多功能彩燈圖形控制電路設(shè)計(jì)

精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目多功能彩燈圖形控制電路設(shè)計(jì)學(xué)院名稱電氣工程學(xué)院指導(dǎo)教師班級學(xué)號學(xué)生姓名2016年1月27日《電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)》任務(wù)書1．課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：一、進(jìn)行多功能彩燈圖形控制電路設(shè)計(jì)（做實(shí)物）。設(shè)計(jì)彩燈圖形控制電路，以彩燈為負(fù)載。二、主要技術(shù)要求：基本功能：1.用（8×8）點(diǎn)陣作為顯示電路。2.能用按鍵切換不同的顯示組合，至少有2個(gè)按鍵切換；3.每種組合至少有4種變化，每種組合內(nèi)圖形能連續(xù)循環(huán)；5.要有數(shù)碼管顯示當(dāng)前是第幾種組合；擴(kuò)展功能：圖形顯示間隔（顯示頻率）至少有2種可選。2．對課程設(shè)計(jì)成果的要求〔包括圖表（或?qū)嵨铮┑扔布蟆常涸O(shè)計(jì)電路，安裝調(diào)試或仿真，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并寫出設(shè)計(jì)說明書,語言流暢簡潔，文字不得少于3500字。要求圖紙布局合理，符合工程要求，使用Protel軟件繪出原理圖（SCH）和印制電路板(PCB),器件的選擇要有計(jì)算依據(jù)。3．主要參考文獻(xiàn)：[1]謝自美.電子線路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測試[M](第3版).武漢：華中科技大學(xué)出版社，2013.8[2]尤佳,李春雷,伍春洪,楊淑華.數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2014.4[3]康光華主編.電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）.高等教育出版社[4],,,.《數(shù)字電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)探討趙淑范,王憲偉.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì).清華大學(xué)出版社.2006[9]楊承毅,肖詩海,鄒友志.脈沖與數(shù)字電子技術(shù)..2008.2.1[10]王淵峰.戴旭輝.AltiumDesigner10電路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)教程.科學(xué)出版社.2011.14．課程設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃：序號起迄日期工作內(nèi)容12015.10.23布置任務(wù)，教師講解設(shè)計(jì)方法及要求22015.10.24-2015.10.31學(xué)生查找閱讀資料，初定方案,小組會(huì)議討論并確定方案32015.11.1-2015.11.15設(shè)計(jì)及計(jì)算42015.11.15-015.12.29實(shí)物調(diào)試并寫說明書，小組討論52016.1.27答辯主指導(dǎo)教師肖金鳳日期：2015年10月23日

