彩灯循环控制器的设计.docx

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彩灯循环控制器的设计

《数字逻辑系统》

设计报告

设计题目：

彩灯循环控制器的设计

专业：

电气工程及其自动化

班级：

姓名：

学号：

指导教师:

设计日期：

年月

一、任务书••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••·····················································1

1.设计任务目的••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••···············································1

2.设计任务要求•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••···············································1

3.设计框图••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••···················································1

二、设计过程···················································3

1.设计目的···················································3

2.设计任务···················································3

3.设计方案···················································3

4.电路设计···················································4

4.1NE555··················································4

4.274LS161················································5

4.374LS138················································6

4.4电路总图···············································7

5.制作及调试过程·············································7

6.结论·······················································8

致谢······························································9

参考文献··························································10

附录：

元器件清单··················································10

一、任务书

1.设计任务目的

设计一个彩灯流水控制电路，其主要部分实现定时功能，即在预定的时间到来时，如何产生一个控制信号控制彩灯的流向、间歇等，可通过利用中规模集成电路中可逆计数器和译码器来实现正、逆流水功能，利用组合电路实现自控、手控、流向控制等功能。

2.设计任务要求

1.8路彩灯循环控制电路

2.该彩灯电路可以实现自动循环点亮

3.彩灯亮暗能实现右移、流水移动

3.设计框图

1.1电路原理图

二、设计过程

1．设计目的

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，设计流水灯电路图，分析与设计时序控制电路。

画出流水灯的整机逻辑电路图，掌握流水灯工作原理及其设计方法，并对各种元器件的功能和应用有所了解。

并能对其在电路中的作用进行分析。

另外，还要掌握电路原理和分析电路设计流程，每个电路的设计都要有完整的设计流程。

这样才能在分析电路中有良好的思路，便于查找出错的原因。

2．设计任务要求

（1）用8个发光二极管作为彩灯显示，设计一个彩灯控制电路，能使彩灯的流向可以变化。

具有彩灯亮点的右移、左移、全亮及全灭等功能。

灯流动的方向可以手控也可以自控，自控往返变换时间为5秒。

（2）彩灯可以间歇流动，10秒间歇1次，间歇时间1秒。

3．设计方案

本设计方案使用的元器件是：

555多谐振荡器一个、74LS161D（二进制同步计数器）一片、74LS138D一片、LED灯、电阻、电容。

本设计方案可行性一般，因为本设计总共需要3个芯片，连线比较繁复，制作完成后稳定性一般，由于导线较多，容易出现脱线的情况，导致所涉及的功能无法实现。

2.1电路原理图

4、电路设计

4.1NE555

A、主要特点：

①、只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。

其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。

②、它的操作电源范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑电路配合，也就是它的输出电平及输入触发电平，均能与这些系列逻辑电路的高、低电平匹配。

③、其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。

④、它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。

B、引脚位

图1-2NE555接脚图

2.2ne555的引脚图

Pin1（接地）-地线（或共同接地），通常被连接到电路共同接地。

Pin2（触发点）-这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。

触发信号上缘电压须大于2/3VCC，下缘须低于1/3VCC。

Pin3（输出）-当时间周期开始555的输出输出脚位，移至比电源电压少1.7伏的高电位。

周期的结束输出回到O伏左右的低电位。

于高电位时的最大输出电流大约200mA。

Pin4（重置）-一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出回到一个低电位。

它通常被接到正电源或忽略不用。

Pin5（控制）-这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。

当计时器经营在稳定或振荡的运作方式下,这输入能用来改变或调整输出频率。

Pin6（重置锁定）-Pin6重置锁定并使输出呈低态。

当这个接脚的电压从1/3VCC电压以下移至2/3VCC以上时启动这个动作。

Pin7（放电）-这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出能力，当输出为ON时为LOW，对地为低阻抗，当输出为OFF时为HIGH，对地为高阻抗。

Pin8（V+）-这是555个计时器IC的正电源电压端。

供应电压的范围是+4.5伏特（最小值）至+16伏特（最大值）。

2.3电路图NE555部分

4.274LS161

74LS161是4位二进制同步加法计数器，除了有二进制加法计数功能外，还具有异步清零、同步并行置数、保持等功能。

74LS161的逻辑电路图和引脚排列图如图1所示，CR是异步清零端，LD是预置数控制端，D0，D1，D2，D3是预置数据输人端，P和T是计数使能端，C是进位输出端，它的设置为多片集成计数器的级联提供了方便。

