彩燈控制設計

1、湖南涉外經濟學院課程設計報告課程名稱： 電子技術課程設計 報告題目： 彩燈控制器的設計 學生姓名： 所在學院： 專業(yè)班級： 學生學號： 指導教師： 20 13 年 12 月 25 日彩燈控制器的設計報告題目彩燈控制器的設計完成時間2013/12/25學生姓名專業(yè)班級指導教師職稱講師總體設計要求和技術要點一、設計要求1、用16個三色LED燈組成一個彩燈模型；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)的顯示時間在1S-2S可調；4、具有加電復位功能二、技術要點系統(tǒng)框圖如下：摘要 現(xiàn)代電子技術的課程設計主要利用EWB或Multisim軟件進行電路圖的繪制及仿真設計。根據課題

2、的任務、要求和條件進行總體方案的設計，并通過論證與選擇，確定總統(tǒng)方案。此后是對方案中單元電路進行選擇和設計計算，包括元器件的選用和電路參數的計算。并用電子設計軟件對電路進行輔助設計和模擬仿真。最后畫出總體電路圖。預設計經指導老師審查通過后，從實驗室領取所需元件和材料，并在實驗板上焊接電路。此后運用測試儀表進行電路調試，排除電路故障，調整元器件，修改電路，使之達到設計指標要求。課程設計的總結報告是對學生寫科學論文和科研總結報告的能力訓練。通過寫報告，不僅把設計、組裝、調試的內容進行全面總結，而且把實踐內容上升到理論高度。現(xiàn)代電子技術課程設計應達到以下基本要求：1)綜合運用電子技術課程中所學到的理

3、論知識去獨立完成一個設計課題；2)通過查閱手冊和文獻資料，培養(yǎng)學生獨立分析和解決實際問題的能力；3)進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)學會電子電路的安裝與調試技能；5)進一步熟悉電子儀器的正確使用方法；6)學會撰寫課程設計總結報告；7)培養(yǎng)嚴肅認真的工作作風和嚴謹的科學態(tài)度。關鍵詞：多諧振蕩器 計數器 譯碼器 EWB 頻率目錄一、概述1二、設計方案的選擇和電路框圖1 2.1、設計目的1 2.2、 題目分析1 2.3、題目設計1 2.4、結構框圖1三、設計原理1四、各單元電路的設計、計算和說明(本人負責部分)2 （一）74LS161計數部分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、譯碼器簡介6 7.2.2 74LS138 的應用6 7.3、74LS1617 7.3.1、74LS161簡介7 7.3.2、74LS161的應用7八、結論與心得8九、參考文獻9一、概述彩燈控制器設計簡介：利用移位寄存器和計數器等設計一彩燈控制電路，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。電路實用，也可以通過計算機仿真直觀地看到循環(huán)彩燈的控制效果，綜合運用所學數字電路知識，學會設計和調試方法，從而產生濃厚興趣。如果稍微改動控制電路，可以更加完善，完成基于移位寄存器

5、的彩燈控制器設計。二、設計方案的選擇和電路框圖2.1設計目的設計一種利用發(fā)光二極管作為彩燈指示實現(xiàn)發(fā)光二極管依次點亮形成移動的光點并不斷循環(huán)的彩燈循環(huán)控制電路，要求可以實現(xiàn)彩燈循環(huán)的變化規(guī)律可以調節(jié)。1）學會分析、設計和測試用555定時器構成的多諧振蕩器。2）熟悉譯碼器和中規(guī)模集成計數器的工作原理。3）利用譯碼器和計數器設計彩燈控制電路，實現(xiàn)不同的閃爍效果2.2 題目分析我們設計的流水燈實際上是主要使用一個74LS161，兩個74LS138，四個74LS00和一個555定時器這五個芯片對24個LED進行控制，產生循環(huán)控制的效果。2.3題目設計用附加電容、電阻把555定時器接成一多諧震蕩器，產生

6、脈沖信號。兩個74LS138擴展成4-16線譯碼器，與LED向接。74LS161作為計數器。555時序電路74LS161計數部分2.4結構框圖如圖1.74LS138譯碼器電路部分LED顯示部分圖1 結構框圖三、設計原理設計彩燈循環(huán)控制電路，要求該電路彩燈循環(huán)顯示頻率快慢可調，控制器具有多路輸出。該電路由555定時器、74LS161計數器和138譯碼器組成。74LS191計數器的時鐘信號由555振蕩電路提供。計數器輸出信號輸人至138譯碼器，由138譯碼，根據計數器輸出不同的計數結果，即可控制138譯碼器譯碼得到不同的輸出信號，決定彩燈的循環(huán)變化。顯然，不同的計數器與譯碼器電路，得到的是不同的彩

