八路彩灯显示电路

----word.zl-八路彩灯显示电路摘要：每逢过年过节都要在门口上搞些彩灯，以显示浓厚节日气氛。那么在当代舞台上彩灯的闪烁更引人注目，使人们心情有一种特别快乐感。彩灯装置多种多样，在这里我们设计这样一种彩灯——八路彩灯显示。该设计是八路彩灯的设计，首先是对总体 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的选择与设计，根据课程设计课题要求，要实现本系统，需要设计时钟脉冲产生电路，循环控制电路和彩灯把戏输出电路。时钟脉冲产生电路由74LS161分频实现，循环控制电路由74LS161和7420实现，彩灯把戏输出电路由74LS194和相关逻辑电路实现。最后在Multisim中实现该电路图的功能。仿真结果说明：完全符合设计需要，实现了实验的要求。关键词：八路彩灯；电路设计；仿真目录HYPERLINK\l"_Toc28531"1设计任务与要求3TOC\o"1-3"\h\u2总体方案的设计HYPERLINK\l"_Toc454"33单元电路的设计及仿真HYPERLINK\l"_Toc4728"43.1555计时器HYPERLINK\l"_Toc28422"43.220循环计时器HYPERLINK\l"_Toc19293"63.3彩灯把戏输出电路HYPERLINK\l"_Toc2390"94总电路的设计及仿真HYPERLINK\l"_Toc10721"10HYPERLINK\l_Toc31292HYPERLINK\l"_Toc28531"5结论与心得156参考文献151设计任务与要求设计一个八路彩灯，而且每路都有八盏灯显示的控制装置。其彩灯变化情况如下：〔1〕八路彩灯的每路八盏灯同时依次亮，时间间隔1秒，然后同时依次灭，时间间隔1秒。〔2〕八路彩灯同时整个亮，时间间隔0.5S，然后同时整个灭，时间间隔0.5S。而这个过程要重复四遍。2总体方案的设计由设计任务与要求可知，本设计有三个阶段，第一阶段八路彩灯依次亮，第二阶段八路彩灯依次灭，第三阶段八路彩灯同时亮，同时灭。前两阶段的时间间隔为1秒，第三阶段的时间间隔为0.5秒。通过计算，循环一个周期需要20秒。彩灯第一阶段和第二阶段的花色变化是以1秒为单位，需要设计时钟脉冲产生电路，以555定时器构成的多谐振荡器组成。第三阶段的0.5秒间隔可以通过分频计数器实现。完成一个周期需要20秒的时间，所以需要设计20进制循环控制电路和彩灯把戏输出电路。而彩灯把戏输出电路由移位存放器74LS194和相关逻辑电路实现。原理框图如图2-1所示。多谐振荡器20进制循环控制器移位计数器74LS194彩灯显示输出图2-1八路彩灯显示原理框图本次设计实现分为三个局部，即多谐振荡器、移位计数器74LS194、彩灯显示输出。经过分析，使用多谐振荡器完成计数脉冲的输出，得到一个周期性的矩形脉冲。控制模16分频计数器来实现所需要脉冲的信号。然后一路送到20进制循环控制电路，一路送到74LS194移位存放器。从而完成对八路彩灯电路的控制，最后使用彩灯显示输出来实现实验的设计要求。设计的初稿借鉴了书和网上的东西。虽然使用Multisim软件不是十分的熟练，但是还是在软件中找到了所需的芯片以及各元器件。主要的参考元件：555定时器、74LS163、74LS194、74LS09、74LS04、74LS32和与非门。3单元电路的设计3.1多谐振荡器多谐振荡器是由555计时器构成，555计时器是一种集成电路芯片，常被用于定时器、脉冲发生器和振荡电路。555可被作为电路中的延时器件、触发器或起振元件。多谐振荡器又称为无稳态触发器，它没有稳定的输出状态，只有两个暂稳态。在电路处于某一暂稳态后，经过一段时间可以自行触发翻转到另一暂稳态。两个暂稳态自行相互转换而输出一系列矩形波。多谐振荡器可用作方波发生器。如下列图3-1555计时器的电路原理图：图3-1555计时器的电路原理图555计时器由3个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器、两个电压比拟器C1和C2、根本RS触发器、放电三极管TD和缓冲反相器G4组成。虚线边沿标注的数字为管脚号。其中，1脚为接地端；2脚为低电平触发端，由此输入低电平触发脉冲；6脚为高电平触发端，由此输入高电平触发脉冲；4脚为复位端，输入负脉冲〔或使其电压低于0.7V〕可使555定时器直接复位；5脚为电压控制端，在此端外加电压可以改变比拟器的参考电压，不用时，经0.01uF的电容接地，以防止引入干扰；7脚为放电端，555定时器输出低电平时，放电晶体管TD导通，外接电容元件通过TD放电；3脚为输出端，输出高电压约低于电源电压1V—3V，输出电流可达200mA，因此可直接驱动继电器、发光二极管、指示灯等；8脚为电源端，可在5V—18V围使用。