应用电子技术基础课程设计-16路循环彩灯.docxVIP

应用电子技术基础课程设计报告书循环彩灯学院： 机电学院 专业： 机械工程及自动化 学号： 姓名： 指导教师： 日期： 2012年04月18日目录一、电路原理图：2二、工作原理分析21.概述22.主要模块功能分析43.整体电路功能分析9三、电路的仿真及结果分析10四、元器件选择2五、电路的制作与实验测试121.电路仿真问题与解决方案22.电路制作问题与解决方案23.电路板实物图24.测试实验2六、线路改进意见2七、思考题2八、课程设计的收获和体会2循环彩灯作者：马轩导教师：崔晶摘要 “循环彩灯”可以通过CD4024-7位串行2进制计数器，产生不同频率的电压，从而获得不同的规律的脉冲电压。同时，得到的电压作为触发电压接入74ls164-8位串入，并出移位寄存器，从而得到循环输出的低电平电压，输出口接发光二级管就制作成循环彩灯，其中5个开关可控制得到不同频率的触发电压。关键词 串行计数器 移位寄存器 循环 一、电路原理图：图1 电路原理图二、工作原理分析1.概述“循环彩灯”的工作原理是通过自身的7位2进制计数器模块产生的不同周期的电压，利用其中四路并联输出电压作为74ls164的时钟输入电压，另取一个周期较小的电压作为74ls164的DSA数据输入端。74ls164是一个移位寄存器，时钟由低变高时右移一位，DSA与DSB作为寄存器的Q0并联输入端，另有Q1-Q7 -7个输出端。利用两个74ls164的16个电压输出连接16个发光二级管并通过CD4024和74ls164产生的移位低电压来实现彩灯的循环点亮。5个开关控制并联脉冲电压频率。电路中最重要的部分是7位串行2进制计数器，频率为50Hz，负责产生不同频率的脉冲电压。各模块间关系图如下：图2 模块关系图2.主要模块功能分析（1）二进制计数器模块： CD4024是7位二进制串行计数器。所有的计数器为主从触发器。计数器在时钟下降 沿进行计数。CR为高电平时，对计数器进行清零。由于在时钟输入端使用斯密特触发器，对脉冲上升和下降时间无限制，所有输入和输出均经过缓冲。内部逻辑图如下：图3 CD4024逻辑图各引脚功能如下：CP时钟输入端 1CR清除端 2Q0～Q6计数器脉冲输出端 12 11 9 6 5 4 3 VDD正电源 14Vss地 7图4 引脚功能图计数器功能如下： 计数器在时钟CP下降沿进行计数。CR为高电平时，对计数器进行清零。图5 CD4024功能简介计数器因是二进制所以Q0-Q6的输出电压（2）74ls164模块：74LS164 是 8 位边沿触发式移位寄存器，串行输入数据，然后并行输出。数据通过两个输入端（DSA 或 DSB）之一串行输入；任一输入端可以用作高电平使能端，控制另一输入端的数据输入。时钟 (CP) 每次由低变高时，数据右移一位，输入到 Q0， Q0 是两个数据输入端（DSA和 DSB）的逻辑与，它将上升时钟沿之前保持一个建立时间的长度。 　主复位 (MR) 输入端上的一个低电平将使其它所有输入端都无效，同时非同步地清除寄存器，强制所有的输出为低电平。 其引脚图如下：图6 74ls164引脚图 引脚功能说明如下：符号引脚说明DSA1数据输入DSB2数据输入Q0~Q33~6输出GND7 地 (0 V)CP8时钟输入（低电平到高电平边沿触发）/M/R9中央复位输入（低电平有效）Q4~Q710~13输出VCC14正电源功能表（真值表）　 工作模式输入输出/M/RCPDSADSBQ0Q1 至Q7复位（清除）LLXXLL 至 L移位H↑llLq0至 q6H↑lhLq0 至 q6H↑hlLq0 至 q6H↑hHHq0 至 q6图7 74ls164功能表输出示意图如下：图8 74ls164输出示意图由功能表可以看出74ls164的功能是将Q0的数值逐渐向后移动，Q1-Q6也向高位移动，由此可已得到彩灯的循环点亮（3）开关控制器开关控制器的本质改变CD4024计数器中Q3-Q7的并联输出电压的幅值和频率，并作为74ls164的CP输入时钟。当不同的开关闭合时，得到的并联电压会有不同的幅值和频率示意图如下：图9开关连接图CD4024 Q2作为DSA输入端接74ls164； 　CD4024 Q3-Q6连接五个开关，并由线15引出作为74ls164 的CP 脉冲输入电压；改变开关的闭合可以得到不同的脉冲电压值，进而得到不同规律的彩灯循环（4）16个彩灯16个彩灯作为最终的电路功能的实现结果其排列如图图10 彩灯连接示意图每个彩灯接入一个74ls164的输出端，由输出端控制灯的亮或灭。输出端为低电平的时候灯亮，高电平是灯灭。3.整体电路功能分析CD4024模块产生的50Hz脉冲控制两个74LS164移位寄存器，开关作为调节频率功能至于中间。7