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文檔簡介
1、<p> 實驗題目:流水彩燈控制器</p><p><b> 一、實驗?zāi)康?lt;/b></p><p> 1.進(jìn)一步掌握數(shù)字電路課程所學(xué)的理論知識。</p><p> 2.了解數(shù)字電路設(shè)計的基本思想和方法,學(xué)會科學(xué)分析和解決問題。</p><p> 3熟悉幾種常用集成數(shù)字芯片,并掌握其工作原理,進(jìn)一步學(xué)
2、會使用其進(jìn)行電路設(shè)計。</p><p> 4.培養(yǎng)認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和實事求是的工作態(tài)度。</p><p> 二 、設(shè)計題目與思路</p><p> 本次數(shù)字電路課程設(shè)計我選擇的題目是“彩燈控制器設(shè)計“。</p><p><b> 設(shè)計要求</b></p><p> 1、控制紅、綠、黃一
3、組彩燈循環(huán)閃亮,變化的規(guī)律是:紅→ 紅綠 → 綠 → 黃綠→黃→ 全亮 → 全滅 → 紅,如此循環(huán),產(chǎn)生“流水”般的效果。</p><p> 2、彩燈白天不亮,夜晚自動亮。</p><p> 3、“流水”的速度由快到慢,再由慢到快循環(huán)變化。</p><p> 三、總體方案的設(shè)計與選擇</p><p><b> 1.總體方案的
4、設(shè)計</b></p><p> 經(jīng)過分析問題及初步的整體思考,擬定以下二種方案:</p><p> 方案一:總體電路共分三大塊。第一塊實現(xiàn)流水燈的演示,流水燈的控制及節(jié)拍控制;第二部分實現(xiàn)彩燈夜亮?xí)兿ā?lt;/p><p><b> 主體框圖如下: </b></p><p> 方案二:在方案一的基礎(chǔ)上將
5、整體電路分為四塊。第一塊實現(xiàn)流水燈的演示和控制;第二塊實現(xiàn)節(jié)拍控制;,第三塊實現(xiàn)彩燈夜亮?xí)兿ā2⒃诓糠蛛娐返脑O(shè)計上與方案一采用了完全不同的方法,如流水燈的控制。</p><p><b> 主體框圖如下:</b></p><p><b> 2.總體方案的選擇</b></p><p> 方案一與方案二最大的不同就在,前者
6、將流水燈控制與節(jié)拍控制兩種功能融合在一起,是考慮到只要計數(shù)器就可以實現(xiàn)其全部功能的原因,且原理相對簡單。如此設(shè)計,其優(yōu)點在于:設(shè)計思想比較簡單。元件種類使用少,且都較熟悉易于組裝電路。缺點則是:中間單元電路連線過于繁多,容易出錯。且可能出現(xiàn)線與線關(guān)系。要避免這些,則勢必造成門電路使用過多。導(dǎo)致電路不穩(wěn)定,抗干擾能力下降。</p><p> 而后者則將以上兩種功能分開設(shè)計,各單元電路只實現(xiàn)一種功能。其優(yōu)點在于:電
7、路設(shè)計模塊化,易于檢查電路,對后面的電路組裝及電路調(diào)試帶來方便。缺點則是:節(jié)拍控制電路采用可編輯邏輯電路,原理相對復(fù)雜,不易理解。流水燈控制電路簡單,流水燈也比較簡單?;谝陨显?,加上為了成功的實現(xiàn)課程設(shè)計,我選擇了連線少,易于裝和調(diào)試的方案二。</p><p> 四、 單元電路的設(shè)計</p><p> 1.流水燈演示控制電路</p><p> 由一片74L
8、S161芯片以及一些邏輯門電路實現(xiàn)。其三個輸出信號端連接三個彩燈,用其輸出信號控制彩燈的亮滅實現(xiàn)流水燈演示。</p><p><b> 電路圖如下:</b></p><p> 2.交替節(jié)拍控制電路</p><p> 由兩片NE555級聯(lián)實現(xiàn)。兩片555接成振蕩頻率不同的多諧振蕩器,用頻率低的振蕩器上積分電容的三角波信號,調(diào)制另一個頻率高的
9、振蕩器的振蕩頻率,使其高低往復(fù)變化。</p><p><b> 電路圖如下 </b></p><p> 3.彩燈夜亮?xí)兿刂齐娐?lt;/p><p><b> .</b></p><p><b> 4.總體電路仿真圖</b></p><p>&l
10、t;b> 六、 使用元件</b></p><p> 1.設(shè)計所需的元件:</p><p> NE555(集成定時器) ---------------------- 2個;</p><p> 74LS08(與門) -------------------------------- 2個;</p><p> 74
