數電課程設計-循環(huán)彩燈控制器

1、<p>　　課 程 設 計</p><p>　　課程名稱 電氣與信息工程系課程設計 </p><p>　　課題名稱 循環(huán)彩燈控制器 </p><p>　　專 業(yè) 電氣工程及其自動化 </p><p>　　班 級 </p>

2、;<p>　　學 號 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　2011年 11月 17日</p><p>　　課 程 設 計 任 務 書</p

3、><p>　　1. 設計題目： 循環(huán)彩燈控制器</p><p>　　2. 實驗目的： </p><p>　　通過課程設計，使學生加鞏固和加深對電子電路基本知識的理解，學會查尋資料、方案設計、方案比較，以及單元電路設計計算等環(huán)節(jié)，進一步提

4、高學生綜合運用所學知識的能力，提高分析解決實際問題的能力。鍛煉分析、解決電子電路問題的實際本領，通過此綜合訓練,為以后畢業(yè)設計打下一定的基礎。</p><p><b>　　3.主要內容：</b></p><p>　　(1)共有紅、綠、黃3色彩燈各9個，要求按一定順序和時間關系運行。</p><p>　　(2)動作要求：先紅燈，后綠燈，再黃燈，分

5、別按0.5S的速度跑動一次，然后，全部紅燈亮5S，再黃燈，后綠燈，各一次。以此循環(huán)。</p><p>　　(3)對各組燈的控制，要求有驅動電路。</p><p>　　(4)對跑動電路，可以每3個一組，交叉安裝，分別點亮每一組，利用視覺暫停，達到跑動的效果。</p><p>　　(5)系統要求仿真實驗</p><p><b>　　4.

6、設計要求：</b></p><p>　　(1) 、設計出電路設計思路清晰，給出整體電路框圖和總電路圖；</p><p>　　(2)、焊接，調試好單片機開發(fā)電路板；</p><p>　　(3)、單元電路設計。給出具體設計思路和電路；</p><p>　　(4)、安裝、調試程序，系統；</p><p>　　(5

7、)、寫出實習報告；</p><p><b>　　5.進度安排：</b></p><p>　　星期一：課題內容介紹和查找資料；</p><p>　　星期二-三：總體電路設計和分電路設計，仿真電路；</p><p>　　星期四：安裝、調試電路，驗收電路；</p><p>　　星期五：寫設計報告，打印相

8、關圖紙，答辯。</p><p>　　6.所需元件和原件結構圖</p><p>　　紅、黃、綠小燈泡各9個。兩個555多諧振蕩器。兩個4017芯片。4066BP芯片。74LS76芯片等</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一．課程設計任務書</b></p&g

9、t;<p>　　1. 設計題目 ……………………………………………………… 1</p><p>　　2. 實驗目的 ……………………………………………………… 1</p><p>　　3. 主要內容 ……………………………………………………… 1</p><p>　　4. 設計要求 ……………………………………………………… 1</p&g

10、t;<p>　　5. 進度安排 ……………………………………………………… 1</p><p>　　6. 所需元件和原件結構圖 ……………………………………… 2</p><p>　　二． 循環(huán)彩燈設計概述</p><p>　　1. 設計思路 ……………………………………………………… 4</p><p>　　2. 單元電

11、路設計與參數計算 …………………………………… 4</p><p>　　3. 各單元的詳細原理、電路圖和仿真狀態(tài) …………………… 6</p><p>　　三．總原理圖及工作過程</p><p>　　1. 總原理圖 …………………………………………………… 11</p><p>　　2. 電路完整工作過程 …………………………………

12、……… 12</p><p>　　四． 安裝與調試 …………………………………………………… 13</p><p>　　五． 結論與心的 …………………………………………………… 13</p><p>　　六． 參考文獻 ……………………………………………………… 14</p><p>　　七. 評分表 …………………………

