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1、学号：题目彩灯循环显示控制电路设计学院信息工程学院专业通信工程班级姓名指导教师2010年7月9日课程设计任务书学生姓名： 专业班级：通信0805班指导教师： 工作单位：信息工程学院题目：彩灯循环显示控制电路设计初始条件：74LS160计数器，74HC390计数器，74HC139译码管,555可调时钟脉冲，门电路和基本电气元件。要求完成的主要任务：（1）以LED数码管作为控制器的显示元件，它能自动地依次显示出数字0、 1、2、3、4、5、6、7、8、9 （自然数列），1、3、5、7、9 （奇数列），0、2、4、 6、8 （偶数列）和0、1、2、3、4、5、6、7、0、1 （音乐符号数列），然后由
2、依 次显示出自然数列、奇数列、偶数列和音乐符号数列，如此周而复始，不 断循环。（2）打开电源时，控制器可自动清零。（3）每个数字的一次显示时间基本相等，这个时间在0.5s到2s范围内连续 可调。时间安排：7.5：理论设计7.67.7：安装调试或仿真7.8：撰写报告7.9：答辩指导教师签名： 2010年6月10日系主任签名：2010年6月10日目录摘要1:总电路框图2二：芯片资料32.1：计数器32.1.1 :74HC160 资料32.1.2 :74HC390 资料32.2：译码器42.2.1：74HC139 资料42.3：触发器52.3.1：74HC113 资料52.4定时器62.4.1：55
3、5芯片资料6三：序列电路73.1：自然序列电路73.1.1：原理分析73.1.2：自然序列结果仿真图73.2：奇数序列电路73.2.1:原理分析73.2.2:奇数序列结果仿真图73.3:偶数序列电路83.3.1:原理分析83.3.2:偶数序列结果仿真图83.4：音乐序列电路93.4.1： 原理分析93.4.2：音乐序列结果仿真图9四：时钟、分频和控制电路104.1：时钟脉冲电路104.1.1： 原理分析104.1.2：电容充放电波形图 104.1.3:多谐振荡器电路图 104.1.4：时钟脉冲结果仿真114.2：二分频电路114.2.1：原理分析114.2.2：二分频电路原理图124.2.3：
4、二分频结果仿真124.3:控制电路134.3.1：原理分析134.3.2：控制电路原理图13五：总电路145.1：原理分析145.2：总电路原理图145.3：总电路结果仿真15六：测试结果分析16八：心得体会17九：参考文献18十：元件清单19摘要课设要求完成自然序列，奇数序列，偶数序列，音乐学列的循环显示，首 先使用四块计数器分别完成各个序列的循环，其次将各个序列整合在总电路图上 吗，用一块显示管完成四个序列的循环显示。而主要的内容则是四个序列的整合，在整合过程中合理的应用门电路和译 码管，将各个序列计数器产生的进位输出通过寄存器重新规划调节达到控制电路 触发顺序的效果，主要利用寄存器的四个
5、输出端来控制计数器的工作状态，使其 依次工作。电路采用555定时器来产生矩形脉冲来为电路提供基础脉冲，再通过触发 器改变脉冲频率控制不同的计数器。总电路将上述几部分通过适当的门电路整合在一起，完成课设要求。彩灯循环显示控制电路设计:总电路框图总电路图如上所示,，时钟脉冲是总电路的控制，为计数器，译码器，各个 序列提供时钟脉冲。由各个序列计数器的进位输出控制总计数器的，再通过译码 完成对各个序列的清零，保证各个序列不是同时工作，而是在上个序列完成后再 工作，各个序列的值通过显示管依次完成显示。其中时钟脉冲在控制奇偶序列是 产生了分频，保证每次显示的时间相同。二：芯片资料2.1计数器2.1.174
6、HC160 资料74HC160芯片为十进制计数器，其管脚信息和功能表如下图所示:TCrv160cepE片74HC160管脚分CETCLRLOADENPLNTCLKABcQaQrQdRCO0XXXXXXXX0000010(J0PGSxXXxAbD* 1111POSXXXXCouni* II111XXzXXXQaOQbsQtxiQ* 111X1XXXXXQao*QwQojQ* 1芯片741S160功能表2.1.274HC390 资料1叵1叵I叵1叵74HC390管脚排列图输入输出riiSg|CPaCPhQdQcQbQa11iXXX000011X0XX000011XX1001 _ 3.2奇数序列3.
