GuangDongPolytechnicNormalUniversity設計報告學院 電子與信息學院課程名稱 電子電路課程設計設計題目一八路彩燈循環(huán)電路TOC\o"1-5"\h\z專 業(yè)班 級姓 名學 號指導教師時 間目錄TOC\o"1-5"\h\z內(nèi)容摘要 (1)設計目的 (1)設計任務與要求 (1)\o"CurrentDocument"選定系統(tǒng)設計方案 (1)單元電路的設計 (3)總體電路圖 (3)芯片介紹. (4)\o"CurrentDocument"電路的組裝和調(diào)試 ⑺\o"CurrentDocument"電路的特點及改進意見 ⑺10心得和體會 (8)11參考文獻 (9)12附錄A (9)光控八路彩燈循環(huán)顯示電路內(nèi)容摘要由光實現(xiàn)控制的八路彩燈循環(huán)控制電路，彩燈由發(fā)光二極管模擬代替。該電路在有光照的條件下，沒有電源輸入，555震蕩電路不工作，電路也沒有輸出，彩燈不會亮;當沒有光照的條件，555開始工作，計數(shù)器開始計數(shù)，譯碼器有輸出，彩燈自然會循環(huán)亮。一、 設計目的1、 學會將一個實際情況抽象為邏輯電路的邏輯狀態(tài)的方法。2、 掌握計數(shù)、譯碼、顯示綜合電路的設計與調(diào)試。3、 掌握實際輸出電路不同要求的實現(xiàn)方法。4、 學會光敏電阻與繼電器的使用。二、 設計內(nèi)容及要求設計內(nèi)容：本課程要求設計一個由光控制的八路循環(huán)彩燈。2、 性能要求:1） 在有光的條件下，八路彩燈沒有輸出顯示。2） 當沒有光的條件下，八路彩燈有輸出顯示。3） 彩燈的閃爍按一定的規(guī)則變化，可通過輸入電壓調(diào)節(jié)彩燈閃爍的規(guī)律。三、 選定系統(tǒng)設計方案拿到題目后，我經(jīng)過一番的分析及初步的整體思考，列出了三個方案：方案1：555定時器組成的振蕩器，其輸出的脈沖作為下一級的時鐘信號，計數(shù)器是用來累計和寄存輸入脈沖個數(shù)的時序邏輯部件。在此電路中采用十進制計數(shù)/分頻器CD4017，其內(nèi)部由計數(shù)器及譯碼器兩部分組成，由譯碼輸出實現(xiàn)對脈沖信號的分配，整個輸出時序就是00、01、02、…、09依次出現(xiàn)與時鐘同步的高電平，寬度等于時鐘周期方案2：電路中555定時器組成多諧振蕩器，輸出一定頻率的矩形脈沖。74HC163是同步4位二進制計數(shù)器，當輸入周期性脈沖信號時，其輸出為二進制數(shù)形式，并且隨著脈沖信號的輸入，其輸出在0000-1111之間循環(huán)變化。通過4線-16線譯碼器74HC154,其16條輸出線按照74HC163所加的二進制數(shù)依次變成低電平，哪條輸出線為低電平，與它相連的發(fā)光二極管就亮。因任一時刻，只有1個發(fā)光二極管亮，故所有16個發(fā)光二極管只接1個限流電阻。方案3：計數(shù)器74LS90作為555的計數(shù)器，74LS138是3線-8線譯碼器，具有3個地址輸入端A、A、A和3個選通端S、S、S以及8個譯碼器輸出端Y~Y。用555定時2 1 0 1 2 3 0 1器組成多諧振蕩器，輸出頻率為f=101Hz。結(jié)合以上三個方案，我最終選定了通過光敏電阻來控制繼電器的通斷，因為循環(huán)彩燈對頻率的要求不高，只要能產(chǎn)生高低電平就可以了，且脈沖信號的頻率可調(diào)，所以采用555定時器組成的振蕩器，其輸出的脈沖作為下一級的時鐘信號，用74LS90芯片來計數(shù)和74LS138芯片譯碼器組成8級模擬電平檢測顯示器，74LS90和74LS138比較容易買到，價格比較便宜，且原理較簡單、易懂。第三個方案的光控八路彩燈循環(huán)顯示電路的系統(tǒng)框圖（如圖1）所示：圖1第三個方案的光控八路彩燈循環(huán)電路系統(tǒng)框圖