目錄前言 61設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 71.1設(shè)計(jì)目的 71.2設(shè)計(jì)要求 72系統(tǒng)組成及工作原理 82.1系統(tǒng)組成 82.2工作原理 83電路設(shè)計(jì)及其工作原理 93.1利用555定時(shí)器制作一個(gè)秒信號發(fā)生器 93.274LS161實(shí)現(xiàn)8進(jìn)制加計(jì)數(shù) 113.374LS04反相器 123.474LS161連接LED彩燈 133.5編碼和譯碼顯示 134實(shí)驗(yàn)仿真及實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果 154.1仿真圖 154.2實(shí)際測試圖 185設(shè)計(jì)總結(jié) 20參考文獻(xiàn) 21附錄一PCB圖 22附錄二實(shí)物圖 23附錄三器件清單 24前言隨著人們生活環(huán)境的不斷改善和美化，在許多場合可以看到彩色霓虹燈。LED彩燈由于其豐富的燈光色彩，低廉的造價(jià)以及控制簡單等特點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用，用彩燈來裝飾街道和城市建筑物已經(jīng)成為一種時(shí)尚。特別是每當(dāng)節(jié)日的到來，節(jié)日彩燈更是到處都看的到。節(jié)日彩燈已成為生活中不可缺少的裝飾物。它集中地運(yùn)用了單片機(jī)、LED、，自動(dòng)控制等技術(shù)，是典型的基于單片機(jī)的電子產(chǎn)品。本文以555定時(shí)器為控制核心，采用模塊化的設(shè)計(jì)方案，運(yùn)用LED彩燈組成電路，實(shí)現(xiàn)彩燈在開啟時(shí)滿足不一樣的閃亮方法。節(jié)日彩燈是生活中常常用到的裝飾物品,是我國普遍流行的傳統(tǒng)的民間的綜合性的工藝品。彩燈藝術(shù)也就是燈的綜合性的裝飾藝術(shù)。在當(dāng)今的社會(huì)里，彩燈已經(jīng)成為我們生活的一部分，能給我們帶來視覺上的享受還能美化我們的生活。彩燈控制器主要是通過電路產(chǎn)生有規(guī)律變化的脈沖信號來實(shí)現(xiàn)彩燈的各種變化關(guān)鍵詞：LED74LS16174194555定時(shí)器1設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1.1設(shè)計(jì)目的鞏固和加深對電子電路基本知識(shí)的理解，提高綜合運(yùn)用本課程所學(xué)知識(shí)能力；培養(yǎng)根據(jù)設(shè)計(jì)需要選學(xué)參考書籍，查閱相關(guān)手冊、圖表和文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力；通過電路方案的分析、論證和比較，設(shè)計(jì)計(jì)算和選取元器件、電路組裝、調(diào)試和檢測等環(huán)節(jié)，初步掌握簡單實(shí)用電路的分析方法和工程設(shè)計(jì)方法；學(xué)會(huì)簡單電路的實(shí)驗(yàn)調(diào)試和性能指標(biāo)的測試方法，提高動(dòng)手能力和進(jìn)行數(shù)字電子電路實(shí)驗(yàn)的基本技能。1.2設(shè)計(jì)要求多功能彩燈圖形控制電路,其基本功能如下：1.用（8×8）點(diǎn)陣作為顯示電路。2.能用按鍵切換不同的顯示組合，至少有2個(gè)按鍵切換；3.每種組合至少有4種變化，每種組合內(nèi)圖形能連續(xù)循環(huán)；4.要有數(shù)碼管顯示當(dāng)前是第幾種組合；擴(kuò)展功能：圖形顯示間隔（顯示頻率）至少有2種可選。2系統(tǒng)組成及工作原理2.1系統(tǒng)組成顯示電路555顯示電路555定時(shí)器秒脈沖產(chǎn)生電路定時(shí)電路定時(shí)電路Led彩燈鎖存譯碼電路控制電路Led彩燈鎖存譯碼電路控制電路圖2.1系統(tǒng)組成圖2.2工作原理首先由555定時(shí)器產(chǎn)生秒脈沖信號，經(jīng)定時(shí)電路及控制電路使輸出信號觸發(fā)LED彩燈連接電路，同時(shí)在彩燈圖形變化過程中將脈沖信號送至譯碼電路，促使數(shù)碼管顯示當(dāng)前圖形組合序數(shù)。彩燈每變化一種，數(shù)碼管隨之改變數(shù)字。等到彩燈圖形組合完全顯示完，重新由第一種圖形循環(huán)進(jìn)行。3電路設(shè)計(jì)及其工作原理3.1利用555定時(shí)器制作一個(gè)秒信號發(fā)生器3.1.1555定時(shí)器的結(jié)構(gòu)圖（見圖3.1）圖3.1555定時(shí)器結(jié)構(gòu)圖555定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制RS觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng)5腳懸空時(shí)，則電壓比較器C1的同相輸入端的電壓為2VCC/3，C2的反相輸入端的電壓為VCC若觸發(fā)輸入端TR的電壓小于VCC/3，則比較器C2的輸出為0，可使RS觸發(fā)器置1，使輸出端OUT=1。如果閾值輸入端TH的電壓大于2VCC/3，同時(shí)TR端的電壓大于VCC/3，則C1的輸出為0，C2的輸出為1，可將RS觸發(fā)器置0，使輸出為0電平。3.1.2各個(gè)引腳功能：1腳：外接電源負(fù)端VSS或接地，一般情況下接地。8腳：外接電源VCC，雙極型時(shí)基電路VCC的范圍是4.5~16V，CMOS型時(shí)基電路VCC的范圍為3~18V。一般用5V。3腳：輸出端Vo2腳：低觸發(fā)端6腳：TH高觸發(fā)端4腳：是直接清零端。當(dāng)此端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論TR、TH處于何電平，時(shí)基電路輸出為“0”，該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。5腳：VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部兩個(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只0.01μF電容接地，以防引入干擾。7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。在1腳接地，5腳未外接電壓，兩個(gè)比較器A1、A2基準(zhǔn)電壓分別為的情況下，555時(shí)基電路的功能表如表3.1示。表3.1清零端高觸發(fā)端低觸發(fā)端Q放電管T功能0xx0導(dǎo)通直接清零101x保持上一狀態(tài)保持上一狀態(tài)110x保持上一狀態(tài)保持上一狀態(tài)1010110導(dǎo)通截止置1清零電路圖如圖3.2所示圖3.2555定時(shí)器電路圖3.274LS161實(shí)現(xiàn)8進(jìn)制加計(jì)數(shù)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。引腳圖見圖3.3。

