彩燈循環(huán)顯示控制電路課程設(shè)計

1、<p><b>　　任務(wù)書</b></p><p><b>　?、?設(shè)計題目</b></p><p>　　中文：彩燈循環(huán)顯示控制電路設(shè)計</p><p>　　英文：Lantern display control circuit loop</p><p><b>　?、?設(shè)計功

2、能要求</b></p><p>　　1、能自動地依次顯示出數(shù)字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9（自然數(shù)列），1、3、5、7、9（奇數(shù)列），0、2、4、6、8（偶數(shù)列）和0、1、2、3、4、5、6、7、0、1（音樂符號數(shù)列），然后依次顯示出自然數(shù)列、奇數(shù)列、偶數(shù)序列，音樂符號序列...... 如此周而復(fù)始，不斷循環(huán)。這個彩燈循環(huán)控制電路的實(shí)質(zhì)就是要產(chǎn)生一系列有規(guī)律的數(shù)列，然后通過一個七段數(shù)碼管顯示

3、出來。</p><p>　　2、打開電源時控制器可自動清零；</p><p>　　3、每個數(shù)據(jù)的一次顯示時間相等，這個時間在0.5~2秒范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。</p><p><b>　?、?設(shè)計任務(wù)內(nèi)容</b></p><p>　　學(xué)習(xí)與研究相關(guān)的電子技術(shù)理論知識，通過查閱模、數(shù)電資料及相關(guān)網(wǎng)站資料，拿出可行的設(shè)計方案；&

4、lt;/p><p>　　根據(jù)設(shè)計方案進(jìn)行電路設(shè)計，完成電路參數(shù)計算、元器件選型、繪制電路原理圖；</p><p>　　進(jìn)行電路軟件仿真（Multisim 2001），獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并驗(yàn)證設(shè)計有效性。</p><p>　　根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果撰寫課程設(shè)計報告。</p><p>　　彩燈循環(huán)控制電路設(shè)計</p><p><b&g

5、t;　　摘要</b></p><p>　　本次課程設(shè)計以LED數(shù)碼管作為控制器的顯示元件，它能自動地依次顯示出數(shù)字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9（自然數(shù)列），1、3、5、7、9（奇數(shù)列），0、2、4、6、8（偶數(shù)列）和0、1、2、3、4、5、6、7、0、1（音樂符號數(shù)列），然后依次顯示出自然數(shù)列、奇數(shù)列、偶數(shù)序列，音樂符號序列...... 如此周而復(fù)始，不斷循環(huán)。這個彩燈循環(huán)控制電路的實(shí)質(zhì)就是

6、要產(chǎn)生一系列有規(guī)律的數(shù)列，然后通過一個七段數(shù)碼管顯示出來。</p><p>　　計數(shù)器在時序電路中應(yīng)用的很廣泛，它不僅可以用于對脈沖進(jìn)行計數(shù)，還可用于分頻，定時，產(chǎn)生節(jié)拍脈沖以及其他時序信號。運(yùn)用計數(shù)器的不同的功能和不同的接發(fā)就可以實(shí)現(xiàn)不同的序列輸出了。這次的內(nèi)容還包括分電路圖的整合，使這個彩燈循環(huán)顯示器能夠按照要求那個依次輸出自然序列，奇數(shù)序列，偶數(shù)序列還有音樂序列。為了實(shí)現(xiàn)這個循環(huán)輸出的功能，在設(shè)計的時候還用

7、到了一個寄存器，可以利用它的輸出端來控制四個計數(shù)器的工作情況，可以讓四個計數(shù)器依次工作，就可以達(dá)到要求的依次循環(huán)輸出數(shù)列。最后還有一個部分就是脈沖的產(chǎn)生基于多諧振蕩器可以產(chǎn)生方波，就可以利用它來產(chǎn)生脈沖信號了。這個設(shè)計基本上就是由以上三個部分連接在一起組成的。為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更容易讓人清晰明白，在以上電路的基礎(chǔ)上還接了四個小彩燈，根據(jù)數(shù)碼管數(shù)字的不同顯示，四個小彩燈會相應(yīng)的亮出不同的顏色。</p><p>　　在數(shù)

8、列循環(huán)的部分我采用的是用一個四進(jìn)制計數(shù)器和一個譯碼器來實(shí)現(xiàn)的，這樣避免了脈沖的混亂。用555定時器設(shè)計的多諧振蕩器，其優(yōu)點(diǎn)是在接通電源之后就可以產(chǎn)生一定頻率和一定幅值矩形波的自激振蕩器，而不需要再外加輸入信號了。由于555定時器內(nèi)部的比較器靈敏度較高，而且采用差分電路形式，這樣就使多諧振蕩器產(chǎn)生的振蕩頻率受電源電壓和環(huán)境溫度變化的影響很小。電路圖連接好后，經(jīng)MULTISIM軟件調(diào)試測試之后，電路可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計要求，即實(shí)現(xiàn)從自然序列，奇數(shù)序

