内容发布更新时间 : 2024/5/3 15:54:31星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计说明书

1.摘要

彩灯循环控制器主要由三部分组成：振荡电路、计数及译码驱动电路、显示电路。振荡电路是由555定时器组成的多谐振荡器构成，用于产生时间脉冲；计数电路由74HC160构成，用于电路的计数；译码器主要用于整个电路的循环计数控制；显示电路由七段的数码管构成，用于显示电路的输出结果。为了实现这个循环输出的功能，在设计的时候用到了一个2线--4线译码器和一个四进制计数器，可以利用它的输出端来控制四个计数器的工作情况，让四个计数器依次工作，以达到要求的依次循环输出数列。最后就是脉冲的问题，由于在产生奇数列和偶数列的时候要求分频使得数列显示的速度大致相同，因此要分频。用555构成多谐振荡器产生脉冲，再用一个D触发器实现二分频就可以了。彩灯循环控制器的作用主要是对现如今非常多的彩灯的运作进行控制的一个电路，具有很广泛的应用，而计数器则在时序电路中应用很广泛，不仅可以用于对脉冲计数，还可以用于分频、定时、产生节拍脉冲以及其他的时序信号。我们这次的实验准备分三步进行，首先是原理的分析，确定好电路图，然后根据电路图进行仿真，最后是实物的制作与调试，而我在这次课程设计中主要是做的实物，所以对于实物的焊接和调试要了解得多一些.关于焊接，我们准备采用焊锡而不是焊导线，因为导线走的线路并不是十分清晰，而且焊出来并不是十分美观，焊锡的话不仅整个电路的损耗电阻要减小，而且电路的走线清晰美观。

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2.主要任务

（1）设计并制作一个彩灯循环控制器；

（2）用七段LED数码管作为显示元件，它能自动依次显示，出数字0,1,2,3,4,5,6,7,8,9（自然数列），1,3,5,7,9（奇数列），0.2..4.6.8（偶数列）和0,1,2,3,4,5,6,7,0,1（音乐符号数列），然后循环显示自然数列，奇数列，偶数列，符号列……如此循环； （3）设置自动清0电路，打开电源输出状态为0，然后按1变化；设置时基电路为0.5S到2S范围内连续可调

3.基本组成方框图

图1 基本方框图

4.设计部分

4.1序列产生部分

4.1.1自然序列产生部分

计数部分主要使用的是74HC160来实现的，其功能表以及引脚图如下图所示。

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图2 74HC160的引脚图

表1 74HC160 CLR LOAD ENP ENT CLK A 0 1 1 1 1 × 0 1 1 1 × 0 1 1 × × 0 1 × 1 × × B × × × × × C × × × × × D × × × × × QA 0 A QB 0 B QC 0 C Count QD 0 D RCO 0 ﹡1 ﹡1 POS × POS × × × × × QA0 QB0 QC0 QD0 ﹡1 QA0﹡QB0 QC0 QD0 ﹡1

由于74HC160本身就是一个十进制计数的芯片，因此对于这个部分就只需按照其功能表来接电路就可以实现十进制自然序列输出了。在脉冲信号的触发下，计数器的输出端的状态依次为0000→0001→0010→0011→0100→0101→0110→0111→1000→1001，然后再将计数器的输出端和数码管的输入端口相接就可以在数码管上面看到依次显示从0到9了。

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图3 自然序列产生电路

4.1.2奇数列产生部分：

将奇数1，3，5，7，9用8421BCD码分别表示为：“0001”，“0011”，“0101”，“0111”，“1001”，可以发现最后一位都为1，因此可以在上述十进制自然序列的基础上将数码管的最低位接高电平就可以实现奇数序列了。虽然在每个脉冲触发的作用下，芯片实现的仍然是十进制，但是由于数码管最低位接高电平，在数码管显示的则是奇数列，但是显示的时间间隔是正常自然序列的2倍，为了实现相邻显示时间间隔相等，我们可以利用二分频电路解决上述问题。

VCC5VU22QAQBQCQDRCO1413121115U1DCD_HEX_DIG_GREEN V10VCC345671091ABCDENPENT~LOAD~CLRCLK431250 Hz 5 V 74LS160D

图4 奇数产生电路 4.1.3偶数列产生部分：

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将偶数0，2，4，6，8用8421BCD码分别表示为“0000”，“0010”，“0100”,“0110”,“1000”,可以发现最后一位都为0，因此可以在上述十进制自然序列的基础上将数码管的最低位接低电平就可以实现偶数序列了。虽然在每个脉冲触发的作用下，芯片实现的仍然是十进制，但是由于数码管最低位接高电平，在数码管显示的则是偶数列，但是显示的时间间隔是正常自然序列的2倍，为了实现相邻显示时间间隔相等，我们可以利用二分频电路解决上述问题。

VCCU15VU2345671091ABCDENPENT~LOAD~CLRCLKQAQBQCQDRCO1413121115

DCD_HEX_BLUE423VCC

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V150 Hz 5 V 74LS160D0

图5 偶数产生电路

4.1.4音乐数列产生部分：

音乐序列的特点是从0显示到7后又再变为0，这里可以将数码管的最高位固定接低电平就可以实现了。因为74LS160的输出端只有三个与数码管相接，当74LS160的输出为“1000”和“1001”时，这时由于数码管最高位是固定接低电平的，也就是数码管的输入端仍是“0000”，“0001”。这样数码管的显示就又变成0和1了。

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