数字电子技术课程设计-8路输出的彩灯循环控制电路Word文档下载推荐.doc
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六、设计总框图 5
七、电路元器件的说明 6
八、总电路图 27
九、调试与检测 28
十、误差分析:
30
十一、设计心得体会。
31
附录 32
参考文献 36
一、课程设计题目:
8路输出的彩灯循环控制电路
二、课程设计目的:
1、巩固和加强“数字电子技术”、“模拟电子技术”课程的理论知识的理解和应用。
2、掌握电子电路的一般设计方法,了解电子产品研制开发的过程。
3、提高电子电路实验技能及Multisim10仿真软件的使用能力。
4、掌握电子电路安装和调试的方法及故障排除方法。
5、学会撰写课程设计说明书。
6、通过查询资料文献和设计手册,培养独立分析问题和解决问题的能力。
7、培养创新能力和创新思路。
1、确定整体设计方案,明确要实现的功能和设计所需要的元器件,给出整体设计框图。
2、对电路中所需元器件及参数进行设计。
3、按照自己设计的电路用Multisim10软件画出总体电路图并进行仿真。
4、对课程设计中所有用到的电子元器件及芯片的功能进行描述。
5、认真完成课程设计说明书,提交格式符合要求,内内容完整的课程设计说明书。
四、课程设计任务和具体功能
A、设计任务:
采用中规模集成电路设计8路输出的彩灯循环控制电路。
B、具体功能:
7490N计数器的时钟信号由555振荡电路提供,改变555的振荡频率,即可控制彩灯闪烁的快慢。
计数器输出端作74LS138D译码器输入信号,计数器输出不同的数据,即可控制74LS138D译码器得到8钟不同的输出。
五、工作原理
电路由555定时器、7490N计数器和74LS138D译码器组成。
7490N计数器的时钟信号由555振荡电路提供,改变555的振荡频率,即可以改变计数器的计算快慢,即可控制彩灯闪烁的快慢。
六、设计总框图
电源接入
↓
555定时电路
↓
计数器电路
译码器电路
↓
彩灯演示电路
七、电路元器件的说明
A、555定时器元器件介绍
555集成时基电路是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路,可连接成多谐振荡电路,产生单位脉冲,用于触发计数器。
在延时操作中,脉冲由一个电阻和一个电容控制。
用于稳定工作的振荡器时,频率由两个电阻和一个电容控制。
NE555会在下降延触发和清零,此时输出端产生200mA的电流。
NE555的工作温度为0℃~70℃。
1、555定时器的工作原理
1.1555定时器内部逻辑电路结构
图1555定时器内部逻辑电路结构
555集成定时器是一种功能强大的模拟数字混合集成电路,有TTL和CMOS等型号之分,但外引线排列和功能完全相同。
其组成电路框图如图1所示。
555定时器有二个比较器A1和A2,有一个RS触发器,R和S高电平有效。
三极管TD是放电管(有时有另一三极管,是对清零起跟随作用,起缓冲作用),将对外电路的元件提供放电通路。
比较器的输入端有一个由三个5kW电阻组成的分压器,由此可以获得2/3VCC和1/3VCC两个基准分压值,一般称为阈值。
若在电源与地之间加上电压,当5脚悬空时,则电压比较器A1的反相输入端的电压为2VCC/3,A2的同相输入端的电压为VCC/3。
若触发输入端TR的电压小于VCC/3,则比较器A2的输出为1,可使RS触发器置1,使输出端OUT=1。
如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3,同时TR端的电压大于VCC/3,则A1的输出为1,A2的输出为0,可将RS触发器置0,使输出为0电平。
1.2555定时器外引线排列图
图2
(1)555定时器外引脚排列
图2
(2)555定时器外引脚排列
555定时器的外引线排列如图2
(1)
(2)所示。
1脚是接地端GND,2脚是低触发端TL,3脚是输出端OUT,4脚是清除端Rd,5脚是电压控制端CV,6脚是高触发端TH,7脚是放电端DIS,8脚是电源端VCC。
②(TR)为低电平触发端。
该端输入电压高于1/3UCC时,比较器C2输出为“1”,当输入电压低于1/3UCC时,比较器C2输出为“0”。
③(u0)为输出端。
输出为“1”时的电压比电源电压UCC低2V左右。
