課程設(shè)計(jì)--彩燈循環(huán)控制器的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　1.設(shè)計(jì)意義及要求2</p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)意義2</b></p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)要求3</b></p><p><b>　　2.方案設(shè)計(jì)3</b>&l

2、t;/p><p>　　2.1設(shè)計(jì)方案一3</p><p>　　2.2設(shè)計(jì)方案二4</p><p>　　2.3 方案比較5</p><p><b>　　3. 方案實(shí)施5</b></p><p>　　3.1集成芯片介紹5</p><p>　　3.1.0 74lLS16引腳

3、圖與管腳功能表資料5</p><p>　　3.1.0.0 74LS16引腳圖5</p><p>　　3.1.0.1管腳圖介紹5</p><p>　　3.1.0.2 74LS161的功能表6</p><p>　　3.1.1 74LS154引腳圖與管腳功能表資料6</p><p>　　3.1.1.0 74LS15

4、4 概述6</p><p>　　3.1.1.1 74LS154引腳圖7</p><p>　　3.1.1.2 管腳圖介紹8</p><p>　　3.1.1.374LS161的功能表8</p><p>　　3.2單元電路設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.2.0 電源電路設(shè)計(jì)9</p><p

5、>　　3.2.1 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.2.2 計(jì)數(shù)器復(fù)位置數(shù)電路設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.2.3整體電路設(shè)計(jì)12</p><p>　　4.PCB板制作及元件的焊接13</p><p><b>　　5.總結(jié)14</b></p><p><b>

6、　　5.參考文獻(xiàn)15</b></p><p>　　附一：電路設(shè)計(jì)總圖15</p><p>　　附二：PCB模型圖16</p><p>　　彩燈循環(huán)控制器的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)意義及要求</b></p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)意義</b

7、></p><p>　　對(duì)《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》學(xué)習(xí)，我們掌握一些關(guān)于數(shù)字電子技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，具備了在日常生活與學(xué)習(xí)中應(yīng)用數(shù)字技術(shù)解決問題的基本態(tài)度與基本能力但是對(duì)于各種門電路、元器件芯片的結(jié)構(gòu)及其工作原理等知識(shí)，我們的理解依然比較膚淺。通過課程設(shè)計(jì)，可以讓我們對(duì)課堂上的知識(shí)有更深入的理解，同時(shí)做到理論與實(shí)際相結(jié)合。此外，課程設(shè)計(jì)能夠最直接有效的訓(xùn)練我們的創(chuàng)新思維，提高分析問題、解決問題的能力。&l

8、t;/p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)要求</b></p><p><b>　?。?）基本要求</b></p><p>　　①彩燈能夠自動(dòng)循環(huán)點(diǎn)亮；</p><p>　?、诓薀粞h(huán)顯示頻率快慢0.1~10Hz連續(xù)可調(diào)；</p><p>　?、墼摽刂齐娐肪哂?路輸出；</p

9、><p>　?、苁褂猛饨?V電池供電。</p><p><b>　?。?）提高要求</b></p><p>　?、倏刂齐娐肪哂?6路以上輸出；</p><p>　?、诮o電路添加復(fù)位控制功能，復(fù)位按鈕閉合彩燈點(diǎn)亮，復(fù)位按鈕斷開彩燈熄滅。</p><p><b>　　2.方案設(shè)計(jì)</b&g

10、t;</p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)方案一</b></p><p>　　用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生脈沖信號(hào)，用計(jì)數(shù)器對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，用寄存器來實(shí)現(xiàn)對(duì)所計(jì)數(shù)的循環(huán)操作，本實(shí)驗(yàn)采用的是74LS198芯片?？傮w方案共分為6大塊。第一塊實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生，第二塊實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器。 第三塊實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)左移循環(huán)，第四塊實(shí)現(xiàn)兩兩左移循環(huán)點(diǎn)亮，第五塊實(shí)現(xiàn)交替閃爍，第六塊<

11、/p><p><b>　　實(shí)現(xiàn)向外擴(kuò)散。</b></p><p>　　圖2-1 方案一方框圖</p><p><b>　　2.2設(shè)計(jì)方案二</b></p><p>　　通過計(jì)數(shù)芯片74LS161與4線16線譯碼器74LS154來完成，用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器自激產(chǎn)生周期為0.1--10s的矩形脈沖