圖3.3（74ls161引腳圖）管腳圖介紹：

時(shí)鐘CP和四個(gè)數(shù)據(jù)輸入端P0~P3

清零/MR

使能CEP，CET

置數(shù)PE

數(shù)據(jù)輸出端Q0~Q3

以及進(jìn)位輸出TC.(TC=Q0·Q1·Q2·Q3·CET)輸入輸出關(guān)系見表3.2表3.2輸入輸出CRCPLDEPETD3D2D1D0Q3Q2Q1Q00ФФФФФФФФ00001↑0ФФdcbadcba1↑10ФФФФФQ3Q2Q1Q01↑1Ф0ФФФФQ3Q2Q1Q01↑111ФФФФ狀態(tài)碼加13.374LS04反相器圖3.474LS04反相器74LS161與74LS04連接電路圖如圖3.4所示圖3.574LS161與74LS04連接圖3.474LS161連接LED彩燈圖3.674LS161連接圖3.5編碼和譯碼顯示74LS48除了有實(shí)現(xiàn)7段顯示譯碼器基本功能的輸入（DCBA）和輸出（Ya～Yg）端外，74LS48還引入了燈測試輸入端（LT）和動(dòng)態(tài)滅零輸入端（RBI），以及既有輸入功能又有輸出功能的消隱輸入/動(dòng)態(tài)滅零輸出（BI/RBO）端。

由74LS48真值表可獲知74LS48所具有的邏輯功能：

（1）7段譯碼功能（LT=1，RBI=1）

在燈測試輸入端（LT）和動(dòng)態(tài)滅零輸入端（RBI）都接無效電平時(shí)，輸入DCBA經(jīng)74LS48譯碼，輸出高電平有效的7段字符顯示器的驅(qū)動(dòng)信號，顯示相應(yīng)字符。除DCBA