9、列，偶數(shù)序列還有音樂序列的循環(huán)顯示，而且數(shù)字之間的顯示時間間隔也可以通過改變脈沖信號的頻率來改變。</p><p>　　關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞1：多諧振蕩器；關(guān)鍵詞2：彩燈循環(huán)控制；關(guān)鍵詞3：555定時器</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　引言…………………………………………………………………………………………1&l

10、t;/p><p>　　第1 章 設(shè)計簡介……………………………………………………………………………………2</p><p>　　1.1 主要任務(wù)………………………………………………………………………………3</p><p>　　1.2 技術(shù)要求………………………………………………………………………………4</p><p>　　1.3 基本

11、組成方框圖………………………………………………………………………5</p><p>　　第 2 章 設(shè)計方案 ………………………………………………………………………6</p><p>　　2.1 數(shù)列循環(huán)部分………………………………………………………………………………………7</p><p>　　2.2 數(shù)列顯示部分…………………………………………………………

12、………………8</p><p>　　2.3 脈沖信號的產(chǎn)生………………………………………………………………………9</p><p>　　2.4 方案的確定 …………………………………………………………………………10</p><p>　　第 3 章 單元電路的設(shè)計及其原理 …………………………………………………11</p><p>　

13、　3.1 數(shù)列循環(huán)電路的設(shè)計 ………………………………………………………………12</p><p>　　3.2 序列顯示電路的設(shè)計 ………………………………………………………………13</p><p>　　3.2.1 十進(jìn)制自然序列的顯示電路……………………………………………………………………14</p><p>　　3.2.2 奇偶數(shù)序列顯示電路……………

14、………………………………………………………………15</p><p>　　3.2.3 音樂序列顯示電路………………………………………………………………………………16</p><p>　　3.3 脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計 ……………………………………………………………………………17</p><p>　　3.4 二分頻電路的設(shè)計 ………………………………………………

15、………………………………18</p><p>　　3.5 電源電路的設(shè)計 …………………………………………………………………………………19</p><p>　　3.6 總電路圖的設(shè)計 …………………………………………………………………………………20</p><p>　　第四章 仿真結(jié)果………………………………………………………………………</p>

16、;<p>　　4.1 脈沖產(chǎn)生電路的仿真………………………………………………………………</p><p>　　4.2 二分頻電路、顯示電路的仿真……………………………………………………</p><p>　　結(jié)論 ………………………………………………………………………………………21</p><p>　　致謝 ……………………………………………………

17、…………………………………22</p><p>　　參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………………23</p><p>　　附錄 ………………………………………………………………………………………24</p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　課程設(shè)計是我校電氣工程學(xué)院每

18、一位二年級以上（包括二年級）同學(xué)每學(xué)期都必須做的設(shè)計，通過課程設(shè)計可以把同學(xué)們平時所學(xué)的知識充分利用起來，達(dá)到學(xué)以致用，同時，理論聯(lián)系實(shí)踐才是學(xué)習(xí)的最好途徑和方法。作為電子信息工程專業(yè)的學(xué)生，我們不僅要把課本知識學(xué)扎實(shí)，同時也要把理論應(yīng)用到實(shí)踐中去，用實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)平時所學(xué)知識，達(dá)到融會貫通的效果。</p><p>　　本次課程設(shè)計的題目是《彩燈循環(huán)控制電路設(shè)計》，主要運(yùn)用計數(shù)器的不同功能、不同的接發(fā)就可以實(shí)現(xiàn)不同的

19、序列輸出。設(shè)計以LED數(shù)碼管作為控制器的顯示元件，它能自動地依次顯示出數(shù)字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9（自然數(shù)列），1、3、5、7、9（奇數(shù)列），0、2、4、6、8（偶數(shù)列）和0、1、2、3、4、5、6、7、0、1（音樂符號數(shù)列），然后依次顯示出自然數(shù)列、奇數(shù)列、偶數(shù)序列，音樂符號序列...... 如此周而復(fù)始，不斷循環(huán)。這個彩燈循環(huán)控制電路的實(shí)質(zhì)就是要產(chǎn)生一系列有規(guī)律的數(shù)列，然后通過一個七段數(shù)碼管顯示出來。</p>

