数字电子技术课程设计彩灯控制器的设计Word格式文档下载.docx

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那个部份主要用到的芯片是74HC390计数器和74HC139译码管,他们的功能表和引脚图别离如下图和表所示。

74HC390功能表

74HC139的功能表

74HC390的引脚图74HC139的引脚图

三、单元电路设计与参数计算

数列显示部份

那个部份是利用74LS160D计数器来实现的。

按照数列不同的特点来连接电路的。

电路图如图（以自然序列为例）

数列显示电路原理图

其中主要利用的是74LS160D来实现的，其功能和引脚图如下图所示。

74HC160引脚图

脉冲信号的产生

选用多谐振荡器，它是一种在接通电源后，就可以产生必然频率和必然幅值矩形波的自激振荡器，常作为脉冲信号源。

而选用的电路是555按时器组成的，因为555按时器内部的比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式，用它组成的多谐振荡器的震荡频率收电源电压和温度转变的影响很小，如此使产生的矩形波更稳固。

脉冲信号产生电路图

数列循环电路的设计

在那个部份主如果应用了一个四进制的计数器和一个译码器，那个部份的作用是为了使自然序列，奇数序列，偶数序列，音乐序列的循环显示。

其中四个74LS160计数器的进位端与74HC390的CPA相接，如此就可以够通过进位端状态由0变成1的刹时给它一个脉冲触发，而另一个脉冲端则是与其输出端QA相接的，如此的接法是为了使74HC390实现8421BCD码十进制计数的功能。

然后再让74HC390的输出端QA，QB别离与译码器74HC194相接，如此能够用译码器来控制计数器的动作状态，它能够决定由哪个74LS160计数器来工作。

当QA，QB为“0”，“0”时，这时译码器的输出端就只有Yo为0，接一个反相器然后再接产生自然序列的计数器的清零端；

如此就可以够实现只有自然序列输出的功能，同应当QA，QB为“0”，“1”时，这时译码器的输出端就只有Y1为0，接一个反相器然后再接产生奇数序列的计数器的清零端，如此就可以够实现只有奇数序列输出的功能；

当QA，QB为“1”，“0”时，这是译码器的输出端就只有Y2为0，接一个反相器然后再接产生偶数序列的计数器的清零端，如此就可以够实现只有偶数序列输出的功能；

当QA，QB为“1”，“1”时，这是译码器的输出端就只有Y3为0，接一个反相器然后再接产生音乐序列的计数器的清零端，如此就可以够实现只有音乐序列输出的功能。

其产生序列的功能就是如此实现的。

其电路图如图

用译码器实现的循环电路

序列显示电路的设计

十进制自然序列的显示电路

由于74HC160本身就是一个十进制技术的芯片，因此对于那个部份就需要按其功能表来接电路就可以够实现十进制自然序列输出了。

在脉冲信号的触发下，计数器的输出端的状态依次为0000→0001→0011→0100→0101→0110→0111→1000→1001，然后再将计数器的输出端和数码管的输入端口相接就可以够在数码管上面看到依次显示从0到9了。

其序列显示电路图如图

自然数列的显示电路图

奇数序列显示电路

将奇数1，3，5，7，9用8421BCD码别离表示为：

“0001”，“0011”，“0101”，“0111”，“1001”，能够发觉最后一名都为1，因此能够在上述十进制自然序列的基础上将数码管的最低位接高电平就可以够实现奇数序列了。

虽然在每一个脉冲触发的作用下，芯片实现的仍然是十进制，可是用于数码管最低位接高电平，在数码管现实的则是奇数列，可是显示的时刻距离是正常自然序列的2倍，为了实现相邻显示时刻距离相等，咱们能够利用二分频电路解决上述问题。

奇数序列的实现电路图

偶数序列显示电路

将偶数0，2，4，6，8用8421BCD码别离表示为“0000”，“0100”，“0100”，“0110”，“1000”，能够发觉最后一名都是0，因此能够在上述十进制自然序列的基础上将数码管的最低位接低电平就可以够实现偶数序列了。

虽然在每一个脉冲触发的作用下，芯片实现的仍然是十进制，可是由于数码管最低位接高电平，在数码管显示的则是偶数列，可是显示的时刻距离是正常自然序列的2倍，为了实现相邻显示时刻距离相等，咱们能够利用二分频电路解决上述问题。

偶数序列的实现电路图

音乐序列显示电路

音乐序列的特点是从0显示到7后又再变成0，这里能够将数码管的最高位固定接低电平就可以够实现了。

因为74LS160的输出端只有三个与数码管相接，当74LS160的输出为“1000”和“1001”时，这是由于数码管最高位是固定接低电平的，也就是数码管的输入端仍是“0000”，“0001”。

如此数码管的显示就又变成0和1了。

其序列显示电路如图

音乐数列的实现电路图

脉冲产生电路的设计

由于上述设计中所用到的芯片全要有脉冲信号的触发才能完成相应的功能，所以就需要用到脉冲产生电路。

这里用到的是555按时器设计的多谐振荡器，多谐振荡器的长处是在接通电源以后就可以够产生必然频率和必然幅值矩形波的自激振荡器，而不需要再外加输入信号了。

而用555按时器设计的多谐振荡器也有很多长处，由于555按时器内部的比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式，如此就使多谐振荡器产生的震荡频率受电源电压和环境温度转变的影响很小。

