EDA课程设计报告-北京科技大学分析

EDA课程设计报告

题目彩灯循环闪烁电路的仿真学院自动化

专业班级自

姓名

学号

成绩

2014年12月

1、设计目的 (3)

2、设计原理 (3)

(3)

3、单元电路的设计与仿真 (3)

3.1时钟脉冲产生电路 (3)

3.2计数器电路的设计与仿真 (5)

3.3译码和显示电路的设计 (6)

4、总体电路仿真 (7)

5、总结与收获 (9)

1、设计目的

1）彩灯能够自动循环闪烁

2）彩灯循环显示且频率快慢可调。

3）该控制电路具有8路输出。

2、设计原理

彩灯循环闪烁电路的工作原理采用555定时器连接成多谐振荡器产生频率产生连续可调的时钟脉冲信号，然后将时钟信号输出通过计数器接受。然后，经过八进制加法计数器的计数实现循环功能。最后，通过译码器译码实现循环灯亮。

该电路主要分为三个模块，多谢振荡器模块、八进制加法计数器电路模块、译码器与彩灯电路模块。其结构框图如图1所示。

图1 彩灯循环闪烁电路的设计框图

3、单元电路的设计与仿真

3.1时钟脉冲产生电路

时钟脉冲产生电路由555定时器和外接元件R1、R2、R3、C1和C2构成多谐振荡器。管脚THR与管脚TRI直接相连。图2为，产生电路模块。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外加触发信号。利用电源通过R1、R2向C1充电，以及C1通过R2、R3向放电端DIS放电，使电路产生震荡。输出矩形波，为计数器提供脉冲源。其管脚2的电容充放电波形（黄色线条）和管脚3时钟脉冲输出波形（红色线条）如图3所示。

图2 时钟脉冲产生电路的仿真图

图3 管脚2、3的输出波形

3.2计数器电路的设计与仿真

本文的彩灯电路选用74LS160N-集成10进制同步加法计数器。74LS160N具有异步清零和同步置数的功能。为了实现8盏灯循环闪烁，电路采用异步反馈清零法获得8进制计数器。如图4所示，当Q D Q C Q B Q A输出1000时，U4A输出一个低电平到CLR，将计数器清零，回到0000状态。

图4 8进制计数器仿真图

确认电路连接无误后，单击RUN，开始仿真。结果如图4，通过7段数码管看到有0-7共8个有效状态。图5即计数过程。

图5 逻辑分析输出时序波形

3.3译码和显示电路的设计

要求控制8盏灯循环闪烁，所以译码器选择具有8路输出的3-8线译码器74LS138N。8路输出端分别连接8盏彩灯。译码器输出低电平时，彩灯熄灭。反之点亮。

图6 译码显示电路图

4、总体电路仿真

连接各单元电路实现整个彩灯闪烁电路系统。总体电路仿真图如图7和8所示。由555定时器、电阻、电容等元件构成的时钟脉冲产生电路产生的矩形波为计数电路提供脉冲源。计数器电路通过反馈得到8进制加法计数器，实现对其脉冲进行加法计数。经过译码器实现彩灯的循环闪烁状态。

图7 彩灯循环闪烁电路仿真图

图8 彩灯循环闪烁电路仿真图

5、总结与收获

本文设计的彩灯循环闪烁电路，将555定时器、加法计数器以及译码器等单元电路有机的结合起来构成总电路。并通过Multisim软件对其仿真测试。使电子电路的设计、性能参数的仿真等繁琐的任务变得轻而易举。更重要的是将所学的理论知识与实际相结合，提高了解决实际问题的能力。