彩灯控制器与流水灯课程设计报告汇总.docx
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彩灯控制器与流水灯课程设计报告汇总
电子实习报告
学院:
测通学院
专业班级:
通信14-2
学生姓名:
陈浩鑫(1405030201)
指导教师:
张凯利
完成时间:
2016.6.27—7.1
成绩:
评阅意见:
评阅教师张凯利日期:
目录
彩灯控制电路实习报告
一、实习要求:
(1)根据技术指标要求确定电路形式,分析工作原理,计算原件参数;
(2)安装调试设计电路,使之达到设计要求;
(3)撰写设计报告;
二、电子实习目的
1、进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。
2、了解数字电路设计的基本思想和方法,学会科学分析和解决问题。
3、熟悉几种常用集成数字芯片,并掌握其工作原理,进一步学会使用其进行电路设计。
4.培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。
三、实习内容、步骤:
1、系统概述:
设计16路彩灯循环控制电路,使得该电路彩灯循环显示频率快慢可调,控制器,具有多路输出,彩灯由发光二极管模拟替代。
根据不同的控制信号进行不同的计数,再通过译码器电路,得出不同的彩灯循环控制结果。
方案:
总体电路共分三大块。
第一块实现花型的演示;第二块实现花型的控制及节拍控制;第三块实现时钟信号的产生。
主体框图如下:
花型演示电路
时钟信号电路
花型控制
节拍控制电路
2、单元电路设计与分析
(1)、彩灯信号输出部分:
为实现16路彩灯输出,本案例选用两块集成电路译码器74138进行控制信号的输出。
A、B、C为3个输入,有8种组合,即可输出彩灯的8路,使用两块74138即可实现16路彩灯信号输出。
设定第一块74138输出的灯为L1~L8,第二块为L9~L16。
两块74151对74138进行控制的原理详解:
本案中采用了两块集成电路数据选择器74151,用以对两块译码器进行控制,达到实现多种亮法的目的。
这一块74151中,A、C、GN接地,B接全电路的一个开关EN(工作时置1),所以当工作时,此块74151的输出Y恒为0,WN恒为1,这使得两块74138的各有部分控制借口处于工作状态。
这一块74151中,输出端WN悬空;Y的输出结果由输入端B控制,而B即是本电路的亮法控制按钮INPUT2;当input2置0时,Y输出结果为D0,D0即是计数器74161的QD输出端;当input2置1时,Y=D2,D2是74161QD的反信号。
计算机74161对电路亮法的驱动与控制:
本案采用一块集成计数器74161进行信号的脉冲激励和对两块74138的控制以实现不同亮法的控制。
本案唯一的计数器74161中,输入端ABCD全接地,ENT和ENP接高电平,三者确保器件工作;预置端和置零端在工作时置1,CLK为脉冲信号产生源。
在输出端中,QA、QB、QC皆连接到两块译码器74138的ABC三个输入端,以计数器工作时的时序信号产生不同的组合使彩灯闪烁。
其中QA和一个输入开关INPUT1进行与关系后才接入74138,这样的作用是,当INPUT1置1时,电路中QA的信号正常输入给两块74138的A端,彩灯依次亮起;当INPUT1置0时,AQ的信号被屏蔽,根据74161的工作状态表,两块74138所接收到的信号隔一才有,所以可以使彩灯的亮法依次闪烁和隔一闪烁手动可调。
74161的QD输入端,分两种路径连接到两块74138,连接到第一块的G2AN和G2BN,作用是只使得该74138接收计算机的前8种状态,用以一一控制8盏灯。
连接到第二块74138的方法为:
先分别以正反两信号接到74151中(如前文所述),再由该74151的Y输出端接到第二块74138的G1端。
