電平觸發(fā)端（TRI腳）并接后接到R2和C的連接處，將放電端（DIS腳）接到R1，R2的連接處。由于接通電源瞬間，電容C來(lái)不及充電，電容器兩端電壓Uc為低電平，小于（1/3）Vcc，故

4、高電平觸發(fā)端與低電平觸發(fā)端均為低電平，輸出Uo為高電平，放電管VT截止。這時(shí)，電源經(jīng)R1，R2對(duì)電容C充電，使電壓Uc按指數(shù)規(guī)律上升,當(dāng)Uc上升到（2/3）Vcc時(shí)，輸出Uo為低電平，放電管VT導(dǎo)通，把Uc從（1/3）Vcc上升到（2/3）Vcc這段時(shí)間內(nèi)電路的狀態(tài)稱為第一暫穩(wěn)態(tài)，其維持時(shí)間的長(zhǎng)短與電容的充電時(shí)間有關(guān)。由于放電管VT導(dǎo)通，電容C通過(guò)電阻R2和放電管放電，電路進(jìn)人第二暫穩(wěn)態(tài).其維持時(shí)間的長(zhǎng)短與電容的放電時(shí)間有關(guān)，隨著C的放電，Uc下降，當(dāng)Uc下降到（1/3）Vcc時(shí)，輸出Uo為高電平，放電管VT截止，Vcc再次對(duì)電容C充電，電路又翻轉(zhuǎn)到第一暫穩(wěn)態(tài)。所以，接通電源后，電路就在兩個(gè)暫

5、穩(wěn)態(tài)之間來(lái)回翻轉(zhuǎn)，則輸出可得矩形波。電路一旦起振后，uc電壓總是在（1/32/3）Vcc 之間變化。工作波形如下：振蕩周期T=T1+T2 ，T1為電容充電時(shí)間， T2為電容放電時(shí)間充電時(shí)間 T1=0.7(R1+R2)C放電時(shí)間 T2=0.7R2C頻率 f=1/T2、74LS160計(jì)算器計(jì)數(shù)器不僅用于對(duì)時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)，還可以用于分頻、定時(shí)、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖和脈沖序列以及進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算等。計(jì)數(shù)器的種類非常繁多。如果按計(jì)數(shù)器中的觸發(fā)器是否同時(shí)翻轉(zhuǎn)分類，可以將計(jì)數(shù)器分為同步式和異步式兩種。在同步計(jì)數(shù)器中，當(dāng)時(shí)鐘脈沖輸入時(shí)觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)是同時(shí)發(fā)生的。而在異步計(jì)數(shù)器中，觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)是有先有后，不是同時(shí)發(fā)生的。74L

6、S160為同步置數(shù)，異步置零的十進(jìn)制同步計(jì)算器。 本實(shí)驗(yàn)利用了同步置數(shù)法將160接成8進(jìn)制以實(shí)現(xiàn)控制循環(huán)。當(dāng)清零端CLR為低電平時(shí)，不管時(shí)鐘端 CLK狀態(tài)如何，即可完成清零功能，并且，使得清零端為低電平的狀態(tài)僅僅在極短的時(shí)間里出現(xiàn)，故在穩(wěn)定的狀態(tài)循環(huán)中不包括該狀態(tài)。160的預(yù)置是同步的。當(dāng)置入控制器LOAD 為低電平時(shí)，必須要等下一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)到達(dá)后，才能將計(jì)算器置零，故該狀態(tài)包含在穩(wěn)定的循環(huán)狀態(tài)中。160的計(jì)數(shù)是同步的，靠CLK同時(shí)加在四個(gè)觸發(fā)器上而實(shí)現(xiàn)的。 當(dāng) CEP、CET為高電平時(shí)，在 CLK上升沿作用下 Q0Q3 同時(shí)變化， 從而消除了異步計(jì)數(shù)器中出現(xiàn)的計(jì)數(shù)尖峰。以下為74LS160接

