數(shù)電課程設(shè)計---四路彩燈顯示系統(tǒng)

1、<p>　　課 程 設(shè) 計</p><p>　　課程名稱 數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計</p><p>　　課題名稱 四路彩燈顯示系統(tǒng) </p><p>　　專 業(yè) 電氣工程及其自動化 </p><p><b>　　課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　第一章

2、系統(tǒng)組成及工作原理7</p><p>　　1.1設(shè)計總體思路7</p><p>　　1.2基本原理8</p><p><b>　　1.3框圖8</b></p><p>　　第二章單元電路設(shè)計8</p><p>　　2.1時鐘脈沖產(chǎn)生電路9</p><p&g

3、t;　　2.1.1具體實現(xiàn)9</p><p>　　2.2循環(huán)控制電路10</p><p>　　2.2.1具體實現(xiàn)：11</p><p>　　2.3彩燈花樣輸出電路11</p><p>　　2.3.1運用到74LS194功能表12</p><p>　　2.3.2通過12進制計數(shù)器的輸出端的C、D信號

4、控制移位寄存器的S0和S1及其ＣＬＲ＇端真值表13</p><p>　　2.3.3彩燈花樣輸出電路接線圖14</p><p>　　第三章總電路設(shè)計15</p><p>　　第四章實驗、調(diào)試及測試結(jié)果分析16</p><p>　　4.1結(jié)果的調(diào)試及分析16</p><p>　　4.1.1調(diào)試使用的主要

5、儀器: 數(shù)字萬用表 直流穩(wěn)壓電源 示波器 函數(shù)信號發(fā)生器16</p><p>　　4.1.2測試電路的方法和技巧:16</p><p>　　4.2調(diào)試中出現(xiàn)的故障、原因及排除方法：16</p><p>　　4.2.1彩燈只有一種花樣變化，沒有其它的花樣：16</p><p>　　4.2.2彩燈無規(guī)律變化：16<

6、/p><p>　　4.2.3彩燈的四種花樣都有，但一次循環(huán)結(jié)束到另一次循環(huán)開始中間有段時間彩燈不亮：16</p><p>　　第五章總結(jié)與設(shè)計調(diào)試體會17</p><p><b>　　第六章附錄18</b></p><p>　　6.1元器件清單：18</p><p>　　6.2參 考

7、 文 獻18</p><p><b>　　系統(tǒng)組成及工作原理</b></p><p><b>　　設(shè)計總體思路</b></p><p>　　根據(jù)課程設(shè)計課題要求，要實現(xiàn)本系統(tǒng)，需要設(shè)計時鐘脈沖產(chǎn)生電路，循環(huán)控制電路和彩燈花樣輸出電路。時鐘脈沖產(chǎn)生電路由74LS161分頻實現(xiàn)，循環(huán)控制電路由74LS161和7420實現(xiàn)，彩

8、燈花樣輸出電路由74LS194和相關(guān)邏輯電路實現(xiàn)。</p><p><b>　　基本原理</b></p><p>　　由設(shè)計要求出發(fā)可知彩燈的三個節(jié)拍可以用移位寄存器74LS194實現(xiàn)，通過控制S0和S1實現(xiàn)右移、左移和送數(shù)，通過控制CLR＇控制清零。第一節(jié)拍為1右移，第二節(jié)拍為0左移，第三節(jié)拍全亮為置數(shù)1，全滅為清零。由于程序循環(huán)一次要12秒，故需要一個12進制的計

9、數(shù)器控制循環(huán)。第三節(jié)拍時要求1秒內(nèi)全滅全亮各一次，故脈沖信號頻率比先前兩節(jié)拍時脈沖頻率要快一倍，而且要以相同頻率控制CLR’?？梢杂靡粋€16進制計數(shù)器產(chǎn)生脈沖信號，一路送到控制12進制的計數(shù)器，一路經(jīng)邏輯電路送到移位寄存器。</p><p><b>　　框圖</b></p><p><b>　　單元電路設(shè)計</b></p><

10、p><b>　　時鐘脈沖產(chǎn)生電路</b></p><p>　　用555定時器構(gòu)成多諧振蕩器,電路輸出便得到一個周期性的矩形脈沖,其周期為:</p><p>　　T=0.7(R1+2R2)C………………………(1-1)</p><p>　　控制74LS161模十六計數(shù)器電阻值和電容值可設(shè)為：</p><p>　　R1

11、=1KΩ ， R2=20KΩ ， C=0.01μF</p><p>　　由公式（1-1）計算得：T=0.287S</p><p><b>　　圖２.１ 時鐘電路</b></p><p><b>　　具體實現(xiàn)</b></p><p><b>　　74LS161</b></

12、p><p>　　用555定時器構(gòu)成多諧振蕩器,電路輸出便得到一個周期性的矩形脈沖,控制74LS161模十六計數(shù)器，74LS161A輸出2倍T的脈沖信號；B輸出4倍T的脈沖信號，大約為1S。</p><p><b>　　循環(huán)控制電路</b></p><p>　　12進制循環(huán)控制電路示意圖(74LS161由74163代替)</p><

13、;p><b>　　具體實現(xiàn)：</b></p><p>　　如果模N計數(shù)器的計數(shù)序列從最小0到最大數(shù)N-1，那么N是多余的，可用與非門檢測N,當N出現(xiàn)時，與非門輸出為低，用它控制清零端CR’，將計數(shù)器清零。此處工作狀態(tài)從0000~1011，檢測1100（異步清零）。</p><p><b>　　彩燈花樣輸出電路</b></p>