这样设计的巧妙之处在于,当INPUT2置0时,74151的Y输入为计数器74161的QD,如前文所述,当74161QD为0时,第一块74138工作;当QD运行到1时,第一块74138不工作,而第二块开始工作,使得16路彩灯依次闪烁;当INPUT2置1时,74151的Y输出为QD的反信号,所以两块74138一起工作,使得16路彩灯实行8-8两路同时闪烁。
综上,两块74138用以彩灯输出;一块74161及两块74151皆用语控制彩灯的亮法;输入断INPUT1的功能为控制16路彩灯是否间隔输出:
0为间隔,1为依次;INPUT2控制是否分两路:
1为两路,0为顺序输出。
(2).整体电路如下:
(3)、模拟电路仿真图如下:
3、电子电路中常用元器件:
74LS138N元件两个,发光二极管16个,74161N一个,7414N一个,1K欧电阻一个,240欧电阻一个,100微法电容一个,万用表一台,电烙铁,锡线,导线若干;
4、手工焊接工艺:
焊接过程需要极度耐心,焊接前需要想好后再对焊点下手,否则一旦焊接完毕后,想要再进行修改是一件很麻烦的事;
5、电路的安装与调试:
(1)电路设计图案:
设计的是一个笑脸型的彩灯控制电路;
(2)问题:
在焊接完毕后,接通电源时发现电路无法实现自动跳转,只有一个灯能亮,于是,经过查探资料,老师指导后,发现是多谐振荡器这一快出现了问题;
(3)测试方法:
在找到问题根源后,用万用表对每一条电路进行了检查,最后找到了1k欧的电阻的一根导线本来是应该接正极的,结果接到了地端,所以导致多谐振荡器无法工作,脉冲信号也就无法作用,所以发光二极管无法跳转;
(4)找到电路的线路问题后,就用电烙铁将错误的导线接回到正确的导线上去了,然后在进行检验,问题解决,设计的图案呈现。
四、彩灯控制电路实习总结:
课程设计刚开始,拿着选定的题目不知如何入手。
毕竟课程设计不同于实验课,电路图都要自己设计。
静下心来,仔细分析题目,再加上指导老师的说明与提示,心中才有了谱。
将整个系统根据不同的功能化分成模块,再分别进行设计,逐个攻破,最后再将其整合即可。
在设计过程中,既有用过的芯片,又有没用过的,只能自己查表,分析功能。
即学即用。
最后调试阶段,哪怕一个小小的错误也会使结果出不来。
只好一条线一条线地查,一个孔一个孔地测。
结果终于出来了,又发现有的地方还应改进。
如快慢节拍不是很明显,花型比较简单,且555产生的时钟信号频率太小等等。
通过这次课程设计,使我受益颇多。
既巩固了课堂上学到的理论知识,又掌握了常用集成电路芯片的使用。
在此基础上学习了数字系统设计的基本思想和方法,学会了科学地分析实际问题,通过查资料、分析资料及请教老师和同学等多种途径,独立解决问题。
同时,也培养了我认真严谨的工作作风。
五、附录:
流水灯控制电路实习报告
一、实习要求:
1、设计一个彩灯控制电路、能使彩灯依次点亮;
2、彩灯流速可以改变;
二、电子实习目的:
1、进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。
2、了解数字电路设计的基本思想和方法,学会科学分析和解决问题。
3、熟悉几种常用集成数字芯片,并掌握其工作原理,进一步学会使用其进行电路设计。
4.培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。
三、实习内容、步骤
1、系统概述:
设计主要功能:
要求电路开启后,圆环上的灯在时钟信号作用下按以下规律转换状态。
电路启动后,要求圆环上的灯在脉冲作用下依次按顺序、循环点亮。
圆环上的灯实现循环
74LS161计数器
555占空比可调振荡器
74LS194移位计数器
方案框图
开启电路
:
2、单元电路设计与分析:
单位脉冲设计电路
工作原理:
先用555定时器用来生成1s标准单位cp脉冲,把脉冲给计数器74LS161,通过74LS161形成模5加法计数器,再将74LS161输出信号供给74LS194,74LS194移位寄存器输入端置位1000,Q0接红灯,Q1接黄灯并把Q2和Q3接一个异或门再连到一个绿灯,把74LS194接成环形计数器。
