彩燈控制設(shè)計(jì)

1、湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱： 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 報(bào)告題目： 彩燈控制器的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 所在學(xué)院： 專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 20 13 年 12 月 25 日彩燈控制器的設(shè)計(jì)報(bào)告題目彩燈控制器的設(shè)計(jì)完成時(shí)間2013/12/25學(xué)生姓名專業(yè)班級(jí)指導(dǎo)教師職稱講師總體設(shè)計(jì)要求和技術(shù)要點(diǎn)一、設(shè)計(jì)要求1、用16個(gè)三色LED燈組成一個(gè)彩燈模型；2、循環(huán)顯示不少于16種不同顯示狀態(tài)，具有一定的觀賞性；3、每種狀態(tài)的顯示時(shí)間在1S-2S可調(diào)；4、具有加電復(fù)位功能二、技術(shù)要點(diǎn)系統(tǒng)框圖如下：摘要 現(xiàn)代電子技術(shù)的課程設(shè)計(jì)主要利用EWB或Multisim軟件進(jìn)行電路圖的繪制及仿真設(shè)計(jì)。根據(jù)課題

2、的任務(wù)、要求和條件進(jìn)行總體方案的設(shè)計(jì)，并通過論證與選擇，確定總統(tǒng)方案。此后是對(duì)方案中單元電路進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)計(jì)算，包括元器件的選用和電路參數(shù)的計(jì)算。并用電子設(shè)計(jì)軟件對(duì)電路進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)和模擬仿真。最后畫出總體電路圖。預(yù)設(shè)計(jì)經(jīng)指導(dǎo)老師審查通過后，從實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)取所需元件和材料，并在實(shí)驗(yàn)板上焊接電路。此后運(yùn)用測(cè)試儀表進(jìn)行電路調(diào)試，排除電路故障，調(diào)整元器件，修改電路，使之達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。課程設(shè)計(jì)的總結(jié)報(bào)告是對(duì)學(xué)生寫科學(xué)論文和科研總結(jié)報(bào)告的能力訓(xùn)練。通過寫報(bào)告，不僅把設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試的內(nèi)容進(jìn)行全面總結(jié)，而且把實(shí)踐內(nèi)容上升到理論高度?，F(xiàn)代電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到以下基本要求：1)綜合運(yùn)用電子技術(shù)課程中所學(xué)到的理

3、論知識(shí)去獨(dú)立完成一個(gè)設(shè)計(jì)課題；2)通過查閱手冊(cè)和文獻(xiàn)資料，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和解決實(shí)際問題的能力；3)進(jìn)一步熟悉常用電子器件的類型和特性，并掌握合理選用的原則；4)學(xué)會(huì)電子電路的安裝與調(diào)試技能；5)進(jìn)一步熟悉電子儀器的正確使用方法；6)學(xué)會(huì)撰寫課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告；7)培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。關(guān)鍵詞：多諧振蕩器 計(jì)數(shù)器 譯碼器 EWB 頻率目錄一、概述1二、設(shè)計(jì)方案的選擇和電路框圖1 2.1、設(shè)計(jì)目的1 2.2、 題目分析1 2.3、題目設(shè)計(jì)1 2.4、結(jié)構(gòu)框圖1三、設(shè)計(jì)原理1四、各單元電路的設(shè)計(jì)、計(jì)算和說明(本人負(fù)責(zé)部分)2 （一）74LS161計(jì)數(shù)部分2 （二）74LS138譯碼

4、電路2五、整體電路圖4六、所用元器件及器材5七、芯片功能5 7.1、NE5555 7.2、74LS1386 7.2.1、譯碼器簡(jiǎn)介6 7.2.2 74LS138 的應(yīng)用6 7.3、74LS1617 7.3.1、74LS161簡(jiǎn)介7 7.3.2、74LS161的應(yīng)用7八、結(jié)論與心得8九、參考文獻(xiàn)9一、概述彩燈控制器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介：利用移位寄存器和計(jì)數(shù)器等設(shè)計(jì)一彩燈控制電路，改變電路的不同工作狀態(tài)，控制彩燈變幻出不同的閃爍效果。電路實(shí)用，也可以通過計(jì)算機(jī)仿真直觀地看到循環(huán)彩燈的控制效果，綜合運(yùn)用所學(xué)數(shù)字電路知識(shí)，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)和調(diào)試方法，從而產(chǎn)生濃厚興趣。如果稍微改動(dòng)控制電路，可以更加完善，完成基于移位寄存器