20、;<p>　　這次的內(nèi)容還包括分電路圖的整合，使這個彩燈循環(huán)顯示器能夠按照要求依次輸出自然序列，奇數(shù)序列，偶數(shù)序列還有音樂序列。為了實(shí)現(xiàn)這個循環(huán)輸出的功能，在設(shè)計的時候還用到了一個寄存器，可以利用它的輸出端來控制四個計數(shù)器的工作情況，可以讓四個計數(shù)器依次工作，就可以達(dá)到要求的依次循環(huán)輸出數(shù)列。最后還有一個部分就是脈沖的產(chǎn)生基于多諧振蕩器可以產(chǎn)生方波，就可以利用它來產(chǎn)生脈沖信號了。這個設(shè)計基本上就是由以上三個部分連接在一起組

21、成的。為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更容易讓人清晰明白，在以上電路的基礎(chǔ)上還接了四個小彩燈，根據(jù)數(shù)碼管數(shù)字的不同顯示，四個小彩燈會相應(yīng)的亮出不同的顏色。</p><p>　　本次課程設(shè)計不僅鞏固了學(xué)習(xí)的理論知識，理論聯(lián)系實(shí)踐，并從實(shí)踐中積累實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)，而不是老停留在理論學(xué)習(xí)的階段，而且提高了自己處理、分析電路、設(shè)計電路的能力，同時也激發(fā)了我們自主學(xué)習(xí)的興趣，為今后的理論學(xué)習(xí)及實(shí)踐操作做了一個良好的鋪墊。</p>&

22、lt;p><b>　　第1章 設(shè)計簡介</b></p><p><b>　　1.1 主要任務(wù)</b></p><p>　　本次課程設(shè)計以LED數(shù)碼管作為控制器的顯示元件，它能自動地依次顯示出數(shù)字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9（自然數(shù)列），1、3、5、7、9（奇數(shù)列），0、2、4、6、8（偶數(shù)列）和0、1、2、3、4、5、6、7、0

23、、1（音樂符號數(shù)列），然后依次顯示出自然數(shù)列、奇數(shù)列、偶數(shù)序列，音樂符號序列...... 如此周而復(fù)始，不斷循環(huán)。這個彩燈循環(huán)控制電路的實(shí)質(zhì)就是要產(chǎn)生一系列有規(guī)律的數(shù)列，然后通過一個七段數(shù)碼管顯示出來。</p><p>　　這次的內(nèi)容還包括分電路圖的整合，使這個彩燈循環(huán)顯示器能夠按照要求依次輸出自然序列，奇數(shù)序列，偶數(shù)序列還有音樂序列。為了實(shí)現(xiàn)這個循環(huán)輸出的功能，在設(shè)計的時候還用到了一個寄存器，可以利用它的輸出端

24、來控制四個計數(shù)器的工作情況，可以讓四個計數(shù)器依次工作，就可以達(dá)到要求的依次循環(huán)輸出數(shù)列。最后還有一個部分就是脈沖的產(chǎn)生基于多諧振蕩器可以產(chǎn)生方波，就可以利用它來產(chǎn)生脈沖信號了。這個設(shè)計基本上就是由以上三個部分連接在一起組成的。為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更容易讓人清晰明白，在以上電路的基礎(chǔ)上還接了四個小彩燈，根據(jù)數(shù)碼管數(shù)字的不同顯示，四個小彩燈會相應(yīng)的亮出不同的顏色。在數(shù)列循環(huán)的部分我采用的是用一個四進(jìn)制計數(shù)器和一個譯碼器來實(shí)現(xiàn)的，這樣避免了脈沖的混

25、亂。</p><p>　　電路圖連接好后，經(jīng)MULTISIM軟件調(diào)試測試之后，電路可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計要求，即實(shí)現(xiàn)從自然序列，奇數(shù)序列，偶數(shù)序列還有音樂序列的循環(huán)顯示，而且數(shù)字之間的顯示時間間隔也可以通過改變脈沖信號的頻率來改變。</p><p><b>　　技術(shù)要求</b></p><p>　　1.根據(jù)設(shè)計方案進(jìn)行電路設(shè)計，完成電路各參數(shù)計算、元器件

26、選型、繪制電路原理圖等</p><p>　　2．打開電源時，控制器可自動清零。</p><p>　　3.每個數(shù)字的一次顯示時間基本相等，這個時間在0.5s到2s范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。</p><p>　　4．進(jìn)行電路軟件仿真（Multisim 2001），獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并驗(yàn)證設(shè)計有效性。</p><p><b>　　基本組成方框圖<

27、/b></p><p>　　圖1 基本組成方框圖</p><p><b>　　第2章 設(shè)計方案</b></p><p>　　2.1 數(shù)列循環(huán)部分</p><p><b>　　方案一</b></p><p>　　設(shè)計數(shù)列的循環(huán)有很多種方法，這個方案就是利用移位寄存器

