数字电子课程设计-灯的循环显示控制电路

1、 数 字 课 电 程 字 设 计 灯的循环显示控制电路一 设计课题的意义灯是人们在生活中运用最多的一件电设备，是人们生活中依赖的设备；再很早以前灯只是做为一种照明的工具给人们的生活来更大的方便，但是随着社会的稳定、科学技术、电子技术、的迅速的发展产生了很多不同种类的灯（如：荧光灯、发光二极管、LED显示器 等）在不同的领域中起到照明、指示 等不同的做用。随着人们的生活水平的提高，人们对灯的应用不仅仅是做为一种照明来使用，人们希望灯不仅能给人们的生活做照明还可采取一种技术进行控制灯来给人们的生活发光二极管是一种电-光转换半导体器件，在各部门尤其是仪器，家用电器中广泛应用。发光二极管工作电压低，省

2、电，工作温度范围很宽，价廉，机械强度高，亮度好，除红 橙 黄 绿等颜色外，最近还研制出蓝色。其体积大小不一，以适应不同场合。但到目前为止LED都被单个应用，尚无大量LED集成在一块玻片上的矩阵显示屏，只有物理上连在一起的矩阵显示模块。此外，还有双色和三色LED。该电路的四个三色变色发光二极管循环一次共有十种变色方案，震荡电路中每产生四个脉冲，就改变一次。电路框图如下图示。显示控制电路逻辑控制电路驱动电路十分频电路负载振荡电路 图1 变色彩灯框图 2设计任务和要求设计一个逻辑控制电路，实际以下变色规律为：（1） 逐个发红光，直至全部发红光。（2） 绿光追逐红光，直至全部发绿光。（3） 橙光追逐绿

3、光，直至全部发橙光。（4） 橙光逐个熄灭。（5） 逐个发绿光。（6） 红光追逐绿光。（7） 橙光追逐红光。（8） 红光逐个追逐橙光。（9） 绿光追逐红光。（10）绿光逐个熄灭。如此周而复始，产生变幻多彩的彩灯。要求电源电压为5V，电流200mA。振荡器振荡频率约2Hz左右。3 可选用器材（1） 数字电子技术实验装置。（2） 直流稳压电源。（3） 集成器件555定时器，74290计数器，74138译码器等等。（4） 二极管，发光二极管，三极管，变色三极管。（5） 电阻，电容等。4 总体设计（1）实践内容设计彩灯循环控制电路，要求该电路彩灯循环显示频率快慢可调控制器具有8路输出。上图是一个彩灯循环

4、显示的控制电路原理框图，彩灯由发光二极管模拟替代。该电路由555定时器，74290计数器和74138译码器组成。74290计数器的时钟信号由555振荡电路提供，改变555的振荡频率，即可改变计数器的计数快慢，即可控制彩灯闪烁的快慢。计数器输出端作74138译码器输入信号，计数器输出不同的数据，即可控制74138译码器得到8种不同的输出，控制彩灯的循环变化。5 分电路设计（1）555定时器的工作原理。555定时器是一种数字与模拟混合型的中规模集成电路，应用广泛。外加电阻、电容等元件可以构成多谐振荡器，单稳电路，施密特触发器等。555定时器原理图及引线排列如图2所示。其功能见表1。定时器内部由比较

5、器、分压电路、RS触发器及放电三极管等组成。分压电路由三个5K的电阻构成，分别给A1和A2提供参考电平2/3VCC和1/3VCC。A1和A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号自6脚输入大于2/3VCC时，触发器复位，3脚输出为低电平，放电管T导通；当输入信号自2脚输入并低于1/3VCC时，触发器置位，3脚输出高电平，放电管截止。4脚是复位端，当4脚接入低电平时，则V0=0；正常工作时4接为高电平。5脚为控制端，平时输入2/3Vcc作为比较器的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制。如果不在5脚外加电压通常接0.01F电容到地，

6、起滤波作用，以消除外来的干扰，确保参考电平的稳定。图2 555定时器内部框图 图2 555定时器引脚排列表1 555定时器的功能表（2）74LS90计数器原理74LS90是应用很广的一款集成异步计数器，它是由2分频计数器和5分频计数器二部分构成的，除了供电电源是公用用的，2分频和5分频二部分是互相独立的。 1计数器的时序图3所示计数器由二个互相独立的部分组成，触发器FA是JK触发器，按T触发器模式工作，实际上就是2分频计数，这里几分频的提法相当是进制。所以我们只需要分析5分频的部分，即5进制计数器的部分就可以了，二个部分级联起来，就构成十进制计数器。(a)方框图 (b) 74LS90异步加法计

