彩灯循环控制电路的设计与制作.docx
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彩灯循环控制电路的设计与制作
目录
摘要1
1结构设计与方案选择2
1.1方案设计2
1.1.1方案一2
1.1.2方案二3
1.2方案比较与选择4
2单元电路设计6
2.1脉冲产生电路6
2.2循环控制电路7
2.3彩灯显示电路8
3调试与检测9
3.1调试9
3.1.1调试方法9
3.1.2调试步骤9
3.1.3调试结果10
3.1.4调试中故障及解决办法10
3.2检测11
结束语12
参考文献13
元器件名细表14
附录15
摘要
近年来,由于集成电路的迅速发展,使得数字逻辑电路的设计发生了根本性的变化。
在设计中更多的使用中,规模集成电路,不仅可以减少电路组件的数目,使电路简捷,而且能提高电路的可靠性,降低成本。
因此用集成电路来实现更多更复杂的器件功能则成为必然。
可编程的彩灯控制电路很多,构成方式和采用的集成片种类、数目更是五花八门,而且有专门的可编程循环彩灯控制电路。
绝大多数的彩灯控制电路都是用数字电路来实现的,例如,用中规模集成电路实现的彩灯控制电路主要用计数器,译码器,分配器和移位寄存器等集成。
本次设计的可编程彩灯控制电路就是用寄存器、计数器和译码器等来实现,其特点是用发光二极管显示,能实现可预置编程循环功能。
关键词:
数字逻辑电路集成电路彩灯控制预置编程循环
彩灯循环控制电路的设计与制作
1结构设计与方案选择
1.1方案设计
1.1.1方案一
二进制双向计数电路
彩灯显示电路
3线8线译码电路
全亮控制电路
循环控制电路
图1方案一的结构框图
1)二进制双向计数电路:
根据74LS193的逻辑功能,可通过其实现正向、反向彩灯循环,以及全部清零功能。
2)3线8线译码电路:
通过74HC283实现对计数的译码,通过3位二进制输入ABC,共输出8种状态的组合,对8组彩灯进行控制。
3)全亮控制电路:
通过DIP开关,将其全部置高电平时实现全亮,置低电平时对电路实现其他功能不影响。
按照构思将方案一进行实际的设计,来完成所规定的要求。
考虑到实际情况的复杂,故直接将其仿真以便改正,仿真原理图如图2所示。
图2方案一的原理图
彩灯显示电路
循环控制电路
1.1.2方案二
脉冲产生电路
开关控制电路
图3方案二的结构框图
图4方案二的原理图
1)脉冲产生电路:
选用NE555定时器组成的多谐振荡器可以产生所需频率的脉冲。
2)循环控制电路:
由两片74LS194实现,每一片芯片能实现4位输出的左移、右移、清零和全亮,两个芯片就能对8组彩灯进行控制,全亮由高电平置数实现。
按照构思将方案二进行实际的设计,来完成所规定的要求。
考虑到实际情况的复杂,故直接将其仿真以便改正,仿真原理图如图4所示:
1.2方案比较与选择
方案一与方案二都能够完成要求,并且经过仿真都是正确的。
从方案的优化方面比较,两个方案都能实现正向循环闪烁、反向循环闪烁、全亮和清零四种功能。
但是方案一使用函数发生器。
函数发生器价格昂贵,体积笨重。
用在本系统,实属大材小用。
方案二采用555产生秒脉冲。
NE555电源范围宽,定时精度高使用方法灵活,应用十分广泛。
用NE555构成多偕振荡器,可产生比较稳定且占空比可调的矩形脉冲。
从方案的复杂程度比较,方案二用的基本理论较方案一简单些,方案一将全亮功能分开实现,而且还需要计数和译码;而方案二仅需要移位寄存器即可实现四种功能。
尽管方案一与方案二都有不足,而且在现实生产中可能都会遇到困难,但综合多个方面考虑决定采用方案二。
2单元电路设计
2.1脉冲产生电路
用555定制器制作多谢振荡器的原理如图5所示:
图5脉冲产生电路
555定时器内部的比较器灵敏度较高,而且采用差分电路形式,用555定时器组成的多谐振荡器的振荡频率受电源电压和温度变化的影响很小。
参数选择如下:
R9=600K,R10=200K,,C=1uF
输出信号的时间参数是:
=0.7(R9+R10)C
=0.7R9C
其中,
为VC由
上升到
所需的时间,
为电容C放电所需的时间。
2.2循环控制电路
74LS194是4位双向移位寄存器,它能实现数据保持、右移、左移、并行输入和并行输出的功能。
图6循环控制电路
对于一个寄存器而言,将S0、S1都接高电平,置数1000;再将S1调置低电平,实现1000→0100→0010→0001→1000右移循环;相反,将S0接低电平,S1接高电平,则可实现左移循环。
将两个74LS194级联,则可实现8位输出的左移和右移。
而通过74LS194的清零端即可实现所有彩灯全灭功能。
对于彩灯一次全亮,可通过194芯片置数功能实现。
将S0、S1全接高电平,而输入11111111,即可实现八盏灯全亮。
2.3彩灯显示电路
用发光二极管来实现彩灯的闪烁,二极管的阴极与保护电阻相连接地。
连接二极管时要注意阴极和阳极的区分,免得出现二极管不亮时,盲从的检测,如图9所示。
图9彩灯显示电路
3调试与检测
3.1调试
