彩燈控制器設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)名稱： 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 題 目： 彩燈控制器設(shè)計(jì) 學(xué) 期：2013-2014學(xué)年第2學(xué)期專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 劉桂芬 遼寧工程技術(shù)大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 成 績(jī) 評(píng) 定 表評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定合格不合格單元電路及整體設(shè)計(jì)方案合理性正確性創(chuàng)新性仿真或?qū)嵺`是否進(jìn)行仿真或?qū)嵺`技術(shù)指標(biāo)或性能符合設(shè)計(jì)要求有完成結(jié)果設(shè)計(jì)報(bào)告格式正確內(nèi)容充實(shí)語言流暢標(biāo)準(zhǔn)說明：以上三大項(xiàng)指標(biāo)中，每大項(xiàng)中有兩小 項(xiàng)或三小項(xiàng)合格，視為總成績(jī)合格?？偝煽?jī)?nèi)掌谀?月 日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目彩燈控制器設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)任務(wù)1.有六只LED彩燈2.控制順序是：全亮-奇數(shù)燈依次滅

2、-偶數(shù)燈依次滅-依次亮依次滅-全亮全滅3.彩燈點(diǎn)亮?xí)r間為0.5S。三、設(shè)計(jì)計(jì)劃電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)共1周。第1天：選題，查資料；第2天：方案分析比較，確定設(shè)計(jì)方案；第34天：電路原理設(shè)計(jì)與電路仿真；第5天：編寫整理設(shè)計(jì)說明書。四、設(shè)計(jì)要求1. 畫出整體電路圖。2. 對(duì)所設(shè)計(jì)的電路全部或部分進(jìn)行仿真，使之達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)要求。3. 寫出設(shè)計(jì)說明書。指導(dǎo)教師：劉桂芬日 期：2014年6月18日摘要近年來，由于集成電路的迅速發(fā)展，使得數(shù)字邏輯電路的設(shè)計(jì)發(fā)生了根本性的變化。在設(shè)計(jì)中更多的使用中規(guī)模集成電路，不僅可以減少電路組件的數(shù)目，使電路簡(jiǎn)捷，而且能提高電路的可靠性，降低成本。因此用集成電路來實(shí)現(xiàn)更多更復(fù)雜

3、的器件功能則成為必然。 現(xiàn)代生活中，彩燈越來越成為人們的裝飾品，它不僅能美化環(huán)境，渲染氣氛，還可用于娛樂場(chǎng)所和電子玩具中，現(xiàn)以該課題為例進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)可編程的彩燈控制的電路很多，構(gòu)成方式和采用的集成片種類、數(shù)目更是五花八門，而且有專門的可編程循環(huán)彩燈控制電路。絕大多數(shù)的彩燈控制電路都是用數(shù)字電路來實(shí)現(xiàn)的，例如，用中規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)的彩燈控制器主要用計(jì)數(shù)器，譯碼器，分配器和移位寄存器等集成。本次設(shè)計(jì)的可編程彩燈控制電路就是用寄存器、計(jì)數(shù)器和譯碼器等來實(shí)現(xiàn)，其特點(diǎn)是用發(fā)光二極管顯示，實(shí)現(xiàn)可預(yù)置編程循環(huán)功能。關(guān)鍵詞：集成電路；計(jì)數(shù)器；譯碼器；目錄1 綜述12 方案設(shè)計(jì)與分析23 電路設(shè)計(jì)框

4、圖及功能描述34 電路原理設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算44.1 21進(jìn)制計(jì)數(shù)器44.2 5-32譯碼器44.3 真值表55 各單元電路的制作65.1 21進(jìn)制計(jì)數(shù)器的實(shí)現(xiàn)65.2 5-32譯碼器的實(shí)現(xiàn)75.3 控制電路的實(shí)現(xiàn)75.4 電路圖及仿真86 課程設(shè)計(jì)體會(huì)9參考文獻(xiàn)9遼寧工程技術(shù)大學(xué)電子技術(shù)課程技術(shù)1 綜述隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及人民生活水平的提高，在生活中使用彩燈作為一種裝飾越來越流行，彩燈既可以增強(qiáng)人們的視覺效果，又可以增添節(jié)日氣氛，為人們的生活增添了亮麗的色彩?，F(xiàn)代數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展逐漸趨向于小型化，快速化，精確化，控制使用簡(jiǎn)易方便的方向發(fā)展。在

