課程設(shè)計-- 彩燈控制器

1、<p><b>　　課程設(shè)計(論文)</b></p><p>　　題 目 名 稱 彩燈控制器 </p><p>　　課 程 名 稱 電子技術(shù)課程設(shè)計 </p><p>　　學(xué) 生 姓 名

2、 </p><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　系 、專 業(yè) 電氣工程系 </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師 </p><p>　

3、　2015年 5月 22日</p><p>　　課程設(shè)計（論文）任務(wù)書</p><p>　　注：1．此表由指導(dǎo)教師填寫，經(jīng)系、教研室審批，指導(dǎo)教師、學(xué)生簽字后生效；</p><p>　　2．此表1式3份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、教研室各1份。</p><p>　　指導(dǎo)教師（簽字）： 學(xué)生（簽字）：</

4、p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　系統(tǒng)電路的構(gòu)成只能用分立元件、或中規(guī)模集成芯片，設(shè)計一個循環(huán)可預(yù)置序列發(fā)生器，并用于控制彩燈的循環(huán)顯示。不同的預(yù)置產(chǎn)生不同的效果。實現(xiàn)循環(huán)序列發(fā)生器和彩燈控制電路，使得彩燈按一定的規(guī)律循環(huán)顯示。假定循環(huán)規(guī)律為：依次L0——L7；初態(tài)00001111（0表示滅，1表示亮），設(shè)計控制電路，可自動預(yù)置4種不同的初狀態(tài)

5、，每隔16秒改變一種，并在這四種初狀態(tài)循環(huán)，使得彩燈定時改變顯示的效果。假定四種不同的初狀態(tài)為：00001111，00010001，00110011，01110111（四種不同的初狀態(tài)及顯示規(guī)律可自行設(shè)定）           </p><p>　　關(guān)鍵詞：寄存器74ls194，計數(shù)器74LS161，數(shù)據(jù)

6、選擇器74LS151，多諧振蕩器</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要 ....................................................I</p><p>　　1 課程設(shè)計要求及題目.....................................1</p&g

7、t;<p>　　1.1 設(shè)計要求.............................................1</p><p>　　1.2 題目描述.............................................1</p><p>　　2 設(shè)計原理及方案選擇.....................................1&l

8、t;/p><p>　　2.1 設(shè)計原理及框圖.......................................1</p><p>　　2.2 方案選擇.............................................1</p><p>　　3 彩燈控制器電路設(shè)計和參數(shù)計算...........................2<

9、/p><p>　　3.1總電路設(shè)計............................................2</p><p>　　3.2單元電路設(shè)計..........................................2</p><p>　　3.2.1 脈沖發(fā)生電路......................................

10、...........2</p><p>　　3.2.2 計數(shù)器部分...................................................3</p><p>　　3.2.3 譯碼器及TTL門部分...........................................4</p><p>　　3.2.4 彩燈控制部分....

11、.............................................5</p><p>　　3.2.5 開關(guān)部分.....................................................5</p><p>　　4 軟件仿真...............................................6</p>

12、<p>　　4.1仿真過程..............................................6</p><p>　　4.2 仿真結(jié)果.............................................6</p><p>　　5 結(jié)論.................................................

13、..7</p><p>　　參考文獻.................................................8</p><p><b>　　彩燈控制器</b></p><p>　　1 課程設(shè)計要求及題目</p><p><b>　　1.1 設(shè)計要求</b></p>

14、;<p>　　節(jié)目彩燈五彩繽紛，彩燈的控制電路種類繁多。要求用中小規(guī)模集成芯片（移位寄存器為核心元件）設(shè)計并制作一個8路彩燈控制器。具體要求如下：</p><p>　　1、彩燈控制電路要求控制8個以上的彩燈。</p><p>　　2、要求彩燈組成兩種以上花型，每種花型連續(xù)循環(huán)兩次，各種花型輪流交替。</p><p><b>　　1.2 題目描

15、述</b></p><p>　　彩燈控制器實際上是一個由計數(shù)器進行技術(shù)，再經(jīng)過譯碼器譯碼后得到一定數(shù)據(jù)由移位寄存器實現(xiàn)的一種燈泡的亮與滅的循環(huán)系統(tǒng)，在平常生活中經(jīng)常見到的霓虹燈就是這一類，其閃爍時間由脈沖決定。</p><p>　　2 設(shè)計原理及方案選擇</p><p>　　2.1 設(shè)計原理及框圖</p><p>　　一個基本的彩

16、燈電路系統(tǒng)主要有脈沖信號發(fā)生器、控制電路、譯碼器及顯示器電路組成。</p><p>　　圖2-1 彩燈控制系統(tǒng)組成框圖</p><p><b>　　2.2 方案選擇</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計要求，該彩燈控制分為節(jié)拍控制由計數(shù)器完成，譯碼輸出部分，由譯碼器與若干TTL門組成（由譯碼器特性進行邏輯推理得出TTL門連接方式），彩燈控制部分

17、，由兩個移位寄存器組成。開關(guān)部分，控制彩燈是否開始，有復(fù)位作用。</p><p>　　3 彩燈控制器電路設(shè)計和參數(shù)計算</p><p><b>　　3.1總電路設(shè)計</b></p><p>　　圖3-1 彩燈控制總電路</p><p><b>　　3.2單元電路設(shè)計</b></p>&

18、lt;p>　　3.2.1脈沖發(fā)生器</p><p>　　555定時器是通過外接電阻R和電容C構(gòu)成充、放電回路電路，并由兩個比較器來檢測電容上得電壓，以確定輸出電平的高低和放電開關(guān)管的通斷，這就很方便地構(gòu)成從微妙到數(shù)十分鐘的延時電路，以及多謝振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器等脈沖波形產(chǎn)生和整形電路。 </p><p>　　用555定時器接成多謝振蕩器電路下圖3-2所示。電路

