,.題 目: 彩燈循環(huán)顯示控制電路設計初始條件：74LS160計數(shù)器、74HC390計數(shù)器、74HC139譯碼管、74HC113JK觸發(fā)器，555定時器、數(shù)碼管和必要的門電路，以及電容電阻等基本模擬電路電子器件等。謝謝閱讀要求完成的主要任務:以LED數(shù)碼管作為控制器的顯示元件，它能自動地依次顯示出數(shù)字0、1、2、3、謝謝閱讀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）謝謝閱讀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…….，如此周而復始，不斷循環(huán)。謝謝閱讀（2）打開電源時，控制器可自動清零。（3）每個數(shù)字的一次顯示時間基本相等，這個時間在0.5s到2s范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，感謝閱讀時間安排：7.1： 理論設計7.2～7.4：安裝調(diào)試或仿真7.5： 撰寫報告7.6： 答辯指導教師簽名： 2010 年 月 日系主任（或責任教師）簽名： 年 月 日,.目錄摘要............................................................................................................31整體電路方框圖........................................................................................52設計方案選擇………….62.1數(shù)列循環(huán)部分.....................................................................................62.2數(shù)列顯示部分..................................................................................123單元電路的設計及其原理....................................................................133.1數(shù)列循環(huán)電路的設計......................................................................133.2序列顯示電路的設計......................................................................143.2.1十進制自然序列的顯示電路...................................................143.2.2奇數(shù)序列顯示電路...................................................................162.3偶數(shù)序列顯示電路…………..16謝謝閱讀.2.4音樂序列顯示電路……….....17感謝閱讀3.3脈沖信號的產(chǎn)生電路......................................................................193.4分頻電路的設計..............................................................................204總電路圖的設計.................................................................................225仿真結果及分析.....................................................................................246心得與體會............................................................................................327元件清單.................................................................................................32,.8參考文獻.................................................................................................309成績評定表………….31摘要這次的課程設計主要是用計數(shù)器來實現(xiàn)的，這個彩燈循環(huán)控制電路的實質(zhì)就是要產(chǎn)生一系列有規(guī)律的數(shù)列，然后通過一個數(shù)碼管顯示出來。