多路彩燈控制器.

1、電子技術(shù)課程 設(shè)計 多 路 彩 燈 控 制 器學(xué)院：電子信息工程學(xué)院學(xué)號：200615010217 指導(dǎo)教師：祁艷杰 2008-12-17多路彩燈控制器目錄設(shè)計目的設(shè)計任務(wù)與要求三、總體方案的設(shè)計與選擇1 、 總 體 方 案 的 設(shè) 計2 、 總 體 方 案 的 選 擇四、使用元件及元件說明五、單元電路的設(shè)計1 、 花型演示電路2 、 花型控制信號電路3 、 快慢節(jié)奏控制電路4 、 時鐘信號控制電路六、總體電路圖七、電路組裝、調(diào)試過程中遇到的問題及解決辦法八、分析與心得、設(shè)計目的：1 、進(jìn)一步掌握數(shù)字電路課程所學(xué)的理論知識。2 、了解數(shù)字電路設(shè)計的基本思想和方法，學(xué)會科學(xué)分析和解決問題。3 、

2、熟悉幾種常用集成數(shù)字芯片，并掌握其工作原理，進(jìn)一步學(xué)會使用其進(jìn)行電路設(shè) 計。4.培養(yǎng)認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和實(shí)事求是的工作態(tài)度。二、設(shè)計任務(wù)與要求本次數(shù)字電路課程設(shè)計我選擇的題目是“多路彩燈控制器”。這個系統(tǒng)的主要功能是：1、自動控制多路彩燈按預(yù)設(shè)的花型進(jìn)行變換；2、花型種類不少于三種，花型自擬；3、分別用快慢兩種節(jié)拍實(shí)現(xiàn)花型變換。三、總體方案的設(shè)計與選擇1、總體方案的設(shè)計經(jīng)過分析問題及初步的整體思考，擬定以下二種方案：方案一：總體電路共分三大塊。第一塊實(shí)現(xiàn)花型的演示；第二塊實(shí)現(xiàn)花型的控制及 節(jié)拍控制；第三塊實(shí)現(xiàn)時鐘信號的產(chǎn)生。結(jié)構(gòu)框圖如下：方案二：在方案一的基礎(chǔ)上將整體電路分為四塊。第一塊實(shí)現(xiàn)花

3、型的演示；第二塊實(shí)現(xiàn)花型的控制；第三塊實(shí)現(xiàn)節(jié)拍控制；第四塊實(shí)現(xiàn)時鐘信號的產(chǎn)生。并在部分電路的設(shè)計上與方案一采用了完全不同的方法，如花型的控制。主體框圖如下:2 .總體方案的選擇方案一與方案二最大的不同就在，前者將花型控制與節(jié)拍控制兩種功能融合 在一起，是考慮到只要計數(shù)器就可以實(shí)現(xiàn)其全部功能的原因，且原理相對簡單。 如此設(shè)計，其優(yōu)點(diǎn)在于：設(shè)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(diǎn)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(guān)系。要避免這些，則勢必造成門電路使用過多，導(dǎo)致電路不穩(wěn)定，抗干擾能力下降。而后者則將以上兩種功能分開設(shè)計，各單元電路只實(shí)現(xiàn)一種功能。其優(yōu)點(diǎn)

4、在 于：電路設(shè)計模塊化，易于檢查電路，對后面的電路組裝及電路調(diào)試帶來方便。 缺點(diǎn)則是：節(jié)拍控制采用了沒有學(xué)過的器件，原理相對復(fù)雜，不易理解?；ㄐ涂?制電路簡單，花型也比較簡單，過度過程可能會出現(xiàn)亂碼?；谝陨显?，加上為了成功的實(shí)現(xiàn)課程設(shè)計，我選擇了連線少，易于組裝和調(diào)試的方案二。四、使用元件1.設(shè)計所需的元件:名稱功用個數(shù)（個）74LS164移位寄存器274LS153雙四選一數(shù)據(jù)選擇器174LS74雙D觸發(fā)器274LS161十六進(jìn)制同步計數(shù)器2LM555CM555定時器2發(fā)光二極管20電容10 nf2電容1卩f2滑動變阻器1 k Q1滑動變阻器20 k Q1電阻47.5 k Q2電阻499

5、k Q2實(shí)驗板1萬用表1導(dǎo)線若干2、器件的邏輯結(jié)構(gòu)、邏輯框圖、邏輯功能表及邏輯功能說明(1 ) 74LS164 (串入并出的8位移位寄存器)芯片結(jié)構(gòu):ITOPVIEWIA匕1U (2/3)Vcc,ui2 (1/3)Vcc時，放電晶體管VT導(dǎo)通，輸出端uo為低電平。當(dāng)uil v (2/3)Vcc,ui2 (1/3)Vcc時，電路亦保持原狀態(tài)不變。如果在電壓控制端(5腳)施加一個外加電壓(其值在0Vcc之間)，比較器的參考電壓將發(fā)生變化，電路相應(yīng)的閾值、觸發(fā)電平也將隨之變化，進(jìn)而影響電路的工作狀綣人* 岀W電平儺劇8W,低電平觸畑伽）更也氏）輸岀（）故電管VT竹號缶X00導(dǎo)通11載止訊：10導(dǎo)通申

