【正文】 速發(fā)展電子技術(shù)的發(fā)展越來越快了， LED、 LCD等光顯示的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，它的適用性及功能的便捷性正在逐漸被人們所利用，在生活、娛樂、工業(yè)、醫(yī)療等各個行業(yè)都應(yīng)用到了用 LED 來顯示計數(shù)，其產(chǎn)品的多樣性和功能的使用性、強大性越來越強。 LED 數(shù)碼管燈身及燈罩均為進口 PC 材料或 PMMA 材料，采用電腦編程控制數(shù)字電路，以高亮度 LED 作為光源，利用紅、綠、藍三基色，通過微電腦控制器，多條燈管組合形成夜空中的變色光帶，可實現(xiàn)彩色漸變、跳變、色彩閃爍、隨機閃爍 、漸變交替、色彩追逐、流水、掃描、滾動、圖案編字等各種顏色變化，是一種新型高級裝飾燈具。它既有霓虹燈的動感亮麗，又有日光的柔和，能演化出各種絢麗多彩的燈光顏色，達到同步七彩、三彩漸變、跳變，流水、追逐、掃描等引種變化效果。該產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于花園、舞 臺、立交橋護欄、大樓輪廓、景觀照明、廣告牌等場所以及城市亮化工程等。 本設(shè)計的旋轉(zhuǎn)圓盤是 利用 計數(shù)器和譯碼器芯片制作的 計數(shù)裝置 ， 其工作原理是 當(dāng)摁下電路的啟動開關(guān)，信號就由時鐘脈沖控制電路通過延時電路把信號送到振蕩電路中，產(chǎn)生的時鐘脈沖就會通過熄滅脈沖控制電路送到十進 制計數(shù)器，然后再通過七段譯碼器到 LED數(shù)碼管。當(dāng)摁下停止開關(guān)，由于 RS 鎖存器鎖存信號，通過延時電路的延時作用，計數(shù)器會隨機地停止在某一個數(shù)字上。本電路主要完成的功能是從 00 計到 36 然后又復(fù)位開始新一輪循環(huán)。四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 3頁 共 18頁 第 2 章 電路原理框圖 本設(shè)計使用數(shù)字顯示的電子旋轉(zhuǎn)圓盤電路主要由計數(shù)器、譯碼器、 RC 環(huán)形振蕩器、 RS 鎖存器、 LED數(shù)碼管顯示五大部分組成，其原理框圖如圖 21 所示。 圖 21 使用數(shù)字顯示的旋轉(zhuǎn)圓盤框圖 當(dāng)摁下電路的啟動開關(guān)，信號就由時鐘脈沖控制電路通過延時電路把信號送到振蕩電路中 ，產(chǎn)生的時鐘脈沖就會通過熄滅脈沖控制電路送到十進制計數(shù)器，然后再通過七段譯碼器到 LED數(shù)碼管。當(dāng)摁下停止開關(guān)，由于 RS 鎖存器鎖存信號，通過延時電路的延時作用，計數(shù)器會隨機地停止在某一個數(shù)字上。本電路主要完成的功能是從00 計到 36 然后又復(fù)位開始新一輪循環(huán)。四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 4頁 共 18頁 第 3 章 單元電路工作原理 RS 鎖存器 RS 鎖存器在電路中可起到封鎖和存儲輸入觸發(fā)脈沖的作用，有或非門或與非門兩種結(jié)構(gòu)，其作用是一樣的。 用或非門構(gòu)成的 RS 鎖存器 RS 鎖存器是用兩個 2 輸入或非門實現(xiàn)的。每個或非門的其中一個輸入都被交叉耦合 到另一個或非門的輸出端，而另一個輸入端提供使鎖存器由一個狀態(tài)變到另一個狀態(tài)的觸發(fā)方式。 這種鎖存器邏輯符號如圖 31 所示。 圖 31 由或非門交叉耦合構(gòu)成的 RS 鎖存器 其真值表如表 31 所示。 表 31 或非門構(gòu)成的 RS 鎖存器的真值表 S R 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 5頁 共 18頁 用與非門構(gòu)成的 RS 鎖存器 用與非門構(gòu)成的 RS 鎖存器其電路工作原理與或非門電路類似，電路如圖 32 所示。 圖 32 由與非門構(gòu)成的 RS 鎖存器 與非門構(gòu)成的 RS 鎖存器真值表如表 32 所示。 