=

0000外，RBI也可以接低電平。

（2）消隱功能（BI=0）

此時(shí)BI/RBO端作為輸入端，該端輸入低電平信號時(shí)，表1倒數(shù)第3行，無論LT

和RBI輸入什么電平信號，不管輸入DCBA為什么狀態(tài)，輸出全為“0”，7段顯示器熄滅。該功能主要用于多顯示器的動(dòng)態(tài)顯示。

（3）燈測試功能（LT

=

0）

此時(shí)BI/RBO端作為輸出端，

端輸入低電平信號時(shí)，表1最后一行，與

及DCBA輸入無關(guān)，輸出全為“1”，顯示器7個(gè)字段都點(diǎn)亮。該功能用于7段顯示器測試，判別是否有損壞的字段。

（4）動(dòng)態(tài)滅零功能（LT=1，RBI=1）

此時(shí)BI/RBO端也作為輸出端，LT

端輸入高電平信號，RBI

端輸入低電平信號，若此時(shí)DCBA

=

0000，表1倒數(shù)第2行，輸出全為“0”，顯示器熄滅，不顯示這個(gè)零。DCBA≠0，則對顯示無影響。該功能主要用于多個(gè)7段顯示器同時(shí)顯示時(shí)熄滅高位的零。其引腳圖及真值功能表見圖3.6：圖3.774LS48引腳排列圖及真值表4實(shí)驗(yàn)仿真及實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果4.1仿真圖本仿真實(shí)驗(yàn)采用proteus仿真，電路按照上述電路仿真，全電路仿真見圖4.1圖4.1全電路仿真圖本仿真實(shí)驗(yàn)電路共四種彩燈圖形變化，8個(gè)LED藍(lán)燈分A、B兩組變化。（1）第一種變化數(shù)碼管顯示“0”，其變化規(guī)律為：A、B兩組LED燈分別各自從上到下依次亮燈。第一種變化圖（彩燈及數(shù)碼管局部變化）見圖4.2；（2）第二種變化數(shù)碼管顯示“1”，其變化規(guī)律為：A組LED燈從上到下依次亮燈，B組LED燈從下到上依次亮燈。第二種變化圖（彩燈及數(shù)碼管局部變化）見圖4.3；（3）第三種變化數(shù)碼管顯示“3”，其變化規(guī)律為：A組LED燈從下到上依次亮燈，B組LED燈從上到下依次亮燈。第三種變化圖（彩燈及數(shù)碼管局部變化）見圖4.4；（4）第四種變化數(shù)碼管顯示“3”，其變化規(guī)律為：A、B兩組LED燈分別各自從下到上依次亮燈。第四種變化圖（彩燈及數(shù)碼管局部變化）見圖4.5。圖4.2第一種彩燈圖形變化（局部仿真圖）圖4.3第二種彩燈圖形變化（局部仿真）圖4.4第三種彩燈圖形變化（局部仿真）圖4.5第四種彩燈圖形變化（局部仿真）4.2實(shí)際測試圖各類器件焊接好，做成實(shí)物，接通電源后，第一種彩燈圖形變化時(shí)，數(shù)碼管顯示“0”，LED燈分兩組由左向右依次亮燈，與理論仿真圖一致。實(shí)物亮燈情況如圖4.6；第二種彩燈圖形變化時(shí)，數(shù)碼管顯示“1”，LED燈由兩邊向中間依次亮燈，與理論仿真圖一致。實(shí)物亮燈情況如圖4.7；第三種彩燈圖形變化時(shí)，數(shù)碼管顯示“2”，LED燈由中間往兩邊依次亮燈，與理論仿真圖一致。實(shí)物亮燈情況如圖4.8；第四種彩燈圖形變化時(shí)。數(shù)碼管顯示“3”，LED燈分兩組由右向左依次亮燈，與理論仿真圖一致。實(shí)物亮燈情況如圖4.9圖4.6第一種彩燈變化圖圖4.7第二種彩燈變化圖圖4.8第三種彩燈變化圖圖4.9第四種彩燈變化圖5設(shè)計(jì)總結(jié)（1）通過這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我們動(dòng)手、思考和解決問題的能力。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，通過這個(gè)方案包括設(shè)計(jì)了一套電路原理和PCB連接圖，和芯片上的選擇。這個(gè)方案總共使用了74LS48，74LS161，74194，NE555定時(shí)器等器件。（2）在設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)常會(huì)遇到這樣那樣的情況，就是心里想老著這樣的接法可以行得通，但實(shí)際接上電路，總是實(shí)現(xiàn)不了，因此耗費(fèi)在這上面的用去很多。（3）我在做課程設(shè)計(jì)同時(shí)也是對課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，由于課本上的知識(shí)太多，平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個(gè)元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計(jì)過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識(shí)。（4）平時(shí)看課本時(shí)，有時(shí)問題老是弄不懂，做完課程設(shè)計(jì)，那些問題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比如一些芯片的功能，平時(shí)看課本，這次看了，下次就忘了，通過動(dòng)