這里使用的只要就是計數(shù)器，計數(shù)器在時序電路中應用的很廣泛，它不僅可以用于對脈沖進行計數(shù)，還可用于分頻，定時，產(chǎn)生節(jié)拍脈沖以及其他時序信號。運用計數(shù)器的不同的功能和不同的接發(fā)就可以實現(xiàn)不同的序列輸出了。感謝閱讀而這次的內(nèi)容還包括分電路圖的整合，使這個彩燈循環(huán)顯示器能夠按照要求那個依次輸出自然序列，奇數(shù)序列，偶數(shù)序列還有音樂序列。為了實現(xiàn)這個循環(huán)輸出的功能，在設計的時候還用到了一個以為寄存器，可以利用它的輸出端來控制四個計數(shù)器的工作情況，可以讓四個計數(shù)器依次工作，就可以達到要求的依次循環(huán)輸出數(shù)列。精品文檔放心下載最后還有一個部分就是脈沖的產(chǎn)生基于多諧振蕩器可以產(chǎn)生方波，就可以利用它來產(chǎn)生脈沖信號了。而這個多諧振蕩器采用的是555定時器來完成的,另外,直接用脈沖信號源提供方波。感謝閱讀這個設計基本上就是由以上三個部分連接在一起組成的。,.AbstractThistimecurriculumprojectismainlyrealizeswiththecounter,thiscoloredlanterncycliccontrolelectriccircuit'sessenceismusthaveaseriesoforderlysequences,thenthenixietubedemonstratesthrough.Hereuses,solongasisthecounter,thecountertheapplicationisverywidespreadinthesequencecircuit.Iitnotonlymayusetothepulsecarriesonthecounting,butmayalsouseinthefrequencydivision,fixedtime,producesthemetrepulseaswellasothersuccessionsignal.Anddifferentmetusingthecounterdifferentfunctionsendsmayrealizethedifferentsequencetooutput.謝謝閱讀Butthistimecontentalsoincludesthepowerdistributionroadmaptheconformity,enablesthiscoloredlanterncirculationmonitortodefertorequeststhattooutputthenaturalsequenceinturn,theoddnumbersequence,theevennumbersequencealsohasmusicsequence.Inordertorealizethiscirculationoutputfunction,indesigntimealsousedonetothinktheregister,mightuseitsout-porttocontrolfourcounterstheworkingconditions,mightletfourcountersworkinturn,mightmeettherequirementsthecirculationoutputsequenceinturn.alsohasapart精品文檔放心下載Finallythepulseproductionmayhavethesquare-wavebasedonthemultivibrator,mightuseittoproducethesignalimpulse.Whatbutthismultivibratorusesis555timerscompletes.thisdesignbasicallyisconnectsbytheabovethreepartsisbeingcomposedtogether.感謝閱讀,.,.1整體電路方框圖譯碼顯示自然序列 奇數(shù)序列 偶數(shù)序列 音樂序列多諧振蕩器脈沖信號

譯碼器