7、燈循環(huán)控制結果。若譯碼變，在計數器的控制端輸入不同的控制信號，進行不同的計數，則在輸出端可見不同的彩燈循環(huán)輸出。四、各單元電路的設計、計算和說明（一）74LS161計數部分 因為在試驗中需要一個16進制的計數器，因此采用74LS161同步計數器。我們可以改變計數器的加減來控制LED亮滅的方向。 置數端A、B、C、D分別置0。7、10、9、1 腳接高電平，9腳為異步置數控制端，地電平有效，接高電平。2腳接脈沖信號，同555定時器的OUT腳向接。圖3 74LS161計數器電路（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位二進制代碼譯成16個獨立

8、的低電平信號。如下圖。取第（1）片74LS138的和作為它的第四個地址輸入端（在同一個時間令），取第（2）片的作為它的第四個地址輸入端（在同一個時間令），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）表明時第（1）片74LS138工作而第（2）片74LS138禁止，將的00000111這8個代碼譯成8個低電平信號。而式（3.3.9）表明時，第（2）片74LS138工作，第（1）片74LS138禁止，將的10001111這8個代碼譯成8個低電平信號。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；1K2個；3、電容：4.7F,1個；0.01F1個；4、LED：紅色，8個；綠色，8個；黃色，8個。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，在當時是唯一非?？焖偾疑虡I(yè)化的Timer IC，在往后的30來非常普遍被使用，且延伸出許多的應用電，盡管近CMOS技術版本的Timer IC如MOTOROLA的MC1455已被大的使用，但原規(guī)格的NE555依然正常的在市場上供應，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系列的計時IC的其中的一種型號，555系列IC的接腳功能及運用都是相容的，只是型號不同的因其價格不同其穩(wěn)定度、省電、可產生的振蕩頻率也不大相同；而555是一個用途很廣且相當普遍的計時IC，只需少數的電阻和電容，便可產生數位電路所需的各種不同頻率的脈波訊號。555定時器是一種模擬和數字功能相結合的中規(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,除單定時器外,還有對應的雙定時器556 /7556。555定時器的電源電壓范圍寬,可在4. 5V16V工作, 7555可在318V工作，輸出驅動電流約為200

11、mA ,因而其輸出可與TTL、CMOS或者模擬電路電平兼容。555定時器成本低性能可靠只需要外接幾個電阻、電容就可以實現(xiàn)多諧振蕩器、穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。7.2、74LS1387.2.1、譯碼器簡介74LS138 3-8線譯碼器，譯碼器也稱解碼器，譯碼過程實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個表征代碼原意的狀態(tài)信號（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：將輸入的二進制代碼還原為原

12、始輸入信號。例如有兩位二進制代碼（0 ，1），可經譯碼器還原為四個信號狀態(tài)（0，0）（0，1）（10) (11)2）代碼變換譯碼器：用于將一個數據的不同代碼之間的相互轉換。例如二十進制譯碼器可將8421碼轉換為十個狀態(tài)。3）顯示譯碼器：將數字、文字或符號的代碼還原成相應的數字、文字、符號并顯示出來的電路。7.2.2 74LS138 的應用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的擴展圖八 74LS138的擴展7.3 74LS1617.3.1 74LS161

13、簡介74LS161是常用的四位二進制可預置的同步加法計數器，他可以靈活的運用在各種數字電路，以及單片機系統(tǒng)種實現(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，當清零端CR=“0”，計數器輸出Q3、Q2、Q1、Q0立即為全“0”，這個時候為異步復位功能。當CR=“1”且LD=“0”時，在CP信號上升沿作用后，74LS161輸出端Q3、Q2、Q1、Q0的狀態(tài)分別與并行數據輸入端D3，D2，D1，D0的狀態(tài)一樣，為同步置數功能。而只有當CR=LD=EP=ET=“1”、CP脈沖上升沿作用后，計數器加1。74LS161還有一個進位輸出端CO，其邏輯關系是CO= Q0·Q1&#

14、183;Q2·Q3·CET。合理應用計數器的清零功能和置數功能，一片74LS161可以組成16進制以下的任意進制分頻器。7.3.2 74LS161的應用74LS161管腳示意圖，圖九。圖九74LS161管腳圖八、結論與心得在本次課程設計中，板子的焊接是我完成的，開始的時候以為這是一個很輕松的事情，可是等到開始焊接的時候，才發(fā)現(xiàn)我想多了。從板子排版，到如何走線，都要經過深思熟慮，步步小心，不能出現(xiàn)短路、虛焊。最后經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，感覺時間花的值。 通過這次課程設計讓我體會到：設計中出現(xiàn)的問題越多其實學到得就越多。因為出現(xiàn)了問題，所以我們要想辦法解決問題；因為有了解決問題的辦法，所以在解決問題中就學到了更多。同時也讓我體會到理論知識和實踐也有很大的差距。理論知識學好了并不意味著實際操作就會做了，仿真出來了并不意味著就能調試出來，中間出現(xiàn)的問題是無