
电子线路课程设计报告_多功能流水灯
电子线路课程设计_多功能流水灯(1)用 8 个发光二极管作为彩灯显示,能使彩灯亮作流水的变化。具有手控彩灯亮点流向的右移、左移,彩灯全亮及全灭等功能。(2)可以自控彩灯亮点流向按右移、左移、全亮、全灭等功能顺序连续执行。(3)彩灯可以间歇流动,要求彩灯亮点往返变换时间为5秒,往返2次(10秒)间歇1次,间歇时间1秒。
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文章目录
一、设计方案选取与论证
1、基本要求
(1)用 8 个发光二极管作为彩灯显示,能使彩灯亮作流水的变化。具有手控彩灯亮点流向的右移、左移,彩灯全亮及全灭等功能。
(2)可以自控彩灯亮点流向按右移、左移、全亮、全灭等功能顺序连续执行。
(3)彩灯可以间歇流动,要求彩灯亮点往返变换时间为5秒,往返2次(10秒)间歇1次,间歇时间1秒。
2、方案分析
555定时电路组成一个多谐振荡器,发出脉冲,作为计数器的时钟脉冲源。通过滑动变阻器改变阻值从而改变时钟脉冲的频率,通过滑动变阻器改变阻值从而改变时钟脉冲的频率。采用74LS138芯片搭配计数器芯片控制LED流水效果,LED阴极接“138输出与上拨码开关”,阳极接VCC。当与门输出均为“0”时,LED全亮,与门输出均为“1”时,实现全灭。计数器选择74LS191,用寄存器来控制计数方向,期间需要改变一次191的计数方式,把加计数改为减计数,而在一轮结束后需要再改为加计数,实现自动流水功能。191芯片还有暂停功能,配合使用555可实现功能3的间歇流水功能。
3、原理框图
二、单元电路设计
1、555构成多谐振荡器
(1) 555(a)
作为计数器的时钟脉冲源
充电时间TH=(R4+R2)C4ln2
放电时间TL=R4Cln2
振荡器频率f=1.43/[(R2+2R4)C]
取C4=10nf
解得R2=47K,R4=175K
为了实现周期可调,将R4替换为电位器
(2) 555(b)
充电时间TH=(R13+R14)C2ln2
放电时间TL=R14C2ln2
振荡器频率f=1.43/[(R13+2R14)C]
取C2=22nf
解得R13=51K,R14=250K
为了实现周期可调,将R14替换为电位器
2、74LS191计数器
(1)计数器a
使用191进行计数,输出到11时经三输入与非门反馈置数,实现11进制循环计数。同时用与门再输出10时给另一片74LS191一个1s暂停信号。
(2)计数器b
S4左侧为10s运动1s拨码开关
S4右侧为总电路暂停拨码开关
拨码开关S2从上至下分别实现:
逆向流水、正向流水、自动流水
3、138译码器
通过控制G1为低电平实现全灭,其余时间为高电平正常显示。
通过控制与门的一个管脚改变LED阴极电平实现全亮。
138译码器真值表:
4、CD4013双D触发器
Q~端取反可控制计数方向,初始状态为0。经138芯片Y7、Y0电平跳变先后变为1和0,实现加计数后变为减计数,最后又为加计数,进入下次往返变化。
CD4013真值表:
5、74LS161计数器
每当161输出1111时,74LS20输出低电平,经过S1到达与门,实现自动流水全亮全灭的功能。
74LS161功能表:
三、系统功能仿真验证和印制版图的设计
1、Multisim仿真电路总图
上图为Multisim仿真电路总图。拨码开关S4从左至右对应运动10s暂停1s和暂停总电路;拨码开关S2从上至下分别实现:逆向流水、正向流水、自动流水;S5拨码开关左侧为正常模式,右侧关闭流水效果;拨码开关S1分别代表手动不全亮、手动全亮、自动全亮。
2、Altium Designer 原理图
间歇1次,间歇时间1秒。
创新点:在原有要求上增加了暂停、间歇全闪等功能。
不足:电路复杂,无法准确实使彩灯亮点往返变换时间为5秒,往返2次(10秒)间歇1次,间歇时间1秒。暂停时不能准确设置在第二次流动结束的启示位置,只能通过微调电位器,一点一点接近,但效率较低。时长也不能精确把控,只能通过微调电位器对应电子表设置该时长,但这种方法不稳定,也不精确。
连续两年参加科创类竞塞,并且负责硬件的制作,所以Altium Designer和Multisim软件较熟悉,使用起来无障碍。此次电子线路课程设计过程较顺利,但是实物电路板与仿真结果有些差距。
电子线路课程设计增加我们动手实践操作能力,以及提高我们对电子生产行业的认知,这个过程也了解了更多数字逻辑芯片,在一定程度上还增强了我们对专业的学习兴趣。
电子线路课程设计让我们深刻感受到了每个电子工作者的不容易。从元件的选择,到电路的设计,从样板的制作到元器件的组装,再到最后的调试。这些其实都不是一件容易的事情。
实物电阻电容参数有误差,需要Multism源文件、仿真总图实物altium designer原理图以及PCB源文件(可直接打板制作)私Q
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