四、單元電路的設計1、下圖為控制電路的電路圖，它采用9014三極管和一個熱敏電阻、繼電器組成控制電路，通過對繼電器的斷開和閉合的控制，達到對循環(huán)電路的控制，實現(xiàn)彩燈循環(huán)控制的目的（如圖2）。2、通過555震蕩電路輸出的脈沖來觸發(fā)計數(shù)器，每來一個脈沖，計數(shù)器就計數(shù)一次，從而控制發(fā)光二極管的亮與滅（如圖3）。IL— .IIIIn~R8QATRIGDISQNC\folt0THEYLIY1Y2彰V4Y5%￥7AEcElEjEU?.i||||14MS]QOMS2QlQ2LffilQ3>CLKOIL— .IIIIn~R8QATRIGDISQNC\folt0THEYLIY1Y2彰V4Y5%￥7AEcElEjEU?.i||||14MS]QOMS2QlQ2LffilQ3>CLKO>CLK1ELECTED賽圖2八路彩燈循環(huán)顯示電路五、總體電路圖1、總電路圖2、工作原理該電路先由光敏電阻、繼電器、9014三極管組成光控制電路，電路的光敏電阻受到光的照射下，光敏電阻呈低阻狀態(tài)，使9014三極管的基極電位降低，處于截止狀態(tài)，繼電器K不吸合，燈不亮；當光敏電阻不受到光照條件，光敏電阻的阻值逐漸變大，9014三極管的基極電位上升，當上升到一定程度后，9014三極管導通，繼電器K吸合，電路有輸出，燈亮。再由555定時器、74LS90計數(shù)器、74LS138譯碼器組成八路彩燈循環(huán)電路（如圖2）。74LS90計數(shù)器的時鐘由555震蕩電路提供，改變555的震蕩頻率可改變計數(shù)器的計數(shù)快慢，即可控制彩燈的閃爍快慢，計數(shù)器輸出信號輸入至138譯碼器，由138譯碼，根據(jù)計數(shù)器輸出不同的計數(shù)結(jié)果，即可控制138譯碼器譯碼得到8種不同的輸出信號，決定控制彩燈的循環(huán)變化。顯然，不同的計數(shù)器與譯碼器電路，得到的是不同的彩燈循環(huán)控制結(jié)果。若譯碼器不變，在計數(shù)器的控制端輸入不同的控制信號，進行不同的計數(shù)，則在輸出端可見不同的彩燈循環(huán)輸出。六、芯片介紹1、簡述74LS90：74LS90是異步二一五一十進制加法計數(shù)器，它既可以作二進制加法計數(shù)器，又可以作五進制和十進制加法計數(shù)器。圖6-1為74LS90引腳排列，圖6-2為不同計數(shù)器的連線圖。表6-3為功能表。通過不同的連接方式，74LS90可以實現(xiàn)四種不同的邏輯功能；而且還可借助R0(1)、R0(2)對計數(shù)器清零，借助％(1)、S9(2)將計數(shù)器置9。其具體功能詳述如下：計數(shù)脈沖從cpi輸入，qa作為輸出端，為二進制計數(shù)器。計數(shù)脈沖從CP輸入，QQQ作為輸出端，為異步五進制加法計數(shù)器。2 DCB若將CP和Q相連，計數(shù)脈沖由CP輸入，Q、Q、Q、Q作為輸出端，則構成異步84212A 1 DCBA碼十進制加法計數(shù)器。在此設計中，我采用的就是異步8421碼十進制的加法計數(shù)器，比較適合我們的常規(guī)思維及計算機等。若將CP與Q相連，計數(shù)脈沖由CP輸入，Q、Q、Q、Q作為輸出端，則構成異步54211D 2 ADCB碼十進制加法計數(shù)器。清零、置9功能。異步清零當R(1)、R(2)均為“1”；S(1)、S(2)中有“0”時，實現(xiàn)異步清零功能，即QQQQ0 0 9 9 DCBA=0000。置9功能當S(1)、S(2)均為“1”；R(1)、R⑵中有“0”時，實現(xiàn)置9功能，即qqqq=1001。9 9 0 0 DCBA表6-3不同進制的功能表

清。R0(1)、R0(2)1 1清。R0(1)、R0(2)1 10 0X XS9(1)、S9(2)0 XX 0時鐘CP〔CP2QdQcQbQaQaX0000110 01qa輸出qdqcqb輸出qdqcqbqa輸出8421BCD碼qaqdqcqb輸出5421BCD碼二進制計數(shù)五進制計數(shù)十進制計數(shù)十進制計數(shù)2、簡述74LS138以3線一8線譯碼器74LS138為例進行分析，圖6-4、6-5分別為其邏輯圖及引腳排列。其中a2、*、A。為地址輸入端，"匕為譯碼輸出端，斗m、S3為使能端。表6-6為74LS138功能表，也是此八路彩燈循環(huán)輸出的結(jié)果。當壯1，S2+S3=。時，器件使能，地址碼所指定的輸出端有信號（為0）輸出，S2+當壯1，S2+S3=。時，器件使能，地址碼所指定的輸出端有信號（為0）輸出，S2+s3=x時，或S1=x，S2其它所有輸出端均無信號（全為1）輸出。當S]=。，+S3=1時，譯碼器被禁止，所有輸出同時為'1。