19、沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個暫態(tài)，也不需要外加觸發(fā)信號，利用電源Vcc通過R1和R2向電容器C充電，使Uc逐漸升高，升到2Vcc/3時，Uo跳變到低電平，放電端D導(dǎo)通，這時電容器C通過電阻R2和D端放電，使Uc下降，降到Vcc/3時，Uo跳變到搞電平，D端截止，電源Vcc又通過R1和R2向電容器C充電。如此循環(huán)，震蕩不停，電容C在Vcc/3和2Vcc/3之間充電放電，輸出連續(xù)的矩形脈沖。再根據(jù)頻率的理論計算公式，設(shè)置電阻、電容的數(shù)值，使其輸出頻率

20、為1HZ。本次實驗數(shù)值分別?。?#160;</p><p>　　電阻：R1=4.7K，R2=150K； 電容：C1=0.1uF，C2=04.7uF；</p><p>　　圖3-2 脈沖發(fā)生電路</p><p>　　3.2.2 計數(shù)器部分</p><p>　　圖3-3 級聯(lián)32進制計數(shù)器</p><p>　　3

21、.2.3 譯碼器及TTL門部分</p><p>　　圖3-4 譯碼器部分</p><p>　　圖3-5 TTL門部分</p><p>　　3.2.4 彩燈控制部分</p><p>　　圖3-6 移位寄存器部分</p><p>　　3.2.5 開關(guān)部分</p><p><b>　　圖3-

22、7 開關(guān)部分</b></p><p><b>　　4 軟件仿真</b></p><p><b>　　4.1仿真過程</b></p><p>　　電路的連接與仿真是我們這次課程設(shè)計的主要任務(wù)之一，也是整個過程的最</p><p>　　難的階段。仿真這部分工作在proteus仿真軟件上進行。

23、對于電路的仿真分為幾個部分，分別對電路各個部分的功能都進行仿真調(diào)試之后，每連接一部分都要調(diào)試一次，才能確保最后的成功。 </p><p>　　proteus這個仿真軟件以前用的很少，對它的基本仿真過程不是很了解，而且有些器件的位置也不是很明確，只能一邊學(xué)習(xí)，一邊仿真，過程很慢但收獲很多。  </p><p><b>　　基本過程： <

24、/b></p><p>　　1、按照電路原理圖將仿真分成幾部分依次連接電路并調(diào)試； </p><p>　　2、連接555定時器電路并調(diào)試，觀察發(fā)出的是否是1Hz的信號；</p><p>　　3、連接計數(shù)器部分并調(diào)試，觀察輸出是否是32進制的計數(shù)；         

25、;</p><p>　　4、連接譯碼器及TTL門電路并調(diào)試，觀察輸出是否符合要求；         </p><p>　　5、將脈沖振蕩器電路輸出的信號連接到計數(shù)器電路，觀察時鐘是否正常運行。</p><p><b>　　4.2仿真結(jié)果</b></p

26、><p>　　電路成功實現(xiàn)了彩燈控制的功能，可進行16s一次的彩燈循環(huán)控制，但是由于部分問題未解決，在開始前需要進行開關(guān)的復(fù)位，每次開始停止以后需要將開關(guān)進行復(fù)位，開關(guān)不能從下方復(fù)位部分開始運行。能要求實現(xiàn)彩燈控制功能。</p><p><b>　　仿真結(jié)果如下圖：</b></p><p><b>　　圖4-1 仿真結(jié)果</b>

27、;</p><p><b>　　5 總結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過這次彩燈控制課程設(shè)計，我學(xué)到了不少東西：對寄存器有了較深刻的了解，熟悉了不同芯片的結(jié)構(gòu)也掌握了一些常用芯片的工作原理及其具體使用方法。而且，通過這次對彩燈的課程與制作，我了解了設(shè)計電路的程序的要點，也深刻地理解了有關(guān)彩燈控制的原理與設(shè)計理念，更讓我深深的體會到數(shù)字電路的世界原來那么有序而復(fù)雜，其

28、中的樂趣卻不可言喻，但在設(shè)計和制作的過程中我也遇到了很多很多的麻煩，可在同學(xué)和老師的幫助與指導(dǎo)下，我還是來到了成就感的世界。 </p><p>　　通過這次的課程設(shè)計，我知道了很多有關(guān)課題設(shè)計小細節(jié)：要設(shè)計一個電路總是要先仿真成功了后才實際接線，但是最后的成品卻不一定與仿真時完全一樣，因為在實際接線中有著各種各樣的條件制約著。而且在仿真中無法成功的電路接法，在實際中因為芯片的本身的特性而能夠成功。所以在

29、設(shè)計時一個考慮兩者的差異，從中找出最適合的設(shè)計方法。 </p><p>　　當然，在設(shè)計的時候耐心是必不可少的，沒有足夠的耐心是無法完成這個即復(fù)雜又簡單的數(shù)字電路的。 </p><p>　　總之，這次試驗讓我受益匪淺，不僅僅是書本上面的固定知識結(jié)構(gòu)，還有遇到問題解決事情的能力，還有和同學(xué)，老師的交流也讓自己原來很差的語言能力得到了一定的提升。</p>&l

30、t;p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo). 北京：高等教育出版社.</p><p>　　[2] 胡宴如.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ). 北京：高等教育出版社，2011年</p><p>　　[3] 張克農(nóng).數(shù)字電子技術(shù). 北京：高教出版社出版，2010年</p>