2.4电路图74LS161

4.374LS138D

74LS138 为3线－8线译码器。

1,2,3端为输入端.4,5,6为是能输入端。

当4,5接地6接高电平74ls138开始工作，对输入的QA,QB,QC进行译码然后输送到彩灯由彩灯的亮暗显示出译码器工作状态

2.5引脚图真值表

2.6电路图74LS138

4.4电路总图

2.7电路总图

5、制作及调试过程

（1）、设计好电路原理图，在电脑上进行仿真实验，得出正确的实验现象，自此才能够证明所设计原理图的正确性。

如果没有得出正确的实验现象，还需对原理图作出相应的修改，直至得出正确的实验现象。

（2）、仿真得出正确的实验现象后，才能开始实验的连接。

（3）、连接完成后，仔细对照原理图，检查电路是否有接错、短路等现象。

（4）、检查无误后进行通电测试。

（5）、经检测，所制作的流水灯能一次从左至右依次点亮而后从左至右依次熄灭，

6、结论

经过不断的探索、测试和分析，最终完成了多功能流水灯设计与制作。

此次试验是利用数字电路实现多功能流水电路，在预定的时间到来时，产生一个控制信号控制彩灯的流向，通过利用中规模集成电路中可逆计数器和译码器来·实现正、逆流水功能，利用组合电路实现自控、手控、流向控制等功能。

随着电子技术的快速发展，数字电路也在生活及工业上得到了广泛的应用。

在试验的设计及仿真测试时，当没有得出正确的实验现象时，必须冷静、沉着的思考问题的来源，切勿太过紧张。

在电路的连接过程，需仔细再仔细，切勿乱了头绪。

并且要注意电路的正负极，焊接时要小心，不能让电烙铁将线焊断了。

这样才能在电路制作过程中减少许多不必要的错误。

此课题主要考察了对数字电路部分知识的理解和应用，理论结合实践，使得对以前学习的数字电路有了进一步的认识和学习，为以后的学习打下了坚实的基础，并且对本专业产生了浓厚的兴趣。

本设计主要运用编码、译码和555定时器完成的多功能流水灯。

但由于时间的不够充分和本人理论知识的单薄，这次设计的电路并不完善，对于自动控制方面设计的还不够完美。

但是，通过这次试验，和同组同学的交流与讨论，不仅提高了自己的理论知识基础，还锻炼了自己的动手能力。

在两个星期的课程设计中，通过和同组同学的共同努力，排除了实验过程中的诸多困难，最终成功的完成了课题的设计。

在体会到设计电路艰辛的同时，更能体会到成功的喜悦和快乐。

致谢

历时将近一个月的时间终于将课程设计完成了，在流水灯的制作过程中遇到了无数的困难和障碍，都在同学和老师的帮助下度过了。

尤其要强烈感谢我的指导老师，她对我进行了无私的指导和帮助。

在此向帮助和指导过我的刘老师表示最衷心的感谢！

感谢参考文献所涉及到的各位学者。

制作过程中引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成实验原理图的制作。

感谢我的同学和朋友，在这过程中给予我了很多帮助。

由于我的水平有限，所做的流水灯难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正！

5.2、参考文献

[1]闫胜利.《AltiumDesigner实用宝典——原理图与PCB设计》[M]，2007

[2]王毓银.《数字电路与逻辑设计》[M]北京:

高等教育出版社，2003.8

[3]童诗白.《模拟电子技术基础》[M]北京:

高等教育出版社，2006.5

[4]朱清慧翟天嵩.《proteus教程:

电子线路设计、制版与仿真》[M]北京：

清华大学出版社，2008.9

[5]康华光.《数字电子设计基础》[M]北京:

高等教育出版社,2006.1

附录：

元器件清单

1.芯片：

LMC555 ,1块；

2.74LS161,1块；

3.74LS138，1块；

4.电阻：

1kΩ，2个；330Ω，1个； 

5.电容：

0.01μF，1个；10μF，1个； 

6.LED：

红色，8个；

7.曝光板：

一块。

8.导线若干。