彩燈控制器課程設計--流水彩燈控制器

1、<p>　　實驗題目：流水彩燈控制器</p><p><b>　　一、實驗目的</b></p><p>　　1．進一步掌握數字電路課程所學的理論知識。</p><p>　　2.了解數字電路設計的基本思想和方法，學會科學分析和解決問題。</p><p>　　3熟悉幾種常用集成數字芯片，并掌握其工作原理，進一步學

2、會使用其進行電路設計。</p><p>　　4.培養(yǎng)認真嚴謹的工作作風和實事求是的工作態(tài)度。</p><p>　　二 、設計題目與思路</p><p>　　本次數字電路課程設計我選擇的題目是“彩燈控制器設計“。</p><p><b>　　設計要求</b></p><p>　　1、控制紅、綠、黃一

3、組彩燈循環(huán)閃亮，變化的規(guī)律是：紅→ 紅綠 → 綠 → 黃綠→黃→ 全亮 → 全滅 → 紅，如此循環(huán)，產生“流水”般的效果。</p><p>　　2、彩燈白天不亮，夜晚自動亮。</p><p>　　3、“流水”的速度由快到慢，再由慢到快循環(huán)變化。</p><p>　　三、總體方案的設計與選擇</p><p><b>　　1．總體方案的

4、設計</b></p><p>　　經過分析問題及初步的整體思考，擬定以下二種方案：</p><p>　　方案一：總體電路共分三大塊。第一塊實現(xiàn)流水燈的演示，流水燈的控制及節(jié)拍控制；第二部分實現(xiàn)彩燈夜亮晝熄。</p><p><b>　　主體框圖如下： </b></p><p>　　方案二：在方案一的基礎上將

5、整體電路分為四塊。第一塊實現(xiàn)流水燈的演示和控制；第二塊實現(xiàn)節(jié)拍控制；，第三塊實現(xiàn)彩燈夜亮晝熄。并在部分電路的設計上與方案一采用了完全不同的方法，如流水燈的控制。</p><p><b>　　主體框圖如下：</b></p><p><b>　　2．總體方案的選擇</b></p><p>　　方案一與方案二最大的不同就在，前者

6、將流水燈控制與節(jié)拍控制兩種功能融合在一起，是考慮到只要計數器就可以實現(xiàn)其全部功能的原因，且原理相對簡單。如此設計，其優(yōu)點在于：設計思想比較簡單。元件種類使用少，且都較熟悉易于組裝電路。缺點則是：中間單元電路連線過于繁多，容易出錯。且可能出現(xiàn)線與線關系。要避免這些，則勢必造成門電路使用過多。導致電路不穩(wěn)定，抗干擾能力下降。</p><p>　　而后者則將以上兩種功能分開設計，各單元電路只實現(xiàn)一種功能。其優(yōu)點在于：電

7、路設計模塊化，易于檢查電路，對后面的電路組裝及電路調試帶來方便。缺點則是：節(jié)拍控制電路采用可編輯邏輯電路，原理相對復雜，不易理解。流水燈控制電路簡單，流水燈也比較簡單。基于以上原因，加上為了成功的實現(xiàn)課程設計，我選擇了連線少，易于裝和調試的方案二。</p><p>　　四、 單元電路的設計</p><p>　　1．流水燈演示控制電路</p><p>　　由一片74L

8、S161芯片以及一些邏輯門電路實現(xiàn)。其三個輸出信號端連接三個彩燈，用其輸出信號控制彩燈的亮滅實現(xiàn)流水燈演示。</p><p><b>　　電路圖如下：</b></p><p>　　2．交替節(jié)拍控制電路</p><p>　　由兩片NE555級聯(lián)實現(xiàn)。兩片555接成振蕩頻率不同的多諧振蕩器，用頻率低的振蕩器上積分電容的三角波信號，調制另一個頻率高的

9、振蕩器的振蕩頻率，使其高低往復變化。</p><p><b>　　電路圖如下 </b></p><p>　　3.彩燈夜亮晝熄控制電路</p><p><b>　　.</b></p><p><b>　　4.總體電路仿真圖</b></p><p>&l

10、t;b>　　六、 使用元件</b></p><p>　　1.設計所需的元件：</p><p>　　NE555（集成定時器） ---------------------- 2個；</p><p>　　74LS08（與門） -------------------------------- 2個；</p><p>　　74

11、LS161 （4位二進制同步加法計數器） ---------------------- 1個；</p><p>　　74LS32（或門） --------------------------------- 3個；</p><p>　　74LS00（輸入與門） ------------------------------- 1個；</p><p>　　74L

12、S03（非門） ----------------------------------------- 3個；</p><p>　　彩燈-------------------------------------------------------3個；</p><p>　　電容： 1000μf-------------------------------------------------

13、----1個；</p><p>　　10μf---------------------------------------------------- 1個；</p><p>　　電阻 ：150kΩ---------------------------------------------------1個；</p><p>　　4.7kΩ----------------

14、---------------------------------- 1個；</p><p>　　270Ω----------------------------------------------------1個；</p><p>　　七、電路組裝、調試過程中遇到的問題及解決辦法</p><p>　　在電路組裝過程中，遇到的最大問題是，當時設計時考慮不周全，芯片分

15、布不夠合理，出現(xiàn)了許多“特長線”。不但影響布線速度，而且也會給后來的調試帶來不必要的麻煩。當時已經布線不少，不可能重新開始，再三權衡，最后只移動了一個芯片，問題就得到了很大改善。其次就是布線，因為要求不準交叉，且橫平豎直，所以在保證連通的情況下，在布線上也下了不少工夫。調試過程中，第一輪用萬用表歐姆檔測試，就遇了實驗板上有插孔不通的情況，導致芯片不能正常工作。相對于別的辦法，我選擇了導線顯式連通，因為其更明晰，更易實現(xiàn)。對于高阻導線則只

16、能換掉。第二輪接電后，用萬用表的電壓檔測試單元電路的狀態(tài)。如：時鐘信號電路的信號是否正常產生，控制信號電路中的計數器能否正常計數，觸發(fā)器能否每22拍翻轉一次，最后在整體上測試一遍。</p><p>　　在整個調試完成后，卻遇到的新問題：彩燈演示時有時正常有時混亂。在排除其它可能的情況下，我仔細檢查各端子的連接情況，發(fā)現(xiàn)清“0”端在清“0”后懸空了。將其插到電源正極后，發(fā)現(xiàn)問題解決了。</p><

17、;p><b>　　八、分析與心得</b></p><p>　　課程設計剛開始，拿著選定的題目不知如何入手。畢竟課程設計不同于實驗課，電路圖都要自己設計。靜下心來，仔細分析題目，再加上指導老師的說明與提示，心中才有了譜。將整個系統(tǒng)根據不同的功能化分成模塊，再分別進行設計，逐個攻破，最后再將其整合即可。</p><p>　　在設計過程中，既有用過的芯片，又有沒用過的

18、，只能自己查表，分析功能。即學即用。最后調試階段，哪怕一個小小的錯誤也會使結果出不來。只好一條線一條線地查，一個孔一個孔地測。結果終于出來了，又發(fā)現(xiàn)有的地方還應改進。如快慢節(jié)拍不是很明顯，流水燈比較簡單，且555產生的時鐘信號頻率太小等等。</p><p>　　通過這次課程設計，使我受益頗多。既鞏固了課堂上學到的理論知識，又掌握了常用集成電路芯片的使用。在此基礎上學習了數字系統(tǒng)設計的基本思想和方法，學會了科學地分