28、將串行數(shù)據(jù)右移和左移的特點(diǎn)來設(shè)計的。電路圖如圖2</p><p>　　圖2 用74LS940構(gòu)成的循環(huán)電路原理圖</p><p>　　這個電路圖實(shí)現(xiàn)循環(huán)主要是依靠74LS194的移位功能來完成的。先讓開關(guān)J1撥至與電源相接，就是接入高電平，這樣移位寄存器有了脈沖信號之后就可以實(shí)現(xiàn)置數(shù)的功能，四個輸出端為1000，再將開關(guān)J1撥至與地相接也就是接入低電平，這時寄存器就可以實(shí)現(xiàn)移位的操作了

29、，然后通過脈沖信號的觸發(fā)下，寄存器的輸出就可以從1000→0100→0010→0001，這樣依次循環(huán)了。然后四個輸出端用來控制計數(shù)器的信號控制端就可以控制序列輸出了。</p><p>　　循環(huán)電路的設(shè)計采用74LS194移位寄存器，通過74LS194移位寄存器的四個輸出端子分別控制四個計數(shù)器工作，74LS194的功能表如表1，引腳圖如圖3</p><p>　　表1 74LS194的功能表

30、</p><p>　　圖3 74LS194的引腳圖</p><p><b>　　方案二</b></p><p>　　要讓四個數(shù)列依次循環(huán)則采用一個2線--4線譯碼器和一個四進(jìn)制計數(shù)器。用譯碼器的輸出依次去控制芯片清零端，在通過一個四進(jìn)制計數(shù)器去控制譯碼器輸入，使其在四個輸出間不斷循環(huán)，而計數(shù)器的時鐘脈沖則可通過每個芯片的進(jìn)位端經(jīng)過一四輸入或

31、門輸出來控制。其電路圖如圖4</p><p>　　圖4 用譯碼器實(shí)現(xiàn)的循環(huán)電路</p><p>　　這個部分主要用到的是芯片74HC390計數(shù)器和74HC139譯碼管，它們的功能表和引腳圖分別如下圖和表所示。 </p><p>　　表2 74HC390的功能表</p><p>　　表3 74HC139的功能表</p>

32、<p>　　圖5 74HC390的引腳圖 圖6 74HC139的引腳圖</p><p>　　這兩種方案都可以實(shí)現(xiàn)數(shù)列的循環(huán)，第一種方案需要撥動開關(guān)，而第二種就不需要可以自動依次產(chǎn)生數(shù)列。另外第一種開關(guān)使其依次產(chǎn)生序列還需要一個脈沖控制，而在設(shè)計總體的電路的時候四個計數(shù)器也需要有脈沖信號的觸發(fā)，這樣的話就要多設(shè)計一個方波脈沖的產(chǎn)生電路，另外還要與計數(shù)器的脈

33、沖信號匹配，因?yàn)?4LS194的移位是要一個計數(shù)器的全部數(shù)列產(chǎn)生完后才下一個脈沖，這樣不是很好與計數(shù)器的脈沖頻率想匹配。但是第二個方案就很好的解決了這個問題，這個方案的數(shù)列循環(huán)部分就是依靠芯片74HC390和74HC139也就是一個計數(shù)器還有一個譯碼器來實(shí)現(xiàn)的。74HC390的脈沖信號是由計數(shù)器的進(jìn)位端來控制的，這樣就很好解決了方案一的問題，只有當(dāng)一個計數(shù)器的全部數(shù)列輸出完了之后才會有脈沖信號過來觸發(fā)74HC390讓它進(jìn)入下一個狀態(tài)。&

34、lt;/p><p>　　2.2 數(shù)列顯示部分</p><p>　　這個部分是利用74LS160D計數(shù)器來實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)數(shù)列不同的特點(diǎn)來連接電路的。電路圖如圖7（以自然序列為例）</p><p>　　圖7 數(shù)列顯示電路原理圖</p><p>　　其中主要使用的是74LH160D來實(shí)現(xiàn)的，其功能表以及引腳圖如下圖所示。</p>&l

35、t;p>　　圖8 74HC160的引腳圖</p><p>　　表4 74HC160</p><p><b>　　脈沖信號的產(chǎn)生</b></p><p>　　產(chǎn)生信號脈沖的方法很多，充分結(jié)合本學(xué)期《數(shù)字電子技術(shù)》課程里的知識，這里我在設(shè)計的時候選用的是用多諧振蕩器，它是一種在接通電源后，就能產(chǎn)生一定頻率和一定幅值矩形波的自激振蕩器，常

