数字电路彩灯循环

,.题 目: 彩灯循环显示控制电路设计初始条件：74LS160计数器、74HC390计数器、74HC139译码管、74HC113JK触发器，555定时器、数码管和必要的门电路，以及电容电阻等基本模拟电路电子器件等。谢谢阅读要求完成的主要任务:以LED数码管作为控制器的显示元件，它能自动地依次显示出数字0、1、2、3、谢谢阅读4、5、6、7、8、9（自然数列），1、3、5、7、9（奇数列），0、2、4、6、8（偶数列）谢谢阅读0、1、2、3、4、5、6、7、0、1（音乐符号数列），然后又依次显示出自然数列、奇数列、偶数列和音乐符号数列…….，如此周而复始，不断循环。谢谢阅读（2）打开电源时，控制器可自动清零。（3）每个数字的一次显示时间基本相等，这个时间在0.5s到2s范围内连续可调，感谢阅读时间安排：7.1： 理论设计7.2～7.4：安装调试或仿真7.5： 撰写报告7.6： 答辩指导教师签名： 2010 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日,.目录摘要............................................................................................................31整体电路方框图........................................................................................52设计方案选择………….62.1数列循环部分.....................................................................................62.2数列显示部分..................................................................................123单元电路的设计及其原理....................................................................133.1数列循环电路的设计......................................................................133.2序列显示电路的设计......................................................................143.2.1十进制自然序列的显示电路...................................................143.2.2奇数序列显示电路...................................................................162.3偶数序列显示电路…………..16谢谢阅读.2.4音乐序列显示电路……….....17感谢阅读3.3脉冲信号的产生电路......................................................................193.4分频电路的设计..............................................................................204总电路图的设计.................................................................................225仿真结果及分析.....................................................................................246心得与体会............................................................................................327元件清单.................................................................................................32,.8参考文献.................................................................................................309成绩评定表………….31摘要这次的课程设计主要是用计数器来实现的，这个彩灯循环控制电路的实质就是要产生一系列有规律的数列，然后通过一个数码管显示出来。这里使用的只要就是计数器，计数器在时序电路中应用的很广泛，它不仅可以用于对脉冲进行计数，还可用于分频，定时，产生节拍脉冲以及其他时序信号。运用计数器的不同的功能和不同的接发就可以实现不同的序列输出了。感谢阅读而这次的内容还包括分电路图的整合，使这个彩灯循环显示器能够按照要求那个依次输出自然序列，奇数序列，偶数序列还有音乐序列。为了实现这个循环输出的功能，在设计的时候还用到了一个以为寄存器，可以利用它的输出端来控制四个计数器的工作情况，可以让四个计数器依次工作，就可以达到要求的依次循环输出数列。