多种图案霓虹灯控制器设计综合课设.docx
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多种图案霓虹灯控制器设计综合课设
多种图案霓虹灯控制器设计综合课设
学号：
0121111360719
课程设计
题 目学 院专 业班 级姓 名指导教师
多种图案霓虹灯控制器设计
自动化自动化自动化1103
黄诚杨莉李波
年月日
课程设计任务书
学生姓名：
黄诚 专业班级：
自动化1103班 指导教师：
杨莉李波 工作单位：
自动化学院 题目:
多种图案霓虹灯控制器设计
初始条件：
1．运用所学的模拟电路和数字电路等知识；
2．用到的元件：
实验板、电源、连接导线、74系列芯片、555芯片等。
要求完成的主要任务:
1．现有4只彩灯，红－绿－蓝－黄，试设计控制器，要求彩灯能实现如下追逐图
案，彩灯控制器的三种图案及其状态转换如下所示：
2．摇摆状态0101←→1010，重复6次。
3．暗点循环0111→1011→1101→1110→0111→这样重复循环3次。
4．霓虹灯控制工作状态按照上述2至3步自动重复循环。
时间间隔为1秒。
5．严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。
时间安排：
第1天下达课程设计任务书，根据任务书查找资料；
第2～4天进行方案论证，软件模拟仿真并确定设计方案； 第5天提交电路图，经审查后领取元器件；
第6～8天组装电路并调试，检查错误并提出问题；
第9～11天结果分析整理，撰写课程设计报告，验收调试结果；第12～14天补充完成课程设计报告和答辩。
指导教师签名：
年月日系主任签名：
年月日
1
目录
引言 11设计意义及要求........................................................2
设计意义.....................................2设计要求.....................................2
2方案设计....................................................................3
设计思路.....................................3方案设计.....................................4
设计方案一电路图.....................................4设计方案二电路图简单说明............................5
方案比较.....................................5
3部分电路设计............................................................5
暗点循环.....................................5摇摆状态.....................................6二十四进制计数器.............................7时钟脉冲信号的制作...........................8两种状态的切换与叠加..........................9
两种状态的切换.......................................9两种状态的叠加......................................10
4调试与检测.......................................11
调试中故障及解决办法.......................11调试与运行结果 11
5仿真操作步骤及使用说明..................12结束语............................................................................................13
武汉理工大学《电工电子综合课程设计》说明书
二十四进制计数器
24进制计数器两片74LS90组成，其连接方式如图所示。
74LS90是一种2-5-10进制计数器，在时钟信号下降沿触发，图3-3是其引脚图，表3-1是其功能表。
将74LS90的CKB和Q0两个管脚相连则构成了异步10进制计数器，CP为输入的时钟信号。
U1为低位，Q1Q0为有效输出。
当U1计数时，其输出Q3Q2Q1Q0完成0000→0001→0010→0011的计数，随后变为0100，Q2输出1反馈到R0（0）和R0（9），使输出迅速置为0000，即完成反馈清零。
与此同时，Q11变为0，形成下降的时钟信号，从而触发U2计数。
U2为高位，Q2Q1Q0为有效输出。
U2的工作原理与U1类似，只是在输出从0101变为0110后迅速对自身进行清零。
图
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武汉理工大学《电工电子综合课程设计》说明书
图
脉冲信号单元
图
使用555定时器和一些电容、电阻组成多谐振荡器，产生频率为1Hz的矩形波，电路如图3-1所示。
其频率
故选择R1=R2=10KΩ，C2=47uF，计算得f=。
选择C1=，其作用是增强电路对外界的抗干扰能力。
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武汉理工大学《电工电子综合课程设计》说明书
两种状态的切换与叠加
两种状态的切换
摇摆状态与暗点循环各使用了一个译码器，如果两个译码器同时工作，可会造成电路混乱。
因此，必须借助额外的电路来控制两个译码器的工作顺序。
在本方案中，两种图案的实现，都只用到了24进制计数器的低2位，即U1的Q1Q0来控制译码器输出，因此，可以使用24进制计数器的高3位，即U2的Q2Q1Q0来控制两个译码器的工作顺序。
在24进制的前12次计数中，高3位的状态依次为000、001、010；后12次计数中，高3位的状态依次为011、100、101。
可以考虑使用逻辑门电路来控制两个译码器的使能端，当高3位输出为000、001、010时，控制摇摆状态的译码器使能，控制暗点循环的译码器停止工作；当高3位输出为011、100、101时，状态翻转，即可实现两张状态的切换。
也可使用74HC151数据选择器，设计思路将更加简单。
图
10
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两种状态的叠加
图
于4盏彩灯的点亮方式是两个译码器控制的，并且它们与彩灯的电路连接方式也不同，在解决了两种状态切换的问题后，还需要解决两个译码器与4盏彩灯的电路连接问题。
考虑到译码器处于非使能状态时，其输出均为高电平，故可以使用与门来实现该接口问题。
将两个译码器应该与D0相连的输出端接上一个2输入与门后再与D0相连，类似地，其它端口也按这种方法连接，电路连接如图3-9所示。
当电路工作时，使能的译码器输出相应的循环序列，而非使能的译码器则输出1111，两个译码器的信号进行与运算后依然是使能译码器的输出序列，从而实现了两个译码器共同控制4盏彩灯的功能。