36、做為脈沖信號源。由于不用接輸入信號就可以產(chǎn)生所需要的矩形波，所以在設(shè)計的時候就選用這個方案。而選用的電路是用555定時器構(gòu)成的，因?yàn)?55定時器能很方便的接成施密特觸發(fā)器，可以先把它接成施密特觸發(fā)器，然后在其基礎(chǔ)上該接成多諧振蕩器，而且通過模電知識可知道555定時器內(nèi)部的比較器靈敏度較高，而且采用差分電路形式，用它組成的多諧振蕩器的振蕩頻率受電源電壓和溫度變化的影響很小，這樣使產(chǎn)生的矩形波更穩(wěn)定。如下圖，只要把施密特觸發(fā)器的反向輸出端經(jīng)

37、RC積分電路接回到它的輸入端，就構(gòu)成了多諧振蕩器。通過改變R和C的參數(shù)即可改變振蕩頻率，用CB555組成的多諧振蕩器最高振蕩頻率約500HZ,用CB7555組成的多諧振蕩器最高振蕩頻率約1MHZ.</p><p><b>　　電路圖如圖9</b></p><p>　　圖9 脈沖信號產(chǎn)生電路圖</p><p>　　2.4 方案的確定</

38、p><p>　　在數(shù)列循環(huán)的部分我采用的是用一個四進(jìn)制計數(shù)器和一個譯碼器來實(shí)現(xiàn)的，這樣避免了脈沖的混亂。</p><p>　　在數(shù)列顯示部分用的是芯片74LS160的計數(shù)器的計數(shù)功能實(shí)現(xiàn)的。在脈沖信號產(chǎn)生的環(huán)節(jié)則就是采用555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器。用555定時器設(shè)計的多諧振蕩器，其優(yōu)點(diǎn)是在接通電源之后就可以產(chǎn)生一定頻率和一定幅值矩形波的自激振蕩器，而不需要再外加輸入信號了。由于555定時器內(nèi)

39、部的比較器靈敏度較高，而且采用差分電路形式，這樣就使多諧振蕩器產(chǎn)生的振蕩頻率受電源電壓和環(huán)境溫度變化的影響很小。</p><p>　　第 3 章 單元電路的設(shè)計及其原理</p><p>　　3.1 數(shù)列循環(huán)電路的設(shè)計</p><p>　　在這個部分主要是應(yīng)用了一個四進(jìn)制的計數(shù)器和一個譯碼器，這個部分的作</p><p>　　用是為了使自

40、然序列，奇數(shù)序列，偶數(shù)序列，音樂序列的循環(huán)顯示。其中四個74LS160計數(shù)器的進(jìn)位端與74HC390的CPA相接，這樣就可以通過進(jìn)位端狀態(tài)由0變?yōu)?的瞬間給它一個脈沖觸發(fā)，而另一個脈沖端則是與其輸出端QA相接的，這樣的接法是為了使74HC390實(shí)現(xiàn)8421BCD碼十進(jìn)制計數(shù)的功能。然后再讓74HC390的輸出端QA，QB分別與譯碼器74HC194相接，這樣可以用譯碼器來控制計數(shù)器的動作狀態(tài)，它可以決定由哪個74LS160計數(shù)器來工作。當(dāng)

41、QA,QB為“0”，“0”時，這時譯碼器的輸出端就只有Y0為0，接一個反相器然后再接產(chǎn)生自然序列的計數(shù)器的清零端;這樣就可以實(shí)現(xiàn)只有自然序列輸出的功能，同理當(dāng)QA,QB為“0”,“1”時，這是譯碼器的輸出端就只有Y1為0，接一個反相器然后再接產(chǎn)生奇數(shù)序列的計數(shù)器的清零端，這樣就可以實(shí)現(xiàn)只有奇數(shù)序列輸出的功能; 當(dāng)QA,QB為“1”,“0”時，這是譯碼器的輸出端就只有Y2為0，接一個反相器然后再接產(chǎn)生偶數(shù)序列的計數(shù)器的清零端，這樣就可以實(shí)

42、現(xiàn)只有偶數(shù)序列輸出的功能; 當(dāng)QA,QB為“1”,“1”時，這是譯碼器的輸出端就只有Y3為0，接一個反相器然</p><p>　　圖11 用譯碼器實(shí)現(xiàn)的循環(huán)電路</p><p>　　圖10 用譯碼器實(shí)現(xiàn)的循環(huán)電路 </p><p>　　3.2 序列顯示電路的設(shè)計</p><p>　　3.2.1十進(jìn)制自然序列的顯示電

43、路</p><p>　　由于74HC160本身就是一個十進(jìn)制計數(shù)的芯片，因此對于這個部分就只需按照其功能表來接電路就可以實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制自然序列輸出了。在脈沖信號的觸發(fā)下，計數(shù)器的輸出端的狀態(tài)依次為0000→0001→0010→0011→0100→0101→0110→0111→1000→1001，然后再將計數(shù)器的輸出端和數(shù)碼管的輸入端口相接就可以在數(shù)碼管上面看到依次顯示從0到9了。其序列顯示電路圖如圖11</p&