精品文档放心下载最后还有一个部分就是脉冲的产生基于多谐振荡器可以产生方波，就可以利用它来产生脉冲信号了。而这个多谐振荡器采用的是555定时器来完成的,另外,直接用脉冲信号源提供方波。感谢阅读这个设计基本上就是由以上三个部分连接在一起组成的。,.AbstractThistimecurriculumprojectismainlyrealizeswiththecounter,thiscoloredlanterncycliccontrolelectriccircuit'sessenceismusthaveaseriesoforderlysequences,thenthenixietubedemonstratesthrough.Hereuses,solongasisthecounter,thecountertheapplicationisverywidespreadinthesequencecircuit.Iitnotonlymayusetothepulsecarriesonthecounting,butmayalsouseinthefrequencydivision,fixedtime,producesthemetrepulseaswellasothersuccessionsignal.Anddifferentmetusingthecounterdifferentfunctionsendsmayrealizethedifferentsequencetooutput.谢谢阅读Butthistimecontentalsoincludesthepowerdistributionroadmaptheconformity,enablesthiscoloredlanterncirculationmonitortodefertorequeststhattooutputthenaturalsequenceinturn,theoddnumbersequence,theevennumbersequencealsohasmusicsequence.Inordertorealizethiscirculationoutputfunction,indesigntimealsousedonetothinktheregister,mightuseitsout-porttocontrolfourcounterstheworkingconditions,mightletfourcountersworkinturn,mightmeettherequirementsthecirculationoutputsequenceinturn.alsohasapart精品文档放心下载Finallythepulseproductionmayhavethesquare-wavebasedonthemultivibrator,mightuseittoproducethesignalimpulse.Whatbutthismultivibratorusesis555timerscompletes.thisdesignbasicallyisconnectsbytheabovethreepartsisbeingcomposedtogether.感谢阅读,.,.1整体电路方框图译码显示自然序列 奇数序列 偶数序列 音乐序列多谐振荡器脉冲信号

译码器

计数器图1基本方框图这个电路框图可以实现设计的要求，依次输出自然数列，奇数序列，偶数序精品文档放心下载列还有音乐数列，各序列可通过同一芯片的不同接法实现，也可用不同芯片实现，谢谢阅读而且还可以通过一个循环电路使之循环输出，序列的输出顺序由译码器控制，由感谢阅读数码管输出各序列，其显示的间隔时间也可以通过调节脉冲信号的频率来进行调精品文档放心下载整，而脉冲信号可由脉冲产生电路实现，也可直接用脉冲信号源。精品文档放心下载,.2设计方案选择2.1数列循环部分方案一图5 用74LS194构成的循环电路原理图这个电路图实现循环主要是依靠74LS194的移位功能来完成的。先让开关J1拨至与电源相接，就是接入高电平，这样移位寄存器有了脉冲信号之后就可以实现置数的功能，四个输出端为1000，再将开关J1拨至与地相接也就是接入低电平，这时寄存器就可以实现移位的操作了，然后通过脉冲信号的触发下，寄存器的输出就可以从1000→0100→0010→0001，这样依次循环了。然后四个输出端用来控制计数器的信号控制端就可以控制序列输出了。精品文档放心下载循环电路的设计采用74LS194移位寄存器，通过74LS194移位寄存器的四个输出端子分别控制四个计数器工作，74LS194的功能表如表3。感谢阅读,.374LS194的功能表输入输出清零控制信号串行输入时钟工作状态CLRS1S0右移左移CLK0×××××0100×××保持1010（1）×↑右移110×0（1）↑左移111××↑置数674LS194的引脚图。,.1Vs方案二R1VCC要让四个数列依次循环则采用一个RST2线--OUT4线译码器和一个四进制计数器。精品文档放心下载DISTHR用译码器的输出依次去控制芯片清零端，再通过一个四Rl进制计数器去控制译码器谢谢阅读R2 TRICON输入，使其在四个输出间不断循环，而计数器GND的时钟脉冲则可通过每个芯片的进精品文档放心下载555_VIRTUALTimer位端经过一四输入或门输出C来控制。其Cf电路图如图2：感谢阅读图2 用译码器实现的循环电路,.