畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文彩燈循環(huán)控制器電路的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)(文件)
【正文】 1 緒論 彩燈在每個(gè)人的童年記憶中，必然 都占有極為特殊的位置。目前，其主要的 應(yīng)用場(chǎng)所大概有這些： 建筑群外墻照明、大樓內(nèi)光外透照明、 室內(nèi)局部照明、綠化景觀照明、廣告牌照明、 酒吧、舞廳等 娛樂(lè)場(chǎng)所氣氛照明等等。 (4)LED 的壽命長(zhǎng)，發(fā)光時(shí)間長(zhǎng)達(dá) 5萬(wàn)小時(shí)。 本文利用最常用的 555定時(shí)器及 74系列芯片，設(shè)計(jì) 4彩燈路循環(huán)控制電路，并基于 Multisim10軟件對(duì)設(shè)計(jì)電路進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。由于以上所有器件我們?cè)趯W(xué)《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》時(shí)都學(xué)過(guò)，并在做有關(guān)數(shù)字電子技術(shù)試驗(yàn)時(shí)都已經(jīng)接觸和使用過(guò)。同時(shí) 將另一片 555定時(shí)器和同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 74160產(chǎn)生四進(jìn)制的地址輸出信號(hào)，輸入給數(shù)據(jù)選擇器 74HC153實(shí)現(xiàn)對(duì)分頻信號(hào)的選擇，控制彩燈的循環(huán) 速度 ，本設(shè)計(jì)有以下功能： (1)彩燈能夠自動(dòng)循環(huán)閃爍。由時(shí)分產(chǎn)生電路 1， 產(chǎn)生頻率 為 480Hz的時(shí)鐘信號(hào)， 以該輸出信號(hào)作為 4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器 74LS161的計(jì)數(shù)脈沖，使計(jì)數(shù)器 74LS161產(chǎn)生 16分頻信號(hào)。兩片雙向移位寄存器 74LS194和一片 JK 觸發(fā)器， 構(gòu)成同向遞增控制電路。此時(shí)，不管 6腳 (閾值電壓 )為何種電平， 3腳輸出高電平狀態(tài)一直保持到 2腳出現(xiàn)高于 31 VCC 的電平為止。 通過(guò)上面兩種狀態(tài)的分析，可以發(fā)現(xiàn)：只要 2腳的電位低于 31 VCC，即有觸發(fā)信號(hào)加入時(shí)，必使輸出端 3腳為高電平；而當(dāng) 6腳的電位高于 32 VCC 時(shí)，即有觸發(fā)信號(hào)加進(jìn)時(shí)，且同時(shí) 2腳的電位高于 31 VCC 時(shí)，才能使輸出端 3腳有低電平輸出。 555定時(shí)器功能如表 21。 74LS 161NQA 14QB 13QC 12QD 11RCO 15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2 圖 22 74LS161邏輯符號(hào) 74LS161具有下列功能： (1)當(dāng) ?CLR=0時(shí) ， 所有觸發(fā)器將同時(shí)復(fù)位，而且復(fù)位操作不受其他輸入端狀態(tài)的影響，與時(shí)鐘的邊沿有否無(wú)關(guān)，是異步復(fù)位。如果 ENT=0，則 ENP 不論為何種狀態(tài)，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)也將保持不變，但這時(shí)進(jìn)位輸出 RCO 為 0。 雙向移位寄存器 74LS194 寄存器用于存儲(chǔ)一組二值代碼，它被廣泛地用于各類數(shù)字系統(tǒng)和數(shù)字計(jì)算機(jī)中 。其具體邏輯功能由管腳 9和管腳 10的 S0與 S1來(lái)確定。 當(dāng) S1S0＝ 10時(shí)：實(shí)現(xiàn)左移位。 74HC153包含兩個(gè)完全相同的 4選 1數(shù)據(jù)選擇器，邏輯符號(hào)如圖 24。當(dāng)附加控制端接低電平時(shí)，數(shù)據(jù)選擇器工作。 由該表可以看出 74LS112有如下功能： (1)異步置 0：當(dāng)～ CLR=0，～ 1PR=1時(shí)，觸發(fā)器置 0，它與時(shí)鐘脈沖 CP 及 1J、 1K 的輸入信號(hào)無(wú)關(guān)。 (5)置 1：當(dāng)～ CLR=～ 1PR=1時(shí)，如 1J= 1K=0時(shí)在 CP 下降沿作用下，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)到 1狀態(tài)，即置 1。 在接通電源時(shí)，由于電容 C1還未充電， 2腳的電壓為低電平。