彩燈控制器數(shù)電課設(shè)(保證優(yōu)秀)

1、目錄1.理論設(shè)計22.方案設(shè)計2方案比擬2整體方案設(shè)計23.工作原理3原理方框圖3主要工作原理34.各主要電路設(shè)計及部件工作原理3循環(huán)控制電路JK觸發(fā)器、74LS1383脈沖及降頻電路555、JK觸發(fā)器4計數(shù)顯示電路5上電復(fù)位電路65.原理總電路圖76.元器件清單87.調(diào)試過程及測試數(shù)據(jù)87.1 各主要功能塊的單獨調(diào)試87.1.1 CD4511與數(shù)碼管的調(diào)試87.1.2 555與降頻器的調(diào)試8循環(huán)局部和非門的調(diào)試9兩個74LS160的調(diào)試97.2 調(diào)試總結(jié)果分析108.課設(shè)總結(jié)109.參考文獻(xiàn)101.理論設(shè)計以10進(jìn)制計數(shù)器74LS160為主要器件，加之以循環(huán)控制電路、脈沖電路、顯示電路、復(fù)位

2、電路等，即可實現(xiàn)題目所述的功能：翻開電源時，控制器可自動清零，從接通電源時刻起，自動地依次顯示出數(shù)字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9自然數(shù)列，1、3、5、7、9奇數(shù)列，0、2、4、6、8偶數(shù)列和0、1、2、3、4、5、6、7、0、1音樂符號數(shù)列，然后又依次顯示出自然數(shù)列、奇數(shù)列、偶數(shù)列和音樂符號數(shù)列如此周而復(fù)始，不斷循環(huán)。2.方案設(shè)計比擬方案一：可以用74LS153、74LS160及NE555加以必要的電路來實現(xiàn)。此電路的特點在于：電路簡單、器件使用少、構(gòu)思奇妙。方案二： 以JK觸發(fā)器和譯碼器作為循環(huán)控制局部，加必要的門電路，結(jié)合74LS160、7448便可實現(xiàn)。此方法較為普通。在設(shè)計過

3、程中，考慮第二種方案簡單易行、思路清晰，綜合考慮，故采用方案二。用JK觸發(fā)器、74LS138、NE555、74LS160、7448、共陰數(shù)碼管、電阻、電容以及必要的門電路設(shè)計一個控制電路。a循環(huán)控制電路：兩個JK觸發(fā)器構(gòu)成四進(jìn)制00-01-10-11計數(shù)器電路、外接譯碼器74LS138和必要的門電路來循環(huán)控制4種顯示狀態(tài)，同時外加4個發(fā)光二極管作為顯示四種狀態(tài)的指示燈；b脈沖及降頻電路：由NE555構(gòu)成多諧振蕩器產(chǎn)生時鐘脈沖，JK觸發(fā)器構(gòu)成降頻電路c計數(shù)顯示電路：采用兩個10進(jìn)制計數(shù)器74LS160、7448、共陰數(shù)碼管構(gòu)成顯示電路d上電復(fù)位電路：10uF電解電容、510歐姆電阻構(gòu)成復(fù)位電路，

4、用于兩個74LS160和JK觸發(fā)器的清零3.工作原理原理方框圖循環(huán)控制局部JK觸發(fā)器、74LS138、74LS047448及顯示局部74LS32、7448LED指示局部74LS32脈沖及降頻局部NE555、JK觸發(fā)器2個74LS160 圖2-1 總體方框圖主要工作原理本系統(tǒng)重要局部為循環(huán)控制局部，循環(huán)控制局部中的JK觸發(fā)器會產(chǎn)生一個四進(jìn)制循環(huán)狀態(tài)，通過74LS138譯碼后會產(chǎn)生4個控制狀態(tài)，這4個控制狀態(tài)將分別控制74LS160的工作狀態(tài)，74LS160在脈沖的作用下經(jīng)7448譯碼后便可以顯示出4組數(shù)字。4.各主要電路設(shè)計及部件工作原理4.1循環(huán)控制電路JK觸發(fā)器、74LS138圖4-1-1

