多路彩燈控制器

多路彩燈控制器內(nèi)容摘要：彩燈控制器可以自動控制多路彩燈按不同的節(jié)拍循環(huán)顯示各種燈光變換花型，可以以兩種不同的頻率分別顯示幾種不同的花型。一、 設(shè)計內(nèi)容及要求：設(shè)計內(nèi)容：本課題要求設(shè)計一臺以兩種不同的頻率分別顯示幾種不同的花型的多路彩燈控制器。設(shè)計要求：彩燈控制器是以高低電平來控制彩燈的亮與滅。如果以某種節(jié)拍按一定規(guī)律改變彩燈的輸入電平值，控制才等的亮與滅，即可以按預(yù)定規(guī)律顯示一定的花型。因此彩燈控制電路需要一個能夠按一定規(guī)律輸出不同高低電平編碼信號的編碼發(fā)生器，同時還需要編碼發(fā)生器所要求的時序信號和控制信號。綜上所述，彩燈控制器應(yīng)該由定時電路、控制電路、編碼發(fā)生器電路以及驅(qū)動電路組成。二、 電路工作原理：定時電路產(chǎn)生兩種不同的快慢節(jié)拍，用來以兩種不同頻率的節(jié)拍顯示彩燈的花型，其中振蕩器采用簡單易行的555振蕩器來實現(xiàn)，555所產(chǎn)生的信號經(jīng)過兩片161級聯(lián)之后進行分頻，其中第一次產(chǎn)生快慢節(jié)拍的分頻由D觸發(fā)器實現(xiàn)。信號經(jīng)過分頻之后經(jīng)過控制電路來實現(xiàn)花型的變化，編碼發(fā)生器產(chǎn)生編碼后控制燈的亮與滅來實現(xiàn)多路彩燈的花型。該控制器共控制8路彩燈，花型要求不多，故采用移位寄存器來組成彩燈控制電路。三、 系統(tǒng)需要的元器件TOC\o"1-5"\h\z7400 1片7404 1片7408 1片7420 1片7232 1片7474 1片74139 1片74161 2片74194 2片555定時器 1片發(fā)光二極管綠色和紅色4個電容0.01uf和4.7uf各一電阻5.1K和150K各一,220歐姆1個四、選定系統(tǒng)設(shè)計方案，畫出系統(tǒng)框圖多路彩燈控制器系統(tǒng)框圖如下所示:定控制編碼驅(qū)彩時->電路發(fā)生 —>動燈器器器

其中定時器由555振蕩器及少量電阻、電容構(gòu)成，產(chǎn)生的脈沖經(jīng)過D觸發(fā)器及門電路組成的快慢節(jié)拍分頻電路，產(chǎn)生在不同的時間段頻率不相同的兩種脈沖。花型控制電路由兩片74LS161經(jīng)過級聯(lián)之后形成，通過161的記數(shù)功能以及其四個輸出端來進行分頻，進而控制彩燈的各種花型顯示變化。其分頻電路如圖所示：VCC其中各個輸出端的輸出波形如下：、—TT^LJ~LJ—LTUrLTUTL匚拒 II IJ—cn [ 經(jīng)161分頻之后得到幾組不同頻率的信號，通過139數(shù)據(jù)選擇器來對主控電路的花型進行控制。編碼發(fā)生器產(chǎn)生8路高低電平的輸入信號，對應(yīng)控制8路彩燈的亮與滅。由于要求彩燈的變化靈活，所以編碼發(fā)生器應(yīng)該具有“清0”、“移位”等多種功能。因此可以選擇移位寄存器74LS194來實現(xiàn)。通過兩片194的級聯(lián)來實現(xiàn)8路彩燈的控制。其電路如圖所示：ll￡Li74L304D*74L3134H*IJ_T：U5AAlLglll￡Li74L304D*74L3134H*IJ_T：U5AAlLgl皿十.u..-￡1O登1Y1Y在每種花型變化的最后一拍后，通過清零電路將其清零，為下一種花型的顯示做好準(zhǔn)備，其中主控電路的清零電路如圖所示：VCC5VU3U2DT4L3160D*5VU3U2DT4L3160D*各種花型的真值表如下所示：花型I：從左至右順次漸亮，全亮后順次漸滅。節(jié)拍順序花型I000000000110000000211000000311100000411110000511111000

611111100711111110811111111901111111100011111111000111111200001111130000011114000000111500000001花型II:從左至右順次移動，其中兩個相鄰的燈亮，且每兩組為亮的燈之間有一個燈為滅。節(jié)拍順序花型II000000000110000000211000000301100000410110000511011000601101100710110110811011011901101101101011011011110110111201101101131011011014110110111501101101花型III：8個燈中有三個相鄰的燈為亮，且順次右移。節(jié)拍順序花型III000000000110000000211000000311100000401110000500111000600011100

