四路彩灯显示系统电路.docx

1、四路彩灯显示系统电路第一章 系统组成及工作原理1.1 设计总体思路根据课程设计课题要求，要实现本系统，需要设计时钟脉冲产生电路，循环控制电路和彩灯花样输出电路。时钟脉冲产生电路由74LS161分频实现，循环控制电路由74LS161和7420实现，彩灯花样输出电路由74LS194和相关逻辑电路实现。1.2 基本原理由设计要求出发可知彩灯的三个节拍可以用移位寄存器74LS194实现，通过控制S0和S1实现右移、左移和送数，通过控制CLR控制清零。第一节拍为1右移，第二节拍为0左移，第三节拍全亮为置数1，全灭为清零。由于程序循环一次要12秒，故需要一个12进制的计数器控制循环。第三节拍时要求1秒内全

2、灭全亮各一次，故脉冲信号频率比先前两节拍时脉冲频率要快一倍，而且要以相同频率控制CLR。可以用一个16进制计数器产生脉冲信号，一路送到控制12进制的计数器，一路经逻辑电路送到移位寄存器。1.3 框图第二章 单元电路设计2.1 时钟脉冲产生电路用555定时器构成多谐振荡器,电路输出便得到一个周期性的矩形脉冲,其周期为:T=0.7(R1+2R2)C(1-1)控制74LS161模十六计数器电阻值和电容值可设为：R1=1K ， R2=20K ， C=0.01F由公式（1-1）计算得：T=0.287S图. 时钟电路2.1.1 具体实现 74LS161用555定时器构成多谐振荡器,电路输出便得到一个周期性

3、的矩形脉冲,控制74LS161模十六计数器，74LS161A输出2倍T的脉冲信号；B输出4倍T的脉冲信号，大约为1S。2.2 循环控制电路 12进制循环控制电路示意图(74LS161由74163代替)2.2.1 具体实现：如果模N计数器的计数序列从最小0到最大数N-1，那么N是多余的，可用与非门检测N,当N出现时，与非门输出为低，用它控制清零端CR，将计数器清零。此处工作状态从00001011，检测1100（异步清零）。2.3 彩灯花样输出电路2.3.1 运用到74LS194功能表输 入输 出功 能/CRS1S0CPSLSRD0 D1 D2 D3Q0 Q1 Q2 Q300000清 零111d0

4、d1d2d3d0d1d2d3送 数10111Q0nQ1nQ2n右 移1100Q1nQ2nQ3n0左 移2.3.2 通过12进制计数器的输出端的C、D信号控制移位寄存器的S0和S1及其端真值表CLK时间节拍QDQCS0S1SRSL74LS194动作0脉冲B1第一节拍00101*右移112001023001034001045第二节拍0101*0左移05601016701017801018脉冲A9第三节拍1011*送清零9101110101011111011121113141215由上表由：CLR（*A+QD）进一步分析可知脉冲控制：（*A+QD）*+B2.3.3 彩灯花样输出电路接线图第三章 总电

5、路设计第四章 实验、调试及测试结果分析4.1 结果的调试及分析4.1.1 调试使用的主要仪器: 数字万用表 直流稳压电源 示波器 函数信号发生器4.1.2 测试电路的方法和技巧:先检查各芯片的电源和地是否接上，检查线路是否连好；前面的检查无问题后，再根据彩灯的变化情况，确定可能的原因，分析是哪个功能模块出了问题，用数字万用表检查各模块的功能，发现并改正错误，直到符合要求为止 。4.2 调试中出现的故障、原因及排除方法：4.2.1 彩灯只有一种花样变化，没有其它的花样：可能是移位计数器的S0，S1端控制出现问题，应该检查循环控制逻辑电路。还可能是12进制循环控制计数器没正常工作，检查是否正确接线

6、，芯片是否功能完好。特别注意不能把非门的输入与输出接反了。4.2.2 彩灯无规律变化：原因可能是12进制循环控制电路不能产生符合要求的控制码，检查模十六计数器的CP脉冲是否稳定，看74LS161是否能计数，即QA、QB、QC、QD是否周期性的高低电平变化，前面没问题，再检查与非门74LS和非门74LS04是否能实现它们逻辑功能。4.2.3 彩灯的四种花样都有，但一次循环结束到另一次循环开始中间有段时间彩灯不亮：原因可能是控制循环的进制计数器没有真确接线，实际控制循环的进制大于进制，导致有放空时间。应该检查是否正常工作，确保能实现进制计数。第五章 总结与设计调试体会做本次课程设计用去了大量的时间

7、，发现对课本上好多东西都只是理解了个皮，而其真正的原理及作用很模糊。通过仔细的看课本，并且翻阅了大量的资料，才终于把本次课程设计做完，通过本次课程设计，我发现了自己在学习方面的不足，克服并解决了一些问题，收获了很多，真的是获益匪浅。 在做本次课程设计的过程中，我学到了一些理论知识和做课程设计的基本思路，同时也对自己真正的水平也有了一个更清晰的认识。设计电路最重要的是思路要清晰，一旦有了自己的思路就应该有层次有条理的探索下去，只要坚持自己的观点和判断，就一定能实现，即便最后发现走进了死胡同，但是探索设想与求证的过程却是通往另一条道路必不可少的环节。在做课程设计之前都要能清楚的知道自己想要设计的是

8、什么东西，而设计这些东西有需要哪些器件，如何把这些器件组合起来才能实现想要的功能，由于开始的时候一直觉得课程设计很难，不知道该从何处下手，耽误了很多时间。 经过这次课程设计，让我对前面的路有了更多的信心，因为在这个过程中，我学到了不少实用的东西，对于四路彩灯显示系统电路有了更深层次的掌握，并且提高了解决问题的能力。在这次课程设计中，我对电路进行了仿真，并且认真的对电路的每一部分进行了修正，最后把设计搞定。总之，我们在学习理论知识的同时还要努力培养自己的动手操作能力，对于学习电气的我们更是如此，通过这次课程设计我也看到了自己的差距，今后会努力提高自己的动手操作能力，以求真正领会电路设计里边的各种知识，为将来的工作打下良好的基础。第六章 附录6.1 元器件清单：555定时器，模十六计数器74LS161， 与门74LS09，与非门74LS20，非门74LS04，或门74LS32。74LS194双向移位寄存器，发光二极管等。6.2 参 考 文 献1.数字电子电子技术 杨志忠主编 高等教育出版社2.电子技术实验与课程设计 毕满清主编 机械工业出版社3.电类专业课程设计指导 张华主编 机械工业出版社4.电子线路设计、实验、测试 谢自美主编 华中理工出版社