电工电子综合课程设计报告

武汉理工大学《电工电子综合》课程设计说明书学号：课程设计题目三种图案霓虹灯控制器设计学院自动化学院班级姓名指导教师邓坚李波2011年6月26日武汉理工大学《电工电子综合》课程设计说明书课程设计任务书学生姓名：专业班级：自动化指导教师：邓坚李波工作单位：自动化学院题目:三种图案霓虹灯控制器设计初始条件：1．运用所学的模拟电路和数字电路等知识；2．用到的元件：实验板、电源、连接导线、74系列芯片、555芯片等。要求完成的主要任务:1．现有4只彩灯，红－绿－蓝－黄，试设计控制器，要求彩灯能实现如下追逐图案，彩灯控制器的三种图案及其状态转换如下所示：2．摇摆状态0101←→1010，重复6次。3．暗点循环0111→1011→1101→1110→0111→这样重复循环3次。4．逐个点亮，逐个熄灭，0000→1000→1100→1110→1111→0111→0011→0001→0000→这样重复循环2次。5．霓虹灯控制工作状态按照上述2至4步自动重复循环。时间间隔为1秒。6．严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。时间安排：第1天下达课程设计任务书，根据任务书查找资料；第2～4天进行方案论证，软件模拟仿真并确定设计方案；第5天提交电路图，经审查后领取元器件；第6～8天组装电路并调试，检查错误并提出问题；第9～11天结果分析整理，撰写课程设计报告，验收调试结果；第12～14天补充完成课程设计报告和答辩。指导教师签名：2011年6月26日系主任（或责任教师）签名：2011年6月26日武汉理工大学《电工电子综合》课程设计说明书第--1--页目录引言..................................................................................................................-1-1设计意义及要求..........................................................................................-2-1.1设计意义..................................................................................................-2-1.2设计要求..................................................................................................-2-2方案设计......................................................................................................-3-2.1设计思路..................................................................................................-3-2.2设计方案..................................................................................................-4-2.3方案比较..................................................................................................-5-3部分电路设计..............................................................................................-6-3.1计数器......................................................................................................-6-3.2译码器......................................................................................................-8-4调试与检测................................................................................................-10-5体会与总结.................................................................................................-11-参考文献........................................................................................................-12-本科生课程设计成绩评定表........................................................................-13-武汉理工大学《电工电子综合》课程设计说明书第--1--页引言在日常生活中，霓虹灯已经遍布所有城市和很多乡镇的大街，每当夜幕降临，华灯初上，五颜六色的霓虹灯就把城市装扮的特别美丽。如今，撩人眼球、光彩耀目的霓虹灯已成为城市繁华程度的度量，也是商业建筑的一大广告、招牌。把一定数量的受控彩灯经过组合，可营造出多彩、流水般的动感场景，这对增强节日喜庆气氛、美化日常生活环境具有良好的效果。霓虹灯电路可由数字逻辑电路或者编程控制（目前社会上常用VisualBasic编程语言来编写相应的程序以控制霓虹灯的花样）。