數(shù)字電子電路課程設(shè)計----流動式文字發(fā)光器

1、<p><b>　　數(shù)</b></p><p><b>　　電</b></p><p><b>　　課</b></p><p><b>　　程</b></p><p><b>　　設(shè)</b></p><p

2、><b>　　計</b></p><p>　　班 級： 電氣（二）班</p><p><b>　　姓 名： </b></p><p><b>　　學(xué) 號： </b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師：</b></p><p&g

3、t;<b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1．課 程 名 稱</b></p><p><b>　　2．內(nèi) 容 摘 要</b></p><p>　　3．設(shè) 計 內(nèi) 容 及 要 求</p><p>　　4．?dāng)?shù) 字 鐘 基 本 原 理 </p>&l

4、t;p>　　5 畫 出 原 理 總 圖</p><p>　　6. 組 裝 調(diào) 試 內(nèi) 容</p><p>　　7 系 統(tǒng) 需 要 的 元 器 件 清 單</p><p>　　8 收 獲 和 體 會</p><p>　　一 設(shè)計題目 </p><p><b>　　流動式文字的發(fā)光<

5、/b></p><p><b>　　二 內(nèi)容摘要：</b></p><p>　　設(shè)計小型數(shù)字裝置實現(xiàn)一個文字依次移動發(fā)光的效果，在這里我們是在接通開關(guān)期間，不斷重復(fù)實現(xiàn)“S—T—O—P—熄滅”這樣的動作。</p><p>　　三 設(shè)計基本要求：</p><p>　　鞏固和加深對電子線路基本知識的理解，提高綜

6、合運用課程知識的能力。</p><p>　　培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)課程需要自學(xué)參考書籍，查閱手冊、圖表和文獻(xiàn)資料的能力。</p><p>　　通過實際電路方案的分析比較、設(shè)計計算、元件選取、安裝調(diào)試等環(huán)節(jié)，初步掌握簡單實用電路的分析方法和工程設(shè)計方法。</p><p>　　掌握常用儀器設(shè)備的正確使用方法，學(xué)會簡單電路的調(diào)試和整機指標(biāo)測試方法，提高動手能力。</p>

7、<p>　　了解與課程有關(guān)的電子線路及元器件工程技術(shù)規(guī)范，按課程設(shè)計任務(wù)書的要求編寫設(shè)計說明書，能正確反映設(shè)計的實驗結(jié)果，能正確繪制電路圖。</p><p>　　通過課程設(shè)計實踐，樹立正確的生產(chǎn)觀、經(jīng)濟觀和全局觀 </p><p>　　四 設(shè)計基本原理</p><p>　　這里存在著“文字流動-----數(shù)據(jù)流動------移位寄存器”這樣的聯(lián)系，因

8、為發(fā)光的文字是在依次移動著，所以用移位寄存器應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)這一功能。當(dāng)然還需考慮計數(shù)器+移碼器的組合</p><p>　　圖1是一種使用移位寄存器的流動文字式發(fā)光電路。四個字母依次按照S，T，O，P的順序發(fā)光，所以使用了四位移位寄存器。發(fā)光的時候只有一個字母，所以需要做一位（一個時鐘脈沖）的數(shù)據(jù)。</p><p>　　四輸入與非門74HC20具有這個能力。特別的把這種連線的移位寄存器叫做環(huán)形

9、計數(shù)器。</p><p>　　圖2是它的工作波形。。當(dāng)接通開關(guān)時，就加上了+12V電壓。于是三端調(diào)壓器輸出5V，所有的IC開始工作。這時在原始復(fù)位電路的作用下，所有的觸發(fā)器的Q輸出設(shè)置為“H”。</p><p>　　于是4輸入與非門的輸出變?yōu)椤癓”。S的Q輸出變?yōu)椤癏”。所以74HC20的輸出只是在一個時鐘脈沖變?yōu)椤癓”。這樣“L”的一個時鐘脈沖的數(shù)據(jù)按順序依次傳送到S-T-O-P的各個觸

