节日彩灯控制电路的设计

电子技术课程设计报告书课题名称节日彩灯控制电路的设计姓名学号0812201-08院、系、部物理与电信工程系专业电子信息工程指导教师Xxx副教授2010年07月01日※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※2008级电子信息工程专业电子技术课程设计1一、设计任务及要求：设计任务：设计一个节日彩灯控制电路。要求：1.接通电源后，能够产生两种不同的闪烁方式，一种方式是双向滚动的效果，另一种是单向不断滚动的效果，且两种方式可以随意控制。2.采用Multisim进行仿真验证并且完善电路设计。指导教师签名：2010年月日二、指导教师评语：指导教师签名：2010年月日三、成绩验收盖章2010年月日2节日彩灯控制电路的设计1设计目的（1）学习计数器，译码器多路转换集成电路的综合运用。（2）掌握常用芯片的逻辑功能及使用方法。（3）熟悉普通彩灯设计的工作原理。（4）了解简单数字系统实验，调试及故障排除方法。2设计思路首先用74LS00芯片设计出脉冲产生电路，再设计计数信号产生电路，然后设计译码输出电路。由脉冲电路产生脉冲接入到计数信号产生电路产生计数信号，再输入到译码转换电路，最后输出。3设计过程3.1方案论证节日彩灯的总体方框图如图1所示：图1总体框图3.2电路设计（1）环形自激多谐振荡电路如图2所示，由二输入端四与非门V2集成电路74LS00组成带RC的环形自激多谐振荡电路，振荡频率由RC时间常数来决定。调整电位器，再Y3输出端可得到0.5~2.5Hz范围内连续的方波脉冲。U174LS393D1QA31QB41QC51QD61INA11CLR2GND72QD82QC92QB102QA112CLR122INA13VCC14图2多谐振荡电路图374LS393引脚计数信号产生电路译码输出电路彩灯多谐振荡电路3（2）74LS393芯片构成二进制计数电路如图3所示引脚图，Vcc，GND：工作电源端。1INA，2INA:脉冲输入端。1CLR，2CLR：清零，复位端。1QA，1QB，1QC，1QD：计数器1输出端。2QA，2QB，2QC，2QD：计数器2输出端。它是在同一封装芯片内由两个结构完全相同，且相互独立的计数器，其真值表如表1所示。振荡器输出的连续正脉冲，同时加在U1的两个计数器脉冲输入端1INA和2INA，使它们同步工作，计数输出采用8421编码，U1的1QA~1QC接至U2的输入端A~C，2QA~2QC接至U3的输入端A~C，U1的1QD置空不用，2QD接滚动控制开关，两个计数器U1的清除端1CLR和2CLR接地。表174LS393真值表输入输出CLRINAQDQCQBQA1X00000000000100010200100300110401000501010601100701110810000910010101010011101101211000131101014111001511114（3）译码/多路转换电路74LS138U2和U3是3—8线译码/多路转换集成电路，只有使能端G1为高电平，G2A,G2B为低电平时，74LS138才允许Yo~Y7某输出端为低电平。当A~C端输入的二进制在“000~111”变化时，其输出端Y0~Y7的输出电平依次变化。彩灯控制器有两种工作方式。当开关都置于“右”边时，两块74LS138都具有译码工作条件，即使能端都为有效电平，使它们同步进行工作。当A~C输入状态，对应的输出Y0~Y7有一个为低电平，使对应的灯变亮。发光的循序为“A→B→…→H→A→…”和“I→II→…VIII→I→…”。彩灯同时进行循环变亮，产生光环双向滚动效果，如图4所示。图4双向滚动效果当把开关都置于“左”边时，U2片的控制端G2A,G2B及U3的G1均接计数器U1的2QD端，这时U2和U3的工作状态由U3的2QD端输出电平的高低来决定。当振荡器输出钱8个脉冲时，2QD为低电平，此时因U2的G2A，G2B端为低电平而使U2工作，使灯按“A→B→C→…→H”顺序发光。U3的G1端也为低电平而禁止U3工作；当振荡器输出后8个脉冲时，2QD为高电平，正好相反，U2停止工作，U3开始工作，接着时灯按“I→II→III→…→VIII”顺序发光。随着下16个脉冲的到来，又开始另一轮循环。由于U2和U3不断交替工作，从整体上5看，灯就按“A→B→…→H→I→…→VIII→A→…”的顺序反复循环变亮，形成一个不断单向滚动的光环，如图5所示。图5单向滚动效果（4）总电路图图6总电路图64系统调试与仿真结果按图6组装与调试电路。试验时，将各单元电路逐个进行接线盒调试，即分别测试振荡器，计数器，译码转换电路等逻辑功能，待各单元电路工作正常后，再将有关电路逐级连接起来进行测试，直到测试整个电路成功。这样的模块化测试方法有利于检查和排除故障，是调试电路的常用方法，可以保证试验顺利进行。仿真结果如图4，图5所示5主要仪器与设备集成电路74LS00（1片）74LS393（1片）74LS138（2片）电阻0.1K（2个）可调电位器4.7K（1个）电容100uF（1个）单刀双掷开关（2个）彩灯（16个）6设计体会与建议通过这次试验，使我数字电路有了进一步的认识。通过这次学习，让我对各种电路都有了大概的了解，理论很重要，实践更重要。对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。参考文献[1]康华光.电子技术基础数字部分（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006年1月[2]康华光.电子技术基础模拟部分（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006年1月[3]赵春华,张学军等.Multisim9电子技术基础仿真实验.北京：机械工业出版社2008年3月[4]金维香,谢玉梅.电子测试技术（修订版）.长沙：湖南大学出版社，2008年10月