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4、调试与检测
调试中故障及解决办法
在调试过程中，电路也曾出现了一些问题。
555芯片上未连接VCC使得电路没有发生振荡现象，输出结果为0101保持不变。
图
解决方法：
在555芯片引脚8处接VCC，电路实现振荡。
图
调试与运行结果
打开软件后，点击“调试”下的“开始\\重启动调试”，或者直接按“Ctrl+F12”，电路就开始调试，可以发现灯开始闪烁。
运行结果：
首先，开始运行时，从左往右数第二盏和第四盏同时点亮，第一盏灯和第三盏灯灭，1秒后，第一盏灯和第三盏灯同时点亮，第二盏和第四盏同时熄灭，此过程重复了6次，时间12秒；然后，左边第一盏灯熄灭，其余三盏灯点亮，过1秒后，左边第
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二盏灯熄灭，其余三盏灯点亮，依次到第四盏灯熄灭，其余三盏灯点亮，此过程重复3次，时间12秒。
此后，四盏灯便按上述步骤所述自动重复循环，周期为24秒。
5、仿真操作步骤及使用说明
点击仿真运行按键后，四盏灯将会按照下面的顺序进行亮灭：
1为亮，0暗）摇摆状态：
0101,1010,0101,1010,0101,1010,0101,1010,0101,1010，0101,1010暗点循环：
0111,1011,1101,1110,0111,1011,1101,1110，0111,1011,1101,1110随后，四盏灯按上述状态依次重复运行，周期为24秒。
图
图
13
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结束语
通过将近两周的课程设计，我觉得自己的收获主要是以下的几个方面：
首先这次的课程设计让我学习了软件的应用，这次我学会使用protues电路仿真。
另外通过这次的课程设计让我巩固了以前学过的数字电路以及模拟电路的知识，把理论知识结合到实际操作中去，认识了解了很多芯片的功能。
这次的课程设计老师还提供了很多的元器件，我们都可以亲手的完成自己的设计，通过这次动手能力的训练，我们同时也得到了很好的训练的机会，对于提升我们的动手能力也有很大的帮助。
最后这次的课程设计不仅仅是我们个人的设计，还包括小组的方案的最终定论，通过这次的机会，我们能够更多的和同学接触，与同学讨论共同遇见的一些问题，并合作解决，所以课程设计不仅仅是对我们所学习知识以及动手能力的一种考验，更多的还是对我们团队协作的一种考验，增强了我们团队协作的能力。
通过这次的课程设计训练，我学习到很多课本以外的知识，收获颇丰。
我以后会更加努力的学习专业知识，并在今后的操作实验中体会乐趣。
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学号：
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课程设计
题 目学 院专 业班 级姓 名指导教师
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自动化自动化自动化1103
黄诚杨莉李波
年月日
课程设计任务书
学生姓名：
黄诚 专业班级：
自动化1103班 指导教师：
杨莉李波 工作单位：
自动化学院 题目:
多种图案霓虹灯控制器设计
初始条件：
1．运用所学的模拟电路和数字电路等知识；
2．用到的元件：
实验板、电源、连接导线、74系列芯片、555芯片等。
要求完成的主要任务:
1．现有4只彩灯，红－绿－蓝－黄，试设计控制器，要求彩灯能实现如下追逐图
案，彩灯控制器的三种图案及其状态转换如下所示：
2．摇摆状态0101←→1010，重复6次。
3．暗点循环0111→1011→1101→1110→0111→这样重复循环3次。
4．霓虹灯控制工作状态按照上述2至3步自动重复循环。
时间间隔为1秒。
5．严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。
时间安排：
第1天下达课程设计任务书，根据任务书查找资料；
第2～4天进行方案论证，软件模拟仿真并确定设计方案； 第5天提交电路图，经审查后领取元器件；
第6～8天组装电路并调试，检查错误并提出问题；
第9～11天结果分析整理，撰写课程设计报告，验收调试结果；第12～14天补充完成课程设计报告和答辩。
指导教师签名：
年月日系主任签名：
年月日
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目录
引言 11设计意义及要求........................................................2
设计意义.....................................2设计要求.....................................2
2方案设计....................................................................3
设计思路.....................................3方案设计.....................................4
设计方案一电路图.....................................4设计方案二电路图简单说明............................5
方案比较.....................................5
3部分电路设计............................................................5
暗点循环.....................................5摇摆状态.....................................6二十四进制计数器.............................7时钟脉冲信号的制作...........................8两种状态的切换与叠加..........................9
两种状态的切换.......................................9两种状态的叠加......................................10
4调试与检测.......................................11
调试中故障及解决办法.......................11调试与运行结果 11
5仿真操作步骤及使用说明..................12结束语............................................................................................13
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