电子技术课程设计说明书题目：彩灯循环控制器（B）学生姓名：曹文天学号：200806010211院（系）：电信学院专业：电气082指导教师：张震强2010 年 12 月 10 日这次课程设计的题目是彩灯循环控制器。
题目的要求是：（1）采用一个半导体数码管作为控制器的显示器，能够自动地依次显示出数字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9（自然数列），1、3、5、7、9（奇数列），0、1、2、3、4、5、6、7（音乐符号数列）和0、2、4、6、8（偶数列）,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。
（2）打开电源时，控制器可自动清零，从接通电源时刻起，数码管最先显示出自然数列的0，再显示出1，然后按上述规律变化。
彩灯控制器主要是通过计数器来实现的。
这个彩灯控制电路的实质是要产生一系列的数列，包括自然数列、奇数列、偶数列、音乐数列，然后通过一个七段数码管显示出来。
这些数列的生成均是通过不断给一个74HC160脉冲，使其从0到9计数并不断循环。
再用另一片74HC160作为循环控制，把它设置成四循环计数器，不断输出00到11。
当其输出00时为自然数列输出，01时为奇数列输出，10 时为偶数列输出，11 时为音乐数列输出。
0到9的数列产生后在不同状态下通过两片74HC153置成所需数列通过CD4511译码连接数码管输出。
另外，按照上述方法产生的奇、偶数列相邻两个数显示的时间是自然数列及音乐数列的二倍。
则要用JK触发器加74HC153对自然数列及音乐数列的脉冲进行二分频，使得四种数列相邻两个数显示的时间相同。
最后脉冲的产生是通过555电路组成多谐振荡器来产生的。
我设置脉冲频率为2HZ，这样经分频后在数码管上显示的数字为一秒变一下。
最后要把它们有效的结合起来联合工作，就可以实现目的功能。
1 设计题目以及要求 (1)2 设计总体思路以及基本原理 (1)3 单元电路模块的设计 (2)3.1数列的产生 (2)3.1.1自然数列的产生原理及电路图 (2)3.1.2奇数列的产生原理及电路图 (3)3.1.3偶数列的产生原理及电路图 (3)3.1.4音乐数列的产生原理及电路图 (4)3.2 脉冲发生器的设计 (5)脉冲发生器的设计原理及电路图 (5)3.3 循环控制电路的设计 (5)循环控制电路的设计原理及电路图 (5)3.4二分频电路的设计 (6)二分频电路的设计原理及电路图 (6)4 总电路的电路图 (7)5 焊接、调试以及心得体会 (8)5.1 焊接阶段 (8)5.2 调试阶段 (8)5.3 心得体会 (9)6 总结 (10)参考文献资料 (10)附录Ⅰ原理总图附录Ⅱ元器件清单正文1 设计题目以及要求题目：彩灯循环控制器功能要求：（1）采用一个半导体数码管作为控制器的显示器，能够自动地依次显示出数字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9（自然数列），1、3、5、7、9（奇数列），0、1、2、3、4、5、6、7（音乐符号数列）和0、2、4、6、8（偶数列）,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。
（2）打开电源时，控制器可自动清零，从接通电源时刻起，数码管最先显示出自然数列的0，再显示出1，然后按上述规律变化。
提示：设计时先用仿真软件Multisim测试设计电路是否正确，无误后再制作实际电路。
参考元器件：74HC160/74HC161，74HC153，NE555等2 设计总体思路以及系统框图这次的课程设计主要是通过计数器来实现的。
这个彩灯控制电路的实质是要产生一系列的数列，包括自然数列、奇数列、偶数列、音乐数列，然后通过一个七段数码管显示出来。
这些数列的生成均是通过不断给一个74HC160脉冲，使其从0到9计数并不断循环。
再用另一片74HC160作为循环控制，把它设置成四循环计数器，不断输出00到11。
当其输出00时为自然数列输出，01时为奇数列输出，10 时为偶数列输出，11 时为音乐数列输出。
0到9的数列产生后在不同状态下通过两片74HC153置成所需数列通过CD4511译码连接数码管输出。
另外，按照上述方法产生的奇、偶数列相邻两个数显示的时间是自然数列及音乐数列的二倍。
则要用JK触发器加74HC153对自然数列及音乐数列的脉冲进行二分频，使得四种数列相邻两个数显示的时间相同。
最后脉冲的产生是通过555电路组成多谐振荡器来产生的。
我设置脉冲频率为2HZ，这样经分频后在数码管上显示的数字为一秒变一下。
图2.1 系统框图3 单元电路模块的设计3.1 数列的产生3.1.1自然数列的产生设计原理及电路图自然数列要求输出从0到9。
用一片74HC160，将其置数端A、B、C、D接地，给使能端ENP、ENT、LOAD、CLR均置1，不断给其脉冲，则74HC160的输出端显示0到9并不断循环。
自然数列的产生电路图如下：DCD_HEX图3.1.1 自然数列的产生3.1.2奇数列的产生设计原理及电路奇数列要求输出1、3、5、7、9。
同样用一片74HC160，将其置数端A、B、C、D接地，给使能端ENP、ENT、LOAD、CLR均置1，不断给其脉冲，不同的是给数码管的低位A永远置1 ，这样本来160输出0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001，但给数码管却输入0001、0001、0011、0011、0101、0101、0111、0111、1001、1001，则在数码管上显示1、3、5、7、9。
