八路彩灯循环电路

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1、GuangDong Polytechnic Normal University设计报告学 院电子与信息学院课程名称电子电路课程设计设计题目一八路彩灯循环电路专业班级姓名学号指导教师时间目录1. 内容摘要 (1)2. 设计目的 (1)3. 设计任务与要求 (1)4. 选定系统设计方案 (1)5. 单元电路的设计 (3)6. 总体电路图 (3)7. 芯片介绍. (4)8. 电路的组装和调试 9. 电路的特点及改进意见 10心得和体会 (8)11参考文献 (9)12附录A(9)光控八路彩灯循环显示电路内容摘要由光实现控制的八路彩灯循环控制电路，彩灯由发光二极管模拟代替。该电路在 有光照的条件下，没有

2、电源输入，555震荡电路不工作，电路也没有输出，彩灯不会亮; 当没有光照的条件，555开始工作，计数器开始计数，译码器有输出，彩灯自然会循环 亮。一、设计目的1、学会将一个实际情况抽象为逻辑电路的逻辑状态的方法。2、掌握计数、译码、显示综合电路的设计与调试。3、掌握实际输出电路不同要求的实现方法。4、学会光敏电阻与继电器的使用。二、设计内容及要求1. 设计内容：本课程要求设计一个由光控制的八路循环彩灯。2、性能要求:1）在有光的条件下，八路彩灯没有输出显示。2）当没有光的条件下，八路彩灯有输出显示。3）彩灯的闪烁按一定的规则变化，可通过输入电压调节彩灯闪烁的规律。三、选定系统设计方案拿到题目后

3、，我经过一番的分析及初步的整体思考，列出了三个方案：方案1： 555定时器组成的振荡器，其输出的脉冲作为下一级的时钟信号，计数器 是用来累计和寄存输入脉冲个数的时序逻辑部件。在此电路中采用十进制计数/分频器 CD4017，其内部由计数器及译码器两部分组成，由译码输出实现对脉冲信号的分配，整 个输出时序就是00、01、02、09依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周 期方案2：电路中555定时器组成多谐振荡器，输出一定频率的矩形脉冲。74HC163 是同步4位二进制计数器，当输入周期性脉冲信号时，其输出为二进制数形式，并且随 着脉冲信号的输入，其输出在0000-1111之间循环变化。通过4线

4、-16线译码器74HC154, 其16条输出线按照74HC163所加的二进制数依次变成低电平，哪条输出线为低电平， 与它相连的发光二极管就亮。因任一时刻，只有1个发光二极管亮，故所有16个发光 二极管只接1个限流电阻。方案3：计数器74LS90作为555的计数器，74LS138是3线-8线译码器，具有3个地 址输入端A、A、A和3个选通端S、S、S以及8个译码器输出端YY。用555定时 21012301器组成多谐振荡器，输出频率为f=101Hz。结合以上三个方案，我最终选定了通过光敏电阻来控制继电器的通断，因为循环彩 灯对频率的要求不高，只要能产生高低电平就可以了，且脉冲信号的频率可调，所以采

5、 用555定时器组成的振荡器，其输出的脉冲作为下一级的时钟信号，用74LS90芯片来 计数和74LS138芯片译码器组成8级模拟电平检测显示器，74LS90和74LS138比较容 易买到，价格比较便宜，且原理较简单、易懂。第三个方案的光控八路彩灯循环显示电路的系统框图（如图1）所示：图1第三个方案的光控八路彩灯循环电路系统框图四、单元电路的设计1、下图为控制电路的电路图，它采用9014三极管和一个热敏电阻、继电器组成控 制电路，通过对继电器的断开和闭合的控制，达到对循环电路的控制，实现彩灯循环控 制的目的（如图2）。2、通过555震荡电路输出的脉冲来触发计数器，每来一个脉冲，计数器就计数一次，

6、 从而控制发光二极管的亮与灭（如图3）。IL.I I I I nR 8 QATRIG DISQNCfolt 0 THEYLIY1Y2彰V4Y5%7 A E cElEjEU?. i | | | |14MSQOMS2QlQ2LffilQ3CLKOCLK1ELECTED赛图2八路彩灯循环显示电路五、总体电路图1、总电路图2、工作原理该电路先由光敏电阻、继电器、9014三极管组成光控制电路，电路的光敏电阻受 到光的照射下，光敏电阻呈低阻状态，使9014三极管的基极电位降低，处于截止状态， 继电器K不吸合，灯不亮；当光敏电阻不受到光照条件，光敏电阻的阻值逐渐变大， 9014三极管的基极电位上升，当上升到

7、一定程度后，9014三极管导通，继电器K吸 合，电路有输出，灯亮。再由555定时器、74LS90计数器、74LS138译码器组成八路 彩灯循环电路（如图2）。74LS90计数器的时钟由555震荡电路提供，改变555的震 荡频率可改变计数器的计数快慢，即可控制彩灯的闪烁快慢，计数器输出信号输入至 138译码器，由138译码，根据计数器输出不同的计数结果，即可控制138译码器译 码得到8种不同的输出信号，决定控制彩灯的循环变化。显然，不同的计数器与译码 器电路，得到的是不同的彩灯循环控制结果。若译码器不变，在计数器的控制端输入 不同的控制信号，进行不同的计数，则在输出端可见不同的彩灯循环输出。六、

