课程设计报告(彩灯控制器)

西安文理学院机械电子工程系

课程设计报告

专业班级电子信息工程（1）班

课程数字电子技术

题目彩灯控制器

学号

学生姓名

指导教师

2010年 1月

西安文理学院机械电子工程系

课程设计任务书

学生姓名专业班级学号

指导教师职称教授教研室

课程数字电子技术

题目

彩灯控制器

任务与要求

1.掌握NE555定时器的原理及使用方法。

2.学习74LS138译码器的使用方法。

3.掌握CD4040计数器的使用方法。

4.按照设计图连好电路，实现所需功能。

5.攥写课程设计报告

开始日期 2009年12月28日完成日期2010年1月8日

2010年1月8日

目录

设计目的 (1)

设计任务和要求 (1)

总体设计方案 (2)

功能模块设计与分析 (5)

电路的安装与调试 (8)

实验仪器及元器件清单 (11)

心得体会 (10)

附录一系统电路图 (9)

一、设计目的

用CD4040芯片、LS138芯片、NE555芯片完成彩灯控制器。

二、设计要求和任务

通过循序渐进地独立完成数字电路的设计任务，加深对理论知识的理解，有效地提高了动手能力，独立分析问题、解决问题能力，协调能力和创造性思维能力。重点提高在数字电路应用方面的实践技能，树立严谨的科学作风，培养综合运用理论知识解决实际问题的能力。通过电路的设计、安装、调试、整理资料等环节，初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法。

基本要求：

（一）．掌握数字逻辑电路分析和设计的基本方法

1.根据设计任务和指标，初选电路；

2.通过调查研究、设计计算，确定电路方案；

3.选测元器件，安装电路，独立进行试验，并通过调试改进方案；

4.分析课程设计结果，写出设计报告。

（二）．培养一定自学能力和独立分析问题、解决问题能力

1.学会分析、找出解决问题的方法；

2.对设计中遇到的问题，能独立思考，查阅资料，寻找答案；

3.掌握一些测试电路的基本方法，课程设计中出现一般故障，能通过“分析、观察、判

断、试验、再判断”的基本方法独立解决；

4.能对课程设计结果进行分析和评价。

（三）．掌握安装、布线、调试等基本技能

1.掌握常用的仿真软件，并能够利用仿真软件进行一定的电路调试、改进；

2.掌握数字电路布线、调试的基本技巧；

3.巩固常用仪器的正确使用方法。

（四）．培养实践能力

通过严格的科学训练和工程设计实践，树立严肃认真、一丝不苟、实事求是的科学作风，并培养团结协作的精神。

三.实践原理

本实践电路原理如图3-1所示，用555组成多谐振荡器，f =101HZ 。由CD4040经分频后，高三位Q 11、Q 10、Q 9输出分别接在74LS138译码器的C 、B 、A 三端。每隔t=256/f≈2.5s 的时间。A 变化一次，每隔约5S 的时间B 变化一次每隔10S 的时间C 变化一次，从而使其输出端Y0 ～ Y7驱动的发光二极管呈现顺序循环亮与灭。总电路图设计如下：

四、功能模块设计与分析

1.时钟脉冲电路：

在本电路中信号源由NE555定时器产生，NE 555定时器是一种中规模

集成电路，外形为双列直插8脚结构，体积很小，使用起来方便。只要在外部配上几个适当的阻容元件，就可以构成史密特触发器、单稳态触发器及自激多谐振荡器等脉冲信号产生与变换电路。它在波形的产生与变换、测量与控制、定时电路、家用电器、电子玩具、电子乐器等方面有广泛的应用。集成555定时器有双极性型和CMOS 型两种产品。一般双极性型产品型号的最后三位数都是555，CMOS 型产品型号的最后四位数都是7555.它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。器件电源电压推荐为4．5～12V ，最大输出电流200mA 以内，并能与TTL 、CMOS 逻辑电平相兼容。其主要参数见表。

图3-7 彩灯控制电路

实践图3-1彩灯控制电路

555定时器的内部电路框图及逻辑符号和管脚排列分别如图所示。

引脚功能：

V i1（TH ）：高电平触发端，简称高触发端，又称阈值端，标志为TH 。 V i2（TR ）：低电平触发端，简称低触发端，标志为TR 。 V CO ：控制电压端。V O ：输出端。 Dis ：放电端。Rd ：复位端。

两定时器内含一个由三个阻值相同的电阻R 组成的分压网络，产生31V CC 和32V CC 两个基准电个电压比较器C 1、C 2；一个由与非门G 1、G 2组成的基本RS 触发器（低电平触发）；放电三极管T 和输出反相缓冲器G 3。

Rd 是复位端，低电平有效。复位后, 基本RS 触发器的Q 端为1（高电平），经反相缓冲器后，输出为0（低电平）。

分析图1的电路：在555定时器的V CC 端和地之间加上电压，并让V CO 悬空，则比较器C 1的同相输入端接参考电压32V CC ，比较器C 2反相输入端接参考电压31V CC ，为了学习方便，我们规定：

当TH 端的电压>32V CC 时，写为V TH =1，当TH 端的电压<32V CC 时，写为V TH =0。

图1 555定时器内部结构

Vi1(TH)

Vi2

(TR)

Vco

.

.

.

(a) 555的逻辑符号

(b) 555的引脚排列

图.2 555定时器逻辑符号

和引脚