一个电子装置,即使按照设计的电路参数进行安装,往往也难达到预期的结果。
这是因为人们在设计时,不可能周全地考虑各种复杂的客观因素(如元件值的误差,器件参数的分散性,分布参数的影响等),必须通过安装后的测试和调整,来发现和纠正设计方案的不足,然后采取措施加以改进,使装置达到预定的技术指标。
因此,调试电子电路的技能对从事电子技术及其有关领域工作的人员来说,是不应缺少的。
一般用万用表进行调试。
3.1.1调试方法
电子电路调试方法有两种:
分块调试和整体调试
(1)分块调试法
分块调试是把总体电路按功能分成几个模块,对每个模块分别进行调试。
模块调试的顺序最好按信号的流向,一块一块进行,逐步扩大调试范围,最后完成总调。
实施分块调试有两种方法一种边安装边调试;另一种是总体电路一次组装完毕后再分块调试。
分块调试的优点:
问题出现范围小,可及时发现,易于解决。
(2)整体调试
此种方法是把整个电路组装完毕后,不进行分块调试,实行一次性总调。
3.1.2调试步骤
(1)检查电路
对照电路图认真检查电路,首先查看电源是否接错或与地短接,然后检查各芯片是否安装牢固,最后对照电路图认真查看各芯片的管脚是否接错、漏接或出现多接线的现象。
(2)接通电源观察
在做好第一步的基础上进行下一步。
接通电源,如果出现异常现象立即关闭电源,按第一步重新检查电路对出现事故的电路部分进行着重的检查,直至发现并排除错误。
(3)工作开关断开的情况下的调试
当第二步完成后,在断开开关的情况下用一个发光二极管检测脉冲信号的输出,各芯片的初始输出是否正确,如果存在问题,查找出原因并解决。
(4)工作开关闭合的情况下的调试
闭合工作开关,观察显示结果是否正确,如果存在问题继续调试。
调试结束后观察调试后的结果是否符合设计要求。
3.1.3调试结果
第一次的调试的结果四种功能不是都正常工作,而且也不是所有的彩灯都可以按正常的设计结果闪烁。
我们对出问题的部分进行分析,然后进行调试。
最后调试到各部分电路正常的工作,通过对开关的控制,可以依次实现四种功能。
3.1.4调试中故障及解决办法
由于电路中的芯片、插线、面包板的质量、接触等都存在一定的问题,故调试中出现问题是不可避免的。
在调试的过程中,我们小组发现在进行置数时,本应亮一盏灯,但是每次都有另外三盏同时亮起。
经过多次各种分析,我们发现是由于那三盏灯与接地开关的连接导线连接不稳。
由此进行调试,最后发现没有问题,可正常实现预期各种功能。
3.2检测
将电源接通,看彩灯的闪烁情况,根据所出现的异常,每根导线的检测,再将相关的芯片检测。
结束语
这次电工电子课程设计是我们第一次做课程设计,所以对我们而言不仅十分有意义,而且也是个挑战。
它不仅仅让我们综合那些理论只是来运用到设计和创新,还让我们知道了一个团队凝聚在一起时所能发挥出的巨大潜能!
在这次课程设计中,我感触最深的就是需要查阅大量资料。
不仅有之前自己所学的课内知识,还要查阅大量还未学或者课外的知识。
另外,我发现,在学习过程中带着问题去学效率会高得多。
发现、提出、分析、解决问题和实践能力的提高都会受益于我以后的学习。
在设计过程中,我发现了自己的不足,我对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固。
通过这次设计,我懂得了学习的重要性,了解到理论知识与实践相结合的重要意义,学会了坚持、耐心和努力。
参考文献
[1]康华光,邹寿彬.电子技术基础-数字部分(第五版).北京:
高等教育出版,2006.1
[4]孙梅生,李美莺,徐振英.电子技术基础课程设计[M].北京:
高等教育出版社
[5]梁宗善.电子技术基础课程设计[M].武汉:
华中理工大学出版社
[6]吴友宇.数字电子技术基础.[M]武汉理工大学出版社.2008
元器件名细表
元件名称
代号
数值
单位
个数
备注
移位寄存器
74LS194
/
/
2
555
555
/
/
1
电阻
R9
600
千欧
1
R10
200
千欧
1
保护电阻
200
欧
8
电容
C1
1
uF
1
C2
0.01
uF
1
面包板
1
发光二极管
8
附录
74LS194引脚图与芯片真值表资料
74LS194真值表及管脚图附录图一和附录表一所示:
附录图一74LS194引脚图
附录表一74LS194功能表
555引脚图与芯片真值表资料
555真值表及管脚图附录图二和附录表二所示:
附录图二555引脚图
输入信号组合
输出及三极管状态
Rd
Vi1(6端输入信号)
Vi2(2端输入信号)
V0(输出电压)
T的状态
0
X
X
低电平
导通
1
〈2/3Vcc
〉1/3Vcc
不变
不变
1
〉2/3Vcc
〈1/3Vcc
高电平(不定)
截止
1
〈2/3Vcc
〈1/3Vcc
高电平
截止
1
〉2/3Vcc
〉1/3Vcc
低电平
导通
附录表二555功能表
设计方案原理图:
- 配套讲稿:
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- 彩灯 循环 控制电路 设计 制作