5、的彩燈控制器設(shè)計(jì)。二、設(shè)計(jì)方案的選擇和電路框圖2.1設(shè)計(jì)目的設(shè)計(jì)一種利用發(fā)光二極管作為彩燈指示實(shí)現(xiàn)發(fā)光二極管依次點(diǎn)亮形成移動(dòng)的光點(diǎn)并不斷循環(huán)的彩燈循環(huán)控制電路，要求可以實(shí)現(xiàn)彩燈循環(huán)的變化規(guī)律可以調(diào)節(jié)。1）學(xué)會(huì)分析、設(shè)計(jì)和測(cè)試用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器。2）熟悉譯碼器和中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器的工作原理。3）利用譯碼器和計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)彩燈控制電路，實(shí)現(xiàn)不同的閃爍效果2.2 題目分析我們?cè)O(shè)計(jì)的流水燈實(shí)際上是主要使用一個(gè)74LS161，兩個(gè)74LS138，四個(gè)74LS00和一個(gè)555定時(shí)器這五個(gè)芯片對(duì)24個(gè)LED進(jìn)行控制，產(chǎn)生循環(huán)控制的效果。2.3題目設(shè)計(jì)用附加電容、電阻把555定時(shí)器接成一多諧震蕩器，產(chǎn)生

6、脈沖信號(hào)。兩個(gè)74LS138擴(kuò)展成4-16線譯碼器，與LED向接。74LS161作為計(jì)數(shù)器。555時(shí)序電路74LS161計(jì)數(shù)部分2.4結(jié)構(gòu)框圖如圖1.74LS138譯碼器電路部分LED顯示部分圖1 結(jié)構(gòu)框圖三、設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)彩燈循環(huán)控制電路，要求該電路彩燈循環(huán)顯示頻率快慢可調(diào)，控制器具有多路輸出。該電路由555定時(shí)器、74LS161計(jì)數(shù)器和138譯碼器組成。74LS191計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)由555振蕩電路提供。計(jì)數(shù)器輸出信號(hào)輸人至138譯碼器，由138譯碼，根據(jù)計(jì)數(shù)器輸出不同的計(jì)數(shù)結(jié)果，即可控制138譯碼器譯碼得到不同的輸出信號(hào)，決定彩燈的循環(huán)變化。顯然，不同的計(jì)數(shù)器與譯碼器電路，得到的是不同的彩

7、燈循環(huán)控制結(jié)果。若譯碼變，在計(jì)數(shù)器的控制端輸入不同的控制信號(hào)，進(jìn)行不同的計(jì)數(shù)，則在輸出端可見不同的彩燈循環(huán)輸出。四、各單元電路的設(shè)計(jì)、計(jì)算和說明（一）74LS161計(jì)數(shù)部分 因?yàn)樵谠囼?yàn)中需要一個(gè)16進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，因此采用74LS161同步計(jì)數(shù)器。我們可以改變計(jì)數(shù)器的加減來控制LED亮滅的方向。 置數(shù)端A、B、C、D分別置0。7、10、9、1 腳接高電平，9腳為異步置數(shù)控制端，地電平有效，接高電平。2腳接脈沖信號(hào)，同555定時(shí)器的OUT腳向接。圖3 74LS161計(jì)數(shù)器電路（二）74LS138譯碼電路用兩片3線-8線譯碼器74LS138組成4線-16線譯碼器，將輸入的4位二進(jìn)制代碼譯成16個(gè)獨(dú)立

8、的低電平信號(hào)。如下圖。取第（1）片74LS138的和作為它的第四個(gè)地址輸入端（在同一個(gè)時(shí)間令），取第（2）片的作為它的第四個(gè)地址輸入端（在同一個(gè)時(shí)間令），取兩片的、，并將第（1）片的和接至，將第（2）片的接至，如下圖所示，于是得到兩片74LS138的輸出分別為式（3.3.8）表明時(shí)第（1）片74LS138工作而第（2）片74LS138禁止，將的00000111這8個(gè)代碼譯成8個(gè)低電平信號(hào)。而式（3.3.9）表明時(shí)，第（2）片74LS138工作，第（1）片74LS138禁止，將的10001111這8個(gè)代碼譯成8個(gè)低電平信號(hào)。五、整體電路圖圖五 電路總體圖六、所用元器件及器材1、芯片：NE555

9、一塊；74LS161一塊；74LS138兩塊；2、電阻22024個(gè)；1K2個(gè)；3、電容：4.7F,1個(gè)；0.01F1個(gè)；4、LED：紅色，8個(gè)；綠色，8個(gè)；黃色，8個(gè)。5、面包板：SYB-120，一塊。七、芯片功能7.1、NE555 NE555 (Timer IC)大約在1971由Signetics Corporation發(fā)布，在當(dāng)時(shí)是唯一非?？焖偾疑虡I(yè)化的Timer IC，在往后的30來非常普遍被使用，且延伸出許多的應(yīng)用電，盡管近CMOS技術(shù)版本的Timer IC如MOTOROLA的MC1455已被大的使用，但原規(guī)格的NE555依然正常的在市場(chǎng)上供應(yīng)，盡管新版IC在功能上有部份的改善，但其腳