7、成的同步八進(jìn)制計(jì)算器：引腳說(shuō)明：ENP/ENT控制端均高電平有效，LOAD（置數(shù)端）低電平有效，CLR（置零端）低電平有效，CLK脈沖信號(hào)下降沿有效，RCO為進(jìn)位輸出，A-D并行數(shù)據(jù)輸入端，QA-QD輸出端。采用置數(shù)法時(shí)可以從計(jì)數(shù)循環(huán)中的任何一個(gè)狀態(tài)置入適當(dāng)?shù)臄?shù)值而跳躍N-M個(gè)狀態(tài)，得到M進(jìn)制計(jì)數(shù)器。圖中的接法是用Q3Q2Q1Q0=0111狀態(tài)譯碼產(chǎn)生LD=0信號(hào)，下一個(gè)CLK信號(hào)到達(dá)時(shí)置入0000狀態(tài)，從而跳過(guò)10001001這兩個(gè)狀態(tài)，得到八進(jìn)制計(jì)數(shù)器。3、74LS138譯碼器138為3線-8線譯碼器。譯碼器是將每個(gè)輸入的二進(jìn)制代碼譯成對(duì)應(yīng)的輸出高、低電平信號(hào)或另外一個(gè)代碼。以下是74LS

8、138的邏輯圖：當(dāng)一個(gè)選通端（G1）為高電平，另兩個(gè)選通端（(G2A)和(G2B)）為低電平時(shí)，可將地址端（A、B、C）的二進(jìn)制編碼在一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平（反碼）譯出。在本實(shí)驗(yàn)電路中，將計(jì)數(shù)器74LS160的輸出端的信號(hào)作為譯碼器的輸入信號(hào)，G1接入高電平,G1、G2接入低電平，譯碼器處在工作狀態(tài)。A、B、C地址輸入端對(duì)應(yīng)著一個(gè)輸出Yi。4、顯示驅(qū)動(dòng)電路譯碼器的輸出信號(hào)將轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)燈管發(fā)光的信號(hào)，譯碼器的輸出每次只能有一個(gè)狀態(tài)，通過(guò)一個(gè)與非門可以達(dá)到輸出的循環(huán)顯示。U1=（Y1Y4Y7）U2=（Y2Y4Y6）U3=（Y3Y4Y5）5、實(shí)驗(yàn)總方案6、器件清單5V電源 1個(gè)20K電阻 2個(gè) 0

9、.01uF電容 1個(gè)0.47uF電容 1個(gè)555定時(shí)器多諧振蕩器 1個(gè)74LS160計(jì)算器 1個(gè)74LS138譯碼器 1個(gè)74LS12與非門 4個(gè)LED（紅、黃、綠） 各1個(gè)導(dǎo)線若干四、調(diào)試結(jié)構(gòu)記錄仿真中，我們使電平信號(hào)從最初0000到最終的0111，一次循環(huán)下去，即三個(gè)led燈的三個(gè)亮滅情況按二進(jìn)制變換情況而變化。仿真結(jié)果分析驗(yàn)證了我們組設(shè)計(jì)電路的正確性。五、總結(jié)與體會(huì)在這短暫的幾天時(shí)間里，我們進(jìn)行了數(shù)電課程設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐練習(xí)，是我們將理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐的一次機(jī)會(huì)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，加深我們對(duì)該課程的一些理論的理解和應(yīng)用，是對(duì)課程的一次綜合性學(xué)習(xí)。由于剛剛結(jié)束了數(shù)電課程考試，對(duì)一些理論的知識(shí)印象都還很深刻，運(yùn)用起來(lái)也還很得心應(yīng)手。我們這次的選題很接近生活，燈光在我們的日常生活中已經(jīng)是不可缺少的一部分了，如果沒(méi)有燈光在夜晚的照明，我們的生活中將會(huì)有很多的不方便的時(shí)候。課程設(shè)計(jì)真的很磨練我們的意志，剛開(kāi)始的時(shí)候，拿著仿真軟件卻不會(huì)用，大家在一起討論，慢慢地摸索出來(lái)了在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們參看教材和相關(guān)書(shū)目，也在網(wǎng)上找了相應(yīng)資料，綜合各種方案，最終選擇了一種最簡(jiǎn)潔的方案，用的元器件最少，排線最優(yōu)。當(dāng)我整理著自己的設(shè)