5、數(shù)字電子技術(shù)廣泛應(yīng)用的階段，人們追求貫徹整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)，整個(gè)過程通過集成塊完成自動(dòng)控制，提高了設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率，大大降低了故障產(chǎn)生的機(jī)會(huì)。2 方案設(shè)計(jì)與分析方案一：利用兩片十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS161設(shè)計(jì)一個(gè)21進(jìn)制計(jì)數(shù)器，用從0到20種狀態(tài)來控制這21種狀態(tài)，然后通過譯碼器翻譯成可以實(shí)現(xiàn)的高低電平。最后寫出這21種狀態(tài)和計(jì)數(shù)器數(shù)字對(duì)應(yīng)的真值表，計(jì)算出邏輯式，便可實(shí)現(xiàn)所要求的彩燈控制。該方案思路簡(jiǎn)單明確，控制產(chǎn)生的現(xiàn)象明顯，穩(wěn)定，易于實(shí)現(xiàn)。方案二：利用兩片十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74160設(shè)計(jì)一個(gè)40進(jìn)制計(jì)數(shù)器，再用個(gè)位的0到9輸出狀態(tài)與十位的0到3四種輸出狀態(tài)通過邏輯器件構(gòu)成LED燈的控制電路，實(shí)

6、現(xiàn)彩燈的亮滅控制。該方案LED燈的控制電路比較復(fù)雜，邏輯門器件容易出現(xiàn)延遲，競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)，從而影響對(duì)LED燈的控制結(jié)果。3 電路設(shè)計(jì)框圖及功能描述按課程設(shè)計(jì)題目來看，要求實(shí)現(xiàn)彩燈的21種狀態(tài)（開始燈全部亮1種狀態(tài)，奇數(shù)的燈依次滅3種狀態(tài)，偶數(shù)的燈依次滅3種狀態(tài)，然后依次亮6種狀態(tài)，依次滅6種狀態(tài)，然后再全亮1種狀態(tài)，全滅1種狀態(tài)，共21種）。此處可以用一個(gè)21 進(jìn)制的計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)，從0到20 種狀態(tài)來控制這21 種狀態(tài)（0000010110），然后把計(jì)數(shù)器用譯碼器譯成可以實(shí)現(xiàn)的高低電平。 再寫出這21種狀態(tài)和計(jì)數(shù)器數(shù)字對(duì)應(yīng)的真值表，計(jì)算出邏輯式，便可實(shí)現(xiàn)題

7、目要求的彩燈控制。 由上分析可知需要一個(gè)21進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，然后需要一個(gè)5-32譯碼器，然后在由門電路連接LED燈。 總體設(shè)計(jì)思路圖如下所示：時(shí)鐘脈沖信號(hào)電路23進(jìn)制計(jì)數(shù)器 23進(jìn)制計(jì)數(shù)器5-32譯碼器各個(gè)門電路的連接LED燈圖1.1  整體設(shè)計(jì)方案的框圖4 電路原理設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算4.1 21 進(jìn)制計(jì)數(shù)器21進(jìn)制計(jì)數(shù)器是由兩個(gè)16進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成，并且將21進(jìn)制計(jì)數(shù)器的每個(gè)狀態(tài)輸出，令其對(duì)應(yīng)LED的每一種狀態(tài)。21 進(jìn)制計(jì)數(shù)器：用2 片74LS161（具有異步清零，同步置數(shù)的功能）擴(kuò)展成21進(jìn)制計(jì)數(shù)器，采用并行進(jìn)位方式

8、、整體置數(shù)法。因?yàn)橛?jì)數(shù)器需要23種狀態(tài)（00000-10100），所以先用兩片74LS161連接成256（16*16）進(jìn)制計(jì)數(shù)器，然后在輸出為10100（20）時(shí)，用與非門來控制兩計(jì)數(shù)器的LDN端預(yù)置數(shù)到零，完成一次完整的循環(huán)計(jì)數(shù)。4.2 5-32 譯碼器5線-32線譯碼器是由5片74LS138譯碼器實(shí)現(xiàn)，它的擴(kuò)展原理同用2片74LS138進(jìn)行4線16線擴(kuò)展類似。正常的5線-32線譯碼器應(yīng)該需要5片74LS138譯碼器來擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)，但由于本設(shè)計(jì)中要求控制彩燈變化的狀態(tài)只有23種，故只需要用4片74LS138即可實(shí)現(xiàn)5線-24線的譯碼功能，左邊的一片74LS138芯片用于控制選擇右邊的三

9、片74LS138芯片的工作或者鎖定狀態(tài)，右邊的三片74LS138芯片每片都可控制八種輸出狀態(tài)，共可控制輸出24種狀態(tài)，而題目要求為21種，所以能滿足題目的要求。當(dāng)接通時(shí)，先通過左邊的芯片控制右邊芯片的使能端來控制其是否工作，然后右邊的芯片再進(jìn)行移位變化控制終端LED彩燈的狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)21種狀態(tài)的循環(huán)。4.3 真值表由21進(jìn)制計(jì)數(shù)器輸入一個(gè)五位二進(jìn)制數(shù)（0000010110），輸出彩燈所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)（1表示燈亮，0表示燈滅），對(duì)應(yīng)的真值表如下：表4-3 真值表L0L1L2L3L4L5011111111011112101011310101040010105000010600000071000008

