数字电子技术课程设计彩灯循环显示控制电路设计.doc
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1、课程设计任务书学生姓名: 专业班级: 指导教师: 工作单位: 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、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 。可以选用其他的计数器和集成电路,但必须给出原理说明。要求完成的主要任务:(1) 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、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)和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
2、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。(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,时间安排:第19周:理论讲解第20周:理论设计,实验室安装调试以及撰写设计报告第21周:答辩地点:鉴主15楼通信实验室一指导教师签名: 2009 年 7 月 3 日系主任(或责任教师)签名: 年 月 日 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
3、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。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。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。这个设计基本上就是由以上三个部分连接在一起组成的。Abst
4、ract This time curriculum project is mainly realizes with the counter, this colored lantern cyclic control electric circuits essence is must have a series of orderly sequences, then the nixietube demonstrates through. Here uses, so long as is the counter, the counter the application is very widespre
5、ad in the sequence circuit.Iit not only may use to the pulse carries on the counting, but may also use in the frequency division, fixed time, produces the metre pulse as well as other succession signal. And different met using the counter different function sends may realize the different sequence t
6、o output.But this time content also includes the power distribution road map the conformity, enables this colored lantern circulation monitor to defer to requests that to output the natural sequence in turn, the odd number sequence, the even number sequence also has music sequence. In order to reali
7、ze this circulation output function, in design time also used one to think the register, might use its out-port to control four counters the working conditions, might let four counters work in turn, might meet the requirements the circulation output sequence in turn. also has a part Finally the puls
8、e production may have the square-wave based on the multivibrator, might use it to produce the signal impulse. What but this multivibrator uses is 555 timers completes. this design basically is connects by the above three parts is being composed together.目 录摘 要21整体电路方框图42设计方案选择.52.1数列循环部分52.2 数列显示部分9
9、3单元电路的设计及其原理103.1数列循环电路的设计103.2序列显示电路的设计113.2.1十进制自然序列的显示电路113.2.2奇数序列显示电路123.3脉冲信号的产生电路143.4分频电路的设计154 总电路图的设计175仿真结果及分析196 心得与体会217元件清单228参考文献231整体电路方框图自然序列奇数序列偶数序列音乐序列译码器计数器脉冲信号译码显示图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,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,由数码管输
10、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。2设计方案选择2.1数列循环部分方案一要让四个数列依次循环则采用一个2线-4线译码器和一个四进制计数器。用译码器的输出依次去控制芯片清零端,再通过一个四进制计数器去控制译码器输入,使其在四个输出间不断循环,而计数器的时钟脉冲则可通过每个芯片的进位端经过一四输入或门输出来控制。其电路图如图2: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: 表1 74HC390的功能表输入输出R01
11、R02S91S92CPACPBQDQCQBQA1100000110000001110010111001R01 R02=0S91 S92=0CP0二进制计数0CP五进制计数CPQA8421码十进制计数QDCP5421码十进制计数 表2 74HC139的功能表输入输出GBAY3Y2Y1Y0111110001110001110101110110110111 图3 74HC390的引脚图 图4 74HC139的引脚图方案二设计数列的循环有很多种方法,这个方案就是利用移位寄存器将串行数据右移和左移的特点来设计的。电路图如图5: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74LS
12、194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1000010000100001,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。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,引脚图如图6所示:表3 74LS194的功能表 输入输出清零CLR控制信号串行输入
13、时钟CLK工作状态S1S0右移左移00100保持1010(1)右移1100(1)左移111置数 图6 74LS194的引脚图这两种方案都可以实现数列的循环,第二种方案需要拨动开关,而第一种就不需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,这样不是很好与计数器的脉冲频率想匹配。但是第一个方案就很好的解决了这个问题,这个方案的数列循环部分就是依靠芯片74HC390和74
14、HC139也就是一个计数器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,这样就很好解决了方案二的问题,只有当一个计数器的全部数列输出完了之后才会有脉冲信号过来触发74HC390让它进入下一个状态,这样就是由电路自己控制的,不会产生方案二的问题。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以音乐序列为例:图7 音乐序列显示电路图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,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。在脉冲信号
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