11、LS161 (4位二進(jìn)制同步加法計數(shù)器) ---------------------- 1個;</p><p> 74LS32(或門) --------------------------------- 3個;</p><p> 74LS00(輸入與門) ------------------------------- 1個;</p><p> 74L
12、S03(非門) ----------------------------------------- 3個;</p><p> 彩燈-------------------------------------------------------3個;</p><p> 電容: 1000μf-------------------------------------------------
13、----1個;</p><p> 10μf---------------------------------------------------- 1個;</p><p> 電阻 :150kΩ---------------------------------------------------1個;</p><p> 4.7kΩ----------------
14、---------------------------------- 1個;</p><p> 270Ω----------------------------------------------------1個;</p><p> 七、電路組裝、調(diào)試過程中遇到的問題及解決辦法</p><p> 在電路組裝過程中,遇到的最大問題是,當(dāng)時設(shè)計時考慮不周全,芯片分
15、布不夠合理,出現(xiàn)了許多“特長線”。不但影響布線速度,而且也會給后來的調(diào)試帶來不必要的麻煩。當(dāng)時已經(jīng)布線不少,不可能重新開始,再三權(quán)衡,最后只移動了一個芯片,問題就得到了很大改善。其次就是布線,因為要求不準(zhǔn)交叉,且橫平豎直,所以在保證連通的情況下,在布線上也下了不少工夫。調(diào)試過程中,第一輪用萬用表歐姆檔測試,就遇了實驗板上有插孔不通的情況,導(dǎo)致芯片不能正常工作。相對于別的辦法,我選擇了導(dǎo)線顯式連通,因為其更明晰,更易實現(xiàn)。對于高阻導(dǎo)線則只
16、能換掉。第二輪接電后,用萬用表的電壓檔測試單元電路的狀態(tài)。如:時鐘信號電路的信號是否正常產(chǎn)生,控制信號電路中的計數(shù)器能否正常計數(shù),觸發(fā)器能否每22拍翻轉(zhuǎn)一次,最后在整體上測試一遍。</p><p> 在整個調(diào)試完成后,卻遇到的新問題:彩燈演示時有時正常有時混亂。在排除其它可能的情況下,我仔細(xì)檢查各端子的連接情況,發(fā)現(xiàn)清“0”端在清“0”后懸空了。將其插到電源正極后,發(fā)現(xiàn)問題解決了。</p><
17、;p><b> 八、分析與心得</b></p><p> 課程設(shè)計剛開始,拿著選定的題目不知如何入手。畢竟課程設(shè)計不同于實驗課,電路圖都要自己設(shè)計。靜下心來,仔細(xì)分析題目,再加上指導(dǎo)老師的說明與提示,心中才有了譜。將整個系統(tǒng)根據(jù)不同的功能化分成模塊,再分別進(jìn)行設(shè)計,逐個攻破,最后再將其整合即可。</p><p> 在設(shè)計過程中,既有用過的芯片,又有沒用過的
18、,只能自己查表,分析功能。即學(xué)即用。最后調(diào)試階段,哪怕一個小小的錯誤也會使結(jié)果出不來。只好一條線一條線地查,一個孔一個孔地測。結(jié)果終于出來了,又發(fā)現(xiàn)有的地方還應(yīng)改進(jìn)。如快慢節(jié)拍不是很明顯,流水燈比較簡單,且555產(chǎn)生的時鐘信號頻率太小等等。</p><p> 通過這次課程設(shè)計,使我受益頗多。既鞏固了課堂上學(xué)到的理論知識,又掌握了常用集成電路芯片的使用。在此基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的基本思想和方法,學(xué)會了科學(xué)地分
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