这个部分主要用到的是74HC390计数器和74HC139译码管，它们的功能表和引脚图分别如下表1表2和图3图4所示：谢谢阅读174HC390的功能表输入输出R01R02S91S92CPACPBQDQCQBQA110×××000011×0××0000011××1001011××1001CP0二进制计数0CP五进制计数RR=0SS=00102CPQA8421码十进制计数9192QDCP5421码十进制计数,.表274HC139的功能表输入输出GBAY3Y2Y1Y01××11110001110001110101110110110111图374HC390的引脚图图474HC139的引脚图,.方案一和方案二比较：这两种方案都可以实现数列的循环，第一种方案需要拨动开关，而第一种就不需精品文档放心下载要可以自动依次产生数列。另外第二种开关使其依次产生序列还需要一个脉冲控精品文档放心下载制，而在设计总体的电路的时候四个计数器也需要有脉冲信号的触发，这样的话谢谢阅读就要多设计一个方波脉冲的产生电路，另外还要与计数器的脉冲信号匹配，因为谢谢阅读74LS194的移位是要一个计数器的全部数列产生完后才下一个脉冲，这样不是感谢阅读很好与计数器的脉冲频率想匹配。但是第二个方案就很好的解决了这个问题，这精品文档放心下载个方案的数列循环部分就是依靠芯片74HC390和74HC139也就是一个计数器精品文档放心下载还有一个译码器来实现的。74HC390的脉冲信号是由计数器的进位端来控制的，感谢阅读这样就很好解决了方案一的问题，只有当一个计数器的全部数列输出完了之后才感谢阅读会有脉冲信号过来触发74HC390让它进入下一个状态，没有方案一问题精品文档放心下载,.2.2数列显示部分这个部分选用由74LS160D芯片构成，结构简单，原理易懂且易于实现，所以选用该方案，如图7以奇数序列为例：谢谢阅读2.3确立方案在数列循环的部分我采用的是用一个四进制计数器和一个译码器来实现的，谢谢阅读这样避免了脉冲的混乱。在数列显示部分用的是芯片74LS160计数器的计数功能实现的。谢谢阅读在脉冲信号产生的环节则就是采用555定时器构成的多谐振荡器。感谢阅读,.3单元电路的设计及其原理3.1数列循环电路的设计在这个部分主要是应用了一个四进制的计数器和一个译码器，这个部分的作用是为了使自然序列，奇数序列，偶数序列，音乐序列的循环显示。其中四个74LS160计数器的进位端与74HC390的CPA相接，这样就可以通过进位端状态由0变为1的瞬间给它一个脉冲触发，而另一个脉冲端则是与其输出端QA相接的，这样的接法是为了使74HC390实现8421BCD码十进制计数的功能。然后再让74HC390的输出端QA，QB分别与译码器74HC194相接，这样可以用译码器来控制计数器的动作状态，它可以决定由哪个74LS160计数器来工作。当QA,QB为“0”，“0”时，这时译码器的输出端就只有Y0为0，接一个反相器然后再接产生自然序列的计数器的清零端;这样就可以实现只有自然序列输出的功能，同理当QA,QB为“0”,“1”时，这是译码器的输出端就只有Y1谢谢阅读0，接一个反相器然后再接产生奇数序列的计数器的清零端，这样就可以实现只有奇数序列输出的功能;当QA,QB为“1”,“0”时，这是译码器的输出端就只有Y2为0，接一个反相器然后再接产生偶数序列的计数器的清零端，这样就可以实现只有偶数序列输出的功能;当QA,QB为“1”,“1”时，这是译码器的输出端就只有Y3为0，接一个反相器然后再接产生音乐序列的计数器的清零端，这样就可以实现只有音乐序列输出的功能。其产生序列的功能就是这样实现的。其电路图如图8：精品文档放心下载,.图8 数列循环电路图3.2序列显示电路的设计3.2.1十进制自然序列的显示电路由于74HC160本身就是一个十进制计数的芯片，因此对于这个部分就只需谢谢阅读按照其功能表来接电路就可以实现十进制自然序列输出了。在脉冲信号的触发精品文档放心下载下，计数器的输出端的状态依次为0000→0001→0010→0011→0100→0101精品文档放心下载→0110→0111→1000→1001，然后再将计数器的输出端和数码管的输入端口感谢阅读相接就可以在数码管上面看到依次显示从0到9了。其序列显示电路图如图9：谢谢阅读,.图9 自然序列实现电路图3.2.2奇数序列显示电路将奇数1，3，5，7，9用8421BCD码分别表示为：“0001”，“0011”，“0101”，“0111”，“1001”，可以发现最后一位都为1，因此可以在上述十进制自然序列谢谢阅读的基础上将数码管的最低位接高电平就可以实现奇数序列了。虽然在每个脉冲触感谢阅读发的作用下，芯片实现的仍然是十进制，但是由于数码管最低位接高电平，在数谢谢阅读码管显示的则是奇数列，但是显示的时间间隔是正常自然序列的2倍，为了实现谢谢阅读相邻显示时间间隔相等，我们可以利用二分频电路解决上述问题。其序列显示电谢谢阅读路图如图10：,.图10 奇数序列实现电路图3.2.3偶数序列显示电路将偶数0，2，4，6，8用8421BCD码分别表示为“0000”，“0010”，“0100”,精品文档放心下载“0110”,“1000”,可以发现最后一位都为0，因此可以在上述十进制自然序列精品文档放心下载的基础上将数码管的最低位接低电平就可以实现偶数序列了。虽然在每个脉冲触谢谢阅读发的作用下，芯片实现的仍然是十进制，但是由于数码管最低位接高电平，在数感谢阅读码管显示的则是偶数列，但是显示的时间间隔是正常自然序列的2倍，为了实现精品文档放心下载相邻显示时间间隔相等，我们可以利用二分频电路解决上述问题。