計數(shù)器圖1基本方框圖這個電路框圖可以實現(xiàn)設計的要求，依次輸出自然數(shù)列，奇數(shù)序列，偶數(shù)序精品文檔放心下載列還有音樂數(shù)列，各序列可通過同一芯片的不同接法實現(xiàn)，也可用不同芯片實現(xiàn)，謝謝閱讀而且還可以通過一個循環(huán)電路使之循環(huán)輸出，序列的輸出順序由譯碼器控制，由感謝閱讀數(shù)碼管輸出各序列，其顯示的間隔時間也可以通過調(diào)節(jié)脈沖信號的頻率來進行調(diào)精品文檔放心下載整，而脈沖信號可由脈沖產(chǎn)生電路實現(xiàn)，也可直接用脈沖信號源。精品文檔放心下載,.2設計方案選擇2.1數(shù)列循環(huán)部分方案一圖5 用74LS194構成的循環(huán)電路原理圖這個電路圖實現(xiàn)循環(huán)主要是依靠74LS194的移位功能來完成的。先讓開關J1撥至與電源相接，就是接入高電平，這樣移位寄存器有了脈沖信號之后就可以實現(xiàn)置數(shù)的功能，四個輸出端為1000，再將開關J1撥至與地相接也就是接入低電平，這時寄存器就可以實現(xiàn)移位的操作了，然后通過脈沖信號的觸發(fā)下，寄存器的輸出就可以從1000→0100→0010→0001，這樣依次循環(huán)了。然后四個輸出端用來控制計數(shù)器的信號控制端就可以控制序列輸出了。精品文檔放心下載循環(huán)電路的設計采用74LS194移位寄存器，通過74LS194移位寄存器的四個輸出端子分別控制四個計數(shù)器工作，74LS194的功能表如表3。感謝閱讀,.374LS194的功能表輸入輸出清零控制信號串行輸入時鐘工作狀態(tài)CLRS1S0右移左移CLK0×××××0100×××保持1010（1）×↑右移110×0（1）↑左移111××↑置數(shù)674LS194的引腳圖。,.1Vs方案二R1VCC要讓四個數(shù)列依次循環(huán)則采用一個RST2線--OUT4線譯碼器和一個四進制計數(shù)器。精品文檔放心下載DISTHR用譯碼器的輸出依次去控制芯片清零端，再通過一個四Rl進制計數(shù)器去控制譯碼器謝謝閱讀R2 TRICON輸入，使其在四個輸出間不斷循環(huán)，而計數(shù)器GND的時鐘脈沖則可通過每個芯片的進精品文檔放心下載555_VIRTUALTimer位端經(jīng)過一四輸入或門輸出C來控制。其Cf電路圖如圖2：感謝閱讀圖2 用譯碼器實現(xiàn)的循環(huán)電路,.這個部分主要用到的是74HC390計數(shù)器和74HC139譯碼管，它們的功能表和引腳圖分別如下表1表2和圖3圖4所示：謝謝閱讀174HC390的功能表輸入輸出R01R02S91S92CPACPBQDQCQBQA110×××000011×0××0000011××1001011××1001CP0二進制計數(shù)0CP五進制計數(shù)RR=0SS=00102CPQA8421碼十進制計數(shù)9192QDCP5421碼十進制計數(shù),.表274HC139的功能表輸入輸出GBAY3Y2Y1Y01××11110001110001110101110110110111圖374HC390的引腳圖圖474HC139的引腳圖,.方案一和方案二比較：這兩種方案都可以實現(xiàn)數(shù)列的循環(huán)，第一種方案需要撥動開關，而第一種就不需精品文檔放心下載要可以自動依次產(chǎn)生數(shù)列。另外第二種開關使其依次產(chǎn)生序列還需要一個脈沖控精品文檔放心下載制，而在設計總體的電路的時候四個計數(shù)器也需要有脈沖信號的觸發(fā)，這樣的話謝謝閱讀就要多設計一個方波脈沖的產(chǎn)生電路，另外還要與計數(shù)器的脈沖信號匹配，因為謝謝閱讀74LS194的移位是要一個計數(shù)器的全部數(shù)列產(chǎn)生完后才下一個脈沖，這樣不是感謝閱讀很好與計數(shù)器的脈沖頻率想匹配。但是第二個方案就很好的解決了這個問題，這精品文檔放心下載個方案的數(shù)列循環(huán)部分就是依靠芯片74HC390和74HC139也就是一個計數(shù)器精品文檔放心下載還有一個譯碼器來實現(xiàn)的。74HC390的脈沖信號是由計數(shù)器的進位端來控制的，感謝閱讀這樣就很好解決了方案一的問題，只有當一個計數(shù)器的全部數(shù)列輸出完了之后才感謝閱讀會有脈沖信號過來觸發(fā)74HC390讓它進入下一個狀態(tài)，沒有方案一問題精品文檔放心下載,.2.2數(shù)列顯示部分這個部分選用由74LS160D芯片構成，結構簡單，原理易懂且易于實現(xiàn)，所以選用該方案，如圖7以奇數(shù)序列為例：謝謝閱讀2.3確立方案在數(shù)列循環(huán)的部分我采用的是用一個四進制計數(shù)器和一個譯碼器來實現(xiàn)的，謝謝閱讀這樣避免了脈沖的混亂。在數(shù)列顯示部分用的是芯片74LS160計數(shù)器的計數(shù)功能實現(xiàn)的。謝謝閱讀在脈沖信號產(chǎn)生的環(huán)節(jié)則就是采用555定時器構成的多諧振蕩器。感謝閱讀,.3單元電路的設計及其原理3.1數(shù)列循環(huán)電路的設計在這個部分主要是應用了一個四進制的計數(shù)器和一個譯碼器，這個部分的作用是為了使自然序列，奇數(shù)序列，偶數(shù)序列，音樂序列的循環(huán)顯示。其中四個74LS160計數(shù)器的進位端與74HC390的CPA相接，這樣就可以通過進位端狀態(tài)由0變?yōu)?的瞬間給它一個脈沖觸發(fā)，而另一個脈沖端則是與其輸出端QA相接的，這樣的接法是為了使74HC390實現(xiàn)8421BCD碼十進制計數(shù)的功能。