7、数器逻辑图图3 74LS90异步加法计数器逻辑图和方框图图3中的触发器是下降沿翻转的触发器，前面讨论过二进制异步计数器由T触发器串联而成，时钟端的连线因触发器的触发沿和计数器时序不同而异，可构成N=2n循环周期的计数器，在分析非二进制异步计数器时，确定触发器的触发方式同样重要。5分频部分触发器数据端的驱动方程式如下：JB= KB=1JC=1 KC=1SD=QBQC RD=QD时钟端的布尔式如下（各触发器的时钟端分别用CPa、CPb、CPc、和CPd表示，QA在外部与CPB相接），于是可写出以下各式：CPa=CPACPb=QA=CPBCPc=QBCPd=QA=CPB设初始状态为QDQCQB=00

8、0，由数据端和时钟端的控制布尔式做出状态转换表，见表23-10。设初始状态为全0000，将各Q值代入上面的驱动方程式和时钟端的逻辑式中，于是可算出各个数据端及CPbCPd的真值，列入表23-15中第一列相应态序0的位置。在表的下端还列出了时钟逻辑式，可结合数据端的真值和时钟方程，确定触发器是否翻转。其中FD和FB直接受CPB控制，CPB的下降沿和FD、FB数据端的状态将决定这两个触发器是否翻转。FC的时钟由QB提供，只有QB出现下降沿，且JC、KC的状态满足JK触发器真值表翻转的条件时，FC才会翻转，不过由于JC=KC=1，所以只要有QB的下降沿，触发器FC就翻转。由此作出状态转换表如表23-

9、15，根据该表可以决定74LS90五分频部分的状态转换顺序是QDQCQB=000001010011100000，即012340。如果2分频和5分频级联起来，即QA接到CPB，整个74LS90的态序为BCD8421码： QDQCQBQA=000000010010001101000101011001111000 10010000 即01234567890 2状态转换图为了做出完整的状态转换图，必须考查工作时序之外的其他状态与工作时序的关系。 3计数器的进位逻辑由状态转换表可知，图23-4-6(a)的异步计数器是BCD8421码十进制计数器。该计数器为加法计数器，从90应给出进脉冲RCO，RCO可由

10、如下逻辑门引出各触发器的扇出数均不超出额定数值，为外接其他电路留有余地。异步计数器线路简单，对时钟源的负载能力要求不高，广泛用于工作速度低于同步计数器的场合。（3）74138集成译码器上图为常用的集成译码器74138，其功能表为：74138功能表由逻辑图可知，该译码器有个输入，它们共有种状态的组合，即可译出个输出信号Y0Y7，故该译码器称为线线译码器。与线线译码器比较，该译码器的主要特点是，设置了G1、G2A和G2B个使能输入端。由功能表可知,对于正逻辑，当G1，且G2A和G2B均为时，译码器处于工作状态。由功能表可得 显然，一个线线译码器能产生变量函数的全部最小项，利用这一点能够方便地实现变

11、量逻辑函数。 6设计心得体会一周的实习很快就结束了，现在回想起来，总的来说，收获不少，同时也感觉到自己知道的是如此之少。当老师说要做课程设计时，真的不知该从何下手，后来老师提供了几个课题让我们自己选择，然而，把每一个课题拿来想一想，好像都没有思路。通过老师的指导和自己认真查资料，慢慢地理清了思路。与此同时，发现了理论和实际的巨大差别。后来我选择了“彩灯循环显示控制电路的设计”，通过查找图书和其它资料，理解了其工作原理，然后开始着手设计，很少在电脑前坐很长时间的我每天都要在机房呆上几个小时，虽然每天眼睛都不是很舒服，但每当完成一部分设计，心里都有一种无以言表的愉悦。画图需要用protel 99，由于以前没有开设此课程，我便从图书馆借书，在老师和同学的辅导下初步地掌握其最基本的用法，也认识到了其强大的功能和灵活的操作，并决定以后一定要进一步学习，争取更加熟练地掌握其应用。最后，终于完成了，出了机房，心里无比欣慰。通过实习，我感觉到我所学的东西没有白学，有了用途。平时，只是认真学习书本知识，而一接触到实际情况，便