8、芯片介绍1、简述 74LS90： 74LS90是异步二一五一十进制加法计数器，它既可以作二进制加法计数器，又可以作五进制和十进制加法计数器。图6-1为74LS90引脚排列，图6-2为不同计数器的连线图。表6-3为功能表。通过不同的连接方式，74LS90可以实现四种不同的逻辑功能；而且还可借助R0(1)、R0(2)对计数器清零，借助(1)、S9(2)将计数器置9。其具体功能详述如下：(1) 计数脉冲从cpi输入，qa作为输出端，为二进制计数器。(2) 计数脉冲从CP输入，QQQ作为输出端，为异步五进制加法计数器。2D C B(3) 若将CP和Q相连，计数脉冲由CP输入，Q、Q、Q、Q作为输出端，

9、则构成异步84212 A1D C B A码十进制加法计数器。在此设计中，我采用的就是异步8421码十进制的加法计数器， 比较适合我们的常规思维及计算机等。(4) 若将CP与Q相连，计数脉冲由CP输入，Q、Q、Q、Q作为输出端，则构成异步54211 D2A D C B码十进制加法计数器。(5) 清零、置9功能。a) 异步清零当R (1)、R (2)均为“1”； S (1)、S (2)中有“0”时，实现异步清零功能，即QQQQ0099D C B A= 0000。b) 置9功能当S (1)、S (2)均为“1”； R (1)、R中有“0”时，实现置9功能，即qqqq =1001。9900D C B

10、A表6-3不同进制的功能表清。R0(1)、R0(2)1100XXS9(1)、S9(2)0XX0时 钟CP CP2Qd Qc Qb QaQaX0 0 0 01100 1qa输出 qdqcqb输出 qdqcqbqa 输出 8421BCD 码 qaqdqcqb 输出 5421BCD 码二进制计数五进制计数十进制计数十进制计数2、简述 74LS138以3线一8线译码器74LS138为例进行分析，图6-4、6-5分别为其逻辑图及引脚排列。其中a2、*、A。为地址输入端，匕为译码输出端，斗m、S3为使能端。 表6-6为74LS138功能表，也是此八路彩灯循环输出的结果。当壮1，S2 + S3 =。时，器件

11、使能，地址码所指定的输出端有信号（为0）输出，S2 + s3 =x 时，或 S1=x，S2其它所有输出端均无信号（全为1）输出。当S=。， + S3 = 1时，译码器被禁止，所有输出同时为1。S ：母 $3图6-5引脚排列图5-4 3-2-1 Q10I-LOLo1D90图6-4逻辑图输入输出屯+ &瓦Yo-Y1史.YsY4Ye71 ,0.a0-.-0-.a11-i.i1.r1:黛00L.1.0.i.i.Lii1题0r01i011iiraL11idi11i-10iq-.-0-.111i.-0-.ii.1-1101、11ii.Lo.i1ir011r11i0ri，11i-ri110滩.xX111-i

12、.i1.rX1xx、*.11.i;11i；图6-6 74LS138译码器的功能表七、电路的组装和调试在电路组装过程中，遇到最大的问题是，起初考虑不够周全，元器件分布不 够合理，不但影响了整体电路的美观，而且也给后来的调试带来了不必要的麻烦。在调试的过程中，我遇到了很多的问题，刚开始我想当然的把发光二极管正 接，等到调试才发现二极管接反了。后来，由于我对各个元器件的值估算错误， 结果烧了一个三极管。不过，我这个电路调试起来算是比较安全的了。现已调试 成功，把输入电压调到69V，夹住输入端，就可以，在无光照的条件下，就可以 使八路发光二极管循环亮；有光照的情况，二极管不亮。八、电路的特点及改进意见

13、此电路比较简单，易于实现，也比较时用。如果在继电器旁边并连上一个 阻塞二极管，保证电流不回流；给三极管串上一个保护电阻，可以保护三极管不 被击穿；可以把光敏电阻换成光敏二极管或光敏三极管，会使整个电路灵敏些。九、心得和体会刚开始老师说要课程设计，我很开心，终于可以设计电路，早就听师兄师姐说课 程设计是一门比较难、比较综合的课程，涉及很多门基础课的内容，是要我们拿出真功 夫来的。所以我很开心，我决定自己一个人来完成这项任务。可是，当我拿到题目时，我就有点后悔，没找多个人一起做，因为我真的不知从何 入手。毕竟课程设计不同于一般的实验课，要靠自己的真才实料。静下心来，仔细分析 题目，查相关资料，再加

14、上指导老师的说明和提示，自己才慢慢开始有头绪，好不容易 把电路图设计好了，拿给老师一看，发现自己的电路图里还有几处存在这样那样的问题， 最后在老师的指导下，我终于设计好电路。很开心，我真的想一股气就把电路焊接好， 在焊电路的过程中，我也遇到的不少的困难。因为我的电路里既有以前用过的芯片，也 有没用过的芯片，尤其是那些不知道引脚的芯片和元器件。只能够自己查表、查书、用 万能表去测，分析各个芯片和元器件的功能，真的尝试到那种即学即用的感觉。不过我 也很快就焊好电路了，前后我只花了我四天的课余时间。也许，调试电路是最辛苦的，尽管我是一个比较爱动手的女生，但我是第一次调试 电路，刚开始，真的不知从何下手，看到别人拿着万用表在调试，我也学同学拿着万用 表装模做样的摆弄着，最后居然被我弄到“嘀嘀”的响，后来才知道那是在检查电路中 有没有虚焊。