奇数列的产生电路图如下：图3.1.2 奇数列的产生3.1.3偶数列的产生设计原理及电路偶数列要求输出0、2、4、6、8。
同样用一片74HC160，将其置数端A、B、C、D接地，给使能端ENP、ENT、LOAD、CLR均置1，不断给其脉冲，不同的是给数码管的低位A永远置0，这样本来160输出0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001，但给数码管却输入0000、0000、0010、0010、0100、0100、0110、0110、1000、1000，则在数码管上显示0、2、4、6、8。
偶数列的产生电路图如下：DCD_HEX图3.1.3 偶数列的产生3.1.4音乐数列的产生设计原理及电路图音乐数列要求输出0、1、2、3、4、5、6、7。
用一片74HC160，将其作成八进制计数器，由于74HC160为同置数、异清零，将其置数端A、B、C、D接地，给使能端ENP、ENT、CLR均置1，输出端QA、QB、QC接三输入与非门，输出端接LOAD。
则当计数器计数为0111时，LOAD为0，当再来一个脉冲时，计数器置0。
计数器输出0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111，数码管显示0、1、2、3、4、5、6、7。
音乐数列的产生电路图如下：DCD_HEX图3.1.4 音乐数列的产生3.2 脉冲发生器的设计脉冲发生器的设计原理及电路图我所需要的秒脉冲发生器可以由一个集成的555定时器构成，当电源接通后，VCC通过对R1、R2向电容充电。
电容上得到电压按指数规律上升，当电容上的电压上身到2/3VCC时，输电压VO为零，电容放电。
当电压下降到1/3VCC 时，输出电平为高电平，电容放电结束。
这样周而复始便形成了振荡。
我们要的周期是0.5秒，频率是2赫兹。
周期T可以由下面的公式可知：f=(R1+R2)CLn2脉冲发生器的电路图如下：图3.2 脉冲发生器3.3 循环控制电路的设计循环控制电路的设计原理用另一片74HC160作为循环控制，把它设置成四循环计数器，由于74HC160为同置数、异清零，将其置数端A、B、C、D接地，给使能端ENP、ENT、CLR均置1，输出端QA、QB接双输入与非门，输出端接LOAD。
则当计数器计数为0011时，LOAD为0，当再来一个脉冲时，计数器置0不断输出00到11。
当其输出00时为自然数列输出，01时为奇数列输出，10 时为偶数列输出，11 时为音乐数列输出。
循环控制电路的电路图：DCD_HEX图3.3 循环控制电路3.4二分频电路的设计二分频电路的设计原理我的二分频电路是通过JK 触发器实现的。
将JK 触发器的J 、K 连接在一起接高电平，并将使能端PR 、CLR 接高电平，则从CLK 端输入一个频率的脉冲，从Q 端输出的脉冲为输入的一半，从而实现二分频。
二分频电路的电路图图3.4 二分频电路4 总电路的电路图现在各单元电路完成了，最后要把它们有效的结合起来联合工作，实现目的功能。
首先由555多谐振荡器产生2HZ的脉冲，经74HC112后分频，之后再接一数据选择器74HC153。
74HC153的A、B管脚接控制循环的四进制计数器QA、QB端，C0、C3接112的出端1HZ脉冲，C1、C2接555的出端2HZ脉冲。
这样当数码管显示自然数列与音乐数列时，计数器74HC160得到1HZ脉冲，当数码管显示奇数列与偶数列时，计数器74HC160得到2HZ脉冲，保证四组数列每两个数显示间隔为1S。
555产生的脉冲信号加在两个74HC160的CLK端，控制循环的160由于使能端EPT平时为0不计数，而另一片74HC160在脉冲的作用下不断显示0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，当一次循环完成后计数器会产生进位信号，使RCO 变为1，进位信号加在控制循环的160的ENT端，使其计数，跳转一位。
刚上电时控制循环的160为00，输出自然数列，计数的160循环一次控制循环的160变为01，输出奇数列，再循环一次160变为10，输出偶数列，再循环一次160变为11，输出音乐数列，之后160有变为00，输出自然数列，周而复始，不断循环。
我用两片74HC153使计数器得到的数列变为自然数列、奇数列、偶数列、音乐数列。
74HC153为双四选一数据选择器。
我让两片G1、G2全接低电平，两片数据选择端A、B与控制循环的160的QA、QB端相接。
这样在QAQB为00时，两片4个C0被选中，在QAQB为01时，两片4个C1被选中，在QAQB为10时，两片4个C2被选中，在QAQB为11时，两片4个C3被选中。
计数的160QA 接1C0与1C3，1C1接高电平，1C2接地，QB接2C0到2C3，QC接第二片的1C0到1C3，QD接第二片的2C0到2C3，这样两片74HC153的四个输出端在不同状态下输出的就为自然数列、奇数列、偶数列、音乐数列。
我将74HC153输出信号接到一片CD4511，用其驱动七段共阴数码管。
最后我将1K电阻与10UF电容串联起来，一端接高电平，另一端接地，从电阻与电容中间引一根线接两片160的CLR端，利用电容的充放电使控制器有上电复位能力。