S：母$3圖6-5引腳排列圖5-43-2-1Q10—I-—LO—□—Lo—1D—90—「□—圖6-4邏輯圖〕 輸入輸 出屯+&?瓦Yo-Y1史.YsY4Ye￥71,0.a0-.-0-.a11-i.■i1.r1:黛00?L.1.0.i.i..Lii1題0r01i01'1iiraL■11i'd■i11i-10■iq-.-0-.■111i..-0-.■ii.1-110?1、11ii..Lo..i1ir011r1■1i0ri，■11i-r■i110灘.xX■111-i.■i1.rX1xx、*..11.i;11i；圖6-674LS138譯碼器的功能表七、 電路的組裝和調(diào)試在電路組裝過程中，遇到最大的問題是，起初考慮不夠周全，元器件分布不夠合理，不但影響了整體電路的美觀，而且也給后來的調(diào)試帶來了不必要的麻煩。在調(diào)試的過程中，我遇到了很多的問題，剛開始我想當然的把發(fā)光二極管正接，等到調(diào)試才發(fā)現(xiàn)二極管接反了。后來，由于我對各個元器件的值估算錯誤，結(jié)果燒了一個三極管。不過，我這個電路調(diào)試起來算是比較安全的了。現(xiàn)已調(diào)試成功，把輸入電壓調(diào)到6?9V，夾住輸入端，就可以，在無光照的條件下，就可以使八路發(fā)光二極管循環(huán)亮；有光照的情況，二極管不亮。八、 電路的特點及改進意見此電路比較簡單，易于實現(xiàn)，也比較時用。如果在繼電器旁邊并連上一個阻塞二極管，保證電流不回流；給三極管串上一個保護電阻，可以保護三極管不被擊穿；可以把光敏電阻換成光敏二極管或光敏三極管，會使整個電路靈敏些。九、心得和體會剛開始老師說要課程設計，我很開心，終于可以設計電路，早就聽師兄師姐說課程設計是一門比較難、比較綜合的課程，涉及很多門基礎課的內(nèi)容，是要我們拿出真功夫來的。所以我很開心，我決定自己一個人來完成這項任務?？墒?，當我拿到題目時，我就有點后悔，沒找多個人一起做，因為我真的不知從何入手。畢竟課程設計不同于一般的實驗課，要靠自己的真才實料。靜下心來，仔細分析題目，查相關資料，再加上指導老師的說明和提示，自己才慢慢開始有頭緒，好不容易把電路圖設計好了，拿給老師一看，發(fā)現(xiàn)自己的電路圖里還有幾處存在這樣那樣的問題，最后在老師的指導下，我終于設計好電路。很開心，我真的想一股氣就把電路焊接好，在焊電路的過程中，我也遇到的不少的困難。因為我的電路里既有以前用過的芯片，也有沒用過的芯片，尤其是那些不知道引腳的芯片和元器件。只能夠自己查表、查書、用萬能表去測，分析各個芯片和元器件的功能，真的嘗試到那種即學即用的感覺。不過我也很快就焊好電路了，前后我只花了我四天的課余時間。也許，調(diào)試電路是最辛苦的，盡管我是一個比較愛動手的女生，但我是第一次調(diào)試電路，剛開始，真的不知從何下手，看到別人拿著萬用表在調(diào)試，我也學同學拿著萬用表裝模做樣的擺弄著，最后居然被我弄到“嘀嘀”的響，后來才知道那是在檢查電路中有沒有虛焊。經(jīng)過一番的調(diào)試，我發(fā)現(xiàn)我的電路中只有一部分電路可以實現(xiàn)功能，即循環(huán)電路。而光控那一部分老是調(diào)試不出來，有一些同學也說不是我焊的有問題，而是我的電路圖有問題，我也是這樣覺得。于是，我又設計出另外一個光控制電路，含辛茹苦的把它焊好，一調(diào)試，發(fā)現(xiàn)還是不行。經(jīng)過一次又一次的查找錯誤，我終于發(fā)現(xiàn)了問題的所在，單獨的子電路是沒有問題的，而是子電路與子電路之間連接的問題，因為我的循環(huán)電路是兩邊供電的，而我的光控只對其中一邊控制，而我的另一邊則沒有控制，所以無論繼電器的通還是斷，整體電路還是有電流通過的，我的那些發(fā)光二極管總是會有一個亮的。問題被解決了，但調(diào)試時，發(fā)現(xiàn)電路還是不能實現(xiàn)功能，經(jīng)過一番檢查，發(fā)現(xiàn)我犯了一個很愚蠢的錯誤，我居然沒有把電源接到繼電器里去，笑死我了。經(jīng)過這一次的課程設計，我發(fā)現(xiàn)自己有很多知識還沒有掌握到位，不過，此次的課程設計讓了學到許多東西，同時又鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結(jié)