12、，計(jì)數(shù)芯片74LS161對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，用4線16線譯碼器74LS154來完成對(duì)計(jì)數(shù)芯片74LS161計(jì)數(shù)的譯碼，從使4線16線譯碼器74LS154輸出端從Y0—Y15依次產(chǎn)生低電平，點(diǎn)亮LED循環(huán)發(fā)光。</p><p>　　圖2-2 方案二框圖</p><p><b>　　2.3 方案比較</b></p><p>　　方案一是采用數(shù)電模塊，元

13、器件較多，接線較為復(fù)雜，方案二也是采用數(shù)電模塊，元器件較少，接線相對(duì)比較簡(jiǎn)單，而且容易實(shí)現(xiàn)，所以本設(shè)計(jì)采用第二種方案。</p><p><b>　　3. 方案實(shí)施</b></p><p><b>　　3.1集成芯片介紹</b></p><p>　　3.1.0 74lLS16引腳圖與管腳功能表資料</p>&l

14、t;p>　　3.1.0.0 74LS16引腳圖</p><p>　　圖3-1 74ls161引腳圖</p><p>　　74LS161是常用的四位二進(jìn)制可預(yù)置的同步加法計(jì)數(shù)器，他可以靈活的運(yùn)用在各種數(shù)字電路，以及單片機(jī)系統(tǒng)種實(shí)現(xiàn)分頻器等很多重要的功能，</p><p>　　3.1.0.1管腳圖介紹</p><p>　　時(shí)鐘CP和四個(gè)數(shù)據(jù)

15、輸入端P0~P3清零/CR使能CEP，CET置數(shù)PE(低電平有效)數(shù)據(jù)輸出端Q0~Q3進(jìn)位輸出TC. (TC=Q0·Q1·Q2·Q3·CET)</p><p>　　3.1.0.2 74LS161的功能表</p><p>　　注：表示無效，L表示低電平，H表示高點(diǎn)平。表示脈沖上升沿之前瞬間的電平。#表示當(dāng)為高電平且計(jì)數(shù)器狀態(tài)為HHHH時(shí)輸出為

16、高電平，其余均為低電平。</p><p>　　從74LS161功能表功能表中可以知道，當(dāng)清零端CR=“0”，計(jì)數(shù)器輸出Q3、Q2、Q1、Q0立即為全“0”，這個(gè)時(shí)候?yàn)楫惒綇?fù)位功能。當(dāng)CR=“1”且LD=“0”時(shí)，在CP信號(hào)上升沿作用后，74LS161輸出端Q3、Q2、Q1、Q0的狀態(tài)分別與并行數(shù)據(jù)輸入端D3，D2，D1，D0的 狀 態(tài) 一樣，為同步置 數(shù)功能。而 只 有 當(dāng)CR=LD=EP=ET=“1”、CP脈沖

17、上升沿作用后，計(jì)數(shù)器加1。74LS161還有一個(gè)進(jìn)位輸出端CO，其邏輯關(guān)系是CO= Q0·Q1·Q2·Q3·CET。合理應(yīng)用計(jì)數(shù)器的清零功能和置數(shù)功能，一片74LS161可以組成16進(jìn)制以下的任意進(jìn)制分頻器。</p><p>　　3.1.1 74LS154引腳圖與管腳功能表資料</p><p>　　3.1.1.0 74LS154 概述</p&g

18、t;<p>　　74LS154是一款TTL器件,74LS154譯碼器可接受4位高有效二進(jìn)制地址輸入，并提供16個(gè)互斥的低有效輸出。74LS154的兩個(gè)輸入使能門電路可用于譯碼器選通，以消除輸出端上的通常譯碼“假信號(hào)”，也可用于譯碼器擴(kuò)展。該使能門電路包含兩個(gè)“邏輯與”輸入，必須置為低以便使能輸出端。任選一個(gè)使能輸入端作為數(shù)據(jù)輸入，74LS154可充當(dāng)一個(gè)1-16的多路分配器。當(dāng)其余的使能輸入端置低時(shí)，地址輸出將會(huì)跟隨應(yīng)用的