44、gt;<p>　　圖11 自然數(shù)列的現(xiàn)實(shí)電路圖</p><p>　　3.2.2奇偶數(shù)序列顯示電路</p><p><b>　　1．奇數(shù)列</b></p><p>　　將奇數(shù)1，3，5，7，9用8421BCD碼分別表示為：“0001”，“0011”，“0101”，“0111”，“1001”，可以發(fā)現(xiàn)最后一位都為1，因此可以在上述十

45、進(jìn)制自然序列的基礎(chǔ)上將數(shù)碼管的最低位接高電平就可以實(shí)現(xiàn)奇數(shù)序列了。雖然在每個脈沖觸發(fā)的作用下，芯片實(shí)現(xiàn)的仍然是十進(jìn)制，但是由于數(shù)碼管最低位接高電平，在數(shù)碼管顯示的則是奇數(shù)列，但是顯示的時間間隔是正常自然序列的2倍，為了實(shí)現(xiàn)相鄰顯示時間間隔相等，我們可以利用二分頻電路解決上述問題。其序列顯示電路圖如圖12</p><p>　　圖12 奇數(shù)序列的現(xiàn)實(shí)電路圖</p><p><b>

46、　　2.偶數(shù)列</b></p><p>　　將偶數(shù)0，2，4，6，8用8421BCD碼分別表示為“0000”，“0010”，“0100”,“0110”,“1000”,可以發(fā)現(xiàn)最后一位都為0，因此可以在上述十進(jìn)制自然序列的基礎(chǔ)上將數(shù)碼管的最低位接低電平就可以實(shí)現(xiàn)偶數(shù)序列了。雖然在每個脈沖觸發(fā)的作用下，芯片實(shí)現(xiàn)的仍然是十進(jìn)制，但是由于數(shù)碼管最低位接高電平，在數(shù)碼管顯示的則是偶數(shù)列，但是顯示的時間間隔是正常

47、自然序列的2倍，為了實(shí)現(xiàn)相鄰顯示時間間隔相等，我們可以利用二分頻電路解決上述問題。其序列顯示電路圖如圖13</p><p>　　圖13 偶數(shù)序列的現(xiàn)實(shí)電路圖</p><p>　　3.2.4音樂序列顯示電路</p><p>　　音樂序列的特點(diǎn)是從0顯示到7后又再變?yōu)?，這里可以將數(shù)碼管的最高位固定接低電平就可以實(shí)現(xiàn)了。因?yàn)?4LS160的輸出端只有三個與數(shù)碼管相接，

48、當(dāng)74LS160的輸出為“1000”和“1001”時，這時由于數(shù)碼管最高位是固定接低電平的，也就是數(shù)碼管的輸入端仍是“0000”，“0001”。這樣數(shù)碼管的顯示就又變成0和1了。其序列顯示電路圖如圖14</p><p>　　圖14 音樂數(shù)列的現(xiàn)實(shí)電路圖</p><p>　　3.3脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計</p><p>　　由于上述設(shè)計中所用到的芯片全要有脈沖信號的觸

49、發(fā)才能完成相應(yīng)的功能，所以就需要用到脈沖產(chǎn)生電路。我這里用到的是用555定時器設(shè)計的多諧振蕩器，多諧振蕩器的優(yōu)點(diǎn)是在接通電源之后就可以產(chǎn)生一定頻率和一定幅值矩形波的自激振蕩器，而不需要再外加輸入信號了。而用555定時器設(shè)計的多諧振蕩器也有很多優(yōu)點(diǎn)，由于555定時器內(nèi)部的比較器靈敏度較高，而且采用差分電路形式，這樣就使多諧振蕩器產(chǎn)生的振蕩頻率受電源電壓和環(huán)境溫度變化的影響很小。</p><p>　　設(shè)R3和R2的上

50、半部分為RA，R1和R2的下半部分為RB，電容C2兩端的電壓為VC。接通電源后，電容C2被充電，當(dāng)VC上升到2/3VCC時，使輸出電壓為低電平，同事放電三極管T導(dǎo)通，此時電容C2通過RB和T放電，VC下降。當(dāng)VC下降到2/3VCC時，V0翻轉(zhuǎn)為高電平。當(dāng)放電結(jié)束后，T管截止，VCC將通過RA 和RB 向電容器C2充電，當(dāng)VC上升到2/3VCC時，電路又翻轉(zhuǎn)為低電平。如此周而復(fù)始，于是，在電路的輸出端就得到一個周期性的矩形波。其電路圖如圖