700001110800000111910000011101100000111111000001201110000130011100014000111001500001110花型W：每兩個相鄰的燈之中有一個為亮，一個為滅，且順次右移。節(jié)拍順序花型 W000000000110000000201000000310100000401010101510101010601010101710101010801010101910101010100101010111101010101201010101131010101014010101011510101010五、畫出完整的電路圖（見下頁）如圖為總電路，由如上所述的定時器、主控電路、編碼發(fā)生電路等幾個部分組成，經(jīng)過161分頻后的頻率信號通過139與主控電路相結(jié)合來控制彩燈的花型變化輸出。

vcc74LS00HF：3TTBIJ_5_ECO74LS00DlijijF—FCLKCLX?4L31t；0Ii74L304D74L3-：2nllflC4L3i：i4Ii74L3U4LilllLCAllUJi74LS52HJ_主 Li￡if-LOAD.-■■CLK主J_MLB>CLK-CLBCLK■*■74137411DISTHE74L3i.ii.iLi74LWLH555CHUllll74L308D--U'B-.■1CLF:74L31t；i：iLi■I'iLjiioli<XJ74L300DIJIOh74L3139Dvcc74LS00HF：3TTBIJ_5_ECO74LS00DlijijF—FCLKCLX?4L31t；0Ii74L304D74L3-：2nllflC4L3i：i4Ii74L3U4LilllLCAllUJi74LS52HJ_主 Li￡if-LOAD.-■■CLK主J_MLB>CLK-CLBCLK■*■74137411DISTHE74L3i.ii.iLi74LWLH555CHUllll74L308D--U'B-.■1CLF:74L31t；i：iLi■I'iLjiioli<XJ74L300DIJIOh74L3139Dline74L308D"1LB141D六、調(diào)試過程中遇到的問題及解決方法器件問題:實驗所用個別儀器不靈敏或接觸不好，開始做實驗總以為是個別儀器有問題，到自己手里的比率非常少，在連接電路時也不先檢查。當(dāng)完成一小模塊檢驗時，總是通不過。甚至把整個電路翻了一翻，都無濟于事。當(dāng)然芯片壞了是比較好的，換一個就可以了。但如是模板，則整個電路就難保了，免不了從頭再來。這次實習(xí)用具主要是模板問題，基本上是插空不通。解決這類型問題就是在用每個儀器前，養(yǎng)成一個良好的習(xí)慣：先檢查。連接每個線路前，用萬用表檢查是否連通。還有在檢驗電路時或檢驗小模塊時，待電源穩(wěn)定后再接通電源。以免造成不必要的干擾。當(dāng)接通電路后，收不到想要得結(jié)果。首先檢查電路圖，看是否設(shè)計上有邏輯問題；若電路圖合理，則再檢查電路是否導(dǎo)通，若電路導(dǎo)通后仍得不到想要的結(jié)果；那么很有可能是芯片的接口問題，有的教科書上講到：懸空的接口一般是高電平。555定時器不能產(chǎn)生所需脈沖。其圖形見限時電路，與555連接的電容，電阻必須嚴(yán)格按圖所示，由于有電容，所以電路先必須充電，然后放電。電路需一會才能穩(wěn)定下來。產(chǎn)生的脈沖起先比較混亂，但一會就會穩(wěn)定下來。一會過后還不能產(chǎn)生所需脈沖，若電路如圖所示且導(dǎo)通，多半是芯片有問題設(shè)計問題：（1）芯片多余。當(dāng)然不是實驗是中的芯片多余，規(guī)劃用的芯片比實際組裝所用的多。解決此問題的方法是：規(guī)劃時要極盡詳細(xì)，規(guī)劃好每個細(xì)節(jié)。還要清楚每個所用芯片，如7404可以對六種信號取反。合理的利用每個芯片。（2） 電路雜亂。在連接電路時不要先忙著聯(lián)電路，先將所用芯片根據(jù)組裝需要依次安好在電模板上。組裝的原則是：所用導(dǎo)線最少，避免長距離拉線，整個電路板整潔，有序。（3） 損壞了數(shù)碼管和燈管。由于這些器件所能承受的電流特別小，很容易損壞。在使用時必須加電組限流。收獲：在老師悉心指導(dǎo)下，經(jīng)過本次課程設(shè)計使我進一步鞏固課本上的知識并且提高了自己的分析問題和解決問題的能力，還建立了自信，讓自己的動手實踐能力也得到了提高，為以后的工作打下了一定的基礎(chǔ)。在實驗過程中，還使我獲得了很多，比如在連接前還要規(guī)劃好芯片安裝位置，否則會在之后的連線中出現(xiàn)困難，這使我懂得了合理安排的重要性，還有在設(shè)計計數(shù)器時我