課程設(shè)計(jì)--彩燈控制器

1、<p><b>　　課程論文首頁(yè)</b></p><p><b>　　彩燈控制器</b></p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)要求</b></p><p><b>　　1.基本要求:</b></p><p>　　可以實(shí)現(xiàn)彩燈的循環(huán)顯示。</

2、p><p>　　2.高級(jí)要求:（60分）</p><p>　　有4種不同的顯示方案。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)原理</b></p><p>　　寄存器是由具有存儲(chǔ)功能的觸發(fā)器組合起來(lái)構(gòu)成的。一個(gè)觸發(fā)器可以存儲(chǔ)一位二進(jìn)制代碼。本實(shí)驗(yàn)采用的是CT74LSL94雙向移位寄存器集成塊，該集成塊的數(shù)據(jù)可以在移位脈沖作用下一次逐

3、位右移或左移，數(shù)據(jù)既可以并行輸入、并行輸出，也可以串行輸入、串行輸出，還可以并行輸入、串行輸出，串行輸入、并行輸出，十分靈活。以下是其集成塊的管腳分布：</p><p>　　CT74LSL94的管腳分布和功能</p><p>　　如上圖所示，控制輸入端M1(S1)和M0(S0)是用來(lái)進(jìn)行移位方向控制的，S0和S1都為高電平時(shí)，進(jìn)行的是并行輸入數(shù)據(jù)；二進(jìn)制數(shù)碼在CP脈沖的控制下逐位移出寄存器

4、，即當(dāng)S0為高電平、S1為低電平時(shí)，移位寄存器處于向右移位的工作狀態(tài)；而當(dāng)S1為高電平、S0為低電平時(shí)，移位寄存器處于向左移位的工作狀態(tài)。以下是其工作時(shí)的功能表： </p><p>　　555 定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。它的功能主要由兩個(gè)比較器決定。555 定時(shí)器的內(nèi)部電路框圖和電路符號(hào)如下圖所示：</p><p>　　由上圖可以看出555定時(shí)器包括兩個(gè)電壓比較器，

5、三個(gè)等值串聯(lián)電阻，一個(gè) RS 觸發(fā)器，一個(gè)放電管 T 及功率輸出級(jí)。其工作原理是提供兩個(gè)基準(zhǔn)電壓VCC /3 和 2VCC /3。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制 RS 觸發(fā)器和放電管（晶體三極管）的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng) 5 腳懸空時(shí)，則電壓比較器 A1 的反相輸入端的電壓為 2VCC /3，A2 的同相輸入端的電壓為VCC /3。若觸發(fā)輸入端 TR 的電壓小于VCC /3，則比較器 A2 的輸出為 1，可使 RS 觸發(fā)器置 1，使

6、輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于 2VCC/3，同時(shí) TR 端的電壓大于VCC /3，則 A1 的輸出為 1，A2 的輸出為 0，可將 RS 觸發(fā)器置 0，使輸出為 0 電平。555 定時(shí)器成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器及多諧振蕩器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。本實(shí)驗(yàn)所用的就是利用555 定時(shí)器組成多諧振蕩器。其電路如下：</p><p>

7、<b>　　多諧振蕩電路</b></p><p><b>　　贊同</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)所采用清單</b></p><p>　　以下是本實(shí)驗(yàn)所需的元件清單：</p><p><b>　　電路原理圖及其分析</b></p>

8、<p>　　將以上元件連接成以下的電路圖：</p><p><b>　　電路原理圖</b></p><p><b>　　原理分析</b></p><p>　　將三塊CT74LS194D移位寄存器（U2、U1、U3）相連在一起并給予同樣的脈沖UP.電路圖中的10顆燈（U2上接1-4，U1上接5-8，U3上接9-10