19、狀態(tài)。</p><p>　　74LS154 4線-16 線譯碼器/解調(diào)器 ·將4個(gè)二進(jìn)制編碼輸入譯成16個(gè)彼獨(dú)立的輸出之一 ·將數(shù)據(jù)從一個(gè)輸入線分配到16個(gè)輸出的任意一個(gè)而實(shí)現(xiàn)解調(diào)功能 ·輸入箝位二極管簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì) ·與大部分TTL和DTL電路完全兼容  74LS154這種單片4 線—16 線譯碼器非常適合用于

20、HYPERLINK "http://www.838dz.com/"高性能存儲(chǔ)器的譯碼器當(dāng)兩個(gè)選通輸入G1 和G2 為低時(shí), 它可將4 個(gè)二進(jìn)制編碼的輸入譯成16 個(gè)互相獨(dú)立的輸出之一。實(shí)現(xiàn)解調(diào)功能的辦法是：用4 個(gè)輸入線寫出輸出線的地址，使得在一個(gè)選通輸入為低時(shí)數(shù)據(jù)通過另一個(gè)選通輸入。當(dāng)任何一個(gè)選通輸入是高時(shí)，所有輸出都為高。</p><p>　　3.1.1.1 74LS154引腳圖<

21、/p><p>　　圖3-2 74ls154引腳圖</p><p>　　3.1.1.2 管腳圖介紹</p><p>　　四個(gè)數(shù)據(jù)輸入端A,B,C,D電源VCC使能 , (低電平有效)數(shù)據(jù)輸出端---地GND</p><p>　　74LS161的功能表</p><p>　　注：表示無效，L表示低電平，H表示高點(diǎn)平。&

22、lt;/p><p>　　從上表知：只有G1，G2均為低電平74ls154正常工作，且輸出隨輸入的變化輸出Y0---Y15。</p><p><b>　　3.2單元電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.2.0 電源電路設(shè)計(jì)</p><p>　　電子產(chǎn)品中，常見的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的78系列和負(fù)電壓輸出的79系列。

23、顧名思義，三端IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子象是普通的三極管，TO-220的標(biāo)準(zhǔn)封裝，也有9013樣子的TO-92封裝。 </p><p>　　用78/79系列三端穩(wěn)壓IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便，而且價(jià)格便宜。該系列集成穩(wěn)壓IC型號(hào)中的78或79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓

24、，如7805表示輸出電壓為正5V，7909表示輸出電壓為負(fù)9V。 </p><p>　　78系列集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路如下圖所示，這是一個(gè)輸出正5V直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。IC采用集成穩(wěn)壓器7805，C1、C2分別為輸入端和輸出端濾波電容。</p><p>　　圖3-3 電源電路圖</p><p>　　3.2.1 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)</p><p&g

25、t;　　圖3-4時(shí)鐘電路電路圖</p><p>　　采用555計(jì)時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器作為時(shí)鐘脈沖發(fā)生器，產(chǎn)生的方波頻率為0.1—10Hz可調(diào)，由方波頻率為0.1—10Hz可調(diào)，可得，，的參數(shù)如下：</p><p><b>　　假設(shè)=10KΩ</b></p><p><b>　　振蕩頻率為： </b></p>

26、<p>　　當(dāng)=0.1Hz時(shí)： </p><p>　　解得：=2150Ω ①</p><p>　　如果調(diào)節(jié)，使等于零。則：=2150Ω</p><p><b>　　則可取=2KΩ</b></p><p><b>　　當(dāng)=10Hz時(shí)：</b></p

27、><p>　　解得：=710000Ω ②</p><p><b>　　因?yàn)椋?2150Ω</b></p><p>　　所以：=707850Ω</p><p>　　則可取=750KΩ以上的電阻1M。</p><p>　　3.2.2 計(jì)數(shù)器復(fù)位置數(shù)電路設(shè)計(jì)<

28、/p><p>　　圖3-5計(jì)數(shù)器復(fù)位置數(shù)電路電路圖</p><p>　　按下D17產(chǎn)生低電平使計(jì)數(shù)器復(fù)位，輸出Q0—Q3為0000。</p><p>　　按下D18產(chǎn)生低電平使計(jì)數(shù)器輸入端置進(jìn)0000，計(jì)數(shù)器從0000開始計(jì)數(shù)。</p><p>　　3.2.3整體電路設(shè)計(jì)</p><p>　　74ls集成管參數(shù)如下：<

