《电工电子综合》课程设计-音乐数字彩灯彩灯控制器.doc

引言
这次的课程设计主要是通过计数器,译码器来实现的,这个音乐数字彩灯控制电路实质上就是循环发出一系列的有规律的数列,并通过数码管显示出来。这里主要使用的就是计数器,计数器在时序电路中应用很广泛,它不仅可以用于对脉冲进行计数,还可以用于定时等其他功能。运用计数器的不同功能和不同接法就可以实现不同的序列输出。
这次的实验内容需要是数码管能够按照要求依次输出自然数序列,计数序列,偶数序列还有音乐序列。为了实现这个循环输出的功能,经过分析可以用2线—4线译码器和四进制加计数器来控制四个计数器来实现对数列循环输出。
脉冲信号可根据555定时器来设计一个多谐振荡器来产生方波,通过方波来驱动计数器工作。
由于自然数序列和音乐序列与计数序列和偶数序列的频率有2倍的关系,为了使数字显示时间基本相等所以需要用JK触发器来设计一个分频电路。
通过以上的准备分析,这次的实际的原理电路则可以根据以上绘出。
音乐数字彩灯彩灯控制器
1 设计意义及要求

音乐数字彩灯控制器在现实生活中有很广泛的商业用途,常用于商业广告等各个领域,随着时代的进步也对音乐数字彩灯控制器有了更高的要求。
通过本次音乐数字彩灯控制器的设计与制作是自己有机会将自己所学的知识应用到生活实践中,增强学生理论联系实践的能力。进一步学****掌握组合逻辑电路与时序逻辑电路的设计、组装与调试的方法。熟悉各种重用芯片的功能与使用的技巧。通过本次小组合作,学会与团队成员相互学****相互帮助的方法。同时锻炼了自己分析电路以几查找问题的能力。
设计要求
设计要求
运用所学的模电知识和数字电路知识;
用到的原件:实验板、电源、连接导线、74系列芯片、555芯片或微处理器等。
初始条件
数码管自动一次显示数字列队0,1,2,3,4,5,6,7,8,9(自然数列);1,3,5,7,9(奇数列);0,2,4,6,8(偶数列);0,1,2,3,4,5,6,7,0,1(音乐数列)。然后有一次显示同上数列,不断循环。
打开电源开关,自动清零,即通电后最先显示自然数列的0再显示出1然后按上述规律变化。
每个数字显示时间(从数码管显示之时起到消失之时止)基本相等。
2 方案设计
设计思路
此彩灯控制器由555及相关电阻和电容构成振荡信号发生电路;由三片74LS191计数器实现对自然数列、奇数列、偶数列和音乐数字序列的控制;由一片74HC139和一片74HC390实现对四个数列控制器清零的控制以实现四个数列的循环。本设计可以实现自然数列、奇数列、偶数列、音乐数列的循环显示,打开电源开关后自动清零,每个数字的一次显示时间基本相等。本设计所用到的芯片都是常规芯片,在市场上容易购到。
方案设计
总原理框图
工作开关
循环控制
脉冲电路
计数电路
显示电路
图1 总原理图
1) 工作开关即是电源开关。
2) 脉冲电路可有555以及所需的电阻和电容构成频率发生电路。
3) 计数电路由4片74LS161芯片分别完成自然数序列、奇数序列、偶数序列、音乐序列的计数。
4) 循环控制由四进制计数器74HC390和二线—四线译码器74HC139来控制计数器74LS161的清零端来实现的循环计数。
5) 显示电路通过数码管来显示数据。
实验方案一(自己的方案)
实验电路原理图如下
图2 实验电路原理图
工作原理
本电路由1片74HC113、1片555、1片74HC390、1片74HC139、4片74161、5片4072、4片7408、6片74LS04、、。
当电源接通时,555开始发出矩形脉冲送到U4和U5以及74HC113组成的分频电路,矩形脉冲经过分频后送到U3和U6。由于74HC139和74HC390组成循环控制电路控制计数器的清零端,使一个计数器工作时其余三个计数器保持清零状态。
首先U3开始计数,其余三个计数器保持清零状态,故数码管输出0-1-2-3-4-5-6-7-8-9(自然数),当U3计到10时通过瞬间的电平变化给74HC390一个瞬间脉冲是循环电路给U4一个高电平,同时对其余三个计数器给一个低电平使它们保持清零状态。
U4开始计数,循环电路保持其余三个计数器的清零状态,这是数码管输出1-3-5-7-9(奇数),同样当U4计到10时通过瞬间的电平变化给循环电路一个瞬间脉冲,循环电路接收到脉冲后给U5一个高电平,同时给其余三个计数器一个低电平使它们保持清零状态。
U5开始计数,循环电路保持其余三个计数器的清零状态,这时数码管输出0-2-4-6-8(偶数)