循環(huán)彩燈課程設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-02-08 04:52 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 R2阻值 選的 分別為 47k、 51k。所以根據(jù)振蕩周期計(jì)算公式 T=(R1+2R2)Cln2 可得，該電路的振蕩周期為 ，誤差為 %。 由 555 定時(shí)器構(gòu)成的時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生電路如圖 2 所示。 4 51kR1047KR9VCC8Q3DIS7THR6GND1R4TRIG2CVolt5U1芯片 555VCCGND10uF10nF 圖 2 由 555 定時(shí)器構(gòu)成的時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生電路 2． 驅(qū)動(dòng) 電路設(shè)計(jì) 該模塊由移位寄存器 74LS164 和與非門 74LS00 組成，用以驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管正常工作，并且在時(shí)鐘電路的控制下讓 8 個(gè)二極管循環(huán)工作。 設(shè)計(jì) 時(shí) 把 555 定時(shí)器的輸出端 OUT 接 74LS164 的 CLK 端，在 時(shí)鐘脈沖 上升沿的作用下，輸入數(shù)據(jù)被送入移位寄存器。 將移位寄存器的最高位輸出端接反相器，與非門的輸出端接移位寄存器的輸入端 A、 B。當(dāng)移位寄存器的輸入端輸入為高電平時(shí)，輸出端依次移位，使彩燈點(diǎn)亮，移動(dòng)到最高位時(shí)，輸入端經(jīng)過(guò) 與非門 后轉(zhuǎn)化為低電平，從而彩燈依次熄滅，形成了循環(huán)。 驅(qū)動(dòng)電路的連接方式如圖 3 所示。 123U3ASN74LS00NMR9CLK8A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713VCC14GND7U2SN74LS164NGNDVCC 圖 3 驅(qū)動(dòng)電路的連接方式 3. 輸出電路設(shè)計(jì) 輸出電路有 8 個(gè) 發(fā)光二極管、 8 個(gè) 100 歐姆的電阻。只有當(dāng)從驅(qū)動(dòng)電路過(guò)來(lái) 5 的是 高電平，才可以讓發(fā)光 二極管 導(dǎo)通發(fā)光。輸出電路如圖 4 所示。 100R1D1LEDD2LEDD3 LEDD4 LEDD5 LEDD6 LEDD7 LED100R2100R3100R4100R5100R6100R7100R8GND 圖 4 輸出電路圖 電路仿真 在元件庫(kù)中找出所需的元件，并在各單元電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，按照設(shè)計(jì)電路圖，用 Multisim 軟件把各單元電路連接起來(lái)，畫(huà)出符合要求的系統(tǒng)整體邏輯電路圖。系統(tǒng)整體電路設(shè)計(jì)完成后，要進(jìn)行認(rèn)真的檢查之后再對(duì)系統(tǒng)整體進(jìn)行仿真，來(lái)驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性。根據(jù)彩燈的閃爍情況判斷電路是否正常，并利用示波器分別接入各單元電路輸入輸出端，調(diào)整示波器合適的測(cè)量和觀察范圍，對(duì)各單元電路輸入輸出端進(jìn)行輸入輸出的信號(hào)波形的觀察，看它的實(shí)際輸入輸出 與理論上是否有差別，若有差別，要找出原因，并分析它是否影響電路正常工作。若影響，要進(jìn)行修改，直到仿真成功為止。 通過(guò)仿真，確定我們的電路原理圖無(wú)誤，可以制板。在仿真過(guò)程中，我們仿真的周期為 ，而實(shí)際上周期應(yīng)該為 1s，這是由于仿真軟件的仿真環(huán)境沒(méi)有設(shè)置好，經(jīng)過(guò)老師的設(shè)置，最終仿真周期變成 1s，仿真誤差為： %%1 8 ???? T 用 555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器的振蕩頻率理論值為 1Hz，可能因?yàn)殡妷旱牟环€(wěn)定，在開(kāi)始時(shí)彩燈亮的時(shí)間并不為 1s，在循環(huán)過(guò)一次后，彩燈按照時(shí)長(zhǎng)為 1秒進(jìn)行依次發(fā) 亮， 電路仿真的結(jié)果為 8 個(gè) 彩燈 逐漸 發(fā)亮，然后 逐漸 熄滅，并且亮燈時(shí)間為 8 秒，依次循環(huán)。 根據(jù)仿真結(jié)果可知電路原理無(wú)誤，可以進(jìn)行 PCB 板布線。 仿真 原理圖和時(shí)鐘脈沖輸出結(jié)果分別如 圖 圖 6 所示。 在圖 6 中， 紅線表示 555 定時(shí)器輸出端 OUT 的 波形，藍(lán)線表示 10μF 電容端的 波形。 6 5 5 5 _ V I R TU A LTi m e rGNDDISOUTRSTVCCTHRCONTRI47kΩR151kΩR21 0 uFC1 0 nFCf5VVs84U17 4 LS 1 6 4 NQA3QB4QC5QD6A1B2~CLR9CLK8QE10QF11QG12QH13LE D 1LE D 2LE D 3LE D 4LE D 5LE D 6LE D 7LE D 8R3100Ω2R4100Ω3R5100Ω5R6100Ω6R7100Ω9R8100Ω10R9100Ω11R 1 0100Ω12013141516171819U 2 A7 4 LS 0 0 N2022XSC1A BE x t T r i g++__+_12170 圖 5 仿真 原理圖 圖 6 時(shí)鐘脈沖輸出截圖圖 PCB 制作 經(jīng)過(guò)仿真以后，在 Altium Designer Summer
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