彩灯循环控制器设计

电子技术课程设计说明书题目：彩灯循环控制器（B）

学生姓名：曹文天

学号：200806010211

院（系）：电信学院

专业：电气082

指导教师：张震强

2010 年 12 月 10 日

这次课程设计的题目是彩灯循环控制器。题目的要求是：（1）采用一个半导体数码管作为控制器的显示器，能够自动地依次显示出数字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9（自然数列），1、3、5、7、9（奇数列），0、1、2、3、4、5、6、7（音乐符号数列）和0、2、4、6、8（偶数列）,然后又依次显示出自然数列、奇数列、偶数列和音乐符号数列……如此周而复始，不断循环。（2）打开电源时，控制器可自动清零，从接通电源时刻起，数码管最先显示出自然数列的0，再显示出1，然后按上述规律变化。

彩灯控制器主要是通过计数器来实现的。这个彩灯控制电路的实质是要产生一系列的数列，包括自然数列、奇数列、偶数列、音乐数列，然后通过一个七段数码管显示出来。这些数列的生成均是通过不断给一个74HC160脉冲，使其从0到9计数并不断循环。再用另一片74HC160作为循环控制，把它设置成四循环计数器，不断输出00到11。当其输出00时为自然数列输出，01时为奇数列输出，10 时为偶数列输出，11 时为音乐数列输出。0到9的数列产生后在不同状态下通过两片74HC153置成所需数列通过CD4511译码连接数码管输出。另外，按照上述方法产生的奇、偶数列相邻两个数显示的时间是自然数列及音乐数列的二倍。则要用JK触发器加74HC153对自然数列及音乐数列的脉冲进行二分频，使得四种数列相邻两个数显示的时间相同。最后脉冲的产生是通过555电路组成多谐振荡器来产生的。我设置脉冲频率为2HZ，这样经分频后在数码管上显示的数字为一秒变一下。最后要把它们有效的结合起来联合工作，就可以实现目的功能。

1 设计题目以及要求 (1)

2 设计总体思路以及基本原理 (1)

3 单元电路模块的设计 (2)

3.1数列的产生 (2)

3.1.1自然数列的产生原理及电路图 (2)

3.1.2奇数列的产生原理及电路图 (3)

3.1.3偶数列的产生原理及电路图 (3)

3.1.4音乐数列的产生原理及电路图 (4)

3.2 脉冲发生器的设计 (5)

脉冲发生器的设计原理及电路图 (5)

3.3 循环控制电路的设计 (5)

循环控制电路的设计原理及电路图 (5)

3.4二分频电路的设计 (6)

二分频电路的设计原理及电路图 (6)

4 总电路的电路图 (7)

5 焊接、调试以及心得体会 (8)

5.1 焊接阶段 (8)

5.2 调试阶段 (8)

5.3 心得体会 (9)

6 总结 (10)

参考文献资料 (10)

附录Ⅰ原理总图

附录Ⅱ元器件清单

正文

1 设计题目以及要求

题目：彩灯循环控制器

功能要求：

（1）采用一个半导体数码管作为控制器的显示器，能够自动地依次显示出数字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9（自然数列），1、3、5、7、9（奇数列），0、1、2、3、4、5、6、7（音乐符号数列）和0、2、4、6、8（偶数列）,然后又依次显示出自然数列、奇数列、偶数列和音乐符号数列……如此周而复始，不断循环。

（2）打开电源时，控制器可自动清零，从接通电源时刻起，数码管最先显示出自然数列的0，再显示出1，然后按上述规律变化。

提示：设计时先用仿真软件Multisim测试设计电路是否正确，无误后再制作实际电路。

参考元器件：74HC160/74HC161，74HC153，NE555等

2 设计总体思路以及系统框图

这次的课程设计主要是通过计数器来实现的。这个彩灯控制电路的实质是要产生一系列的数列，包括自然数列、奇数列、偶数列、音乐数列，然后通过一个七段数码管显示出来。这些数列的生成均是通过不断给一个74HC160脉冲，使其从0到9计数并不断循环。再用另一片74HC160作为循环控制，把它设置成四循环计数器，不断输出00到11。当其输出00时为自然数列输出，01时为奇数列输出，10 时为偶数列输出，11 时为音乐数列输出。0到9的数列产生后在不同状态下通过两片74HC153置成所需数列通过CD4511译码连接数码管输出。另外，按照上述方法产生的奇、偶数列相邻两个数显示的时间是自然数列及音乐数列的二倍。则要用JK触发器加74HC153对自然数列及音乐数列的脉冲进行二分频，使得四种数列相邻两个数显示的时间相同。最后脉冲的产生是通过555电路组成多谐振荡器来产生的。我设置脉冲频率为2HZ，这样经分频后在数码管上显示的数字为一秒变一下。

图2.1 系统框图

3 单元电路模块的设计

3.1 数列的产生

3.1.1自然数列的产生设计原理及电路图

自然数列要求输出从0到9。用一片74HC160，将其置数端A、B、C、D接地，给使能端ENP、ENT、LOAD、CLR均置1，不断给其脉冲，则74HC160的输出端显示0到9并不断循环。

自然数列的产生电路图如下：

DCD_HEX

图3.1.1 自然数列的产生

3.1.2奇数列的产生设计原理及电路

奇数列要求输出1、3、5、7、9。同样用一片74HC160，将其置数端A、B、C、D接地，给使能端ENP、ENT、LOAD、CLR均置1，不断给其脉冲，不同的是给数码管的低位A永远置1 ，这样本来160输出0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001，但给数码管却输入0001、0001、0011、0011、0101、0101、0111、0111、1001、1001，则在数码管上显示1、3、5、7、9。

奇数列的产生电路图如下：

图3.1.2 奇数列的产生

3.1.3偶数列的产生设计原理及电路

偶数列要求输出0、2、4、6、8。同样用一片74HC160，将其置数端A、B、C、D接地，给使能端ENP、ENT、LOAD、CLR均置1，不断给其脉冲，不同的是给数码管的低位A永远置0，这样本来160输出0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001，但给数码管却输入0000、0000、0010、0010、0100、0100、0110、0110、1000、1000，则在数码管上显示0、2、4、6、8。

偶数列的产生电路图如下：