10、發(fā)器。與Q端輸出為“L”，也就是 輸出為“H”的觸發(fā)器相連接的緩沖存儲器TD62004P被啟動，使得LED發(fā)光。</p><p>　　原始復(fù)位使用了電阻、與電容器。當(dāng)電源電壓為0V時，1000PF的電容器上沒有存儲電荷。所以兩端的電壓為0V。當(dāng)加上+12V電壓（通過三端調(diào)壓器后變?yōu)?V），通過100K </p><p>　　的電阻電位漫漫上升。觸發(fā)器在加上+5V的瞬間就開始工

11、作，而1000PF的電容器的端電壓此時還處于接近0V的植。所以IC的“L”電平電位加到各觸發(fā)器的置位端上，Q輸出也就置位于“H”。</p><p>　?。ㄒ唬?使用LED燈</p><p>　　LED具有體積小、壽命長、驅(qū)動電壓低、耗電量低、反應(yīng)速率快、耐震性佳等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于信號指示、數(shù)碼顯示等領(lǐng)域。隨著技術(shù)的不斷進步，超高亮LED的研制得到了成功，尤其是白光LED的研制成功，使得

12、它越來越多地用在彩燈裝飾、甚至照明領(lǐng)域。由于受到LED功率水平的限制，通常需同時驅(qū)動多個LED以滿足亮度需求，因此，需要專門的驅(qū)動電路來點亮LED。下面簡要介紹LED驅(qū)動的主要電路。電阻限流驅(qū)動電路是最簡單的驅(qū)動電路</p><p>　　于LED的光特性通常都描述為電流的函數(shù)，而不是電壓的函數(shù)，因此，采用恒流源驅(qū)動可以更好地控制亮度。此外， LED的正向壓降變化范圍比較大(最大可達(dá)1V以上)，VF的微小變化會引起

13、較大的IF變化，從而引起亮度的較大變化。所以,采用恒壓源驅(qū)動不能保證LED亮度的一致性，并且影響LED的可靠性、壽命和光衰。因此，超高亮LED通常采用恒流源驅(qū)動。</p><p>　?。?）移位寄存器的使用</p><p>　　移位寄存器應(yīng)用很廣，可構(gòu)成移位寄存型計數(shù)器；順序脈沖發(fā)生器；串行累加器；可用作數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，即把串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)，或把半行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)等。本實驗研究移位寄存

14、器用作環(huán)形計數(shù)器的情況</p><p>　　寄存器是計算機和其他數(shù)字系統(tǒng)中用來存儲代碼或數(shù)據(jù)的邏輯部件。它的主要組成部分是觸發(fā)器。一個觸發(fā)器能存儲1位二進制代碼，所以要存儲n位二進制代碼的寄存器就需要用n個觸發(fā)器組成。：有時為了處理數(shù)據(jù)，需要將寄存器中的各位數(shù)據(jù)在移位控制信號作用下，依次向高位或向低位移動1位。具有移位功能的寄存器稱為移位寄存器。移位寄存器除具寄存器的功能外，所存儲的數(shù)碼在時鐘脈沖的作用下還可以移

15、位。</p><p>　　一個4位的集成寄存器74HC74的真值表和引腳圖分別如圖 (a)、(b)所示。其中,R是異步清零控制端。在往寄存器中寄存數(shù)據(jù)或代碼之前，必須先將寄存器清零,否則有可能出錯。1D～4D 是數(shù)據(jù)輸入端,在CP 脈沖上升沿作用下，1D～4D端的數(shù)據(jù)被并行地存入寄存器。輸出數(shù)據(jù)可以并行從1Q～4Q 端引出，也可以并行從1Q～4Q 端引出反碼輸出。</p><p>　　74

16、HC74的內(nèi)部框圖： </p><p>　　輸入數(shù)碼依次地由低位觸發(fā)器移到高位觸發(fā)器,作右向移動。經(jīng)過4個時鐘脈沖后,4個觸發(fā)器的輸出狀態(tài)Q3Q2Q1Q0與輸入數(shù)碼D3D2D1D0相對應(yīng)。為了加深理解,如數(shù)碼1101(相當(dāng)于D3＝1,D2＝1,D1＝0 ,D0＝1)在寄存器中移位，,經(jīng)過了4個時鐘脈沖后,1101出現(xiàn)在寄存器的輸出端Q3Q2Q1Q0。這樣，就可將串行輸入（從D1端輸入）的數(shù)碼轉(zhuǎn)換為并行輸出（從Q

