霓虹灯控制电路设计(武汉理工大学_电工电子基础强化训练).docx

电工电子基础强化训练任务书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 题 目: 霓虹灯控制电路设计初始条件：运用所学的模拟电路和数字电路等知识；用到的元件：实验板、电源、连接导线、74系列芯片、555芯片等。要求完成的主要任务:现有9只彩灯，红－绿－蓝－红－绿－蓝－红－绿－蓝―排成一条直线，试设计一控制电路，要求彩灯能实现如下追逐图案；红绿2种灯从前往后驱动点亮闪烁，每0．6秒往前进一步；蓝灯从后往前驱动点亮闪烁，每0．6秒进一步； 霓虹灯控制工作状态按照上述2至3步自动重复循环，另外，还可以自行编制各种彩灯追逐图案。严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。 时间安排：第1天 下达课程设计任务书，根据任务书查找资料；第2天 进行方案论证，软件模拟仿真并确定设计方案； 第3天 方案补充，提交电路图，经审查后领取元器件；第4~5天 小组方案设计仿真，组装电路并调试，检查错误并提出问题；第6天 结果分析整理，撰写设计报告，验收调试结果；第7天 补充完成电工电子基础强化训练报告和答辩。指导教师签名： 2016年 7月12日系主任（或责任教师）签名： 2016年 7月12日方案设计及比较方案一1 系统框图方案一系统框图2 整体电路图方案一整体电路图3 CMOS门电路组成的多谐振荡器CMOS门电路组成的多谐振荡器CMOS门电路组成的多谐振荡器的两个暂稳态的转换过程是通过电容C充放电作用来实现的。其输出信号的波形图如下图所示。CMOS门电路组成的多谐振荡器的波形图(1)T1的计算 对应于第一暂稳态，将图10.1.2(b)中T1、T2作为时间起点，T1=t2-t1，v1(0+)=-△V-≈0V,v1(∞)=VDD,τ=RC。根据RC电路瞬态响应的分析，有(2)T2的计算对应于图10.1.2(b)，在第二暂稳态，将t2作为时间起点，则有v1(0+)=VDD+△V+≈VDD，v1(∞)=0，τ=RC。由此可求出T2=RC,所以将Vth=VDD/2代入，上式变为T=RCln4≈1.4RC。(3)R1与C1的选取由于要求的振荡周期为0.6s。即T1=T2≈0.7RC=0.6s。顾取R1=15kΩ，C1=30uF。4 移位寄存电路74LS194与74HC02组成的移位寄存电路其功能表如下所示。74LS194功能表根据74LS194功能表，结合其引脚图有以下步骤：(1)初始时Q1Q0=00，经过74HC02或非门使S1为高电平，则S1S0=11，为置数操作。Q0Q1Q2置为100。(2)由于使得Q0=1，则S1S0=01，为右移操作。串行输入均为SR=0。(3)一直进行右移操作，直至Q0Q1Q2=001。此时S1S0=00，进行置数操作，Q0Q1Q2重新置为100。(4)在开关断开前，一直循环进行步骤(2)(3)。5 共阴极显示电路共阴极显示电路在共阴极显示电路中：D1，D2，D9为第一组；D3，D7，D8为第二组；D4，D5，D6为第三组。闭合开关后，每个振荡周期，LED按第一二三组别依次闪烁。方案二1 系统框图方案二系统框图2 整体电路图方案二整体电路图3 555定时器组成的多谐振荡器555定时器组成的多谐振荡器555定时器组成的多谐振荡器的工作波形接通电源后电容C充电，电容C被充电，当Vc上升到2Vcc/3时，使Vo为低电平，同时放电三极管T导通，此时电容C通过R2和T放电，Vc下降。当Vc下降到Vcc/3时，Vo翻转为高电平。电容器C放电所需时间为tpL=R2*Cln2；当放电结束，T截止，Vcc将通过R1，R2向电容器C充电，Vc由Vcc/3上升至2Vcc/3所需的时间为tpH=(R1+R2)Cln2；当Vc上升到2Vcc/3时，电路又翻转为低电平。如此周而复始，于是，在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波。其振荡频率为f=1/(tpL+tpH)。现要求T=0.6s，则由以上算式计算得R1=26kΩ，R2=30kΩ，C=10uF。4 计数译码电路计数译码电路其运行步骤如下：每次CLK上升沿有，Q0Q1按照00，01，10，11的规律依次变化。对应依次选中Y0，Y1，Y2，Y3。当Q0Q1=11，选中Y3时，经由74LS04反相器选中74LS393的清零端，使Q0Q1=00，选中Y0。依次循环步骤(1)(2)。5 共阳极显示电路共阳极显示电路该共阳极显示电路中：D1，D2，D9为第一组；D3，D7，D8为第二组；D4，D5，D6为第三组。闭合开关后，每个振荡周期，LED按第一二三组别依次闪烁。方案比较1 方案一该方案使用CMOS门电路组成的多谐振荡器，该多谐振荡器连线简单；但当电源电压波动时，振荡频率不稳定，在Vth!=Vdd/2时，影响尤为严重。该方