555定时器工作时过程分析如下：5脚经0.01uF电容接地，比拟器C1和C2的比拟电压为：UR1=2/3VCC、UR2=1/3VCC。当VI1>2/3VCC，VI2>1/3VCC时，比拟器C1输出低电平，比拟器C2输出高电平，根本RS触发器置0，G3输出高电平，放电三极管TD导通，定时器输出低电平。当VI1<2/3VCC，VI2>1/3VCC时，比拟器C1输出高电平，比拟器C2输出高电平，根本RS触发器保持原状态不变，555定时器输出状态保持不来。当VI1>2/3VCC，VI2<1/3VCC时，比拟器C1输出低电平，比拟器C2输出低电平，根本RS触发器两端都被置1，G3输出低电平，放电三极管TD截止，定时器输出高电平。当VI1<2/3VCC，VI2<1/3VCC时，比拟器C1输出高电平，比拟器C2输出低电平，根本RS触发器置1，G3输出低电平，放电三极管TD截止，定时器输出高电平。555定时器真值 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf ，如下表3-1所示：表3-1555计时器的真值表清零端高触发端TH低触发端TRV0放电管T(V)功能0XX0导通清零101X保持保持1101截止置11001截止置11110导通清零根据实验要求设计出周期为1s的多谐振荡器如图3-2所示的多谐振荡器构造图：图3-2多谐振荡器的构造图用555定时器构成多谐振荡器,电路输出便得到一个周期性的矩形脉冲,其周期为:T=0.7(R1+2R2)C此时电路中需要的物理量：假设选用四位二进制计数器，要到达设计要求，振荡周期T应为1秒。公式：T=0.7(R1+2R2)C假设取R1=R2=R,那么T≈2RC。当取C=100μF时，R≈T/〔2C〕=0.5/C=5KΩ一般电路中，取C1=0.01μF分析：555计时器是八路彩灯显示电路中十分重要的一环，它承当的是最根底的东西，通过设定电容和电阻把输出的脉冲信号设定为电路所需要的脉冲，从而让电路能够完成运转。需要的脉冲为1秒，通过公式那么可以得出所需要的电阻和电容。进过验证，是符合电路需要的。3.220循环计时器因为完整的一个周期的时间大约是20秒，所以需要一个20循环计时器来实现这个功能。74LS163芯片是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器，它可以灵活的运用在各种数字电路。一片74LS163可以实现16进制以下任意的计时器。而一个74LS163无法实现20循环计时器的这个功能，根据实验要求所，以需要两个来实现这个功能。如图3-374LS163的引脚图：图3-374LS163芯片的引脚图原理图所示的管脚注释如下：P0P1P2P3：四个数据输入端CLK:CP时钟端CEP,CET:使能端Q0Q1Q2Q3：四个数据输出端RCO：进位输出端PE：置数端MR：清零端74LS163的逻辑功能表如下表3-2所示：表3-274L3S163的逻辑功能表从74LS163功能表功能表中可以知道，当清零端CR=“0〞，计数器输出Q3、Q2、Q1、Q0，立即为全“0〞，这个时候为异步复位功能。当CR=“1〞且LD=“0〞时，在CP信号上升沿作用后，74LS163输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态分别与并行数据输入端D3，D2，D1，D0的状态一样，为同步置数功能。而只有CR=LD=EP=ET=“1〞、CP脉冲上升沿作用后，计数器加1。74LS163还有一个进位输出端CO，其逻辑关系CO= Q0·Q1·Q2·Q3·CET。合理应用计数器的清零功能和置数功能，一片74LS163可以组成16进制以下的任意进制分频器。如果模N计数器的计数序列从最小0到最大数N-1，那么N是多余的，可用与非门检测N,当N出现时，与非门输出为低，用它控制清零端CLR’，将计数器清零。此处工作状态从00000~10011，检测10100〔异步清零〕。此时就能够实现20循环计时器的功能。分析：该实验全部完成需要20秒的时间，因此需要一个20循环计时器来实现这个功能，上述的电路图能够实现20的循环计数，然后置零，完美的符合我们所需要的功能。因此到达了实验所需要的要求。在此次实验中还需要74ls09,74ls10,74ls04,74ls32等根本门电路。20循环计时器是用两个74LS163来实现的。此时20循环计时器的电路构造图如下列图3-4所示：图3-420循环计时器的电路构造图分析：通过控制电路的输出，我们实现了脉冲信号的分频和计数，成功的把脉冲信号分频成为了我们所需要的脉冲信号。进过屡次验证，确实可以满足接下来的实验要求，符合实验的目的。