同時(shí)集成塊 LM555內(nèi)部的放電管導(dǎo)通，即 7腳通過(guò)內(nèi)部的放電管和 1腳相通， C1上儲(chǔ)存的電荷就通過(guò)R2和 7腳放電，電路進(jìn)入第二暫穩(wěn)態(tài)，使 6腳和 2腳的電壓不斷下降。因此電路沒(méi)有穩(wěn)態(tài) ， 僅存在 2個(gè)暫穩(wěn)態(tài) ， 電路亦不需要外加觸發(fā)信號(hào)。由 74LS161的功能表知 ENPENT=11， ～ LOAD～ CLR=11時(shí)，脈沖輸入端 CLK 的 2腳對(duì)輸入脈沖的上升沿計(jì)數(shù)， QA～ QD 這 4個(gè)輸出端的輸出狀態(tài)分別與輸入的時(shí)鐘個(gè)數(shù)相對(duì)應(yīng)。 11 U1L M 5 5 5 C NGND1DIS7OUT3RST4VCC8THR6CON5TRI2R11kΩR21kΩ1C11 u FU37 4 L S 1 6 1 NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2C21 0 u FU67 4 H C 1 5 3 N _ 4 V2Y92C0102C1112C2122C313A14B2~1G11Y71C061C151C241C33~2G1521716136V C C5VV C CXLA1C Q T1F8XSC1A BE x t T r i g++__+_14260 圖 33 分頻電路 確認(rèn) 電路圖連接無(wú)誤后 ， 單擊 RUN 按鈕 ， 開(kāi)始仿真。由于 74160是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，在這里我們需要的是四進(jìn)制的地址輸出信號(hào)，可經(jīng)過(guò)外電路的不同連接方式得到。電路圖如圖35所示。此電路便完成了四進(jìn)制地址信號(hào)的生成。 圖 37 地址生成電路的仿真 數(shù)據(jù)選擇電路的設(shè)計(jì)和仿真 數(shù)據(jù)選擇電路設(shè)計(jì)主要有 1片完全相同的雙 4選 1數(shù)據(jù)選擇器 74HC153構(gòu)成的 ， 我們?cè)谶@里只用它的 8個(gè)管腳。把 4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器 74LS161的 14腳、 13腳、 12腳、 11腳分別與數(shù)據(jù)選擇器的 74HC153的 6腳、 5腳、 4腳、 3腳相連。 確認(rèn)電路圖連接無(wú)誤后 ， 單擊 RUN 按鈕 ， 開(kāi)始仿真。 U77 4 L S 1 9 4 NA3B4C5D6SL7QA15QB14QC13QD12SR2~CLR1S09S110CLK11U 9 A7 4 L S 1 1 2 N1Q5~1Q6~1PR41K2~1CLR151J31CLK1U87 4 L S 1 9 4 NA3B4C5D6SL7QA15QB14QC13QD12SR2~CLR1S09S110CLK11U 1 1 A7420NR51kΩV C C5V220 V C C2523C56 0 u F2402120XLA1CQT1F19918827 圖 310 同向遞增電路的設(shè)計(jì) 16 首先如圖 310所示正確連接電路圖， 接通電源，其輸出從左至右，將 依 次 循環(huán)經(jīng)過(guò) 00000000→10001000→11001100→11101110→11111111→00000000→00010001→00110011→01110111→11111111→00000000這些狀態(tài)， 4路彩燈 8個(gè)輸出端 分兩半 ， 從左至右依次點(diǎn)亮，全亮后全滅，再分兩半從右至左依次點(diǎn)亮，全亮后全滅，交替進(jìn)行。 電路 仿真時(shí)，由于兩片 74LS194輸出高低電平信號(hào)完全相同，我們只要輸出一 片上的信號(hào)，就可以看到整個(gè)電路的輸出情 況。光源電路有 高亮度發(fā)光二極管和限流電阻構(gòu)成 ， 將發(fā)光二極管電路設(shè)計(jì)成共陰極連接方式，即 8個(gè)發(fā)光二極管的陰極共同連接在 R6上和地線相連接，陽(yáng)極分別與對(duì)應(yīng)的雙向移位寄存器 74LS194對(duì)應(yīng)的輸出端相連。 18 U1 LM555CNGND1DIS7OUT3RST4VCC8THR6CON5TRI2U2LM555CNGND1DIS7OUT3RST4VCC8THR6CON5TRI2R11kΩR21kΩR316kΩR416kΩ1C1 1uFU374LS161NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2C2 10uFVCC5VC34uF10C4 10uFU674HC153N_4V2Y92C0102C1112C2122C313A14B2~1G11Y71C061C151C241C33~2G15U774LS194NA3B4C5D6SL7QA15QB14QC13QD12SR2~CLR1S09S110CLK11U9A74LS112N1Q5~1
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