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时间:2018-11-08
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1、6实验题目:流水彩灯控制器一、实验目的1.进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。2.了解数字电路设计的基本思想和方法,学会科学分析和解决问题。3熟悉几种常用集成数字芯片,并掌握其工作原理,进一步学会使用其进行电路设计。4.培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。二、设计题目与思路本次数字电路课程设计我选择的题目是“彩灯控制器设计“。设计要求1、控制红、绿、黄一组彩灯循环闪亮,变化的规律是:红→红绿→绿→黄绿→黄→全亮→全灭→红,如此循环,产生“流水”般的效果。2、彩灯白天不亮,夜晚自动亮。3、“流水”的速度由快到慢,再由慢到快循环变
2、化。三、总体方案的设计与选择1.总体方案的设计经过分析问题及初步的整体思考,拟定以下二种方案:方案一:总体电路共分三大块。第一块实现流水灯的演示,流水灯的控制及节拍控制;第二部分实现彩灯夜亮昼熄。主体框图如下:流水灯演示控制节拍控制电路彩灯夜亮昼熄方案二:在方案一的基础上将整体电路分为四块。第一块实现流水灯的演示和控制;第二块实现节拍控制;,第三块实现彩灯夜亮昼熄。并在部分电路的设计上与方案一采用了完全不同的方法,如流水灯的控制。主体框图如下:彩灯夜亮昼熄流水灯演示控制电路节拍控制电路662.总体方案的选择方案一与方案二最大的不同就在,
3、前者将流水灯控制与节拍控制两种功能融合在一起,是考虑到只要计数器就可以实现其全部功能的原因,且原理相对简单。如此设计,其优点在于:设计思想比较简单。元件种类使用少,且都较熟悉易于组装电路。缺点则是:中间单元电路连线过于繁多,容易出错。且可能出现线与线关系。要避免这些,则势必造成门电路使用过多。导致电路不稳定,抗干扰能力下降。而后者则将以上两种功能分开设计,各单元电路只实现一种功能。其优点在于:电路设计模块化,易于检查电路,对后面的电路组装及电路调试带来方便。缺点则是:节拍控制电路采用可编辑逻辑电路,原理相对复杂,不易理解。流水灯控制电路
4、简单,流水灯也比较简单。基于以上原因,加上为了成功的实现课程设计,我选择了连线少,易于装和调试的方案二。四、单元电路的设计1.流水灯演示控制电路由一片74LS161芯片以及一些逻辑门电路实现。其三个输出信号端连接三个彩灯,用其输出信号控制彩灯的亮灭实现流水灯演示。电路图如下:662.交替节拍控制电路由两片NE555级联实现。两片555接成振荡频率不同的多谐振荡器,用频率低的振荡器上积分电容的三角波信号,调制另一个频率高的振荡器的振荡频率,使其高低往复变化。电路图如下3.彩灯夜亮昼熄控制电路66.4.总体电路仿真图六、使用元件1.设计所需
5、的元件:NE555(集成定时器)----------------------2个;74LS08(与门)--------------------------------2个;6674LS161(4位二进制同步加法计数器)----------------------1个;74LS32(或门)---------------------------------3个;74LS00(输入与门)-------------------------------1个;74LS03(非门)-----------------------------------
6、------3个;彩灯-------------------------------------------------------3个;电容:1000μf-----------------------------------------------------1个;10μf----------------------------------------------------1个;电阻:150kΩ---------------------------------------------------1个;4.7kΩ-----------
7、---------------------------------------1个;270Ω----------------------------------------------------1个;七、电路组装、调试过程中遇到的问题及解决办法在电路组装过程中,遇到的最大问题是,当时设计时考虑不周全,芯片分布不够合理,出现了许多“特长线”。不但影响布线速度,而且也会给后来的调试带来不必要的麻烦。当时已经布线不少,不可能重新开始,再三权衡,最后只移动了一个芯片,问题就得到了很大改善。其次就是布线,因为要求不准交叉,且横平竖直,所以在保证
8、连通的情况下,在布线上也下了不少工夫。调试过程中,第一轮用万用表欧姆档测试,就遇了实验板上有插孔不通的情况,导致芯片不能正常工作。相对于别的办法,我选择了导线显式连通,因为其更明晰,更易实现。对于高阻导线则
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