而联系实际和运用所学的数字或模拟电子技术知识，学生可设计出各种霓虹灯控制电路。此次课程设计作为实践教学的一个重要环节，可达到提高学生的创新能力的作用。通过课程设计，学生不仅能加深对课本知识的理解，还能锻炼自己的动手能力和提高解决问题的能力。武汉理工大学《电工电子综合》课程设计说明书第--2--页1设计意义及要求1.1设计意义霓虹灯在生活中的发展和应用非常迅速，而彩灯的种类繁多，变化多样，因此设计彩灯控制电路有非常重大的实际意义。经本学期及上学期对模拟、数字电子技术的学习，学校安排了这次的电工电子实习，目的在与让学生综合运用所学的知识，对各基本器件的运用更加熟练，也更好的锻炼学生的设计思维和动手设计能力。同学通过此次的设计多个方案的设计，可以将所学知识转化为实物，得到更多种类、更多花样的彩灯控制电路，在收获成就感和满足感的同时，可以对设计的彩灯花样更具有创新意识。1.2设计要求初始条件：1．运用所学的模拟电路和数字电路等知识；2．元件：实验板、电源、连接导线、74系列芯片、555芯片等。要求完成的主要任务:1．4只彩灯，红－绿－蓝－黄，试设计控制器，要求彩灯能实现如下追逐图案，彩灯控制器的三种图案及其状态转换如下所示：2．摇摆状态0101←→1010，重复6次。3．暗点循环0111→1011→1101→1110→0111→这样重复循环3次。4．逐个点亮，逐个熄灭，0000→1000→1100→1110→1111→0111→0011→0001→0000→这样重复循环2次。5．霓虹灯控制工作状态按照上述2至4步自动重复循环。时间间隔为1秒。严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。武汉理工大学《电工电子综合》课程设计说明书第--3--页2方案设计2.1设计思路方案一四盏灯，每盏灯每次只要两种状态，亮或灭，三种花样一共40种状态，将这40种状态按次序依次分配到三片译码器74HC154的输出端，每盏灯各亮23次，将每种状态中亮的灯与对应状态的选择器输出端通过与非门相连，通过两片计数器74160控制这三个译码器，一片通过控制地址输入端使译码器的输出端从D0到D15依次输出，两一片则通过控制译码器使能端使其依次工作。原理框图：图2-1利用译码器实现的原理方案二：小灯的三种花样可以分别通过三个计数器实现，完成第一种花样需要十二秒，第二种也需要十二秒，第三种需要十六秒，三种花样全部完成总共四十秒，而每种花样的循环次数也可以通过计数器来控制。数据选择器四盏灯（红；绿；蓝；黄）数据选择器计数器计数器数据选择器武汉理工大学《电工电子综合》课程设计说明书第--4--页2.2设计方案方案一原理图：A23B22C21D20E118E219011223344556677889910101111131214131514161517U174HC154A23B22C21D20E118E219011223344556677889910101111131214131514161517U374HC154A23B22C21D20E118E219011223344556677889910101111131214131514161517U474HC154D2LED-GREEND4LED-YELLOWD3LED-BLUED1LED-RED1U5NAND_12U6NAND_12U7NAND_12U8NAND_12U9NAND_12U10NAND_12U11NAND_12U12NAND_12D03Q014D14Q113D25Q212D36Q311RCO15ENP7ENT10CLK2LOAD9MR1U274160D03Q014D14Q113D25Q212D36Q311RCO15ENP7ENT10CLK2LOAD9MR1U1574161111231U16:A7402564U16:B74028910U16:C7402111213U16:D740234U13:B740456U13:C74041312U13:D74041110U13:E7404112U13:A740498U13:F7404图2-3利用译码器实现的电路图把三种花样的每一个状态都与译码器的输出端依次对应，利用计数器的计数功能将每个状态依次输出，再通过与非门将输出低电平变为高电平，小灯就能按照要求的花样依次亮起来。武汉理工大学《电工电子综合》课程设计说明书第--5--页方案二原理图：D03D14D25D36SR2SL7CLK11S09S110MR1Q015Q114Q213Q312U1741941012U2:A7407D015Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP5TCU12DN4TCD13PL11MR14U374192134U2:B740712U5:A7404D03D14D25D36SR2SL7CLK11S09S110MR1Q015Q114Q213Q312U27419401D015Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP5TCU12DN4TCD13PL11MR14U47419212U3:A7407134U3:B740756U6:C7404D1LED-REDD2LED-GREEND3LED-BLUED4LED-YELLOWD015Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP5TCU12DN4TCD13PL11MR14U674192D03D14D25D36SR2SL7CLK11S09S110MR1Q015Q114Q213Q312U57419412U12:A7404123U8:A740812U9:A740712U10:A7404121312U7:A74273456U7:B7427910118U7:C7427121312U11:A742734U10:B740456U10:C74041312U10:D74041110U10:E74049108U8:C74080121311U8:D74080R4DC7Q3G