表 32 與非門構(gòu)成的 RS 鎖存器真值表 根據(jù)真值表知，當(dāng)輸入 S、 R 同時為 1 時，輸出是保持狀態(tài)；當(dāng)輸入 S=0、 R=1而輸出端 Q為邏輯 1 而 Q 為邏輯 0 時，鎖存器處于置位狀態(tài)。相反地，當(dāng)輸入 S=R=0 而輸出端 Q 為邏輯 0 而 Q 為邏輯 1 時，鎖存器處于復(fù)位狀態(tài)；對于與非結(jié)構(gòu)的RS 鎖存器，禁止條件是 S=R=0，因為這會導(dǎo)致 Q=Q =1。 因為和用或非門構(gòu)成的 RS 鎖存器相比，用與非門構(gòu)成的 RS 鎖存器對有效的低輸入產(chǎn)生響應(yīng)，所以本設(shè)計采用的是用與非門構(gòu)成的 RS 鎖存器來完成電路的功能 。 鎖存信號電路 由與非門構(gòu)成的 RS 鎖存器在電路中主要是鎖存信號的功能，其電路如圖 33 所示。 S R 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 6頁 共 18頁 1237 4 F 0 01237 4 F 0 0R1 0 kR1 0 kR2 .2 M+ 5 v+ 5 vGND啟動開關(guān)停止開關(guān)C10 .4 7 uGND 圖 33 時鐘脈沖控制電路 當(dāng)按下啟動開關(guān) ，既給電路了一個低電平信號，經(jīng)過 RS 鎖存器電路輸出一個高電平信號，該信號被送到延時電路；按下停止開關(guān)后， R 端獲得一個低電平信號，通過 RS 鎖存器電路輸出一個低電平信號，這時二極管截止，所以電路沒有信號輸出。但是 LED數(shù)碼管顯示的數(shù)字不會立即停止，由于緩沖會隨機的停在某個數(shù)字上。 脈沖產(chǎn)生電路 脈沖產(chǎn)生電路的選擇 脈沖產(chǎn)生電路有 LC 正弦波振蕩電路、 555 電路、 RC 環(huán)形振蕩電路等， LC 正弦波振蕩電路與 RC 橋式正弦波振蕩電路的組成原則在本質(zhì)上是相同的，只是選頻網(wǎng)絡(luò)采用 LC 電路。在 LC 振蕩電路中， 當(dāng) f=f0時，放大電路的放大倍數(shù)數(shù)值最大，而其余頻率的信號均被衰減到零；引入正反饋后，使反饋電壓作為放大電路的輸入電壓，以維持輸出電壓，從而形成正弦波振蕩。 555 集成定時器是一種模擬和數(shù)字電路相混合的集成電路。它結(jié)構(gòu)簡單，使用靈活，用途十分廣泛，可以組成多種波形發(fā)生器、多諧振蕩器、定時延時電路、雙穩(wěn)觸發(fā)電路、報警電路、檢測電路、頻率變換電路等。但由于 RC 環(huán)形振蕩器振蕩周期調(diào)節(jié)很方便，價格低廉，所以本設(shè)計選用 RC環(huán)形振蕩器。 脈沖產(chǎn)生電路設(shè)計 最簡單的環(huán)形振蕩器構(gòu)成十分簡單，但是并不實用。因為集成 門電路的延遲時間信號到 RC環(huán)形振蕩電路 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 7頁 共 18頁 tpd 極短，而且振蕩周期不便調(diào)節(jié)。為了克服上述缺點，可以在簡單環(huán)形振蕩器電路的基礎(chǔ)上，增加 RC 延遲環(huán)節(jié)，即可組成如圖 33 所示的 RC 環(huán)形振蕩器。它的電路是由三個非門環(huán)形連接以確保起振， R、 C 為定時元件。 RS 是限流電阻，為 G3的保護電阻而設(shè)置，其值較小，通常為 100 歐左右。為保證電路正常工作，要求 R+RsRoff,否則會使 G3門總處于開啟狀態(tài)，電路不能起振。 圖 33 RC 環(huán)形振蕩電路 RC 環(huán)形振蕩其的基本原理就是利用電容 C的充放電，改變 U13的電平（因為 RS很小，在分析時往往忽略它）來 控制 G3 周期性的導(dǎo)通和截止，在輸出端產(chǎn)生矩形脈沖。 電路的振蕩周期為： T? 改變 R、 C 的值，可以調(diào)節(jié) RC 環(huán)形振蕩器的振蕩器的振蕩周期 T。但是， R 不