彩灯控制课程设计Word下载.docx

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总体电路共分为三大块。

第一块实现时钟信号的产生；

第二块实现亮灯顺序的控制（简称控制电路）；

第三块实现有规律亮灯灭灯的演示。

主体框图如下：

演示电路

控制电路

时钟信号电路

图1—1

2设计方案与分析

2.1设计方案

1.按课程设计的题目来看，要实现彩灯的21种状态（全亮---奇数灯依次灭---偶数灯依次灭---依次亮—依次灭---全亮---全灭），此处可以用21进制的计数器实现，从0到20来控制这21中状态（00000-10010），21进制的计数器可以两片单时钟同步十六进制计数器74LS191采用同步置数法构成。

然后把计数器用译码器译成可实现的高低电平，其中译码器是利用5片3-8译码器74LS1138构成5-32译码器。

再写出这21种状态和计数器数字对应的真值表，计算出逻辑表达式，便可实现题目要求的彩灯控制。

电路流程图：

图2—1

2.2计数器真值表

由21进制计数器输入一个五位二进制数（00000-10010），输出彩灯所对应的状态（1表示灯亮，0表示灯灭），对应的真值表如下：

L1

L2

L3

L4

L5

L6

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

2.3各模块的实现

（1）时钟信号：

由一个555定时器和适当的电容及电阻实现；

（2）21进制计数器：

两个74LS191个用同步置数法构成21进制计数器；

（3）各门电路的连接：

根据逻辑表达式将5-32译码器的将输出端通过与非门和与门将高电平输入到发光二极管上。

3系统各部分原理

3.1时钟信号

脉冲产生电路：

由555定时器结合电阻和电容接成多谐振荡器，电路输出便得到一个周期性的矩形脉冲其中每个灯亮0.5秒，即电容充电时间

。

其中：

由计算可以取

原理图：

图3—1555多谐振荡器

3.221进制计数器

21进制计数器由两个74LS191十六进制计数器通过同步置数法构成。

74LS191功能表

CLK

E

D

PL

RCO

TC

时钟输入端

使能端

加减控制端

置数端

置零端

进位端

图3—274LS191引脚图

同步置数法构成21进制计数器：

采用整体置数法方式可以避免置零法的缺点。

下图所示电路是采用整体置数法接成的二十一进制计数器。

首先需要将两片74LS191接成256进制计数器。

然后将电路的20状态译码产生

=0的信号，同时加到两片74LS191上，在下一个技术脉冲（第21个输入脉冲）到达时，将0000同时置入两片74LS191中，从而得到二十一进制计数器。

21进制计数器如下图：

图3—321进制计数器

其中

的

输出为最高位，

、

的输出电位依次降低。

3.3译码器

由5个74HC138译码器构成5-32的译码器。

图3—474HC138引脚图

5-32译码器是由5个74HC138实现，它的实现原理同用2个74HC138实现4-16译码器的原理，设计图如下图：

图3—55—32译码器

注：

上面五个输入从左到右电位依次升高

3.4演示电路的实现

由真值表可得到各个LED灯的逻辑表达式如下：

=

+

4完整原理图

图4—1彩灯控制电路

结论

经过了一个多星期的努力，终于把设计说明书给做出来了。

总的来说，对于这次的设计比较满意，实验结果符合实际，达到老师的一要求，还有这次的实验所用到的元器件都是很基本，由于对别的元器件，如555定时器的不熟悉，只能用这些基本元器件来做了。

不过这个电路原理比较简单，多数都是计数器，电路还可以用一些实现相似功能的芯片来代替某些部分。

不过虽然这次的设计很漫长，不过也学到了很多东西。

使我对一些芯片的功能更加熟悉，更好的运用逻辑门，理论知识得到了巩固，而且这次的设计培养了我的独立思考的能力和操作的能力。

参考文献

[1]康华光主编《电子技术基础.数字部分（第四版）》，高等教育出版社。

[2]湖南大学彭介华主编《电子技术课程设计指导》，高等教育出版社。

[3]肖景和编的《CMOS数字电路应用》，中国电力出版社。

[4]孙余凯主编的《数字集成电路基础与应用》，电子工业出版社。

[5]全新实用电路集粹丛书编辑委员会编《灯光控制应用电路》，机械工业出版社。