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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 实训三彩灯循环掌握器地设计与制作 一、设计任务书 1、题目 彩灯循环掌握器地设计与制作 2、设计任务 1）彩灯能够自动循环点亮 2）彩灯循环显示且频率快慢可调 . 3）该掌握电路具有 8 路以上地输出 . 3、设计目地 通过本设计熟识中规模集成电路进行时序电路和组合电路设计地方法 , 把握 彩灯循环掌握器地设计方法 . 4、参考设计方案 方案一：1）课题地分析 此电路主要由三部分组成 , 其整体框图如图（一）所示 . 振荡电路计数译码驱动电路显示电路 图（一）2）方案论证与实现（1）振荡电路 . 由于循环彩灯对频率地要求不高 , 主要用来产生时
2、间基准信号（脉冲信号）只要能产生高低电平就可以了 , 且脉冲信号地频率可调 , 所以采纳 555 定时器组成地振荡器 , 其输出地脉冲作为下一级地时钟信号, 电路如图（二）所示 . VC CR1 5V1kohmR2器组成4V CCO8U1IRTUALRST1kohm7GNDUT36DISR32THRT RI51kOhm50%CONKey = aC1C21555_V0.01uF0.1uF的振荡电路555 定时图（二）（2）计数器 / 译码安排器名师归纳总结 计数器是用来累计和寄存输入脉冲个数地时序规律部件. 在此电路中采纳十第 1 页,共 6 页- - - - - - -精选学习资料 - - -
3、 - - - - - - 进制计数 / 分频器4017, 它是一种用途特别广泛地电路. 其内部由计数器及译码器两部分组成 , 由译码输出实现对脉冲信号地安排, 整个输出时序就是O0、O1、O2 .O9 依次显现与时钟同步地高电平, 宽度等于时钟周期 . 4017 有 3 个输入端（ MR、CP0和CP1）,MR 为清零端 , 当在 MR端上加高电 平或正脉冲时 , 其输出 O0为高电平 , 其余输出端（ O1-O9 ）均为低电平 .CP0 和CP1是 2 个时钟输入端 , 如要用上升沿来计数 , 就信号由 CP0端输入；如要用 下降沿来计数 , 就信号由 CP1端输入 . 设置 2 个时钟输入
4、端 , 级联时比较便利 , 可 驱动更多二极管发光 . 4017 有 10 个输出端（ O0O9）和 1 个进位输出端 O5-9.每输入 10 个计数 脉冲 ,O5-9 就可得到 1 个进位正脉冲 , 该进位输出信号可作为下一级地时钟信 号. 由此可见 , 当 4017 有连续脉冲输入时 , 其对应地输出端依次变为高电平状态 , 故可直接用作次序脉冲发生器 . 4017 地管脚仿真图如图（三）所示. 其测试电路及波形如图（四）图（五）所示 . 留意在用 multisim 仿真软件时 , 含有 CMOS时, 电源作 VDD. U114CP0O 032O 14O 213 CP17O 31015M
5、RO 41O 55O 66O 79O 811O 912 O 5-94017BD图（三）4017的管脚仿真图名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - U1 X LA1V114O 03C1QT2O 14CP0O 2137 CP1O 31015O 41F 1000Hz 5VO 55O 66O 79O 811M RO 912 O 5-94017BD图（四） 4017的功能测试电路 图图（五）（3）显示电路名师归纳总结 主要由发光二极管组成 , 当 4017 地输出依次输出高电平常, 驱动发光二极管第 3 页,共 6 页也依次点亮 ,
6、 产生一种流淌变化地成效 . 发光二极管要求驱动电压小一点, 一般在1.66V 左右 , 电流在 5mA左右. 彩灯地循环速度由脉冲源频率打算.R、C构成微分电路 , 用于上电复位 . 如有爱好也可以把发光二极管换成颜色地彩灯, 这样循环直民来就更好看了 . 整机电路如图（六）所示. - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - VCC5VR1C2 1uF1kohmR3 50%8U1159O 76O 65O 51314U2LED7R44VCCM RCP1CP0RST1kohm3O5-9 O9O 84017BD300ohm7DISO UTO 4O 3O 2O 1O
7、06R2555_V IRTUAL12111107423LED92THRTRI5LED1LED3LED51kOhmCO N G NDKey = aLED21C1LED10LED4LED6LED8C30.01uF0.1uF彩灯循环掌握器图（六）VCC5VC3 1uF R1 1kohmR2 50%8U1IRTUALM R151314U3X104VCCCP1CP03RST1kohm4017BD7DISO UTR3555_VO5-9 O9O 8O 7O 6O 5O 4O 3O 2O 1O 0X962T HR12119651107423T RI51kOhmCO NX1X2X3X7Key = aG ND1C