就能实现基本电路要求。
1.占空比可调振荡器
2、总体电路如下:
把它接成占空比可调振荡器
VCC=5v,RA=714,RB=714,C=1uf
实现单位1s的脉冲cp,将它输出的脉冲加到74LS161的cp端
2.5s为单位的脉冲设计电路
CD4017BCM芯片的目的是实现模5计数器,达到每五秒生成一个脉冲输向下一个芯片,实现模5计数器,用它的后五个状态,把D0D1D2D3预置到1011端,OC与通过非门于LD相连,CO端输出到下一个芯片74LS194的cp端。
555定时器:
其工作原理:
它含有两个电压比较器,一个基本RS触发器,一个放电开关T,比较器的参考电压由三只5KΩ的电阻器构成分压,它们分别使高电平比较器C1同相比较端和低电平比较器C2的反相输入端的参考电平为
和
。
C1和C2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。
当输入信号输入并超过
时,触发器复位,555的输出端3脚输出低电平,同时放电,开关管导通;当输入信号自2脚输入并低于
时,触发器置位,555的3脚输出高电平,同时放电,开关管截止。
是复位端,当其为0时,555输出低电平。
平时该端开路或接
。
Vco是控制电压端(5脚),平时输出
作为比较器A1的参考电平,当5脚外接一个输入电压,即改变了比较器的参考电平,从而实现对输出的另一种控制,在不接外加电压时,通常接一个0.01
的电容器到地,起滤波作用,以消除外来的干扰,以确保参考电平的稳定。
T为放电管,当T导通时,将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路.
555电路的引脚功能
触发
阈值
复位
IS
放电端
输出
>
H
导通
L
H
原状态
×
H
截止
H
×
×
L
导通
L
2.74LS161
构成16以内的任意进制加法计数器:
用S0,S1,S2…,SM…SN表示输入0,1,2,…,N个计数脉冲CP时计数器的状态。
SM可以为S0,但需小于SN。
对于异步置数:
在输入第N个计数脉冲CP后,通过控制电路,利用状态SN产生一个有效置数信号,送给异步置数端,使计数器立刻返回到初始的预置数状态SM,即实现了SM~SN-1计数。
对于同步置数:
在输入第N-1个计数脉冲CP时,利用状态SN-1产生一个有效置数信号,送给同步置数控制端,等到输入第N个计数脉冲CP时,计数器返回到初始的预置数状态SM,从而实现SM~SN-1计数。
3、电子电路中常用元器件:
CD4017BCM芯片一个、LM555CM芯片一个、发光二极管10个、微型电阻11个、万用表一台,电烙铁,锡线,导线若干;
4.手工焊接工艺:
焊接过程需要极度耐心,而且由于流水灯等器件都非常微小,需要熟练掌握甩锡、贴片等技能。
5.电路的安装与调试:
(1)电路设计图案:
此次试验主要是实现一个圆形的循环闪灯;
(2)问题:
在焊接完毕后,接通电源时发现电路只有一个灯能亮;
(3)测试方法:
用万用表对每一条电路进行了检查,发现时电容接反了;
(4)找到电路的线路问题后,就用电烙铁及用吸锡器将锡吸出,将电容拔出,再将电容正反极对上正确的位置,重新焊上电容,然后在进行检验,问题解决,想要的图案呈现。
4、流水灯实习总结:
这个实验主要不在电路有多复杂,也不在于设计有多难,而在于焊锡需要有技巧,也非常考验人的耐心;通过对本课件的制作,清楚地看到了自己的知识薄弱的方面,各个知识点没有联会贯穿,有些芯片的掌握不够准确。
在做此课件的过程中,充分体会到了实际操作的重要性。
如果没有同学的指点,可能自己会在一些地方打转弯,浪费掉很多时间。
通过这次课程设计,可以很好的把各个章节的模块融合到一起,对以后的学习,设计很有帮助。
五、附录:
参考文献:
《数字电子技术基础》阎石
《模拟电子技术基础》房国志