循环彩灯实习报告
电子设计与制作实习报告
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循环彩灯
摘要：设计一个循环彩灯控制电路，该电路实现了让八个彩灯循环闪烁的功能，并且正逆循环。其中，闪烁时间由555定时器这样的时钟电路产生周期为1秒的脉冲所控制；彩灯的循环闪烁由十进制计数器接受定时器产生的脉冲所控制；彩灯显示功能由三线八线译码器实现，输出分配数据直接控制灯的闪烁。
目录
1.设计背景……………………………………………………………………
1.1了解数字电路系统的定义及组成………………………………………
1.2掌握时钟电路的作用及基本构成…………………………………………
2.设计方案……………………………………………………………………
2.1任务分析……………………………………………………………………
2.2方案论证……………………………………………………………………
3.方案实施…………………………………………………………………
3.1原理图设计…………………………………………………………………
3.2电路仿真……………………………………………………………………
3.3 PCB制作…………………………………………………………………
4.结果与结论…………………………………………………………………
5.收获与致谢………………………………………………………………
7.附件…………………………………………………………………………
7.1电路原理图………………………………………………………………
7.2 PCB布线图………………………………………………………………
1
1. 设计背景
1.1 了解数字电路系统的定义及组成
用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路，或数字系统。由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能，所以又称数字逻辑电路。数字电路包括数字脉冲电路和数字逻辑电路。前者研究脉冲的产生、变换和测量；后者对数字信号进行算术运算和逻辑运算。数字电路系统一般包括输入电路、控制电路、输出电路、时钟电路和电源等。输入电路主要作用是将被控信号转换成数字信号，其形式包括各种输入接口电路。比如数字频率计中，通过输入电路对微弱信号进行放大、整形，得到数字电路可以处理的数字信号。在设计输入电路时，必须首先了解输入信号的性质，接口的条件，以设计合适的输入接口电路。
1.2 掌握时钟电路的作用及基本构成
时钟电路是数字电路系统中的灵魂，它属于一种控制电路，整个系统都在它的控制下按一定的规律工作。时钟电路包括主时钟振荡电路及经分频后形成各种时钟脉冲的电路。比如多路可编程控制器中的 555 多谐振荡电路，数字频率计中的基准时间形成电路等都属于时钟电路。设计时钟电路，应根据系统的要求首先确定主时钟的频率，并注意与其他控制信号结合产生系统所需的各种时钟脉冲。
2. 设计方案
2.1 任务分析
任务中要实现8个彩灯循环闪烁，可以通过译码器实现。要求正逆循环控制，因此需要一个时钟控制电路，555定时器可以产生；又要使八个彩灯依次闪烁且循环，故要用可逆计数器来实现一个加法功能，才能保证实现要求。需要注意的是计数器输入端怎样接高低电平才能实现循环；使用译码器来进行译码。
2.2 方案论证
根据任务要求，将整个设计化为三大电路：
一、时钟电路。首先用555定时器进行设置，与电阻和电容一起构成周期为一秒的时钟周期发生器，为电路提供时钟信号产生的脉冲，支持整个电路的工作。
二、驱动电路。可以由74LS193计数器和74LS138三线八线译码器组成用以驱动发光二极管正常工作的电路，并且在时钟电路的控制下让八个发光二极管循环工作。
三、输出电路。由八个发光二极管组成，在驱动电路控制下循环工作。
3. 方案实施
3.1 原理图设计
1、时钟电路
用555定时器设计的多谐振荡器如图1所示。
U4
LM555CM
GND
1
DIS
7
OUT3
RST
4
VCC
8
THR
6
CON
5
TRI
2
VCC
5V
C1
10nF
IC=0V
R1
48kΩ
R2
48kΩ
C2
10uF
IC=0V
图1 555定时器构成的脉冲发生器电路用555定时器构成的多谐振荡器电路如图1所示：图中电容C、电阻R1和R2作为振荡器的定时元件，决定着输出矩形波正、负脉冲的宽度。定时器的触发输入端（2脚）和阀值输入端（6脚）与电容相连；集电极开路输出端（7脚）接R1、R2相连处，用以控制电容C 的充、放电；外界控制输入端（5脚）通过0.01uF电容接地。下面图2是多谐振荡器的工作波形图。
图2 多谐振荡器的工作波形图
电路接通电源的瞬间，由于电容C来不及充电，Vc=0v，所以555定时器状态为1，输出Vo为高电平。同时，集电极输出端（7脚）对地断开，电源Vcc对电容C充电，电路进入暂稳态一，此后，电路周而复始地产生周期性的输出脉冲。多谐振荡器两个暂稳态的维持时间取决于RC充、放电回路的参数。暂稳态Ⅰ的维持时间，即输出Vo的正向脉冲宽度T1≈0.7(R1+R2)C；暂稳态二的维持时间，即输