输出最大电流为200mA。
④()为复位端。
在此端输入负脉冲(“0”电平,低于0.7V)可使触发器直接置“0”,正常工作时,应将它接“1”(接+UCC)。
⑤(CO)为电压控制端。
静态时,此端电位为2/3UCC。
若在此端外加直流电压,可改变分压器各点电位值。
在没有其他外部联线时,应在该端与地之间接入0.01µ
F的电容,以防干扰引入比较器C1的同相端。
⑥(TH)为高电平触发端。
该输入端电压低于2/3UCC时,比较器C1输出为“1”,当输入电压高于2/3UCC时,比较器C1输出为“0”。
⑦(D)为放电端,当输出U0=“0”,即触发器=1时,放电晶体管T导通,相当7端对地短接。
当u0为“1”,即=0,T截止,7端与地隔离。
⑧和①分别为电源端和接地端。
1.3555定时器功能表(如表1)
RD
TH
TR
u0
T
×
导通
1
大于2/3UCC
大于1/3UCC
小于2/3UCC
小于1/3UCC
截止
保持
表1555定时器功能表
功能:
功能主要用来产生时间基准信号(脉冲信号)。
因为循环彩灯对频率的要求不高,只要能产生高低电平就可以了,且脉冲信号的频率可调,所以采用555定时器组成的振荡器,其输出的脉冲作为下一级的时钟信号。
图3为多谐振荡电路波形图。
图3555多谐振荡波形图
2、555定时器参数指标
555定时器的电源电压范围宽,可在4.5V~16V工作,7555可在3~18V工作,输出驱动电流约为200mA,CMOS555集成定时器的电源电压在4.5V~18V范围内使用。
因555定时器的输出端电流可以达到200mA,因此可以直接驱动与这个电流数值相当的负载,如继电器、扬声器、发光二极管等。
555定时器成本低,性能可靠,只需要外接几个电阻、电容,就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。
它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。
B、7490N计数器元器件介绍
74LS90功能:
十进制计数器(÷
2和÷
5)
原理说明:
本电路是由4个主从触发器和用作除2计数器及计数周期长度为除5的3位2进制计数器所用的附加选通所组成。
有选通的零复位和置9输入。
管脚引线如下图
通过不同的连接方式,74LS90可以实现四种不同的逻辑功能;
而且还可借助R0
(1)、R0
(2)对计数器清零,借助S9
(1)、S9
(2)将计数器置9。
其具体功能详述如下:
(1)计数脉冲从CP1输入,QA作为输出端,为二进制计数器。
(2)计数脉冲从CP2输入,QDQCQB作为输出端,为异步五进制加法计数器。
(3)若将CP2和QA相连,计数脉冲由CP1输入,QD、QC、QB、QA作为输出端,
则构成异步8421码十进制加法计数器。
(4)若将CP1与QD相连,计数脉冲由CP2输入,QA、QD、QC、QB作为输出端,则构成异步5421码十进制加法计数器。
(5)清零、置9功能。
a)异步清零
当R0
(1)、R0
(2)均为“1”;
S9
(1)、S9
(2)中有“0”时,实现异步清零功能,即QDQCQBQA=0000。
b)置9功能
当S9
(1)、S9
(2)均为“1”;
R0
(1)、R0
(2)中有“0”时,实现置9功能,即QDQCQBQA=1001。
功能表如下图
输入
输出
功能
清0
置9
时钟
QDQCQBQA
R0
(1)、R0
(2)
S9
(1)、S9
(2)
CP1CP2
×
清0
置9
0×
0
↓1
QA输出
二进制计数
1↓
QDQCQB输出
五进制计数
↓QA
QDQCQBQA输出8421BCD码
十进制计数
QD↓
QAQDQCQB输出5421BCD码
11
不变
保持
74LS90逻辑图如下图
建议操作条件:
符号
参数
最小
典型
最大
单位
VCC
电源电压
4.75
5
5.25
V
VIH
输入高电平电压
2
-
VIL
输入低电平电压
0.8
IOH
高电平输出电流
-0.4
mA
IOL
低电平输出电流
8
fCLK
ClockFrequency(Note5)时钟频率
AtoQA
32
MHz
BtoQB
16
ClockFrequency(Note6)时钟频率
20
10
tW
PulseWidth(Note5)脉冲宽度
A
15