其序列显示电感谢阅读,.路图如图11：偶数序列图11 偶数序列实现电路图3.2.4音乐序列显示电路音乐序列的特点是从0显示到7后又再变为0，这里可以将数码管的最高位固定接低电平就可以实现了。因为74LS160的输出端只有三个与数码管相接，精品文档放心下载,.74LS160的输出为“1000”和“1001”时，这时由于数码管最高位是固定接低电平的，也就是数码管的输入端仍是“0000”，“0001”。这样数码管的显示就又变成0和1了。其序列显示电路图如图12：感谢阅读音乐序列音乐序列实现电路图,.74LS160D功能表以及引脚图如下表4和图13所示：精品文档放心下载表474HC160功能表CLRLOADENENTCLKABCDQAQBQCQDRCPO0××××××××000001000POS××××ABCD﹡11111POS××××Count﹡1111××××××QA0QB0QC0QD﹡1011×1×××××QA0QB0QC0QD﹡1﹡0,.图13 74HC160的引脚图3.3脉冲信号的产生电路经过筛选，我选择了555所构成的多谐振荡电路，如下图14所示：精品文档放心下载,.图14 555组成的多谐振荡电路从电路中我可以求出电路所产生的方波的频率为：f=1.34/[(R1+2*R2)*C]而我们要根据输出频率的周期的大小在0.5～2s之间可以连续地变化。那么555多谐振荡电路所产生的频率大小应该在1～4HZ之间变化。才可以使输出的数屏显示间隔满足条件。因而我可以求得在电容C=10nf的情况下，可以根据频率范围求得R1=18K欧，R2可以在1M～2M欧的范围内改变，这样就可以改变输出方波的频率了。精品文档放心下载3.4分频电路的设计因为奇、偶序列数字显示时间间隔是自然序列和音乐序列的2倍，为了实现显示数字时间间隔相等的要求，可以使用二分频电路，让自然序列和音乐序列的谢谢阅读,.显示时间与奇偶电路的显示时间相等。JK触发器可以构成二分频电路。由于JK触发器的状态方程为Qn1JQnKQn，感谢阅读将JK触发器的J、K端均接在高电平，则从输出端Q输出的是二分频后的时间精品文档放心下载脉冲，其时间间隔为原脉冲的2倍。其电路图如图15：谢谢阅读二分频电路图15 二分频电路,.JK触发器状态方程：Qn1JQnKQn ，其真值表如下表5：感谢阅读表5 JK触发器真值表输 入 输出RCPJKQn+1Qn1D0×××011 0 0 Qn Qn1 1 0 1 01 0 1 0 11 1 1 Qn Qn1 × × Qn QnJK触发器可以构成二分频电路。由于JK触发器的状态方程谢谢阅读Qn1JQnKQn，将JK触发器的J、K端均接在高电平，则从输出端Q输出的是二分频后的时间脉冲，其时间间隔为原脉冲的2倍。精品文档放心下载,.4总电路图的设计这个电路图可以实现设计的要求，可以依次输出自然数列，奇数序列，偶数序列还有音乐数列，而且还可以循环输出，数码管的显示的间隔时间也可以通过调节脉冲信号的频率来进行调整。感谢阅读电路图中四个74LS160的输出端口分别与四个与门相接，然后再将四个门电路的输出端分别与数码管的输入端相接。其中产生自然数列和音乐数列的脉冲信号的频率是产生奇数序列和偶数序列的脉冲信号的频率是2倍，这是因为为了实现数字显示时间间隔相等的要求，这里利用二分频器很好地实现了这一功能。精品文档放心下载当打开电路的开关后，首先就是输出自然序列，这时是U1先工作，它的清零端接的是“1“，这时就是它处在计数的操作，然后输出通过与或门相接再接至数码管的输入端，就可以依次显示从0到9，当U1的输出要从9变到0的瞬间，它的进位端的状态是”1”，然后通过一个或门接至74HC390的脉冲输入端，这时从“0”变至“1”，恰好有一个脉冲，就可以通过译码器使U4开始工作即开始计数，它从9变至1时，又通过进位端给74HC390一个脉冲，然后就通过译码器又使U8开始工作，它从0变至8，当它从8变至0时，它的进位端又变至“1”，就又可以给74HC390一个脉冲信号，最后就通过译码器控制U9的工谢谢阅读,.作，输出音乐数列。如此周而复始的这样循环，就可以实现我们需要的功能了。谢谢阅读其电路图如图16:图16 总电路图,.5仿真结果及分析5.1仿真结果总电路将多谐振荡电路换成电压时钟脉冲信号，对电路进行仿真。通过对脉感谢阅读,.冲信号的频率调节就可以改变数屏显示的时间间隔。由于循环一次的状态数过精品文档放心下载多，若要完整的显示出仿真得到的波形，只能选择分段截图，才能保证波形显示谢谢阅读清晰，则总电路图的仿真由以下截取的图组成：,.,.,.5.2仿真结果分析分析仿真结果，发现总电路可以实现从自然数列，奇数数列和音乐数列的循感谢阅读环显示，而且数字之间的显示时间间隔也可以通过改变脉冲信号的频率来改变，精品文档放心下载使其在0.5s到2s范围内连续可调。另外，控制器可自动清零。故本次课设取得谢谢阅读预想的方针结果。但每个数字的一次显示时间基本相等这个要求未能很好实现，精品文档放心下载故还需完善。理论上，当电压时钟脉冲信号的频率为1Hz的时候，数屏显示的时间间隔为2s；当电压时钟脉冲信号的频率为4Hz的时候，数屏显示的时间间隔为0.5s；当电压时钟脉冲信号的频率为2Hz的时候，数屏显示的时间间隔为1s。而实际仿真过程用到的电压时钟脉冲信号的频率为50HZ，才能使数屏显示的时间间隔大致在0.5s到2s的范围内。谢谢阅读,