7、2.1原理分析奇数序列为1,3,5,7,9,分析其状态转换为0001-0011-0101-0111-1001, 发现去最低位都为1，当取出最低位后，其状态转换图为000-001-010-011-100, 为自然系列的四进制加法器，由74HC160芯片连接的电路图和仿真如下：3.2.2奇数序列的结果仿真图VCCU2：DCD HEX : Q& QC- 匹ENP BCO-EHTXLK豐74HC160D 6V 数序列33用原理分析VGGEE-QI? -QDEKF - - - EC &EWTEKF - - - EC &ENT* LI*I。偶数序列为0；2；4；6；8，分析其状态转换为0000-0010-
8、0100-0110-1000，发现去最低位都为0,当取出最低位后，其状态转换图为000-001-010-011-100，为 自然系列的四进制力口法器，由74HC160芯片连接的电路图和仿真如下：*3.3.2偶数序列的结果仿真图U1年E DCD_：HEX：；曲74HC810 Hz5 V71 nENPENTJ2A E c D o o Q QRCO1J3.4音乐序列3.4.1原理分析音乐序列为0,123,4,5,6,7,0,1,分析其状态转换为0000-0001-0010-0011-0100-0101-0110-0111-0000-0001,发现去最高位都为 0,当 取出最高位后，其状态转换图为00
9、0-001-010-011-100-101-110-111-000-001，为自 然系列的十进制加法器的后三位组合，则音乐序列最高位接0。由74HC160芯 片连接的电路图和仿真如下：3.4.2音乐序列的结果仿真图U1VCC5V-LOAD *CLRV174HC160D 6V10 Hz四：时钟、分频和控制电路4.1时钟脉冲电路4.1.1原理分析数字芯片的触发需要时钟脉冲，在本设计中采用555定时电路构造的多谐 振荡器产生时钟脉冲，多谐振荡器的电路结构是一种能产生矩形脉冲信号的电 路，产生的脉冲信号具有比较陡的矩形脉冲信号的上升沿和下降沿。用555定时 器构成的多谐振荡器从电路上来讲，也就是555
10、定时器接成施密特触发器的结 构，将2,6端口并联，在与RC构成的充放电电路的串联连接。7端接到放电端。 4.1.2电容的充放电波形图4.1.3多谐振荡器电路图如电路图，设R1和R2的上半部分为Ra,R3和R2的下半部分为Rb,电容C2两 端电压为Vc。接通电源后，电容C2被充电，当Vc上升至2/3Vcc时，是输出电 压为低电平，同时放电三极管导通,，此时电容通过Rb和T放电，Vc下降。当 Vc下降到l/3Vcc时，输出变为高电平，放点结束，三极管截止，Vcc通过Ra 和Rb向电容C2充电，当Vc上升到2/3Vcc时，电路再次翻转，。如此循环，在电路的输出端得到一个矩波形。R2VDDXSC1VDD-4-D1C2E3T - - - inJT-DI3THF：TBICOH6555 VIRTUAL1BH621uF4.1.4脉冲电路的结果仿真图4.2二分频电路4.2.1原理分析由于在电路中存在奇偶序列，若四个序列在相同的时钟脉冲下，那么奇偶序 列在显示时间上将是自然序列和音乐序列的二倍，由此采用二分频电路，使得各 个序列数在显示时时间相等。JK触发器为下降沿触发，其解法为J=K=1,此时Q的次态为Q非，完成都 时钟脉冲的二分频,4.2.2二分频电路图VGC5VU10AVI”0*1PRVCC-片 h.-117.1 J-l J丄7Lc-上氏 -7勺XSC1
