數(shù)電課程設(shè)計(jì)之multisim仿真-循環(huán)彩燈控制器

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1、數(shù)電課程設(shè)計(jì)之multisim仿真題目：循環(huán)彩燈控制器班級(jí)：xxxx班姓名：xxx學(xué)號(hào)：xxxxxxx循環(huán)彩燈控制器一、題目：循環(huán)彩燈控制器的設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求（1）共有紅、綠、黃3色彩燈各9個(gè)，要求按一定順序和時(shí)間關(guān)系運(yùn)行。（2）動(dòng)作要求：先紅燈，后綠燈，再黃燈，分別按0.5s的速度跑動(dòng)一次，然后，全部紅燈亮5s，再黃燈，后綠燈，各一次。以此循環(huán)。（3）對(duì)各組燈的控制，要求有驅(qū)動(dòng)電路。（4）對(duì)跑動(dòng)電路，可以每3個(gè)一組，交叉安裝，分別點(diǎn)亮每一組，利用視覺(jué)暫停，達(dá)到跑動(dòng)的效果。（5）系統(tǒng)要求仿真實(shí)驗(yàn)。三、設(shè)計(jì)與論證1、設(shè)計(jì)要求分析：該循環(huán)彩燈控制器要求電路中

2、有三種顏色的彩燈——紅、綠、黃各9個(gè)。運(yùn)行的時(shí)候，先紅燈亮，后綠燈亮，再到黃燈亮，分別按0.5s的速度跑動(dòng)一次，然后，全部紅燈亮5s，再黃燈，后綠燈，各一次。以此循環(huán)。這樣就要求我們?cè)陔娐分幸O(shè)計(jì)有2個(gè)時(shí)間脈沖控制，首先是用0.5s的頻率脈沖控制，使紅燈、綠燈、黃燈依次跑動(dòng)一次，然后換成用5s的頻率脈沖控制，全部紅燈亮5s，然后到全部黃燈亮5s，最后到綠燈亮5s。等全部的綠燈亮5s后，電路又換回用0.5s的頻率脈沖控制，如此循環(huán)下去。2、總體電路結(jié)構(gòu)框圖：由以上兩個(gè)步驟的分析以及對(duì)電路的功能描述，初步確定，總的電路主要是由5個(gè)單元電路組成，畫(huà)出電路的結(jié)構(gòu)框圖，

3、如下圖所示。整個(gè)電路可由時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路、脈沖選擇電路、計(jì)數(shù)器、譯碼器以及彩燈電路5個(gè)部分組成。3、方案設(shè)計(jì)（1）時(shí)間脈沖電路的選擇：由集成施密特觸發(fā)器組成多諧振蕩器。通過(guò)電容值和可調(diào)的電阻值來(lái)確定輸出矩形波的頻率值（通常為10HZ），并且集成施密特觸發(fā)器具有較好的性能，其正向閾值電壓UT+和負(fù)向閾值電壓UT-也很穩(wěn)定，有很強(qiáng)的抗干擾能力，使用方便，電路簡(jiǎn)單可調(diào)。（2）計(jì)數(shù)器的選擇：74LS161芯片，是一個(gè)具有異步清零、同步置數(shù)、可預(yù)置的四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。（3）譯碼器的選擇：用譯碼器74LS154。74154是4線-16線譯碼器，當(dāng)選通端（G1、G2）均為低