8、1C2 2.5 V 2.5 V 2.5 V X4 2.5 V 2.5 V0.01uF0.1uF 2.5 V 2.5 VX5X6X8 2.5 V 2.5 V 2.5 V彩灯循环掌握器（彩灯显示）方案二1、电路组成该循环掌握电路由555 定时器、同步 4 位二制计数器74163 和 4 线 16 线译码器 / 安排器 74154 组成. 2、电路原理与实现名师归纳总结 电路中 555 定时器组成多谐振荡器 , 输出肯定频率地矩形脉冲.74163 是同第 4 页,共 6 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 步 4 位二进制计数器 , 当输入周期性脉冲信号时
9、, 其输出为二进制数形式 , 并且随着脉冲信号地输入 , 其输出在 00001111 之间循环变化 . 通过 4 线 16 线译码器 74154, 其 16 条输出线根据74163 所加地二进制数依次变成低电平, 哪条输出线为低电平 , 与它相连地发光二极管就亮. 因任一时刻 , 只有 1 个发光二极管亮 ,故全部 16 个发光二极管只接 1 个限流电阻 . 该电路地 16 个发光二极管如组成一 个环状 , 就发光二极管依次点亮时 , 就像一个光环在滚动一样 , 可用在灯光布置或 装饰上 . 其整体电路设计与仿真如图（八）所示 . VCC R45V 300ohm U2R1 50%48U11 C
10、L R1523U30191kohm L O AD2101VCC3R3RSTO UT37ENTRCO14A241kohm37ENP256DIS4CL K63R22T HR5AQ A7T RI41322685BQ BB1kOhm512217CO N9Key = aG ND555_V IRTUAL6CQ C1120C810DQ DD19C1C374163N18&1011130.01uF110.1uF141215131619 G 11417 G 21574154N 由555定时器、74163 同步二进制计数器、74154 （4线-16 线）译码器组成的循彩灯整体电路 说明：电路中555定时器组成多谐振
11、荡器,输出肯定频率的矩形脉冲；74163 是同步4位二进制计数器,当输入周期性脉冲信号时,其输出为二进制数形式,并且随着脉冲信号的输入,其输出在0000-1111 之间循环变化；通过4线-16 线译码器74154,其16条输出线根据74163所加的二进制数依 次变成低电平,哪条输出线为低电平,与它相连的发光二极管就亮；因任一时刻,只有1个发 光二极管亮,故全部16个发光二极管只接1个限流电阻；图（八）方案三：1、电路组成：该电路是由555 定时器、 12 位二进制计数器4040 和 3 位二进制译码器74LS138组成 . 2、电路原理与实现 4040 是 12 位异步二进制计数器 , 它仅有
12、 2 个输入端 , 即时钟输入端 cp 和清 零端 CR.输出端为 Q0-Q11. 当清零端 MR为高电平常 , 计数器输出全被清零；当 清零端 MR为低电平常 , 在 CP脉冲地下降沿完成主数 . 74LS138是 3 线-8 线译码器 , 具有 3 个地址输入端 G1、G2B、G2A以及 8 个译码器输出端 Y0-Y7. A、B、C 和 3 个选通端名师归纳总结 用 555 定时器组成多谐振荡器 , 输出频率为f=101HZ.由 4040 分频后 , 低 3 第 5 页,共 6 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 位 Q2、Q1、Q0地输出分别接在
13、 74LS138译码器地 C、B、A3 端. 从而使其输出端 Y0-Y7 驱动地发光二极管次序循环亮与灭 . R2 VCC 300ohmR185VIRTUAL10U1O 091U21510kohm CPU311R34VCCM RRST710kohm7DISO UT3O 166O 252T HRO 3AY03214TRIO 4BY123135O 5CY2CO N G ND412O 6Y3C11555_VO 7136&Y4111210C3O 8G 1Y514490.01uFO 9155 G 2AY670.47uFO 101 G 2BY7O 1174LS 138D4040BD由555定进器、 404
14、0（12位异步二 进制计数器）、 74LS138组成的彩灯循环 电路说明：4040是12位异步二进制计数器 ,它仅有2个输入端,即时 钟输入端 cp 和清零端 CR ；输出端为Q0- -Q11；当清 零端MR 为高电平常,计数 器输出全被 清零；当清 零端MR 为低电 平常,在 CP脉冲的下降沿完成主 数；555定时器中,输出 频率=1.43/R1+2R3C；从而可调剂 输出频率的大小；可控 制彩灯闪的快慢 程度；仍可 以从ABC 的连接来 掌握,连最 低端闪的快 ,连最高端 闪的慢；二、设计课题 1、题目 彩灯循环掌握器地设计与制作2、设计任务 1）彩灯能够自动循环点亮 2）彩灯循环显示且频率快慢可调 . 3）该掌握电路具有 8 路以上地输出 . 3、设计要求 1）元器件及参数挑选 . 2）电路仿真与调试 4、编写设计全过程 , 附上有关资料和图纸及心得体会 . 5、答辩 在规定地时间内 , 完成表达并回答提问 . 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 6 页