10、位勁能并沒變化，所以到目前可直接的代用。NE555是屬于555系列的計(jì)時(shí)IC的其中的一種型號(hào)，555系列IC的接腳功能及運(yùn)用都是相容的，只是型號(hào)不同的因其價(jià)格不同其穩(wěn)定度、省電、可產(chǎn)生的振蕩頻率也不大相同；而555是一個(gè)用途很廣且相當(dāng)普遍的計(jì)時(shí)IC，只需少數(shù)的電阻和電容，便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的各種不同頻率的脈波訊號(hào)。555定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為555,用CMOS工藝制作的稱為7555,除單定時(shí)器外,還有對(duì)應(yīng)的雙定時(shí)器556 /7556。555定時(shí)器的電源電壓范圍寬,可在4. 5V16V工作, 7555可在318V工作，輸出驅(qū)動(dòng)電流約為200

11、mA ,因而其輸出可與TTL、CMOS或者模擬電路電平兼容。555定時(shí)器成本低性能可靠只需要外接幾個(gè)電阻、電容就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時(shí)器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測(cè)量及自動(dòng)控制等方面。7.2、74LS1387.2.1、譯碼器簡(jiǎn)介74LS138 3-8線譯碼器，譯碼器也稱解碼器，譯碼過程實(shí)際上是一種翻譯過程,即編碼的逆過程。譯碼器的輸入是n位二值代碼，輸出是m個(gè)表征代碼原意的狀態(tài)信號(hào)（或另一種代碼）。一般情況下有m小于等于2的n次方，即譯碼器輸入線比輸出線要少。譯碼器按其功能可分為三大類：1）變量譯碼器：將輸入的二進(jìn)制代碼還原為原

12、始輸入信號(hào)。例如有兩位二進(jìn)制代碼（0 ，1），可經(jīng)譯碼器還原為四個(gè)信號(hào)狀態(tài)（0，0）（0，1）（10) (11)2）代碼變換譯碼器：用于將一個(gè)數(shù)據(jù)的不同代碼之間的相互轉(zhuǎn)換。例如二十進(jìn)制譯碼器可將8421碼轉(zhuǎn)換為十個(gè)狀態(tài)。3）顯示譯碼器：將數(shù)字、文字或符號(hào)的代碼還原成相應(yīng)的數(shù)字、文字、符號(hào)并顯示出來的電路。7.2.2 74LS138 的應(yīng)用74LS138的管腳圖、如圖六。圖六74LS138管腳圖74LS138的功能表，如圖七。圖七 74LS138功能表用兩片74LS138接成的4線16線譯碼器、如圖八。74LS138的擴(kuò)展圖八 74LS138的擴(kuò)展7.3 74LS1617.3.1 74LS161

13、簡(jiǎn)介74LS161是常用的四位二進(jìn)制可預(yù)置的同步加法計(jì)數(shù)器，他可以靈活的運(yùn)用在各種數(shù)字電路，以及單片機(jī)系統(tǒng)種實(shí)現(xiàn)分頻器等很多重要的功能。從74LS161功能表功能表中可以知道，當(dāng)清零端CR=“0”，計(jì)數(shù)器輸出Q3、Q2、Q1、Q0立即為全“0”，這個(gè)時(shí)候?yàn)楫惒綇?fù)位功能。當(dāng)CR=“1”且LD=“0”時(shí)，在CP信號(hào)上升沿作用后，74LS161輸出端Q3、Q2、Q1、Q0的狀態(tài)分別與并行數(shù)據(jù)輸入端D3，D2，D1，D0的狀態(tài)一樣，為同步置數(shù)功能。而只有當(dāng)CR=LD=EP=ET=“1”、CP脈沖上升沿作用后，計(jì)數(shù)器加1。74LS161還有一個(gè)進(jìn)位輸出端CO，其邏輯關(guān)系是CO= Q0·Q1&#

14、183;Q2·Q3·CET。合理應(yīng)用計(jì)數(shù)器的清零功能和置數(shù)功能，一片74LS161可以組成16進(jìn)制以下的任意進(jìn)制分頻器。7.3.2 74LS161的應(yīng)用74LS161管腳示意圖，圖九。圖九74LS161管腳圖八、結(jié)論與心得在本次課程設(shè)計(jì)中，板子的焊接是我完成的，開始的時(shí)候以為這是一個(gè)很輕松的事情，可是等到開始焊接的時(shí)候，才發(fā)現(xiàn)我想多了。從板子排版，到如何走線，都要經(jīng)過深思熟慮，步步小心，不能出現(xiàn)短路、虛焊。最后經(jīng)過千辛萬苦的努力終于圓滿的完成了，使得自己非常有成就感，感覺時(shí)間花的值。 通過這次課程設(shè)計(jì)讓我體會(huì)到：設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題越多其實(shí)學(xué)到得就越多。因?yàn)槌霈F(xiàn)了問題，所以我們要想辦法解決問題；因?yàn)橛辛私鉀Q問題的辦法，所以在解決問題中就學(xué)到了更多。同時(shí)也讓我體會(huì)到理論知識(shí)和實(shí)踐也有很大的差距。理論知識(shí)學(xué)好了并不意味著實(shí)際操作就會(huì)做了，仿真出來了并不意味著就能調(diào)試出來，中間出現(xiàn)的問題是無法預(yù)料的。發(fā)現(xiàn)問題，解決問題是我這次課程設(shè)計(jì)