彩燈控制器設(shè)計 數(shù)電課程設(shè)計

1、彩燈控制器的設(shè)計 專業(yè)：yyyyyyyyyyyyy 學(xué)號：yyyyyyyyyyyyy 姓名：目錄一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?二、設(shè)計題目與思路3三、總體方案的設(shè)計與選擇31、總體方案的設(shè)計 32、總體方案的選擇 4四、單元電路的設(shè)計51、花型演示電路 52、花型控制信號電路 53、交替節(jié)拍控制電路 64、時鐘信號電路 7五、總體電路圖（見附頁）7六、使用元件9七、電路組裝、調(diào)試過程中遇到的問題及解決辦法9八、分析與心得10一 、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 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 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

2、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)計題目與思路本次數(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。4.選擇：用可編輯邏輯器件實(shí)現(xiàn)。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。主體框圖如下： 花型演示電路花型控制節(jié)拍控制電路時鐘信號電路方案二：在方案一的基礎(chǔ)上將整體電路分為四塊。第

3、一塊實(shí)現(xiàn)花型的演示；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：花型演示電路花型控制電路節(jié)拍控制電路時鐘信號電路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

4、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)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)拍控制電路采用可編輯邏輯電路，原理相對復(fù)雜，不易理解?；ㄐ涂刂齐娐泛唵?，花型也比較簡單?；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、 單元電路的設(shè)計1花型演示電路由二片移位寄存器194級聯(lián)實(shí)現(xiàn)。其八個輸出信號端連接八個發(fā)光二極管，用其輸出信號控制發(fā)光二級管的亮滅實(shí)現(xiàn)花型演示。電路圖如下：2花型控制信號電路由二片161級聯(lián)的模22（三種花型節(jié)拍總數(shù)）計數(shù)器加d觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)。將其幾個輸出信號加上適當(dāng)門電路產(chǎn)生三種花型所需的輸入信

5、號，并將計數(shù)器的重置（計數(shù)器用置數(shù)法設(shè)計）信號通過d觸發(fā)器（確保每個狀態(tài)保持22拍）反饋到節(jié)拍控制電路。電路圖如下：3交替節(jié)拍控制電路 由一片74139和一片74194級聯(lián)實(shí)現(xiàn)。將上一單元電路的反饋信號作為139的地址端，從而改變194的工作狀態(tài)，整體上實(shí)現(xiàn)脈沖頻率的變換，即交替產(chǎn)生快慢節(jié)拍。電路圖如下: 4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?。?.7f 0.01f電阻?。?50 k 4.7 k時鐘信號頻率為： f=1/t=1/0.7(r1+r2)c=1hz電路圖如下：五、總體電路圖（見附頁）六、 使用元件1.設(shè)計所需的元件：74ls161（四位二進(jìn)制同步計數(shù)器） - 2個

6、；74ls194（移位寄存器） - 3個；74ls139 （雙二線四線譯碼器） - -1個；74ls74（雙d 觸發(fā)器） - 1個；74ls20（雙四輸入與非門） - 1個；74ls04（六非門） - 1個；發(fā)光二極管-8個；電容： 4.7f-1個；0.01f- 1個；電阻 ：150k-1個；4.7k- 1個；270-1個；實(shí)驗(yàn)板一個；萬用表一個；導(dǎo)線若干；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

7、，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?yàn)橐蟛粶?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。調(diào)試過程中，第一輪用萬用表歐姆檔測試，就遇了實(shí)驗(yàn)板上有插孔不通的情況，導(dǎo)致芯片不能正常工作。相對于別的辦法，我選擇了導(dǎo)線顯式連通，因?yàn)槠涓魑?，更易?shí)現(xiàn)。對于高阻導(dǎo)線則只能換掉。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(chǎn)生，控制信號電路中的計數(shù)器能否正常計數(shù)，d觸發(fā)器能否每22拍翻轉(zhuǎn)一次，最后在整體上測試一遍。在整個調(diào)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(xì)檢查各端子的連接情

8、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。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(yàn)課，電路圖都要自己設(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