彩灯循环控制电路的设计与制作.docVIP

摘要 本次课程设计的任务是设计一个八个彩灯循环点亮电路.然而随着集成电路的迅猛发展,使得数字逻辑电路的设计出现了根本性的变化,使得我们在日常的电路设计中可以大大的被简化,减少电路组件的数目,从而使电路简捷,而且还能够提高电路的可靠性,稳定性. 根据我的理解,控制彩灯的循环点亮就是产生一系列有规律的数列,从而通过这一系列的数列来控制八个彩灯的循环点亮.在数字电路的理论课上,我们知道产生有规律的数列需要用到计数器或是移位寄存器.实际上,在该实验中二者皆可以用来设计该电路,只是各自的工作方式有区别而已.因此,通过计数器或移位寄存器控制彩灯的循环点亮. 其次,即使脉冲产生电路,我们知道555定时器可以作为多谐振荡器,并且利用555定时器设计的多谐振荡器产生的序列脉冲受干扰小,稳定性高,我们只需要选定相应的电阻和电容来控制周期就可以很好的控制彩灯显示频率. 最后,彩灯显示电路采取并联接法,利用产生的数列来控制彩灯的亮暗.再就是将以上三部分电路组合起来,从而构成完整电路,达到设计目标. 关键字:数字逻辑电路;彩灯循环控制;集成芯片; 彩灯循环控制电路的设计与制作 1.结构设计与方案选择 1.1 方案设计 1.1.1 设计方案一 二进制双向计数电路: 图2 74LS192引脚图 74LS192的功能表: 表一 74LS192的功能表 利用芯片74LS192,通过了解它的功能表,我们知道它既可以作为加数器和减数器,因此利用这一特性,可以通过控制芯片74LS194的置数功能:当需要循环点亮左移时,我们可以给四个置数端置数为,并且控制,,,从而构成加计数器,使输出为; 同理,我们要实现彩灯循环点亮右移时,给四个置数端置数为,控制,,,从而构成减计数器,使输出为为;因此,通过上面的叙述我们通过对74LS194的控制来产生有规律的数字序列. 2)3线-8线译码器: 图3 74LS138的引脚图 74LS138的功能表: 表二 74LS138功能表 经过74LS192产生的数字序列,我们分别将74S192的输出接至74LS138的输入,这样可以使138的八个输出来控制彩灯的亮灭:例如,当输出是,74LS138输出为 因此可以使一盏彩灯发光. 3)彩灯发光电路: 在这个方案中八个彩灯接成共高电平形式,以为74LS138的输出为低电平有效,因此,只有138输出为低电平有效时才可以使彩灯发光.在这里,实现彩灯全灭的功能时,只需要通过一个开关来控制,当时就可以使彩灯全部熄灭;而要实现彩灯全亮,则需要通过加一DIP开关,有点复杂,以此在此方案中没有能够实现彩灯全亮的功能. 通过以上的方案之后,我们再加入脉冲产生电路和相应的开关,电阻等等,将它们组合成为能够实现八盏灯循环点亮的电路,并且还能够实现左移与右移,以及全灭的功能.按照方案一的构思,下图是其总的电路图: 图4 方案一总电路图 方案一的实现八盏彩灯的循环点亮工作流程:当接到up引脚上时, 接到down引脚上, 接到高电平, 接低电平, 接低电平,则该电路工作于加法计数器,因此输出序列为 ,该数字序列作用于74LS138后,输出电平以此为: ;则可实现灯的右移循环点亮;同理,当 当接到down引脚上时, 接到up引脚上, 接到高电平, 接低电平, 接高电平时,则该电路工作于减法计数器,而同样输出序列为 ,此时74LS138的输出电平为: ;因此实现八盏彩灯的左移循环点亮;要想实现灯的全灭功能,只需要将开关接至低电平,这样74LS198的输出全为高电平,因此可以使得八盏彩灯全部熄灭,从而达到该电路设计的一个目标;同时由于要实现八盏彩灯的全亮要接一个DIP开关,因而可能加深了电路的复杂度,所以我在这套方案中就没有设计出实现八盏彩灯同时亮的功能,这样该套方案的一大瑕疵,不能很好的完成课程设计的功能要求. 1.1.2 设计方案二 图5 方案二的结构框图 1)脉冲产生电路: 选用NE555组成多谐振荡器,通过选用合适的电阻电容,组成振荡器,从而产生我们所需要频率的脉冲. 2)循环电路的设计: 图6 74LS194的引脚图 74LS194的功能表: 表三 74LS194的功能表 由74LS194的功能表可以看出,芯片74LS194可以实现4位输出的左移,右移,清零,以及置数功能.因此,我们可以利用两片74LS194芯片就可以实现控制八盏彩灯的循环点亮功能. 3)彩灯发光电路: 八盏彩灯分别接到两片74LS194的输出,当其中一个输出为高电平时,则该盏彩灯发光,并且八盏彩灯接成共地接法,而且加入保护电阻,实现彩灯发光电路. 下图是方案二的总电路图: 图7 方案二总电路图 方案二实现八盏彩灯循环点亮以及全灭,全亮,左移和右移的功能的工作流程:首先实