3.3彩灯把戏输出电路74LS194是4位双向移位存放器，能够在移位脉冲的作用下左移和右移，既能左移又能右移的存放器被称为双向移位存放器，只需要改变左右移动的控制信号就能够改变移动的方向，根据移位存放器存取信息方式的不同，可以把双向移位存放器分为：串入串出，串入并出，并入串出，并入并出，四种。而74LS194符合实验要求，但是只能够实现4个灯的输出，所以需要两片74LS194来实现八个彩灯的输出。彩灯输出电路运用了两片74LS194双向移位存放器和八个发光二极管以实现实验目的。发光二极管是常用元气原件，当二极管导通时，二极管发光，截止时，二极管不发光。如图3-5为74ls194的引脚图。图3-574ls194的引脚图D0D1D2D3：并行输入端QOQ1Q2Q3：并行输出端S0S1：操作模式控制端CR非：为直接无条件清零端SR：右移串行输入端DS1:左移串行输入端74LSls194的真值表如下表3-3。表3-374LS194真值表输入输出功能说明CLRCLKS1S0SLSRQAN+1QBN+1Q+1QDN+10XXXXX0QANQBNQ异步清零101X00QANQBNQ右移101X11QANQBNQ右移1100XQBNQQDN0左移1101XQBNQQDN1左移111XXABCD并行输入100XXQANQBNQQDN保持74ls194有5种工作模式，分别是右移，左移，异步清零，并行输入和保持功能。即并行送数存放，右移(方向由Q0-Q3)，左移(方向由Q3–Q0)，保持及清零。S1,S2,和CR非端的控制作用如表3-3。其中，D3、D2、D1、D0为并行输入端:Q3、Q2、Q1、Q0。为并行输出端;SR为右移串行输入端;SL为左移申行输入端;S1,S0为操作模式控制端;CR非为直接无条件清零端。CP为时钟脉冲输入端。因为74LS194是4位移位存放器，无法实现实现要求的8个彩灯，所以采用两个74LS194相连。两片74LS194相连的原理图如下列图3-6所示。图3-6两片74LS194相连原理图分析：通过其他电路来为74LS194提供脉冲信号，从74LS194的真值表中选择控制输出脉冲来彩灯的花色变化，进过调试最终实现了实验所需要的几种花色的变化，符合实验的目的，到达了所需要的要求。4总电路的设计与仿真根据设计任务及要求可知，该八路彩灯显示电路由多谐振荡器，20循环计数器还有74LS194双向移位存放器所组成，先通过多谐振荡器来实现脉冲信号的提供，然后再使用20循环计时器来计时，控制实验的整体时间。最后使用两片双向移位存放器74LS194来控制八个彩灯的移动方向。在仿真软件Multisim中依次把多谐振荡器，20循环计数器还有74LS194双向移位存放器实现。最后连接实现最终的八路彩灯循环显示电路仿真构造图。下列图4-1为总电路构造图图4-1总电路构造图仿真结果如下：图4-2第一秒仿真结果图图4-3第五秒仿真结果图分析：第一阶段八路彩灯的每路八盏灯依次亮，图4-2和图4-3是从左到右依次亮的时间间隔为一秒的第一秒和第五秒，符合一秒亮一盏灯的设计。证明了电路的设计成功。图4-4第九秒仿真结果图图4-5第十三秒仿真结果图分析：这是实验的第二阶段，此阶段是从右往左依次灭的，时间间隔为一秒，图4-4和4-5是第二阶段的第九秒和第十三秒，符合一秒灭一盏灯的实验目的，因此符合实验要求正确。图4-6第三阶段整体亮图图4-7第三阶段整体灭图分析：这是实验的第三阶段，同时亮和同时灭时间间隔为0.5秒，整体时间持续4秒。图4-6和图4-7是第三阶段的同时亮和灭的图，符合0.5秒的间隔和整体时间持续4秒的要求，在重复上述过程四次，因此契合实验的要求。5结论与心得通过整个电路设计与制作的整个过程，加强了我们动手、思考和解决问题的能力，熟悉了中小规模集成电路的使用。通过理论与实践的结合，进一步深入的体会到一种学习的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ，特别是对与电子设计方面。首先要明确总体的 设计方案 关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案 与方法，其次是对各个局部进展设计与改良，最后将各个局部整合在一起进展比拟，观察。在八路彩灯实验设计当中遇到的首要问题有三个：一是电路的总体设计问题；二是电路的连接问题；三是电路的调试仿真问题。基于所学数字电路知识的局限性，在选择元器件方面有所困难，开场无从下手应该确定使用何种元件。通过查找资料等过程首先确定了元件，从而确定了总电路图。总的来说，八路彩灯的课程设计有利于培养我们对电子设计的兴趣，是一次很好的理论与实际的结合，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。6参考文献[1]焱.数字电子技术根底[M].电子工业(第4版).2011[2]王友仁,东新,睿.模拟数字电子技术根底[M].科学(第4版).2011