然后再讓74HC390的輸出端QA，QB分別與譯碼器74HC194相接，這樣可以用譯碼器來控制計數(shù)器的動作狀態(tài)，它可以決定由哪個74LS160計數(shù)器來工作。當QA,QB為“0”，“0”時，這時譯碼器的輸出端就只有Y0為0，接一個反相器然后再接產(chǎn)生自然序列的計數(shù)器的清零端;這樣就可以實現(xiàn)只有自然序列輸出的功能，同理當QA,QB為“0”,“1”時，這是譯碼器的輸出端就只有Y1謝謝閱讀0，接一個反相器然后再接產(chǎn)生奇數(shù)序列的計數(shù)器的清零端，這樣就可以實現(xiàn)只有奇數(shù)序列輸出的功能;當QA,QB為“1”,“0”時，這是譯碼器的輸出端就只有Y2為0，接一個反相器然后再接產(chǎn)生偶數(shù)序列的計數(shù)器的清零端，這樣就可以實現(xiàn)只有偶數(shù)序列輸出的功能;當QA,QB為“1”,“1”時，這是譯碼器的輸出端就只有Y3為0，接一個反相器然后再接產(chǎn)生音樂序列的計數(shù)器的清零端，這樣就可以實現(xiàn)只有音樂序列輸出的功能。其產(chǎn)生序列的功能就是這樣實現(xiàn)的。其電路圖如圖8：精品文檔放心下載,.圖8 數(shù)列循環(huán)電路圖3.2序列顯示電路的設計3.2.1十進制自然序列的顯示電路由于74HC160本身就是一個十進制計數(shù)的芯片，因此對于這個部分就只需謝謝閱讀按照其功能表來接電路就可以實現(xiàn)十進制自然序列輸出了。在脈沖信號的觸發(fā)精品文檔放心下載下，計數(shù)器的輸出端的狀態(tài)依次為0000→0001→0010→0011→0100→0101精品文檔放心下載→0110→0111→1000→1001，然后再將計數(shù)器的輸出端和數(shù)碼管的輸入端口感謝閱讀相接就可以在數(shù)碼管上面看到依次顯示從0到9了。其序列顯示電路圖如圖9：謝謝閱讀,.圖9 自然序列實現(xiàn)電路圖3.2.2奇數(shù)序列顯示電路將奇數(shù)1，3，5，7，9用8421BCD碼分別表示為：“0001”，“0011”，“0101”，“0111”，“1001”，可以發(fā)現(xiàn)最后一位都為1，因此可以在上述十進制自然序列謝謝閱讀的基礎上將數(shù)碼管的最低位接高電平就可以實現(xiàn)奇數(shù)序列了。雖然在每個脈沖觸感謝閱讀發(fā)的作用下，芯片實現(xiàn)的仍然是十進制，但是由于數(shù)碼管最低位接高電平，在數(shù)謝謝閱讀碼管顯示的則是奇數(shù)列，但是顯示的時間間隔是正常自然序列的2倍，為了實現(xiàn)謝謝閱讀相鄰顯示時間間隔相等，我們可以利用二分頻電路解決上述問題。其序列顯示電謝謝閱讀路圖如圖10：,.圖10 奇數(shù)序列實現(xiàn)電路圖3.2.3偶數(shù)序列顯示電路將偶數(shù)0，2，4，6，8用8421BCD碼分別表示為“0000”，“0010”，“0100”,精品文檔放心下載“0110”,“1000”,可以發(fā)現(xiàn)最后一位都為0，因此可以在上述十進制自然序列精品文檔放心下載的基礎上將數(shù)碼管的最低位接低電平就可以實現(xiàn)偶數(shù)序列了。雖然在每個脈沖觸謝謝閱讀發(fā)的作用下，芯片實現(xiàn)的仍然是十進制，但是由于數(shù)碼管最低位接高電平，在數(shù)感謝閱讀碼管顯示的則是偶數(shù)列，但是顯示的時間間隔是正常自然序列的2倍，為了實現(xiàn)精品文檔放心下載相鄰顯示時間間隔相等，我們可以利用二分頻電路解決上述問題。其序列顯示電感謝閱讀,.路圖如圖11：偶數(shù)序列圖11 偶數(shù)序列實現(xiàn)電路圖3.2.4音樂序列顯示電路音樂序列的特點是從0顯示到7后又再變?yōu)?，這里可以將數(shù)碼管的最高位固定接低電平就可以實現(xiàn)了。因為74LS160的輸出端只有三個與數(shù)碼管相接，精品文檔放心下載,.74LS160的輸出為“1000”和“1001”時，這時由于數(shù)碼管最高位是固定接低電平的，也就是數(shù)碼管的輸入端仍是“0000”，“0001”。這樣數(shù)碼管的顯示就又變成0和1了。其序列顯示電路圖如圖12：感謝閱讀音樂序列音樂序列實現(xiàn)電路圖,.74LS160D功能表以及引腳圖如下表4和圖13所示：精品文檔放心下載表474HC160功能表CLRLOADENENTCLKABCDQAQBQCQDRCPO0××××××××000001000POS××××ABCD﹡11111POS××××Count﹡1111××××××QA0QB0QC0QD﹡1011×1×××××QA0QB0QC0QD﹡1﹡0,.圖13 74HC160的引腳圖3.3脈沖信號的產(chǎn)生電路經(jīng)過篩選，我選擇了555所構成的多諧振蕩電路，如下圖14所示：精品文檔放心下載,.