13、……………………………… 15</p><p>　　二．循環(huán)彩燈設計概述 </p><p><b>　　1. 設計思路</b></p><p>　　因為要使先紅燈，后綠燈，再黃燈，分別按0.5S的速度跑動一次，然后，全部紅燈亮5S，再黃燈，后綠燈，各一次，以此循環(huán)。根據此要求電路總體上可以分為三部分：一部分電路為控制0.5s的跑動。一部分

14、電路為控制5s的跑動。一部分電路為實現這兩種跑動的循環(huán)。因此可以選用一個周期為0.5秒的555多諧振蕩器和一個周期為5秒的555多諧振蕩器，用來控制跑動的速度，再選兩個4017芯片，因為4017芯片在正常工作下，連續(xù)送入時鐘脈沖時，其十個輸出端會依次輸出高電平。這樣可以用一個4017芯片點亮0.5s的跑動，用一個4017芯片來點亮5s的跑動。選用一個JK觸發(fā)器和模擬開關4066芯片來實現循環(huán)功能，即用JK觸發(fā)器來控制4066芯片的開通和

15、關閉。</p><p>　　2 .單元電路設計與參數計算</p><p>　　在整個電路中，其主要的組成部分有：</p><p>　　將555多諧振蕩器和4017芯片組成的 3個一組0.5s依次跑動的電路：</p><p>　　555多諧振蕩器和4017芯片組成的9個一組持續(xù)亮5s的電路：</p><p>　　4066

16、和74LS76組成的一個循環(huán)電路：</p><p>　　3．各單元的詳細原理、電路圖和仿真狀態(tài)</p><p>　　第一部分電路：實現3個一組紅燈，后黃燈，再綠燈，分別依次跑動一次的電路，電路如下圖：</p><p>　　要控制任務中的9組燈，可用一個555多諧振蕩器和一個4017芯片，4017芯片有十個輸出端口，而每3個一組的燈都接一個4017的輸出端口。<

17、/p><p>　　要控制指燈不斷的跑動，可將電路中的555多諧振蕩器的輸出端接4017的脈沖輸入控制，555多諧振蕩器不斷的產生脈沖送入4017芯片的脈沖輸入端，從而使4017芯片的輸出端依次為高電平。</p><p>　　第二部分電路：用來實現全部9個一組紅燈，再黃燈，后綠燈，各亮一次。</p><p><b>　　電路如下圖：</b></

18、p><p>　　要控制任務中的3組燈，要用到一個555多諧振蕩器和一個4017芯片，4017芯片有十個輸出端，而每9個一組的燈都接一個4017的輸出端（共接三個）。</p><p>　　要控制3組指燈持續(xù)亮5s依次跑動循環(huán)，就要使電路中的555多諧振蕩器的輸出端接4017的脈沖輸入控制，555多諧振蕩器不斷的產生脈沖送入4017芯片的脈沖輸入端，從而使4017芯片的輸出端（01，02，03）依

19、次為高電平。</p><p>　　1：用來實現兩種的跑動不斷循第三部分電路環(huán)。電路圖：</p><p>　　要電路實現交替循環(huán)工作，就要使第一部分的電路工作時第二部分電路就不工作。而第二部分電路工作時第一部分電路就不工作。所以該電路可用一個4066BP芯片和一個74LS76N芯片來現實。4066BP芯片為模擬開關芯片，它集成了四個模擬開關（在此用到兩個），每個模擬開關有2個端子，一個為控制

20、端，主要接高電平或低電平，其佘兩個端子為輸入輸出端。當控制接高電平時，開關接通，控制端接低電平時開關斷開。74LS76N芯片為集成JK觸發(fā)器。在此電路中觸發(fā)器的J ，K 和清零端都接高電平。這樣每給觸發(fā)器一個觸發(fā)邊沿其輸出端就翻轉一次。Q端接4066BP的一個開關的控制端。Q非接4066BP的另一個開關的控制端。這樣可以使4066BP用到的兩個開關一個接通時而另一個就斷開。而觸發(fā)器的脈沖輸入端接第一部分電路中的4017的第十（09）輸出