29、;/p><p><b>　　Ω</b></p><p><b>　　可取=400Ω。</b></p><p>　　因此總電路圖如：附一</p><p>　　4.PCB板制作及元件的焊接</p><p>　　在各單元電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，用 Protel 99 SE 軟件畫出單元電路，

30、再把各個(gè)單元電路連接起來，畫出符合軟件要求的系統(tǒng)整體邏輯電路圖。系統(tǒng)整體電路設(shè)計(jì)完成后，對(duì)系統(tǒng)整體進(jìn)行仿真，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性。通過查閱數(shù)字電路器件手冊(cè)或網(wǎng)絡(luò),掌握所選電子元器件，尤其是中大規(guī)模集成電路的性能、引腳定義以及封裝形式，明確各器件的輸入端、控制端對(duì)信號(hào)的要求和輸出信號(hào)的特點(diǎn)。</p><p>　　電路板的制作過程如下:</p><p>　　對(duì)應(yīng)PCB圖上的元件將所用到的器件底座焊

31、接到電路板上，有跳線的話要先焊接跳線，在焊接的過程中要避免焊錫與電路板上的銅線相交，而且要注意底座對(duì)應(yīng)芯片的封裝關(guān)系。其中，對(duì)應(yīng)缺口的左下角第一個(gè)管腳號(hào)為1然后按逆時(shí)針方向依次為2、3------，要避免跳線與管腳相交焊接時(shí)的注意二極管的極性,在焊接之前用在焊接之前要把各個(gè)電阻的阻值用萬用表測(cè)試,檢查阻值是否正確； 檢查變壓器的型號(hào),確定220V交流電經(jīng)變壓器變壓后是合適的電壓； 最好選用220V/25W的電烙鐵；焊接時(shí)動(dòng)作要以把電路板

32、銅線燙壞；焊接要準(zhǔn)確； 每焊接好一處注意要檢查是否有短路現(xiàn)象。 </p><p>　　焊接完畢后進(jìn)行調(diào)試，具體步驟是在接通電源前，先用萬用表仔細(xì)檢查各管腳是否有短路，虛焊、漏焊現(xiàn)象。檢查無誤后，先不要把各個(gè)集成塊插入芯片插座中，然后接通電源，用手觸摸橋碓,看看是否發(fā)熱,或者用萬用表測(cè)試其兩端的電壓是否在10V左右。如果發(fā)熱或者電壓為零則說明電路中有短路的現(xiàn)象，要立刻切斷電源，再做仔細(xì)的檢查，改正后再進(jìn)行同樣

33、的測(cè)試，直到正常為止。再測(cè)試各個(gè)芯片的電壓是否正常，正常的話可以把各個(gè)集成塊芯片插入芯片插座中，以上檢查無誤后,再進(jìn)行調(diào)試。</p><p>　　圖4-1 PC板布線圖</p><p><b>　　5.總結(jié)</b></p><p>　　通過本次課程設(shè)計(jì)較系統(tǒng)地掌握有關(guān)電子技術(shù)的知識(shí)，主要對(duì)計(jì)數(shù)器的原理，譯碼器的原理，怎么用555定時(shí)器構(gòu)成多謝振

34、蕩器及控制其產(chǎn)生頻率有了進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和掌握；通過這個(gè)課程設(shè)計(jì)我們具備了在日常生活與學(xué)習(xí)中應(yīng)用數(shù)字技術(shù)解決問題的基本態(tài)度與基本能力但是對(duì)于各種門電路、元器件芯片的結(jié)構(gòu)及其工作原理等知識(shí)，我們的理解依然比較膚淺。通過課程設(shè)計(jì)，我們對(duì)課堂上的知識(shí)有更深入的理解，同時(shí)做到理論與實(shí)際相結(jié)合。此外，課程設(shè)計(jì)直接有效的訓(xùn)練我們的創(chuàng)新思維，提高分析問題、解決問題的能力；這次課程設(shè)計(jì)要特別感謝江老師的耐心輔導(dǎo)以及在設(shè)計(jì)中給出的寶貴意見，感謝老師及同學(xué)的幫助

35、。</p><p><b>　　5.參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]康華光.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2008. </p><p>　　[2]康華光.數(shù)字電子技術(shù)（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2009.</p><p>　　[3]潘永雄，沙河.電子線路CAD使用教程[M].西安：