9、）從左到右分別命名為1—10，并給U2上的燈1置高電平，2-10均為低電平。當(dāng)S0和S1均為高電平是就可以實(shí)現(xiàn)置數(shù)功能。仿真如下：</p><p><b>　　置數(shù)仿真結(jié)果</b></p><p><b>　　基本要求:</b></p><p>　　右循環(huán)：當(dāng)S0為高電平且S1為低電平時(shí)就可以實(shí)現(xiàn)右循環(huán)一直到燈4（為高電平

10、），利用串行送數(shù)，此時(shí)只需將U1的SR(高電平有效)端接在燈4，U3的SR接在燈8上就可以繼續(xù)右移直到燈10就會(huì)停止.再把U2的SR接在等10就可以實(shí)現(xiàn)右循環(huán).</p><p><b>　　右循環(huán)仿真結(jié)果</b></p><p>　　左循環(huán)：當(dāng)S0為低電平且S1為高電平時(shí)可以向左移（從1移到10），因此只要U1的SL端接在燈10，U2的SL接在燈5上，U3的SL接在等

11、1上就可以實(shí)現(xiàn)左循環(huán)。</p><p><b>　　左循環(huán)仿真結(jié)果</b></p><p><b>　　高級(jí)要求:</b></p><p>　　1.扭環(huán)形：就是把U3的多于的兩端接上一與非門(mén)加載U2的右移串行輸入端SR上，即SR=11*12,也就是說(shuō)在輸入為零的時(shí)候，燈11和燈12均為低電平，故SR為高電平（SR=1）。此

12、時(shí)只要控制SO和S1就可以實(shí)現(xiàn)左右移動(dòng)的循環(huán)：</p><p><b>　　扭環(huán)形仿真結(jié)果</b></p><p>　　2.閃爍：利用CT74LS194D移位寄存器的清零端加上一單刀雙擲控制開(kāi)關(guān)，一端接高電平（VDD），另外一端接一脈沖UP1，在置數(shù)或在扭環(huán)形的情況下，只要將開(kāi)關(guān)打在脈沖上時(shí)，彩燈就會(huì)閃爍，連續(xù)閃爍三圈后停下一段時(shí)間后會(huì)繼續(xù)閃爍：</p>

13、<p><b>　　閃爍仿真結(jié)果</b></p><p>　　3．同步：原理還是利用移位寄存器的串行輸入性質(zhì)，就是在實(shí)現(xiàn)左右移動(dòng)的時(shí)候，就其中一片移位寄存器的SR 或SL與其他的移位寄存器的SR 或SL并聯(lián)在一起，當(dāng)循環(huán)時(shí)的脈沖到達(dá)時(shí)，就會(huì)有兩片移位寄存器同時(shí)想同一個(gè)方向循環(huán)移動(dòng)，本實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)的是在向左移時(shí)，U1和U2的燈會(huì)同時(shí)向左循環(huán)（1-5、2-6、3-7、4-8同時(shí)亮）：&l

14、t;/p><p><b>　　同步仿真結(jié)果</b></p><p>　　4.緩沖：就是在U1的脈沖端接上一單刀雙擲開(kāi)關(guān)，一端接脈沖UP，另外一端接由555定時(shí)器組成的多諧振蕩電路的輸出端（產(chǎn)生一與UP頻率不同的脈沖UP3）,在實(shí)現(xiàn)左右循環(huán)的時(shí)候，只要將開(kāi)關(guān)打在UP3的時(shí)候，燈移動(dòng)到燈4時(shí)就會(huì)暫停一會(huì)兒（通過(guò)改變R1、R2和C的值控制），在緩慢的通過(guò)燈（5、5、7、8）又迅

15、速的通過(guò)燈（9、10），再次循環(huán)：</p><p><b>　　緩沖仿真結(jié)果</b></p><p><b>　　五、設(shè)計(jì)心得</b></p><p>　　利用CT74LS194D移位寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)彩燈控制電路，不僅加深了對(duì)移位寄存器、555定時(shí)器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器等原件的理論知識(shí)，有機(jī)地將移位寄存器集成塊、基本原件等單元