数字电子课设报告.双向流动彩灯控制器设计.doc

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数字电子课设报告.双向流动彩灯控制器设计

PAGE \* MERGEFORMAT6 一、概述 此设计的目的是控制五路彩灯双向流动,设计的主要要求如下: 1. 用中规模计数器设计该双向流动彩灯控制器。 2. 要求彩灯双向流动点亮,其闪烁频率在1~10Hz内连续可调。 3. 要求用555定时器设计时钟脉冲,五路彩灯采用五个发光二极管代替。 二、方案论证 设计一个双向流动彩灯控制器,控制五路彩灯双向流动,这里采用两种方案。 1.方案一 图1 方案一原理框图 原理图如图1 通过可控硅器件SCR加至各彩灯两端,当可控硅导通时,彩灯被点亮,否则熄灭。可控硅的导通与否是由其可控极是否加入触发信号来决定的。这些触发信号是由顺序脉冲发生电路给出的。时钟发生器产生的时钟脉冲送入顺序脉冲发生电路。随着时钟脉冲的不断输入,顺序脉冲发生电路的各输出端依次变成高电平,形成时序控制信号。时序控制信号经驱动电路送入可控硅的控制极,使各可控硅依次导通,于是各彩灯被依次点亮。 2.方案二 多谐振荡器彩灯译码器八进制加法计数器 多谐振荡器 彩灯 译码器 八进制加法计数器 图2 方案二原理框图 原理框图如21所示,方案二采用555定时器连接成多谐振荡器产生频率在1~10Hz内连续可调的时钟信号,然后将时钟信号输出通过计数器接受。然后,经过八进制加法计数器的循环计数实现双向流动功能。最后,通过译码器译码,选择某一彩灯进行亮灯。 3.方案确定 由于第一种方案的彩灯方向控制电路较为复杂,且依据课题所给要求及实验元器件,最终确定方案二为最终方案。 三、电路设计 根据设计要求和原理中介绍的彩灯控制电路的基本组成,可以确定双向流动彩灯控制器电路应包含多谐振荡电路、八进制加法计数器电路模块、译码器与彩灯电路模块。 1 . 多谐振荡器电路 在实际连接时,555定时器的外引线排列图如图3所示。 图3 555定时器的外引线排列图 由555定时器构成的多谐振荡器电路如图4所示。 图4 由555构成的多谐振荡器 多谐振荡电路由555定时器及其外接元件R1,R2,R3,C1构成,电位器R1用来调节振荡频率,以改变彩灯流动点亮的速度。 接通电源后,电容C1被充电,Vc上升,当Vc上升到2/3Vcc时,触发器被复位,此时Vo为低电平,电容C1通过R3和T放电,使Vc下降。当Vc下降到1/3Vcc时,触发器又被复位,Vo翻转为高电平。周期T为:T=(R1+R2+2R3)C1ln2≈0.7(R1+R2+2R3)C1这样,通过控制电容充放电时间,使多谐振荡器产生时钟信号,然后,通过调节滑动变阻器使多谐振荡器产生的时钟信号频率在1~10Hz内连续可调。 2.八进制加法计数器电路 原理图如图5所示。 图5 八进制加法计数器原理框图 利用74LS160D制作八进制加法计数器。计数器从0000~0111正常运行,到0111时进行异步置数使其变为0000,实现八进制循环计数。然后,通过后续电路,使0000控制彩灯1,使0001和0111控制彩灯2,使0010和0110控制彩灯3,使0011和0101控制彩灯4,使0100控制彩灯5,由此实现五路彩灯双向流动功能。 八进制加法计数器状态转换图如图6所示。 0000 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 图6 八进制加法计数器状态转换图 3.译码器与彩灯电路 译码器与彩灯电路如图7所示。 图7 译码器与彩灯电路 译码器前接计数器,将计数器传送信号译码,然后通过彩灯电路使彩灯双向流动。 四、性能的测 利用Multisim10进行测试和仿真。 1.多谐振荡器测试 调节可变电位器的输入电阻可以改变多谐振荡器的频率,使之在1~10Hz连续可调,周期T=100.379ms,f=10Hz的仿真结果如图8所示。 图8 f=10Hz输出电压波形 2. 电路整体性能测试 调节频率为10Hz时,彩灯双向流动仿真结果如图9至图13所示。 仿真结果,彩灯点亮顺序为LED1-LED2-LED3-LED4-LED5-LED4-LED3- LED2-LED1,可实现彩灯双向流动功能,且频率在1~10Hz内连续可调,实验仿真结果完全符合要求。 图9 彩灯LED1被点亮 图10 彩灯LED3被点亮 图11 彩灯LED5被点亮 图12 彩灯LED3被点亮 图13 彩灯LE13被点亮 五、结论 经过使用Multisim10的测试,彩灯可以双向流动点亮,点亮顺序为LED1-LED2-LED3-LED4-LED5-LED4-LED3-,其闪烁频率在1~10Hz内连续可调,符合设计要求。 六、性价比 本电路采用的都是简单且常见的元器件,元件清单见附录Ⅱ,几乎所有的元件价格都比较便宜,在大

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