14、<p>　　運用到74LS194功能表</p><p>　　通過12進制計數(shù)器的輸出端的C、D信號控制移位寄存器的S0和S1及其ＣＬＲ＇端真值表</p><p><b>　　由上表由：</b></p><p><b>　?。樱埃剑眩茫?lt;/b></p><p><b>　　Ｓ１＝Ｑ

15、Ｄ＋ＱＣ</b></p><p>　　CLR＇＝（ＱＤ*A+QD＇）</p><p>　　進一步分析可知７４ＬＳ１９４脈沖控制：</p><p>　?。茫蹋耍剑ǎ眩?A+QD＇）*ＱＤ+B</p><p>　　彩燈花樣輸出電路接線圖</p><p><b>　　總電路設(shè)計</b><

16、;/p><p>　　實驗、調(diào)試及測試結(jié)果分析</p><p><b>　　結(jié)果的調(diào)試及分析</b></p><p>　　調(diào)試使用的主要儀器: 數(shù)字萬用表 直流穩(wěn)壓電源 示波器 函數(shù)信號發(fā)生器</p><p>　　測試電路的方法和技巧:</p><p>　　先檢查各芯片的電源和地是否接上，檢查線

17、路是否連好；前面的檢查無問題后，再根據(jù)彩燈的變化情況，確定可能的原因，分析是哪個功能模塊出了問題，用數(shù)字萬用表檢查各模塊的功能，發(fā)現(xiàn)并改正錯誤，直到符合要求為止。</p><p>　　調(diào)試中出現(xiàn)的故障、原因及排除方法：</p><p>　　彩燈只有一種花樣變化，沒有其它的花樣：</p><p>　　可能是移位計數(shù)器的S0，S1端控制出現(xiàn)問題，應(yīng)該檢查循環(huán)控制邏輯電

18、路。還可能是12進制循環(huán)控制計數(shù)器沒正常工作，檢查是否正確接線，芯片是否功能完好。特別注意不能把非門的輸入與輸出接反了。</p><p><b>　　彩燈無規(guī)律變化：</b></p><p>　　原因可能是12進制循環(huán)控制電路不能產(chǎn)生符合要求的控制碼，檢查模十六計數(shù)器的CP脈沖是否穩(wěn)定，看74LS161是否能計數(shù)，即QA、QB、QC、QD是否周期性的高低電平變化，前面

19、沒問題，再檢查與非門74LS２０和非門74LS04是否能實現(xiàn)它們邏輯功能。</p><p>　　彩燈的四種花樣都有，但一次循環(huán)結(jié)束到另一次循環(huán)開始中間有段時間彩燈不亮：</p><p>　　原因可能是控制循環(huán)的１２進制計數(shù)器沒有真確接線，實際控制循環(huán)的進制大于１２進制，導(dǎo)致有放空時間。應(yīng)該檢查７４ＬＳ２０是否正常工作，確保能實現(xiàn)１２進制計數(shù)。</p><p><

20、;b>　　總結(jié)與設(shè)計調(diào)試體會</b></p><p>　　當完成這次課程設(shè)計后，感覺很有成就感，因為從電路設(shè)計到電路仿真，接線，測試都是自己獨立完成。第一次真正體會到將所學(xué)知識運用到實踐中的快樂，最終得到了完美的結(jié)果，但是最重要的是經(jīng)歷一次如此難忘的過程。</p><p>　　設(shè)計電路最重要的是思路要清晰，一旦有了自己的思路就應(yīng)該有層次有條理的探索下去，只要堅持自己的觀點

21、和判斷，就一定能實現(xiàn)，即便最后發(fā)現(xiàn)走進了死胡同，但是探索設(shè)想與求證的過程卻是通往另一條道路必不可少的環(huán)節(jié)。</p><p>　　在完成這次設(shè)計的過程中，我也有參考相關(guān)的設(shè)計課題，甚至還花了很長的時間去弄清楚別人的設(shè)計，以至于后來被束縛住，對自己的設(shè)計沒有了頭緒。學(xué)習(xí)吸收別人的長處是應(yīng)該的，但是不能完全沉浸進去，要有自己的思路和觀點，并且努力去實現(xiàn)。這就是快樂的最大源泉。</p><p>　

22、　在完成設(shè)計的過程中自己不斷解決了一個個的難題，要通向最后的成功，絕不會一蹴而就，飯要一口一口地吃，路要一步一步地走，做事要踏實，實事求是，不能好高騖遠。</p><p>　　在電路接線過程中，也出現(xiàn)了很多問題，問題多并不可怕，可怕的是在反復(fù)的受挫中沒有革新，不能改進自己的方法和思路。</p><p>　　通過這次課程設(shè)計，我對電子技術(shù)中的諸多知識有了更深層次的理解，也初步學(xué)會了如何將理論

23、知識有機地與實際結(jié)合加以運用。這是一次獲益匪淺的實習(xí)。</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　元器件清單：</b></p><p>　　555定時器，模十六計數(shù)器74LS161， 與門74LS09，與非門74LS20，非門74LS04，或門74LS32。74LS194雙向移位寄存器，發(fā)光二極

24、管等。</p><p><b>　　參 考 文 獻</b></p><p>　　《電子技術(shù)課程設(shè)計》歷雅萍、易映萍編</p><p>　　《電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)》 彭介華、主編 </p><p><b>　　高等教育出版社</b></p><p>　　《電子線路設(shè)計、實

25、驗、測試》 謝自美主編　華中理工出版社。</p><p>　　電氣與信息工程系課程設(shè)計評分表</p><p>　　指導(dǎo)教師簽名：________________</p><p>　　日 期：________________ </p><p>　　注：①表中標*號項目是硬件制作或軟件編程類課題必填內(nèi)容；</p>