4、電平時(shí)，可將地址端（ABCD）的二進(jìn)制編碼在一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出端，以低電平譯出。如果將G1和G2中的一個(gè)作為數(shù)據(jù)輸入端，由ABCD對(duì)輸出尋址，74LS154還可作1線-16線數(shù)據(jù)分配器。（4）脈沖選擇電路：?jiǎn)渭冇煤?jiǎn)單的門(mén)電路來(lái)控制脈沖源的選擇。用門(mén)電路再結(jié)合譯碼器幾個(gè)輸出端共同控制脈沖源的選擇，相當(dāng)于組成了一個(gè)選頻網(wǎng)絡(luò)。（5）總電路原理設(shè)計(jì)的方案：1>27個(gè)彩燈分組，紅燈每3個(gè)為一組，有3組，綠燈每3個(gè)為一組，有3組，黃燈每3個(gè)為一組，有3組，共9組；2>需要兩個(gè)555多諧振蕩器，一個(gè)實(shí)現(xiàn)0.5s的跑動(dòng)頻率以及另一個(gè)實(shí)現(xiàn)5s的跑動(dòng)頻率；3>需要一個(gè)脈沖選擇控制電路

5、，來(lái)達(dá)到選頻功能。需要一個(gè)加法計(jì)數(shù)器和一個(gè)譯碼器。4>一個(gè)12進(jìn)制的加法計(jì)數(shù)器，再通過(guò)一個(gè)譯碼器，輸出Q0-Q11，其中Q0-Q8的輸出實(shí)行第一個(gè)跑動(dòng)效果，Q9-Q11的輸出實(shí)現(xiàn)第二個(gè)跑動(dòng)效果。5>利用前面的兩個(gè)555多諧振蕩器，使輸出Q0-Q8時(shí)用0.5s的跑動(dòng)頻率，輸出Q9-Q11時(shí)用5s的跑動(dòng)頻率。四、元器件清單及總電路工作原理1、元件清單元件序號(hào)型號(hào)主要參數(shù)數(shù)量備注1R1-R5231.5k20k15k350k5555多諧振蕩組成以及彩燈保護(hù)電阻2C1-C410nf4555多諧振蕩組成374161N4位二進(jìn)制1計(jì)數(shù)器474154N4線——16線1譯碼器5

6、NAND29二輸入與非門(mén)6AND22二輸入與門(mén)7NOT1非門(mén)8NANND31三輸入與非門(mén)9NAND41四輸入與非門(mén)10OR21二輸入或門(mén)11LEDLed—redLed—greenLed—yellow27彩燈2、仿真電路圖如圖所示：3、電路完整工作過(guò)程描述電路上有兩個(gè)用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器，分別為2kHz和200Hz。一個(gè)計(jì)數(shù)器、一個(gè)譯碼器，再加上一系列的彩燈電路。接通電源的時(shí)候，首先是頻率為2kHz的多諧振蕩器產(chǎn)生脈沖CP，送到74161計(jì)數(shù)器的~CLK端，使計(jì)數(shù)器從0000開(kāi)始計(jì)算，分別產(chǎn)生0000到1000的計(jì)算輸出量，分別送到譯碼器74154的輸

7、入端，控制9組彩燈分別以0.5S的時(shí)間各自量一次，由于譯碼器輸出是低電平有效，所以譯碼器的輸出端要接非門(mén)再接彩燈。當(dāng)計(jì)算到1001到1011的時(shí)候，此時(shí)通過(guò)一個(gè)三輸入端的與非門(mén)，使電平由0變?yōu)?，再通過(guò)一個(gè)非門(mén)，這樣就使得計(jì)數(shù)器的~CLK端由頻率為2kHz的多諧振蕩器換成頻率為200Hz的脈沖，譯碼器Q9為有效電平。當(dāng)計(jì)數(shù)到1011的時(shí)候，產(chǎn)生置數(shù)信號(hào)，由于74161是低電平同步置數(shù)的，所以要用一個(gè)與非門(mén)，把電平由1轉(zhuǎn)變?yōu)?，從而把計(jì)數(shù)器1置數(shù)到0000，重新開(kāi)始計(jì)算。此時(shí)，由于譯碼器Q9Q10Q11輸出都為高電平，通過(guò)與非門(mén)，再通過(guò)一個(gè)二端口的與門(mén)和頻率為2

8、00Hz的多諧振蕩器連接，它們總的輸出