21、端口和第二部分電路中的4017的03輸出端口的或門的結果。而4066模擬開關用到的兩個開關的輸入端接12V直流電源，其一個開關的輸出端接第一部分電路中的555多諧振蕩器電源端，別一個開關輸出端接第二部分電路中的555多諧振蕩器的電源端！這樣就實現了即可實現交替循環(huán)工作！</p><p>　　三．總原理圖及工作過程</p><p><b>　　1．總原理圖</b><

22、;/p><p>　　2電路完整工作過程 </p><p>　　電路運行時第一部分的555多諧振蕩器首先工作不斷的給控制著3組燈的4017芯片送去脈沖，從而使4017的十個輸出端依次為輸出高電平。接到高電平的組燈就會發(fā)光。這樣就實現先紅燈，后黃燈，再綠燈，分別依次0.5s跑動。當最后的綠燈亮完后，即第一部分的單元電路中的4017的第十個輸出端輸出高電平時，這就給74LS76觸發(fā)器送去一個脈沖，于

23、是觸發(fā)器的Q端就翻轉輸出低電平使4066模擬開關的一個開關變?yōu)閿嚅_，從而使第一部分的電路處于不工作狀態(tài)。而觸發(fā)器的Q非端同時了輸出一個高電平使4066的另一個開關導通，這時第二部分的電路開始運行。這樣就使全部紅燈，再黃燈，后綠燈，各亮一次。而當綠燈全部亮完后，這時第二部分的4017的第四個輸出端輸出高電平，也給觸發(fā)器送去一個脈沖。于Q端和Q非端翻轉。這樣第二部分的4066的模擬開關斷開，控制第二部分的模擬開關斷開使第二部分的電路不工作，

24、而控制著第一部分的4066模擬開關導通，使第一部分的電路工作3個一組的組燈依次點亮、依次跑動。如此實現了3個一組先紅燈，后黃燈，再綠燈0.5s依次跑動，讓后再9個一組，先紅燈，后黃燈，再綠燈持續(xù)亮5s.如此循環(huán)下去。</p><p><b>　　四．安裝與調試 </b></p><p>　　1、按照電路圖進行接線，按照單元電路設計中的方法連接好每一塊電路，然后把每一塊

25、接在一起。對每單元電路進行調試，在對每部分電路進行調試時仿真狀態(tài)跟設計和預想的一樣，沒什么大問題。</p><p>　　2、把各單元電路接在一起調試時，3個一組隔0.5s跑動亮的正常，不過9個一組的持續(xù)5s的出現錯誤，就是0.5s和5s的兩個功能電路都一起工作，達不到要設計的要求。</p><p>　　3、把0.5s跑動單元電路中的4017芯片的第十個輸出端口和持續(xù)亮5s的單元電路中的40

26、17芯片的第四個輸出端口用一個或門連起來后就能正常工作了。不過，持續(xù)亮5s的功能中，亮黃跟綠燈時會有三個紅燈也一起亮的(問題解決不了)。不過總體的功能跟效果還是達到要求。</p><p><b>　　五. 結論與心得</b></p><p>　　在整個設計過程中，我通過網絡查閱大量有關資料，向同學請教和自學等方式，使自己學到了不少知識，也經歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大

27、。剛開始甚至連如何控制電路使其按一定的時間跑動都不知道，但是，通過在網上的查閱，我知道了只要選擇特定時間的555多諧振蕩器和4017芯片組成起來便可。本次所用的芯片大部分都是基礎的，不過有個別的不怎么了解，不過通過此次課程設計，我對這些未曾接觸過的芯片都有一定的認識，對其功能也有一定的了解，比如4066，4017。這次的課程設計是我更加熟悉芯片的功能跟用法，讓我更好的運用邏輯門，使我所學的知識得到鞏固。在整個設計中我懂得了許多東西，也培

28、養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設計做的也不太好，但是在設計過程中所學到的東西是這次設計的最大收獲和財富，使我終身受益。</p><p><b>　　六 參考文獻</b></p><p>　　1.《電子技術基礎》 康華