圖14 555組成的多諧振蕩電路從電路中我可以求出電路所產(chǎn)生的方波的頻率為：f=1.34/[(R1+2*R2)*C]而我們要根據(jù)輸出頻率的周期的大小在0.5～2s之間可以連續(xù)地變化。那么555多諧振蕩電路所產(chǎn)生的頻率大小應該在1～4HZ之間變化。才可以使輸出的數(shù)屏顯示間隔滿足條件。因而我可以求得在電容C=10nf的情況下，可以根據(jù)頻率范圍求得R1=18K歐，R2可以在1M～2M歐的范圍內(nèi)改變，這樣就可以改變輸出方波的頻率了。精品文檔放心下載3.4分頻電路的設計因為奇、偶序列數(shù)字顯示時間間隔是自然序列和音樂序列的2倍，為了實現(xiàn)顯示數(shù)字時間間隔相等的要求，可以使用二分頻電路，讓自然序列和音樂序列的謝謝閱讀,.顯示時間與奇偶電路的顯示時間相等。JK觸發(fā)器可以構成二分頻電路。由于JK觸發(fā)器的狀態(tài)方程為Qn1JQnKQn，感謝閱讀將JK觸發(fā)器的J、K端均接在高電平，則從輸出端Q輸出的是二分頻后的時間精品文檔放心下載脈沖，其時間間隔為原脈沖的2倍。其電路圖如圖15：謝謝閱讀二分頻電路圖15 二分頻電路,.JK觸發(fā)器狀態(tài)方程：Qn1JQnKQn ，其真值表如下表5：感謝閱讀表5 JK觸發(fā)器真值表輸 入 輸出RCPJKQn+1Qn1D0×××011 0 0 Qn Qn1 1 0 1 01 0 1 0 11 1 1 Qn Qn1 × × Qn QnJK觸發(fā)器可以構成二分頻電路。由于JK觸發(fā)器的狀態(tài)方程謝謝閱讀Qn1JQnKQn，將JK觸發(fā)器的J、K端均接在高電平，則從輸出端Q輸出的是二分頻后的時間脈沖，其時間間隔為原脈沖的2倍。精品文檔放心下載,.4總電路圖的設計這個電路圖可以實現(xiàn)設計的要求，可以依次輸出自然數(shù)列，奇數(shù)序列，偶數(shù)序列還有音樂數(shù)列，而且還可以循環(huán)輸出，數(shù)碼管的顯示的間隔時間也可以通過調(diào)節(jié)脈沖信號的頻率來進行調(diào)整。感謝閱讀電路圖中四個74LS160的輸出端口分別與四個與門相接，然后再將四個門電路的輸出端分別與數(shù)碼管的輸入端相接。其中產(chǎn)生自然數(shù)列和音樂數(shù)列的脈沖信號的頻率是產(chǎn)生奇數(shù)序列和偶數(shù)序列的脈沖信號的頻率是2倍，這是因為為了實現(xiàn)數(shù)字顯示時間間隔相等的要求，這里利用二分頻器很好地實現(xiàn)了這一功能。精品文檔放心下載當打開電路的開關后，首先就是輸出自然序列，這時是U1先工作，它的清零端接的是“1“，這時就是它處在計數(shù)的操作，然后輸出通過與或門相接再接至數(shù)碼管的輸入端，就可以依次顯示從0到9，當U1的輸出要從9變到0的瞬間，它的進位端的狀態(tài)是”1”，然后通過一個或門接至74HC390的脈沖輸入端，這時從“0”變至“1”，恰好有一個脈沖，就可以通過譯碼器使U4開始工作即開始計數(shù)，它從9變至1時，又通過進位端給74HC390一個脈沖，然后就通過譯碼器又使U8開始工作，它從0變至8，當它從8變至0時，它的進位端又變至“1”，就又可以給74HC390一個脈沖信號，最后就通過譯碼器控制U9的工謝謝閱讀,.作，輸出音樂數(shù)列。如此周而復始的這樣循環(huán)，就可以實現(xiàn)我們需要的功能了。謝謝閱讀其電路圖如圖16:圖16 總電路圖,.5仿真結果及分析5.1仿真結果總電路將多諧振蕩電路換成電壓時鐘脈沖信號，對電路進行仿真。通過對脈感謝閱讀,.沖信號的頻率調(diào)節(jié)就可以改變數(shù)屏顯示的時間間隔。由于循環(huán)一次的狀態(tài)數(shù)過精品文檔放心下載多，若要完整的顯示出仿真得到的波形，只能選擇分段截圖，才能保證波形顯示謝謝閱讀清晰，則總電路圖的仿真由以下截取的圖組成：,.,.,.5.2仿真結果分析分析仿真結果，發(fā)現(xiàn)總電路可以實現(xiàn)從自然數(shù)列，奇數(shù)數(shù)列和音樂數(shù)列的循感謝閱讀環(huán)顯示，而且數(shù)字之間的顯示時間間隔也可以通過改變脈沖信號的頻率來改變，精品文檔放心下載使其在0.5s到2s范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。另外，控制器可自動清零。故本次課設取得謝謝閱讀預想的方針結果。但每個數(shù)字的一次顯示時間基本相等這個要求未能很好實現(xiàn)，精品文檔放心下載故還需完善。理論上，當電壓時鐘脈沖信號的頻率為1Hz的時候，數(shù)屏顯示的時間間隔為2s；當電壓時鐘脈沖信號的頻率為4Hz的時候，數(shù)屏顯示的時間間隔為0.5s；當電壓時鐘脈沖信號的頻率為2Hz的時候，數(shù)屏顯示的時間間隔為1s。而實際仿真過程用到的電壓時鐘脈沖信號的頻率為50HZ，才能使數(shù)屏顯示的時間間隔大致在0.5s到2s的范圍內(nèi)。謝謝閱讀,