10、110000911100010111100111111101211111113011111140011111500011116000011170000011800000019111111200000005 各單元電路的制作5.1 21 進(jìn)制計(jì)數(shù)器的實(shí)現(xiàn)21進(jìn)制計(jì)數(shù)器是由兩個(gè)16進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成，并且將21進(jìn)制計(jì)數(shù)器的每個(gè)狀態(tài)輸出，令其對(duì)應(yīng)LED的每一種狀態(tài)，計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)如圖5-1。圖5-1 21進(jìn)制計(jì)數(shù)器及仿真5.2 5-32 譯碼器的實(shí)現(xiàn)5-32譯碼器是由5個(gè)74LS138實(shí)現(xiàn)，它的實(shí)現(xiàn)原理同用2個(gè)74LS138實(shí)現(xiàn)4-16譯碼器的原理，設(shè)計(jì)圖如圖5-2。5.3&#

11、160;控制電路的實(shí)現(xiàn) 由真值表可得到各個(gè)LED燈的邏輯表達(dá)式如下： L0=M0+M1+M2+M3+M7+M8+M9+M10+M11+M12+M19；L1=M0+M8+M9+M10+M11+M12+M13+M19；L2=M0+M1+M2+M3+M4+M9+M10+M11+M12+M13+M14+M19；L3=M0+M1+M10+M11+M12+M13+M14+M15+M19；L4=M0+M1+M2+M3+M4+M5+M11+M12+M13+M14+M15+M16+M19；L5=M0+M1+M2+M12+M13+M14+M15+M16+M17+M19；圖5-2 5-

12、32譯碼器5.4 電路圖及仿真圖3.1 整體電路圖6 課程設(shè)計(jì)體會(huì)在這次的課程設(shè)計(jì)中，我收獲很大，具體有以下幾方面： 1. 學(xué)以致用。在學(xué)習(xí)數(shù)字電路的過程中，上課我們都是些理論上的東西，并且在做實(shí)驗(yàn)的過程中也是照著書本上給出設(shè)計(jì)好的電路連線，不需要自己設(shè)計(jì)，一直都沒有運(yùn)用到自己所學(xué)的知識(shí)來設(shè)計(jì)一個(gè)電路。而這次的課程設(shè)計(jì)真正讓我們通過自己的知識(shí)和努力，通過自己查閱資料、分析來解決問題。這不但能鞏固我們所學(xué)的理論知識(shí)，又能提高我們的實(shí)踐能力。 2. 學(xué)會(huì)分析解決設(shè)計(jì)上的問題。在設(shè)計(jì)電路的過程中，每一步都要自己去思考分析，遇到問題時(shí)，經(jīng)常都要經(jīng)過多次

13、的嘗試來解決改善問題，有時(shí)一點(diǎn)微小的錯(cuò)誤都會(huì)影響到結(jié)果的正確以否，而這些微小的錯(cuò)誤經(jīng)常都是很難發(fā)現(xiàn)，這就需要我們學(xué)會(huì)仔細(xì)分析問題。 3. 懂得了如何去安裝調(diào)試電路。設(shè)計(jì)電路，關(guān)鍵步驟還在于解決實(shí)際遇到的問題，安裝調(diào)試出正確的結(jié)果，這一步是至關(guān)重要也是最為困難的。很多時(shí)候，理論分析正確，調(diào)試卻不一定正確，這關(guān)鍵也在于調(diào)試過程是否正確。我們必須遵循一些安裝調(diào)試步驟，先單個(gè)調(diào)試，然后再整體調(diào)試，先局部再整體，切不可一次安裝后調(diào)試，因?yàn)檫@樣是很難查出錯(cuò)誤來?？傊?，這次的課程設(shè)計(jì)的收獲是很大的，通過這幾天的努力，終于設(shè)計(jì)出“彩燈控制器”的電路。從開始的無從下手到熟悉各種芯片的功能，到

14、嘗試著設(shè)計(jì)各個(gè)單元電路，再到每個(gè)細(xì)節(jié)問題錯(cuò)誤的改進(jìn)和矯正，這里的每一步都是一個(gè)大大的提高，特別是許多的細(xì)節(jié)問題都是很棘手的。但是結(jié)果證明，只要不斷地努力，不斷地思考，目標(biāo)是一定會(huì)實(shí)現(xiàn)的。參考文獻(xiàn)1 閆石 主編 數(shù)字電路技術(shù)基礎(chǔ) 高等教育出版社2006.5  2 孫肖子 編著 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 高等教育出版社 2006  3 李銀華 編著 電子線路設(shè)計(jì)指導(dǎo)北京航空大學(xué)出版社 2005  4 姚福安 編著 電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐山東科學(xué)技術(shù)出版社&