_河南城建学院循环彩灯控制器

数字电子技术基础课程设计

河南城建 学院 自动化 专业

题 目： 循环彩灯控制器

姓 名：

学 号：

指导教师：

时间：2014年 6月 16日~2014年 6月 19

数字电子技术基础课程设计

前言

一．课程设计的目的

有助于加深我们对操作系统这门课程的理解， 我们在课堂上学的都是基础理论知识， 对于如何用程序语言来描述所学知识还是有一定难度。通过课程设计，我们可以真正理解其内涵。

有利于我们逻辑思维的锻炼， 程序设计能直接有效地训练学生的创新思维、培养分析问题、解决问题能力。即使是一个简单的程序，依然需要学生有条不理的构思。

有利于培养严谨认真的学习态度， 如果不够认真或细心， 那么可能就导致接线错误，从而无法得出运行结果。那么，这个我们反复调试，反复修改的过程，其实也是对我们认真严谨治学的一个锻炼。

二．课程设计的要求

以电子技术基础的基本理论为指导， 将设计实验分为基础型和系统型两个层次， 基础型指基本单元电路设计与调试， 系统型指若干个模拟、数字基本单元电路组成并完成特定功能的电子电路的设计、调试；

熟悉常用电子仪器操作使用和测试方法；

学习计算机软件辅助电路设计方法，能熟练应用电子线路CAD

进行电路设计和印刷电路板的设计制作；

学习电子系统电路的安装调试技术；

拓展电子电路的应用领域， 能设计、制作出满足一定性能指标或特定功能的电子电路设计任务。

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数字电子技术基础课程设计

目录

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一．设计

红灯1

0

0

的题目

循

环

彩灯控制器

二．设计的要求

共有红、黄、绿 3 色彩灯各 9 个，要求按照一定顺序和时间关系亮灭。

动作要求：先亮红灯、后绿灯、再黄灯，分别按照0.5s

的速度跑动一次。然后全部红灯亮 5s，后绿灯亮 5s、再黄灯亮 5s ,

以此顺序和时间关系进行循环。

三．电路设计分析

该循环彩灯控制器与其他普通彩灯电路不同， 他要求电路中有三种不同颜色的彩灯——红绿黄各九个。

　运行的时候先亮红灯、后绿灯、再黄灯，分别按照 0.5s 的速度跑动一次。然后全部红灯亮 5s，后绿灯亮 5s、再黄灯亮 5s 。以此顺序和时间关系进行循环。这样就要求我们设计有两个时间脉冲控制，首先是用 0.5s 的频率脉冲控制，使红灯、绿灯、黄灯依次跑动一次，然后换成 5s 的频率脉冲控制，全部红灯亮 5s，然后全部的黄灯亮 5s，最后到绿灯亮 5s。等全部的绿灯亮 5s 后，电路又换回到用 0.5s 的频率脉冲控制，如此循环下去。

由以上对电路的功能描述， 初步确定，总的电路主要是由 5 个单元电路组成，其结构框图如图所示。整个电路可由时钟脉冲产生电路、脉冲选择电路、计数器、译码器以及彩灯电路 5 个部分组成。

其真值如下图所示

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绿灯 0 1 0

黄灯 0 0 1

结构框图如下图所示

时钟脉冲产生电路

脉冲选择电路

计数器电路 译码器电路 彩灯电路

四．元件选择的方案比较

时间脉冲电路的选择

方案一：由门电路构成的多谐振荡器。当电源电压波动时，会使

振荡频率不稳定，容易受温度、电源电压及外界干扰的影响，因此频

率稳定性较差。

方案二：由集成施密特触发器组成多谐振荡器。 通过电容值和可

调的电阻值来确定输出矩形波的频率值（通常为 10HZ），并且集成施

密特触发器具有较好的性能，其正向阀值电压 UT+和负向阀值电压

UT-也很稳定，有很强的抗干扰能力，使用方便，电路简单可调。

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根据各方面因素的分析， 很明显方案二更好。

　所以选择了由集成

施密特触发器组成多谐振荡器。

计数器的选择

方案一： 74LS161芯片（74LS160、74LS162、74LS163和 74LS161

类似），是一个具有异步清零、同步置数、可预置的四位二进制计数

器。

方案二： CD4017，它是一片十进制计数器，该器件具有

10 个译

码输出端，每个译码输出端通常处于低电平， 在时钟脉冲由低到高的

转换过程中依次进入高电平，每个输出在高电平维持 10 个时钟周期

中的 1 个时钟周期，输出 10 进入低电平后进位输出由低电平转到高

电平，并能与时钟允许端连成 N级。

译码器的选择

方案一： 74lS138 ，它为 3 线-8 线 TTL 电路型号译码器，共有 54/74S138 和 54/74LS138