5、JK觸發(fā)器構(gòu)成的四進(jìn)制計數(shù)器電路圖4-1-2 K觸發(fā)器及74LS138構(gòu)成的循環(huán)控制電路如圖4-1-1 JK觸發(fā)器構(gòu)成的四進(jìn)制計數(shù)器電路，當(dāng)開機時，復(fù)位信號會使其輸出上下位為00，在接下來的脈沖下輸出會以000110110001循環(huán)。JK觸發(fā)器構(gòu)成的四進(jìn)制計數(shù)器電路的設(shè)計過程：由次態(tài)方程及狀態(tài)方程求J、K化簡求次態(tài)用卡諾圖表示寫狀態(tài)轉(zhuǎn)換表步驟省略4.2脈沖及降頻電路555、JK觸發(fā)器 圖4-2-1 NE555多諧振蕩器電路 圖4-2-2JK觸發(fā)器降頻電路多諧振蕩器是一種自激振蕩電路，不需要外加輸入信號，就可以自動地產(chǎn)生出矩形脈沖。多諧振蕩器沒有穩(wěn)態(tài)，所以又稱為無穩(wěn)電路。在多諧振蕩器中，由一個暫

6、穩(wěn)態(tài)過渡到另一個暫穩(wěn)態(tài)，其“觸發(fā)信號是由電路內(nèi)部電容充放電提供的，因此無需外加觸發(fā)脈沖。多諧振蕩器的振蕩周期與電路的阻容元件有關(guān)。多諧振蕩器的周期可以用公式:t=R1+2R2Cln2計算，即上圖4-2-1多諧振蕩器s。降頻電路是由一個JK觸發(fā)器構(gòu)成，當(dāng)J端和K端接成高電平時就是一個T型觸發(fā)器。T觸發(fā)器在一個脈沖的下降沿Q端的狀態(tài)會變化一次，由這個原理便可以做成倍頻降頻器。采用頻降作用：顯示奇偶數(shù)和09顯示各數(shù)字時間相同，保證顯示所有數(shù)字時間一樣計數(shù)顯示電路由于要顯示4組數(shù)字，0、1、2、3、4、5、6、7、8、9自然數(shù)列，1、3、5、7、9奇數(shù)列，0、2、4、6、8偶數(shù)列和0、1、2、3、4、

7、5、6、7音樂符號數(shù)列，分析每組的特點，音樂數(shù)列和自然數(shù)列都是按順序來，而奇偶數(shù)列那么是間隔了一個數(shù)，因此可以歸為兩組；音樂數(shù)列和自然數(shù)列、奇偶數(shù)列。以這樣的思路就可以用2個74LS160來計數(shù)。音樂數(shù)列和自然數(shù)列的74LS160：圖3-3-1 74LS160A音樂數(shù)列和自然數(shù)列都是從0開始的，因此運用起來較簡單。自然數(shù)列直接用就可以,；對于音樂數(shù)列那么到了7的的時候就要復(fù)位到0，解決方法如下：在要消除異步復(fù)位時的閃爍的前提下，可以用同步置位，即在輸出端口到達(dá)0111時把其低3位處理成職位信號，再考慮別的控制因素的情況下，電路便可如上圖方法設(shè)計。奇偶數(shù)列的74LS160：圖3-3-2 74LS

8、160B對于奇偶數(shù)列的處理，可以從輸出四位二進(jìn)制看出解決問題的方法，奇數(shù)列：0001,0011,0101,0111,1001。偶數(shù)列：0000,0010,0100,0110,1000。假設(shè)顯示局部不接四位二進(jìn)制輸出的最低位，最低位接0，那么可以得到偶數(shù)列的輸出；反之，顯示局部不接四位二進(jìn)制輸出的最低位，最低位接1，那么可以得到奇數(shù)列的輸出。對于這個奇偶數(shù)列的74LS160，假設(shè)和音樂數(shù)列、自然數(shù)列的74LS160接同一個脈沖，那么會出現(xiàn)兩類數(shù)字的跳動周期不一樣，那么就可以用0.5倍頻降頻器來實現(xiàn)。圖3-4-1 復(fù)位電路復(fù)位電路用于兩個74LS160和JK觸發(fā)器的清零，使得在一開機的情況下全部從