51、15</p><p>　　圖15 脈沖產(chǎn)生電路</p><p>　　3.4二分頻電路的設(shè)計</p><p>　　因?yàn)槠?、偶序列?shù)字顯示時間間隔是自然序列和音樂序列的2倍，為了實(shí)現(xiàn)顯示數(shù)字時間間隔相等的要求，可以使用二分頻電路，讓自然序列和音樂序列的顯示時間與奇偶電路的顯示時間相等。</p><p>　　JK觸發(fā)器可以構(gòu)成二分頻電路。由于JK

52、觸發(fā)器的狀態(tài)方程為，將JK觸發(fā)器的J、K端均接在高電平，則從輸出端Q輸出的是二分頻后的時間脈沖，其時間間隔為原脈沖的2倍。其電路圖如圖16</p><p><b>　　圖16二分頻電路</b></p><p>　　3.5電源電路圖的設(shè)計</p><p>　　圖17 電源電路的設(shè)計</p><p>　　3.6總電路圖的設(shè)

53、計</p><p>　　這個電路圖可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計的要求，可以依次輸出自然數(shù)列，奇數(shù)序列，偶數(shù)序列還有音樂數(shù)列，而且還可以循環(huán)輸出，數(shù)碼管的顯示的間隔時間也可以通過調(diào)節(jié)脈沖信號的頻率來進(jìn)行調(diào)整。</p><p>　　電路圖中四個74LS160的輸出端口分別與四個與門相接，然后再將四個門電路的輸出端分別與數(shù)碼管的輸入端相接。其中產(chǎn)生自然數(shù)列和音樂數(shù)列的脈沖信號的頻率是產(chǎn)生奇數(shù)序列和偶數(shù)序列的脈沖

54、信號的頻率是2倍，這是因?yàn)闉榱藢?shí)現(xiàn)數(shù)字顯示時間間隔相等的要求，這里利用二分頻器很好地實(shí)現(xiàn)了這一功能。</p><p>　　當(dāng)打開電路的開關(guān)后，首先就是輸出自然序列，這時是U1先工作，它的清零端接的是“1“，這時就是它處在計數(shù)的操作，然后輸出通過與或門相接再接至數(shù)碼管的輸入端，就可以依次顯示從0到9，當(dāng)U1的輸出要從9變到0的瞬間，它的進(jìn)位端的狀態(tài)是”1”，然后通過一個或門接至74HC390的脈沖輸入端，這時從“0

55、”變至“1”，恰好有一個脈沖，就可以通過譯碼器使U4開始工作即開</p><p>　　始計數(shù)，它從9變至1時，又通過進(jìn)位端給74HC390一個脈沖，然后就通過譯碼器又使U8開始工作，它從0變至8，當(dāng)它從8變至0時，它的進(jìn)位端又變至“1”，就又可以給74HC390一個脈沖信號，最后就通過譯碼器控制U9的工作，輸出音樂數(shù)列。如此周而復(fù)始的這樣循環(huán)，就可以實(shí)現(xiàn)我們需要的功能了。</p><p>

56、<b>　　其電路圖如圖</b></p><p><b>　　圖18 總電路圖</b></p><p><b>　　第4章 仿真結(jié)果</b></p><p>　　4.1脈沖產(chǎn)生電路的仿真</p><p>　　圖19 脈沖產(chǎn)生電路圖</p><p>　　

57、圖20 脈沖產(chǎn)生電路的仿真</p><p>　　4.2二分頻電路的仿真</p><p><b>　　圖21 二分頻電路</b></p><p>　　圖22 二分頻電路的仿真</p><p>　　4.3 顯示電路的仿真</p><p>　　圖23 偶數(shù)序列顯示電路</p><p

58、>　　圖25 音樂系列顯示電路</p><p>　　圖24 奇數(shù)序列顯示電路</p><p>　　圖25 十進(jìn)制自然序列顯示電路</p><p>　　圖26 總電路圖1</p><p>　　圖26 音樂系列顯示電路</p><p>　　圖27 總電路圖1</p><p>　　圖28

59、 總電路圖2</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　經(jīng)測試之后，電路可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計要求，可以實(shí)現(xiàn)從自然數(shù)列，奇數(shù)數(shù)列和音樂數(shù)列的循環(huán)顯示，而且數(shù)字之間的顯示時間間隔也可以通過改變脈沖信號的頻率來改變。它能自動地依次顯示出數(shù)字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9（自然數(shù)列），1、3、5、7、9（奇數(shù)列），0、2、4、6、8（偶數(shù)列）和0、1、