6、CC pcc1不蠻不變(5) 74LS161847$5$251芯片結(jié)構(gòu):r:QDEP;NDLI 一 2=1.0 -丿It = H Hc-* 一Tw1、由電路寫出驅(qū)動方程J A = Q21Q31 = LD Q22 Q31 = LD LD A (LD Q4)=LD LD A (LD EP ET) Ka 92Q31 =LD A(LD EP ET)2、功能分析(1)當(dāng) EP=ET=1、LD=1時,Ja=1,Ka=1,即為T觸發(fā)器，具有計數(shù)功能例:J d=K=QCBQ 當(dāng) Q= Q = Q = 1 時，計數(shù)。(2)當(dāng) EP=ET=1、LD=0時,JaKaQA1-J a-二 Jd此時計數(shù)器為置數(shù)功能(3)

7、當(dāng) EP(或 ET)=0 , LD=1 時Ja =0Ka =0此時計數(shù)器為保持功能(4)當(dāng)圖中R)= 0時,LD =匯不論EP = x 總有Qn41 =0ET =匯此時計數(shù)器為清零功能CP的作用時刻：CP為低電平時，C偽高電平；由于JK觸發(fā)器的 符號知，要求C偽后沿，而對CP來說恰為前沿_廠有效Rd預(yù)置便能時榊CP預(yù)覺數(shù)據(jù)輸人1CQaQu!ilE7QcQi)LXXXXXXXXLLLLHLXXfAC:ACI)HHLXXXXyf將11HXLXXXft!HHHHJXXX數(shù)內(nèi)部原理圖:五、單元電路的設(shè)計1、花型演示電路由兩片74IS164級聯(lián)實(shí)現(xiàn)，其輸出端共計接十六 個小燈泡，用其輸出信號控制花型的變

8、換，通過仿真可以看出由十六只小燈泡構(gòu)成的“心”可以實(shí)現(xiàn)由不同 的角度變換而成，使人感覺賞心悅目其控制電路如下：2 、花型信號控制電路：通過74LS153外加兩片D觸發(fā)器來控制74LS164構(gòu)成，將級聯(lián)兩D觸發(fā)器的輸出端的高電位接74LS153的B,低電位接A，來控制74LS153產(chǎn)生2、4、8、16的分頻信號，來控制74LS164產(chǎn)生一亮一滅、兩亮兩滅、四亮四滅、逐次點(diǎn)亮逐次熄 滅四種不同的花型，從而從不同角度形成“心”其電路圖如下：74LS153NU4*&- & 1 JX CCCC 冷亠工王i工3 快慢節(jié)拍控制電路由一片555定時器加適當(dāng)?shù)碾娮韬碗娙輼?gòu)成。通過改變電阻或電容的大小來改變555

9、定時器的輸出端產(chǎn)生信號的頻率，改變它送給雙D觸發(fā)器的脈沖，改變雙 D觸發(fā)器輸出端5和9輸出高低點(diǎn)平的快慢，從而實(shí)現(xiàn)快慢節(jié)拍控制電路其電路圖如下:*和2%Key-I -i I a E b b I- I 丄 R - 9kL： ITI-Ja B I- I- I- IAR2:439k-ver.DISTHETRrPON.-Q. .r. . : iffliiF十 lilFG1ourCHDU2LM555CM*1PR14H1CUCUP 、 也dZLR -14HlbJJk1111ED燉MELE 74L574D4 時鐘信號電路由一片555加上適當(dāng)電容及電阻實(shí)現(xiàn),電容取：1uf、 10nf電阻?。?7.5 k Q4

10、7.5k Q時鐘信號頻率為：f=1/T=1/0.7(R1+R2)C=14.8 HZ六、總體電路圖（見附頁） 七、電路組裝、調(diào)試過程中遇到的問題及 解決辦法 在電路組裝過程中，遇到的最大問題是，當(dāng)時設(shè)計時考慮不周全，芯片分布不 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(diào)試帶來 不必要的麻煩。當(dāng)時已經(jīng)布線不少，不可能重新開始，再三權(quán)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(zhǔn)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。八、分析與心得 課程設(shè)計剛開始，拿著選定的題目不知如何入手。畢竟課程設(shè)計不同于實(shí)驗 課，電路圖都要自己

11、設(shè)計。靜下心來，仔細(xì)分析題目，再加上指導(dǎo)老師的說明與提 示，心中才有了譜。將整個系統(tǒng)根據(jù)不同的功能化分成模塊，再分別進(jìn)行設(shè)計，逐 個攻破，最后再將其整合即可。在設(shè)計過程中，既有用過的芯片，又有沒用過的，只能自己查表，分析功能。 即學(xué)即用。最后調(diào)試階段，哪怕一個小小的錯誤也會使結(jié)果出不來。只好一條線一 條線地查，一個孔一個孔地測。結(jié)果終于出來了，又發(fā)現(xiàn)有的地方還應(yīng)改進(jìn)。如快 慢節(jié)拍不是很明顯，花型比較簡單，且 555 產(chǎn)生的時鐘信號頻率太小等等。通過這次課程設(shè)計，使我受益頗多。既鞏固了課堂上學(xué)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(chǔ)上學(xué)習(xí)了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的基本思想和方法， 學(xué)會了科學(xué)地分析實(shí)際問題，通過查資料、分析資料及請教老師和同學(xué)等多種途