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数字电路课程设计---霓虹灯控制电路设计报告
而有555定时电路组成的多谐振荡器产生的0.8S的输出信号,作为单层右移的脉冲。通过JK触发器组成的分频电路将0.8S的信号分为1.6S的信号作为三排灯同时左移右移的脉冲。
2.2 方案设计
1) 我们小组总共设计了五套方案,五套方案有所区别也有相似。我的个人方案,设计原理图如下:
图2个人方案原理图
该电路中左移右移的输入端均是由数据选择器的输出提供,但其输出有两种情况,“0000”和“0001”,在全部右移结束时,1X0的输入由1变为0,所以在左移的过程中只有一个高电平,可以实现左移追逐。但这个电路也有缺点,在左移完成时,移位寄存器其实仍为左移,所以在左移完成时,还要等待一段时间才能将左移变为右移。
2)小组方案设计原理图如下:
图3小组方案原理图
此方案是用单片机做的,电路原理图比较简单,连好电路图后只要根据设计要求编写程序,最后将程序导入单片机,即可运行,但编写程序时,一定要小心,而且在编写的过程中不段的调试,直到程序无误后,将其导入单片机,如果运行时,发现功能仍然没有实现,要再次修改程序,根据电路图所选的端口的顺序和设计的功能要求,修改程序,在不断的调试中得到正确的结果。
引言
课程设计作为实践教学的一个重要环节,对提高学生的的创新能力有着重要的作用,通过这次课程设计,学生不仅能加强对理论知识的理解,而且提高了学生的动手能力,除此之外,还提高了学生解决问题的能力。
随着社会的不断发展,广告的地位和影响日益壮大,尤其是在当今的经济时代,很多的商品都是依靠广告来引导主流消费的。因此,广告作为一种很重要的媒介,已经成为了社会宣传的主导方式。由于其多样性决定了其巨大的开发空间。
0000或0001
CP
图1总体方框图
本电路主要由4部分组成:脉冲输出电路所控制的序号信号产生部分,作为移位寄存器的数据输入端;控制移位寄存器左移、右移的信号产生部分;移位寄存器部分,实现了灯的左移右移功能;由555定时电路和分频电路组成的脉冲输出部分。
在555定时电路和分频电路产生的脉冲的触发下,计数器的Q0和Q1作为数据选择器的地址端,在左移和右移的情况下分别产生序列信号“0000”和“0001”,作为移位寄存器的数据输入,在脉冲的触发下,74LS194将信号接纳进去,实现数据的传递,从而实现灯泡的追逐效果。
1.2 设计要求
设计一控制电路,要求彩灯能实现如下追逐图案:
1) 第一层3只红灯右移,每灯亮的时间为0.8秒;
2) 第二层3只蓝灯右移,每灯亮的时间为0.8秒;
3) 第三层3只黄灯右移,灯亮的时间为0.8秒;
4) 三色彩灯同时右移,每组灯亮的时间为1.6秒;
5) 三色彩灯同时左移,每组灯亮的时间为1.6秒;
2.3 方案比较
个人方案中,由于曾中义和冯梦华的芯片用的是十位的,所以他们所用的芯片最少,但其门电路过多,他们的设计思路有所相似,而我和陶海洋的方案思路和他们的有所不同,但我们的两套方案有那个点,都是通过同样的移位寄存器来实现,但是在信号的采集上有所不同,另外在脉冲的产生电路和分频电路也有所区别。小组方案跟个人方案比较,电路图相当简单,但是编程的调试过程是比较困难,一定要小心。所以各有优缺点。
1 设计意义及要求
1.1 设计意义
在日常生活中,广告灯也已成为了一道亮丽的风景线。灯的种类繁多,变化多样,所以设计广告灯具有重大的实际意义。
学校安排此次课程设计,不仅让我们联系了所学知识,加以应用和分析。而且提高自我分析问题的能力并加强了团队合作的精神。
通过这次设计,我熟悉各种元件的用法和功能,也锻炼了思维能力,最值得说的是:我们将所学知识转化为实物,得到了极大的成就感和满足感。
而计数器74LS161和译码器74LS168组成的部分中,计数器被设计成为为五进制,这是由于三个移位寄存器有五个状态。而译码器有八个信号,可以根据真值表,得到移位寄存器控制输入端的最简逻辑表达式,并将译码器相应的信号端引出,通过门电路组成所需要的信号,来控制移位寄存器的左移、右移和保持的功能。
移位寄存器的输出端接有9个灯,为了实现其追逐的效果
3 部分电路设计
3.1 脉冲输出电路
3.1.1 0.8s信号产生
下图是由555定时器构成的秒脉冲发生器,它可以产生矩形方波:
图4555定时器构成的秒脉冲发生器
根据555定时器的功能表可知,由555定时器构成的多谐振荡器,接通电源后,电容C被充电,当VC上升到2/3VCC时,触发器被复位,同时发电BJT,T导通,此时VO为低电压,电容C通过R2和T放电,使VC下降。当VC下降到(1/3)VCC时,触发器又被置位,VO翻转为高电平。电容器C放电所需的时间为:
tPL=R2Cln2可近似看成tPL=0.7R2C
当C放电结束时,T截止,VCC将通过R1、R2向电容器C充电,VC由(1/3)VCC上升到(2/3)VCC所需的时间为:
tPH=(R1+R2)Cln2可近似看成tPH=0.7(R1+R2)C
6) 彩灯控制电路工作状态按照上述2至6步自动重复循环。
2 方案设计
2.1 设计思路
利用555定时器组成产生0.8s脉冲信号,通过JK触发器组成的分频电路将信号分为1.6s,用三片移位寄存器74LS194分别控制三种颜色不同的灯的亮灭。用一片74LS161和一片数据选择器74LS153组成序列号产生电路,产生的信号“0001”作为移位寄存器右移的输入信号,而“0000”作为移位寄存器左移的输入信号。用一片74LS161和一片译码器74LS138作为数据发生器,产生的信号作为移位寄存器S0和S1的控制信号,控制移位寄存器左移,右移和保持的功能。
广告彩灯作为广告的一个重要元素,也渐渐成为广告的灵魂,也成为了城市夜景的一道亮丽的风景线。
刚刚学完了数电知识,正好通过这次课程设计,进一步巩固了理论知识,而且全面掌握了课设的基本流程,此外,分析与解决问题的能力也得到了相应的提升。
此次设计我们用到了555定时器构成的秒脉冲发生器,74LS138,74LS161,JK触发器以及各种逻辑门电路来实现我的方案,充分利用了模电和数电的知识来不断地解决实验过程中发现的问题,这也是这次课程设计的目的和意义所在。