设R3和R4的上部份为RA，R1和R4的下部份为RB，电容C2两头的电压为Vc。

接通电源后，电容C2被充电，当Vc上升到2/3Vcc时，使输出电压为低电平，同时放电三极管T导通，现在电容C2通过RB和T放电,Vc下降。

当Vc下降到2/3Vcc时，V0翻转为高电平。

当放电结束后，T管截止，Vcc将通过RA和RB向电容器C2充电，当Vc上升到2/3Vcc时，电路又翻转为低电平。

如此周而复始，于是，在电路的输出端就取得一个周期性的矩形波。

其电路如图

脉冲产生电路

二分频电路的设计

因为奇、偶序列数字显示时刻距离是自然序列和音乐序列的2倍，为了实现显示数字时刻距离相等的要求，能够利用二分频电路，让自然序列和音乐序列的显示时刻与奇偶电路的显示时刻相等。

JK触发器能够组成二分频电路。

由于JK触发器的状态为，将JK触发器的J、K端均接在高电平，则从输出端Q输出的是二分频后的时刻脉冲，其时刻距离为原脉冲的2倍。

二分频电路

四、总电路工作原理及元器件清单

总电路图的设计

1．总原理图

2．电路完整工作进程描述（整体工作原理）

那个电路图能够实现设计的要求，能够一次输出自然数列，奇数序列，偶数序列还有音乐数列，而且还能够循环输出，数码管的显示距离时刻也能够通过调节脉冲信号的频率来进行调整。

电路图中四个74LS160的输出端口别离与四个与门相接，然后再将四个门电路的输出端别离与数码管的输入端相接。

其中产生自然数列和音乐数列的脉冲信号的频率是产生技术序列和偶数序列的脉冲信号的频率是2倍，这是因为为了实现数字显示时刻距离相等的要求，这里利用二分频器专门好地实现了这一功能。

当打开电路的开关后，第一就是输出自然序列，这时是U1先工作，他的清零端接的是“1”，这时就是它处在计数的操作，然后输出通过与或门相接再接至数码管的输入端，就可以够依次显示从0到9，当U1的输出要从9变到0的刹时，它的进位端的状态是“1”，然后通过一个或门接至74HC390的脉冲输入端，这是从“0”，变至“1”，恰好有一个脉冲，就可以够通过译码器使U4开始工作即开始计数，这是从9变至1时，又通过进位端给74HC390一个脉冲，然后就通过译码器又使U8开始工作，它从0变至8，当它从8变至0时，它的进位端又变至“1”，就又能够给74HC390一个脉冲信号，最后就通过译码器控制U9的工作，输出音乐数列。

如此周而复始就可以够实现需要的功能。

总电路图如下

3．元件清单

元件序号

型号

主要参数

数量

备注

R1

T1

。

五、仿真调试与分析

脉冲产生电路的仿真

二分频电路的仿真

总电路的仿真

调试结果分析：

经调试后，电路能够实现设计要求，能够实现从自然序列，奇数序列和音乐序列的循环显示，而且数字之间的显示时刻距离也能够通过改变脉冲信号的频率来改变。

电路有一个缺点就是不能实现清零的作用，每次打开电源它的起始的数列是未知的，也就是说不能肯定是从哪个序列开始循环的，还有一个缺点是序列循环在交接的时刻起会出现显示时刻不相等的现象，这可能是在芯片工作时由于传输延迟等原因所致，由调试结果可知，虽然大体知足设计要求，但仍有需要改良的地方。

改良构思：

第一，循环序列芯片采用含有片选端的多功能计数器；

第二，控制循环部份采用一种可编程逻辑器件制成的移位寄放器，用程序来实现置数；

第三，脉冲产生电路采用一种频率、幅度和周期都可调的高稳固性元件。

六、结论与心得

这次的课程设计是一次宝贵的锻炼机缘，让咱们能够充分利用所学过的理论知识还有自己的想象能力，另外还有学习查找资料的方式，和自己处置分析电路、设计电路的能力。

我相信这是对咱们的一个专门好的提高。

平时在学习理论知识的时候，根本就没有想到咱们所学的这些东西有什么用，它们能够做成什么，只是一味利用它们来解决课后的习题，没有想其它的用途。

这次的课程设计让咱们知道了它们在实际中的用途，突然感觉自己学的东西很有效，咱们感觉如此就可以够激发咱们以后的学习兴趣，如此有利于此后更好的学习。

通过这次实践活动，咱们增强了解决问题的能力，从中也发觉了自己在动手操作方面的不足，为往后参加工作打下坚实的基础。

第一，通过本次活动，咱们了解数字电子技术的应用，进展前景，对所学专业有了进一步的了解，加倍酷爱所学专业，从中发觉了理论方面的缺点。

理论是咱们此后实践、工作的基础，理论的学习不能有丝毫的懒惰，虽说理论是枯燥、乏味的，但咱们要刻苦学习，充实自己的理论，为此后的学习工作打下基础。

第二，咱们轻忽了动手能力的培育，在动手制作中明显感到了费力，犯了很多错误，对咱们是一个很多的冲击。

但在另一方面也给了咱们以警示，知不足，然后谋进。

发觉不足，促使咱们加倍多的参加各类实践活动，坏事又成了好事。

由于理论方面所学有限，了解又不好，再加上动手能力的匮乏，这次实践也有很多不足的地方，通过这次课程设计，我还加倍深了理论知识的学习。

这次的设计电路我用到了计数器还有译码