60、2、3、4、5、6、7、0、1（音樂符號數(shù)列），然后依次顯示出自然數(shù)列、奇數(shù)列、偶數(shù)序列，音樂符號序列...... 如此周而復(fù)始，不斷循環(huán)。這個彩燈循環(huán)控制電路的實(shí)質(zhì)就是要產(chǎn)生一系列有規(guī)律的數(shù)列，然后通過一個七段數(shù)碼管顯示出來。</p><p>　　這次的設(shè)計電路我用到了計數(shù)器還有譯碼器，通過自己分析和設(shè)計更好地運(yùn)用了它們，而且還學(xué)會了它們更多的功能，發(fā)現(xiàn)它們的功能遠(yuǎn)比功能表里面說的多很多，可以利用不同的接法設(shè)計

61、出各種各樣不同的電路出來。另外在分析比較設(shè)計循環(huán)電路的環(huán)節(jié)中，我還考慮過利用移位寄存器來設(shè)計循環(huán)，可是發(fā)現(xiàn)移位寄存器的脈沖不好控制。不過我還是學(xué)會了移位寄存器的很多功能，以及通過查閱資料也知道了它的很多種典型的電路。最后一個知識點(diǎn)就是利用555定時器來設(shè)計多諧振蕩器，我采用的電路就是課本里介紹的典型電路，通過這個電路也讓我了解了555定時器的功能，還有一個就是利用JK觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)分頻的功能。這些都是我這次設(shè)計所用到的知識點(diǎn)，通過這次的設(shè)

62、計我鞏固了對這些理論性的知識的理解。最后我覺得我自己也學(xué)到了一些方法，比如中我了一般設(shè)計時序電路的主要步驟，還有如何利用EWB，MULTISIM等學(xué)習(xí)軟件，方面以后的學(xué)習(xí)很仿真。</p><p>　　本次課程設(shè)計不僅鞏固了學(xué)習(xí)的理論知識，理論聯(lián)系實(shí)踐，并從實(shí)踐中積累實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)，而不是老停留在理論學(xué)習(xí)的階段，而且提高了自己處理、分析電路、設(shè)計電路的能力，同時也激發(fā)了我們自主學(xué)習(xí)的興趣，為今后的理論學(xué)習(xí)及實(shí)踐操作做了

63、一個良好的鋪墊。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在這次課程設(shè)計的撰寫過程中，我得到了許多人的幫助，非常感謝他們。</p><p>　　首先，我要感謝學(xué)校為我提供的良好的課程設(shè)計的環(huán)境，給我提供了一個鍛煉自己理論聯(lián)系實(shí)踐及動手操作的平臺。</p><p>　　其次，我要感謝高文根老師在課

64、程設(shè)計上給予我的指導(dǎo)、提供給我的支持和幫助，這是我能順利完成這次報告的主要原因，更重要的是老師幫我解決了許多技術(shù)上的難題，讓我能把系統(tǒng)做得更加完善。在此期間，我不僅學(xué)到了許多新的知識，而且也開闊了視野，提高了自己的動手設(shè)計能力。</p><p>　　再次，我要感謝幫助過我的同學(xué)特別是我們這組課程設(shè)計團(tuán)隊的同學(xué)，他們也為我解決了不少設(shè)計中出現(xiàn)的難題。課程設(shè)計中，大家相互討論，相互合作，不斷改進(jìn)和完善各自的設(shè)計，不僅

65、在設(shè)計上達(dá)到了“共贏”，同時也增進(jìn)了大家的友誼。</p><p>　　最后再一次感謝所有在設(shè)計中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學(xué)。謝謝！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1． 《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》高等教育出版社 康華光</p><p>　　2． 《電子線路設(shè)計·實(shí)驗(yàn)·測試

66、》第三版，謝自美主編，華中科技大學(xué)出版社</p><p>　　3． 《新型集成電路的應(yīng)用――電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》梁宗善主編，華中科技大學(xué)出版社</p><p>　　4． 《電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》孫梅生等編著，高等教育出版社</p><p>　　5． 《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》第四版，童詩白 華成英主編，高等教育出版社</p><p>　　6． 《

67、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》第五版，閻石主編，高等教育出版社</p><p>　　7． 《電子元器件與電子實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)教程》姚彬主編，機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　8． 《系統(tǒng)編程技術(shù)及其應(yīng)用》黃正瑾主編，東南大學(xué)出版社，1997</p><p>　　9． 《電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)》彭介華主編，高等教育出版社，1997</p><p>　　10． 《電

68、子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》李國麗、朱維勇主編，中國科技大學(xué)出版社，2000</p><p>　　11． 《集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程》鄭家龍、王小海、章安元主編，高等教育出版社</p><p>　　12． 《VHDL與數(shù)字電路設(shè)計》盧杰、賴毅主編，科學(xué)出版社，2001</p><p><b>　　附 錄</b></p><p>&l

69、t;b>　　附錄A</b></p><p><b>　　總電路圖1</b></p><p><b>　　總電路圖2</b></p><p><b>　　附錄B</b></p><p><b>　　元件清單</b></p>&