彩燈循環(huán)顯示控制系統(tǒng)電路設(shè)計.doc

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1、1.摘要彩燈循環(huán)控制器主要由三部分組成：振蕩電路、計數(shù)及譯碼驅(qū)動電路、顯示電路。振蕩電路是由555定時器組成的多諧振蕩器構(gòu)成，用于產(chǎn)生時間脈沖；計數(shù)電路由74HC160構(gòu)成，用于電路的計數(shù)；譯碼器主要用于整個電路的循環(huán)計數(shù)控制；顯示電路由七段的數(shù)碼管構(gòu)成，用于顯示電路的輸出結(jié)果。為了實現(xiàn)這個循環(huán)輸出的功能，在設(shè)計的時候用到了一個2線--4線譯碼器和一個四進制計數(shù)器，可以利用它的輸出端來控制四個計數(shù)器的工作情況，讓四個計數(shù)器依次工作，以達到要求的依次循環(huán)輸出數(shù)列。最后就是脈沖的問題，由于在產(chǎn)生奇數(shù)列和偶數(shù)列的時候要求分頻使得數(shù)

2、列顯示的速度大致相同，因此要分頻。用555構(gòu)成多諧振蕩器產(chǎn)生脈沖，再用一個D觸發(fā)器實現(xiàn)二分頻就可以了。彩燈循環(huán)控制器的作用主要是對現(xiàn)如今非常多的彩燈的運作進行控制的一個電路，具有很廣泛的應(yīng)用，而計數(shù)器則在時序電路中應(yīng)用很廣泛，不僅可以用于對脈沖計數(shù)，還可以用于分頻、定時、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖以及其他的時序信號。我們這次的實驗準備分三步進行，首先是原理的分析，確定好電路圖，然后根據(jù)電路圖進行仿真，最后是實物的制作與調(diào)試，而我在這次課程設(shè)計中主要是做的實物，所以對于實物的焊接和調(diào)試要了解得多一些.關(guān)于焊接，我們準備采用焊錫而不是焊導(dǎo)線，

3、因為導(dǎo)線走的線路并不是十分清晰，而且焊出來并不是十分美觀，焊錫的話不僅整個電路的損耗電阻要減小，而且電路的走線清晰美觀。2.主要任務(wù)（1）設(shè)計并制作一個彩燈循環(huán)控制器；（2）用七段LED數(shù)碼管作為顯示元件，它能自動依次顯示，出數(shù)字0,1,2,3,4,5,6,7,8,9（自然數(shù)列），1,3,5,7,9（奇數(shù)列），0.2..4.6.8（偶數(shù)列）和0,1,2,3,4,5,6,7,0,1（音樂符號數(shù)列），然后循環(huán)顯示自然數(shù)列，奇數(shù)列，偶數(shù)列，符號列……如此循環(huán)；（3）設(shè)置自動清0電路，打開電源輸出狀態(tài)為0，然后按1變化；設(shè)置時基電路

4、為0.5S到2S圍連續(xù)可調(diào)3.基本組成方框圖圖1基本方框圖4.設(shè)計部分4.1序列產(chǎn)生部分4.1.1自然序列產(chǎn)生部分計數(shù)部分主要使用的是74HC160來實現(xiàn)的，其功能表以及引腳圖如下圖所示。圖274HC160的引腳圖表174HC160ENPENTCLKABCDQAQBQCQDRCO0××××××××000001000POS××××ABCD﹡11111POS××××Count﹡1111××××××QA0QB0QC0QD0﹡111×1×××××QA0﹡QB0QC0QD0﹡1由于74HC160本身就是一個十進制計數(shù)的芯片，因此對于這

5、個部分就只需按照其功能表來接電路就可以實現(xiàn)十進制自然序列輸出了。在脈沖信號的觸發(fā)下，計數(shù)器的輸出端的狀態(tài)依次為0000→0001→0010→0011→0100→0101→0110→0111→1000→1001，然后再將計數(shù)器的輸出端和數(shù)碼管的輸入端口相接就可以在數(shù)碼管上面看到依次顯示從0到9了。圖3自然序列產(chǎn)生電路4.1.2奇數(shù)列產(chǎn)生部分：將奇數(shù)1，3，5，7，9用8421BCD碼分別表示為：“0001”，“0011”，“0101”，“0111”，“1001”，可以發(fā)現(xiàn)最后一位都為1，因此可以在上述十進制自然序列的基礎(chǔ)上將數(shù)

6、碼管的最低位接高電平就可以實現(xiàn)奇數(shù)序列了。雖然在每個脈沖觸發(fā)的作用下，芯片實現(xiàn)的仍然是十進制，但是由于數(shù)碼管最低位接高電平，在數(shù)碼管顯示的則是奇數(shù)列，但是顯示的時間間隔是正常自然序列的2倍，為了實現(xiàn)相鄰顯示時間間隔相等，我們可以利用二分頻電路解決上述問題。圖4奇數(shù)產(chǎn)生電路4.1.3偶數(shù)列產(chǎn)生部分：將偶數(shù)0，2，4，6，8用8421BCD碼分別表示為“0000”，“0010”，“0100”,“0110”,“1000”,可以發(fā)現(xiàn)最后一位都為0，因此可以在上述十進制自然序列的基礎(chǔ)上將數(shù)碼管的最低位接低電平就可以實現(xiàn)偶數(shù)序列了。雖然

7、在每個脈沖觸發(fā)的作用下，芯片實現(xiàn)的仍然是十進制，但是由于數(shù)碼管最低位接高電平，在數(shù)碼管顯示的則是偶數(shù)列，但是顯示的時間間隔是正常自然序列的2倍，為了實現(xiàn)相鄰顯示時間間隔相等，我們可以利用二分頻電路解決上述問題。圖5偶數(shù)產(chǎn)生電路4.1.4音樂數(shù)列產(chǎn)生部分：音樂序列的特點是從0顯示到7后又再變?yōu)?，這里可以將數(shù)碼管的最高位固定接低電平就可以實現(xiàn)了。因為74LS160的輸出端只有三個與數(shù)碼管相接，當(dāng)74LS160的輸出為“1000”和“1001”時，這時由于數(shù)碼管最高位是固定接低電平的，也就是數(shù)碼管的輸入端仍是“0000”，“00

8、01”。這樣數(shù)碼管的顯示就又變成0和1了。圖6音樂序列產(chǎn)生電路4.2脈沖產(chǎn)生電路：脈沖產(chǎn)生電路采用555構(gòu)成的多諧振蕩器。多諧振蕩器的優(yōu)點是在接通電源之后就可以產(chǎn)生一定頻率和一定幅值矩形波的自激振蕩器，而不需要再外加輸入信號了。多諧振蕩器的頻率計算公式為f=1.43/(R2+2R3)C,由