数电实训彩灯控制电路设计

桂林电子科技大学信息科技学院《数字逻辑电路》实训报告学号1051100425姓名指导教师：邹老师覃老师2010年07月13日多路彩灯控制电路1.整机设计1.1设计要求（1）功能要求：八个彩灯用8个放光二极管代替；（2）设置外部操作开关，它具有控制彩灯亮点的右移、左移、全亮及全灭等功能；（3）彩灯亮点移动时间间隔取1秒；（4）彩灯的布图形状随意；（5）让学号的最后两位编码点亮相应的灯，能实现循环左右移，可控制彩灯亮灭速度1.1.1设计任务通过查找资料设计彩灯的原理图﹑PCB图使其能实现全亮﹑全灭﹑左移﹑右移等功能，让学号的最后两位编码点亮相应的灯，能实现循环左右移，可控制彩灯亮灭速度1.1.2性能指标要求彩灯亮点的时间间隔为1秒，占空比为50%1.2整机实现的基本原理及框图1.2.1基本原理通过两片集成双向移位寄存器74LS194和拨码开关控制右移﹑左移和一个拨码开关进行预置端让其全亮﹑全灭和一个由555芯片构成的CP产生电路其主要原理框图如下：1.2.2总体框图总体框图2．各功能电路实现原理及电路设计（1）彩灯演示电路2片移位寄存器74LS194级联实现。其八个输出信号端连接八个300欧电电源接入电路555构成CP产生电路彩灯控制电路彩灯展示电路阻（保护发光二极管）和八个发光二极管。其电路图如下彩灯演示电路图（2）彩灯控制电路移位寄存器是一个具有移位功能的寄存器。寄存器中所存的代码能够在移位脉冲的作用下依次左移或右移。既能左移又能右移的叫双向移位寄存器。根据移位寄存器存取信息的方式不同分：串行串出，串入并出，并入串出，并入并出4种形式。本电路由2片移位寄存器74LS194级联实现。其八个输出信号端连接八个300欧电阻（保护发光二极管）和八个发光二极管和一片74LS04（控制彩灯循环亮的作用）和拨码开关控制输入的高低电平。其图如下：彩灯控制电路图CP移位脉冲动=输入端CR非异步置0低电平有效工作方式控制端S1S0=00时，保持功能。S1S0=01时，右移功能。S1S0=10时，左移功能。S1S0=11时，并行置数功能。DSR右移串行数码输入端Q3~~Q0并行数据输出端，从高位到低位依次为Q3~Q0d0000×保持××××××01左移输入00Q3Q2Q1×××××11左移输入11Q3Q2Q1×××××1011右移输入0Q2Q1Q00××××0×101右移输入1Q2Q1Q01××××1×101并行置数d3d2d1d0d3d2d1××111保持××××××0××1置零0000×××××××××0Q3Q2Q1Q0D3D2D1D0DSRDSLCPS0S1CR说明输出输入Q3Q2Q1Q0S1S0DSLDSRCPCR74LS194D3D2D1D0CRCRCRDSLDSRCP74LS194Q0Q1Q2Q3S1S0D0D1D2D374LS19494的功能表74LS194功能表（3）CP产生电路由555定时器构成的多谐振动器，电路没有稳态，只有两个暂稳态，电路也不需要外加触发信号，利用电阻和电容也产生放电和充电电容C在1/3VCC和2/3VCC之间充电和放电。方案一：由555定时器接成多谐振动器。其图如下：555定时器接成多谐振动器图振动周期：振荡周期：T=0.7(R1+2R2)C输出脉冲占空比:BAARRRq方案二：由555定时器接成多谐振动器但其占空比可调。其图如下（4）电源输入接口：由一个接口构成便于接电源。其电路图如下：电源输入接口（5）总体电路3．制作与调试过程第一步，找材料理解每一部分电路的结构和功能，在原有的基础上加上自己所要求的，填写自己所需的元器件的清单。第二步，画原理图，不懂的及时找辅导老师或自己查找材料并或者向其他同学询问画出正确的原理图。第三步，把原理图导入到PCB版去并合理的摆放元器件，认真核对原理图和PCB图的管脚是否一一对应，根据试验板的大小在PCB板上设计大小，以及合理的设置走线规则和焊盘大小，不同的器件注意不同的焊盘大小，各个网络线的大小不同，走线时应尽量避免自动布线和走直角。第四步，用砂纸把铜板上的氧化物磨掉。打印并转印PCB图到铜板上，一般转印两次（150°C时）如果转印的不是很理想应在腐蚀前拿油性笔把不好的线补起。腐蚀时应注意人体不要和腐蚀液接触而且不要腐蚀过久。第五步，打孔，选择孔针为1毫米，以便于插入芯片等较大的管脚，打孔时要注意用力要均匀，要在板干的时候打孔，不要把放元器件的那面板打鼓起来。第六步，把板上的油墨擦掉，并清洗干净。在铜板的那面擦上松香水以防止铜板氧化，晾干铜板。第七步，焊接元器件，在焊时注意，注意元器件的管脚，尤其是芯片是否对准，尤其注意精调电阻、开关、极性电容等的管脚。在电路组装和焊接的过程中注意不要将VCC与GND短接导致电路损坏，最后插入芯片时注意不要装反，以免损坏芯片。4．电路测试4.1测试仪器与设备:万能表﹑上学期制作的直流电源电路一块4.2指标测试：拨动开关4看其是否可实现全亮﹑全灭。对电路板进行预置后进行调试看其是否能实现左移和右移5．实训心得体会在电路组装和焊接的过程中最大的问题是当初画原理图以及布局的时候不小心将开关以及精调电阻的管脚设置错误，导致开始时电路板不能正常的工作，最后选择了外接开关以及外接精调电阻，却又不小心损坏了焊盘，且不小心将GND与VCC焊在了一起，不得已重做了一块板子，最后解决了问题，前期任务的不小心得到了教训。。通过这次数字逻辑电路的实训的设计，使我受益很多，也因为我的不小心得到了很多教训。更加牢固的掌握了我们上课时所作的实验，进一步了解了74LS194和74LS04以及NE555的工作原理和注意事项，74LS194和74LS04以及NE555芯片的工作电压在4.5V和5.5V之间。既巩固了课堂上学到的理论知识，又掌握了常用集成电路芯片的使用。在此基础上学习了数字逻辑电路设计的基本思想和方法。学会了科学的分析实际问题，通过查资料，分析资料及请教老师和文同学等途径，发现问题，解决问题。同时也培养了我认真学习的作风。6．参考文献（1）新编数字逻辑电路北京邮电大学出版社江国强编著（2）百度资料附录：附录1：元件明细表附录2：电路原理图附录3：PCB图元件明细表电路原理图PCB图PCB图