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1、独立设计实验任务书学生姓名： 专业班级： 通信0706 学号： 题 目: 彩灯循环显示控制电路设计 初始条件：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），然后由依次显示出自然数列、奇数列、偶数序列，音乐符号序列. 如此周而复始，不断循环。打开电源时，控制器可自动清零。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。要求完成的主要任务:1. 电路的理论设计2. 设计报告的撰写 目录摘 要3A
2、BSTRACT41设计方案的选择52 各部分电路的设计及原理62.1 数列显示部分62.1.1自然序列的显示电路62.1.2 奇数序列显示电路72.1.3偶数序列显示电路82.1.4音乐序列显示电路92.2脉冲信号的产生102.3 分频电路的设计132.3.1 1000分频电路的设计132.3.2 二分频电路的设计152.4 数列循环电路的设计162.5 开关清零设计173 总电路图设计与原理194 测试结果分析215 体会与心得226 参考文献23摘 要彩灯循环控制电路的实质就是要产生一系列有规律的数列，然后通过一个七段数码管显示出来。本次设计主用应用的就是计数器，计数器在时序电路中应用的很
3、广泛，它不仅可以用于对脉冲进行计数，还可用于分频，定时，产生节拍脉冲以及其他时序信号。运用计数器的不同的功能和不同的接法就可以实现不同的序列输出了。首先设计出部分分电路，然后进行了电路图的整合，使的设计的电路能够按照要求依次输出自然序列，奇数序列，偶数序列及音乐序列。为了实现这个循环输出的功能，在设计的时候还用到了一个译码器，利用它的输出端来控制四个计数器，让四个计数器依次工作，达到要求的循环输出数列。脉冲信号的产生是由555组成的多谐振荡器完成的，然后经过计数器的分频来达到数字显示时间，还有设计一个上电清零电路实现电路工作前的清零工作。最后将电路的各个部分进行整合便得到最终的设计电路。Abs
4、tractCarnival of the substance of the cycle circuit is to produce a series of regular series, and then display through a Seven-Segment LED. The design of the main applications is to use counters. Counter is wide used in the timing circuit, it not only can be used to count on the pulse, also be used
5、for frequency, timing, resulting in the beat, as well as other timing signal pulse. The use of different functions and different method of access about counters can be achieved on the output of different sequence. First of all, I make parts of sub-circuit design, and then get them into the whole cir
6、cuit, so that the designed circuit can be output under requirements the natural sequence, odd-numbered sequence, even sequence and music sequences in accordance. In order to achieve this cycle of the output function, the design is also added with a decoder, using it to control the output of the four
7、 counters, so that the four counters work in order under the requirements of the output cycle series. Pulse signal is generated by Multivibrator composed of 555, and then after a frequency counter to achieve the required show time of the figures. And then I need to design a circuit to achieve zero c
8、leared before work. Finally, I get the final circuit by integrating the various part circuits.1设计方案的选择方案一设计数字显示部分有很多种方法，这个方案是利用十六进制计数器组成十进制计数器完成的，对四个循环分别设计出电路图，当时应用的74LS163芯片，起先由于对题目要求没有真正看懂，把最后的音乐数列显示理解成07的八进制循环，以至电路图的误画，因为没有充分理解题目的原因，另一个错误是理解成应用四个数码管，结果最终完成的设计有四个数码管，总电路图却无法完成仿真。于是进行电路结构的分析，发现在数列循环
9、控制时用到反馈环节，而反馈进过了过多的元器件，导致了较大的延迟，而计数器本身的计数延迟较小，循环反馈无法及时到达，使得数列循环无法完成。因为无法完成题目要求变重新对题目进行分析，看有没有理解错误的地方，经过对题目的仔细研究发现，题目本身的要求都是围绕十进制进行的，也就是说最后的音乐数列也是十进制，其循环是0，1，2，3，4，5，6，7，0，1。然后在数码显示方面，题目要求是应用一个数码管完成所有循环，如此，找到了错误所在，明白了仿真无法实现的原因，否定了原先的设计，开始进行新的设计。方案二经过以上的错误及对题目的充分理解重新整理思路，重新选择十进制计数器74LS160，然后进行各部分数字显示的
10、设计，然后进行数列循环的设计，因为只能用到一个数码管，所以数字显示要进行选择，也就是需要四位选择完成，想到利用四输入或门达到要求。脉冲源仍然利用555组成多谐振荡器再经过分频得到，自然数列跟音乐数列的脉冲经过二分频已达到跟奇偶数列显示时间间隔的一致性，最终完成整个电路的设计，并顺利完成了仿真。2 各部分电路的设计及原理2.1 数列显示部分2.1.1自然序列的显示电路这个部分是利用74LS160D计数器来实现的。其功能表以及引脚图如下图所示。 图1 74LS160的引脚图 表1 74LS160ENPENTCLKABCDQAQBQCQDRCO0000001000POSABCD11111POSCou
11、nt1111QA0QB0QC0QD01111QA0QB0QC0QD01由74LS160设计成的自然数列电路如图所示 图2 自然数列显示电路原理图由于74LS160本身就是一个十进制计数的芯片，因此对于这个部分就只需按照其功能表来接电路就可以实现十进制自然序列输出了。在脉冲信号的触发下，计数器的输出端的状态依次为0000000100100011010001010110011110001001，然后再将计数器的输出端和数码管的输入端口相接就可以在数码管上面看到依次显示从0到9了。2.1.2 奇数序列显示电路将奇数1，3，5，7，9用8421BCD码分别表示为：“0001”，“0011”，“0101
12、”，“0111”，“1001”，可以发现最后一位都为1，因此可以在上述十进制自然序列的基础上将数码管的最低位接高电平就可以实现奇数序列了。虽然只显示了五个数字，但计数器本身仍然进行着十进制的循环，只是两个脉冲显示一个数字，由此变产生显示时间间隔与自然数列不同的问题，显示时间为自然数列的两倍，于是想到应用二分频电路来解决，基本奇数列电路如图 图3 奇数序列显示电路原理图2.1.3偶数序列显示电路 将偶数0，2，4，6，8用8421BCD码分别表示为“0000”，“0010”，“0100”,“0110”,“1000”,可以发现最后一位都为0，因此可以在上述十进制自然序列的基础上将数码管的最低位接低
13、电平就可以实现偶数序列了。虽然只显示了五个数字，但计数器本身仍然进行着十进制的循环，只是两个脉冲显示一个数字，由此变产生显示时间间隔与自然数列不同的问题，显示时间为自然数列的两倍，于是想到应用二分频电路来解决，基本偶数列电路如图 图4 偶数序列显示电路原理图2.1.4音乐序列显示电路 音乐序列的特点是从0显示到7后又再变为0，其实质仍然是十进制，这里可以将数码管的最高位固定接低电平就可以实现了。因为74LS160的输出端只有三个与数码管相接，当74LS160的输出为“1000”和“1001”时，这时由于数码管最高位是固定接低电平的，也就是数码管的输入端仍是“0000”，“0001”。这样数码管的显示就又变成0和1了。其序列显示电路图如图 图5 音乐序列显示电路原理图2.2脉冲信号的产生产生信号脉冲的方法很多，这里我在设计的是利用555组成的多谐振荡器，它是一种在接通电源后，就能产生一定频率和一定幅值矩形波的自激振荡器，常做为脉冲信号源。由于不用接输入信号就可以产生所需要的矩形波，所以在设计的时候就选用这个方案。题目要求数字显示时间在0.5s2s内可调，于是利用