9、零開始5.原理總電路圖6.元器件清單7 Resistors11 Integrated CircuitsQuantity:ReferencesValueQuantity:ReferencesValue2R1, R224k1U174LS1384R3-R62201U274041R75102U3, U474LS1123 Capacitors1U5555Quantity:ReferencesValue2U6, U7741602C1, C310uF1U874481C21U974LS114 Diodes2U10, U1174LS32Quantity:ReferencesValue 4D1-D4LED-GRE

10、EN7.調(diào)試過程及測試數(shù)據(jù)7.1 各主要功能塊的單獨調(diào)試7.1.1 CD4511與數(shù)碼管的調(diào)試焊接時最先做CD4511與數(shù)碼管的連接。連接好后通上電源，首先測試數(shù)碼管的全部點亮。把CD4511的測試端LT接地，可以看到數(shù)碼管顯示8字，說明數(shù)碼管是好的。接著，把CD4511的LE端接地、BI和LT接高電平，此時在輸入端A、B、C、D接相應(yīng)的信號使數(shù)碼管顯示0-9各個字符。通過以上的測試便能得知此電路的好壞。通過以上的測試方法，本電路沒有問題、可以使用。7.1.2 555與降頻器的調(diào)試通過把555_VIRTUAL接成多謝振蕩電路便可以輸出方波，通過公式t=R1+2R2Cln2的計算可得方波周期。本

11、電路用R1=R2=24k、C= 10uF，那么t=0.5s，再通過接0.5倍頻的JK觸發(fā)器便得到1s方波。這兩個方波脈沖分別給兩個74LS160提供信號。調(diào)試：照電路圖接好線路后，給電路通上電。通過測試555_VIRTUAL的out端和JK觸發(fā)器的Q端，看其是否為0.5Hz和1Hz。在仿真軟件上得到的結(jié)果如下列圖：圖7-1-2-1 復(fù)位電路循環(huán)局部和非門的調(diào)試此局部由一個JK觸發(fā)器、一個74LS138和4個非門構(gòu)成，可以分別輸出4個高電平用以控制兩個74LS160的工作。測試：焊接好電路后，上電。給JK觸發(fā)器一個低頻脈沖，用示波器測量4個非門的輸出端，假設(shè)每個非門會分別輸出高電平，那么此電路是

12、好的。兩個74LS160的調(diào)試兩個74LS160和一些必要的門電路便可以構(gòu)成4個數(shù)列的循環(huán)輸出。如圖7-1-4-1即為自然數(shù)列和音樂數(shù)列的組合，如圖圖6-1-4-2即為奇、偶數(shù)列的組合。圖7-1-4-1 74LS160A自然數(shù)列和音樂數(shù)列的組合圖7-1-4-2 74LS160B奇、偶數(shù)列的組合把上圖兩個電路的輸出端通過或門按主圖紙接好線后便可以測試。測試：接通總電源，把兩個74LS160及JK觸發(fā)器均復(fù)位一下，觀察數(shù)碼管的顯示。如果出現(xiàn)0-9、1-9、0-8、1-7這樣的顯示情況，那么電路沒有問題。假設(shè)出現(xiàn)不顯示那么是復(fù)位沒有成功，以后連上復(fù)位電路后便會沒有問題。7.2 調(diào)試總結(jié)果分析 以上的每個主要的小功能局部調(diào)試是很容易成功的，在調(diào)試過程中夜也遇到一些問題，比方：在沒有接上電復(fù)位電路的時候，容易