17、3、Q2、Q1、Q0端輸出）的數(shù)碼。這種轉(zhuǎn)換方式特別適用于將接收到的串行輸入信號轉(zhuǎn)換為并行輸出信號，以便于打印或由計算機處理。</p><p>　　當(dāng)脈沖逐個輸入后，在第8個時鐘脈沖作用后，數(shù)碼從Q3端已全部移出寄存器。這說明存入該寄存器中的數(shù)碼也可以從Q端串行輸出。根據(jù)需要，可用更多的觸發(fā)器組成多位移位寄存器。</p><p>　　下面是74HC74的真值表：</p>&l

18、t;p>　　四輸入與非門74HC20的內(nèi)部框圖：</p><p>　　五 流動文字式的發(fā)光電路</p><p>　　下面是流動式的發(fā)光電路的工作波形：</p><p>　　此類電路的特點是：稍有外部干擾信號，就重新回到初始狀態(tài)，即發(fā)光過程中，如遇干擾信號，則重新從開始發(fā)光。</p><p><b>　　六 調(diào)試內(nèi)容<

19、;/b></p><p>　　此電路為驅(qū)動電路，增加與非門是為了增強電路的驅(qū)動能力。74HC00中的1M電感和0.1u的電容可用來改變每秒鐘LED發(fā)光的次數(shù)使用的數(shù)字IC是有四個兩輸入與非門的74HC00。作為電路動作的反向器，所以沒有必要使用與非門。如果手頭不方便的話可以用與非替代。三個與非門的作用是增加驅(qū)動能力。10K的電阻起保護作用。</p><p><b>　　七

20、 元器件清單</b></p><p>　　LED 燈若干， 四個兩輸入與非門的74HC00, </p><p>　　緩沖存儲器TD62004P, 電感電容干, </p><p>　　兩個移位寄存器74HC74, +12V電源, </p><p>　　電壓調(diào)節(jié)裝置TA78

21、005, 四個4輸入與非門的74HC20,</p><p><b>　　八 心得體會</b></p><p>　　經(jīng)過這次課程設(shè)計，我體會到了實際的工作與書本上的知識是有一定距離的，并且需要進一步的再學(xué)習(xí)。從客觀上對自己在書本中所學(xué)的知識有了感性的認(rèn)識，使自己更加充分地理解了理論與實際的關(guān)系，對PROTEL這個軟件有了進一步的認(rèn)識和了解，鍛煉了動手能力和自學(xué)

22、能力，使自己的知識體系更加健全，加深了對數(shù)字電子技術(shù)的了解。雖然因此花費了不少時間，但比起學(xué)到的東西這些又算得了什么呢，我們大學(xué)生就應(yīng)該多參加實踐操作?；A(chǔ)的實務(wù)尤其顯得重要，特別是目前的就業(yè)形勢下所反映的高級技工的工作機會要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于大學(xué)本科生，就是因為他們的動手能力要比本科生強。從這次設(shè)計中，我體會到，如果將我們在大學(xué)里所學(xué)的知識與更多的實踐結(jié)合在一起，用實踐來檢驗真理，使一個本科生具備較強的處理基本實務(wù)的能力與比較系統(tǒng)的專業(yè)知識，這

23、才是我們學(xué)習(xí)與實習(xí)的真正目的。鍛煉自身的動手能力，為將來能在社會上立足打下堅實的基礎(chǔ)，我真的很感謝這樣的設(shè)計科目，希望下次的實踐活動能早點到來。</p><p><b>　　參考書目： </b></p><p>　　〈〈數(shù)字電路設(shè)計與制作>> 科學(xué)出版社，湯三俊夫注。</p><p>　　《PROTEL 99 SE原理圖與PCB