EDA课设报告.双向流动彩灯控制器设计.doc

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1、一、概述此设计的目的是控制五路彩灯双向流动，设计的主要要求如下：1.用中规模计数器设计该双向流动彩灯控制器。2.要求彩灯双向流动点亮，其闪烁频率在1~10Hz内连续可调。3.要求用555定时器设计时钟脉冲，五路彩灯采用五个发光二极管代替。二、方案论证设计一个双向流动彩灯控制器，控制五路彩灯双向流动，这里采用两种方案。1.方案一译码器彩灯多谐振荡器八进制加法计数器图1方案一原理框图方案一原理框图如图1所示，方案一采用555定时器连接成多谐振荡器产生频率在1~10Hz内连续可调的时钟信号，然后将时钟信号输出通过计数器

2、接受。然后，经过八进制加法计数器的循环计数实现双向流动功能。最后，通过译码器译码，选择某一彩灯进行亮灯。2.方案二四进制加法计数器多谐振荡器四进制计数器彩灯译码器四进制减法计数器图2方案二原理框图方案二原理框图如图2所示，此方案的前部分和上一个方案是相同的，都是采用555定时器连接成多谐振荡器产生频率在1~10Hz内连续可调的时钟信号，然后将时钟信号输出通过计数器接受。利用计数器选择四进制加法或减法计数器进行计数实现双向流动功能。最后，通过译码器译码，选择某一彩灯进行亮灯。3.方案确定依据课题所给要求及实验元器件

3、，最终确定方案一为最终方案。三、电路设计电路主要分为三个模块，多谐振荡器模块、八进制加法计数器电路模块、译码器与彩灯电路模块。1.多谐振荡器电路在实际连接时，555定时器的外引线排列图如图3所示。图3555定时器的外引线排列图由555定时器构成的多谐振荡器电路如图4所示C13.3uFVCC5VU11LM555CMGND1DIS7OUT3RST4VCC8THR6CON5TRI2C210nFR18.2kR218kR31MKey=A50%VCC41320Vo图4由555构成的多谐振荡器接通电源后，电容C1被充电，Vc上

4、升，当Vc上升到2/3Vcc时，触发器被复位，此时Vo为低电平，电容C1通过R2和T放电，使Vc下降。当Vc下降到1/3Vcc时，触发器又被复位，Vo翻转为高电平。周期T为：T=(R1+2R2+R3)Cln2≈0.7(R1+2R2+R3)C这样，通过控制电容充放电时间，使多谐振荡器产生时钟信号，然后，通过调节滑动变阻器使多谐振荡器产生的时钟信号频率在1~10Hz内连续可调。2.八进制加法计数器电路原理图如图5所示。U274LS160DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~L

5、OAD9~CLR1CLK2U4A74LS20DU5A74LS04D654321VCC5VVCC0Vo图5八进制加法计数器原理框图利用74LS160制作八进制加法计数器。计数器从0000~0111正常运行，到0111时进行异步置数使其变为0000，实现八进制循环计数。然后，通过后续电路，使0000控制彩灯1，使0001和0111控制彩灯2，使0010和0110控制彩灯3，使0011和0101控制彩灯4，使0100控制彩灯5，由此实现五路彩灯双向流动功能。3.译码器与彩灯电路译码器与彩灯电路如图7所示。U374LS1

6、38DY015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77A1B2C3G16~G2A4~G2B5LED2LED5LED1U1A74LS03DU6B74LS03DU7C74LS03DU8A74LS04DU9B74LS04DU10C74LS04DLED3LED4191817161514131211109760VCC5VR46655VCCQAQBQC图7译码器与彩灯电路译码器前接计数器，将计数器传送信号译码，然后，通过彩灯电路使彩灯双向流动。四、性能的测试利用Multisim10进行测试和仿真。1.调节多谐振荡

7、器频率，在1~10Hz连续可调，部分仿真结果如图8所示。图8f=10Hz输出电压波形2.调节频率为10Hz时,彩灯双向流动仿真结果如下所示。图9彩灯LED1被点亮图10彩灯LED3被点亮图11彩灯LED5被点亮图12彩灯LED3被点亮图13彩灯LED1被点亮仿真结果，彩灯点亮顺序为LED1->LED2->LED3->LED4->LED5->LED4->LED3->LED2->LED1,可实现彩灯双向流动功能。3.电路整体性能测试通过测试，电路可以实现彩灯双向流动功能，且频率在1~10Hz内连续可调，实验仿真结果完

8、全符合要求。五、结论经过Multisim10的测试，彩灯双向流动点亮，其闪烁频率在1~10Hz内连续可调，完全符合设计要求。六、PCB录I总电路图