簡(jiǎn)易聲光控延時(shí)照明燈電路課程設(shè)計(jì)

簡(jiǎn)易聲光控延時(shí)照明燈電路課程設(shè)計(jì)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)題目：___簡(jiǎn)易彩燈控制器電路_學(xué)生姓名：專(zhuān)業(yè)班級(jí)：電子信息工程11-01班學(xué)號(hào)：541101030院（系）：電氣信息工程學(xué)院指導(dǎo)教師：黃春完成時(shí)間：2023年06月25日鄭州輕工業(yè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)題目簡(jiǎn)易彩燈控制器電路專(zhuān)業(yè)電信工程11-01學(xué)號(hào)541101030姓名主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等：主要內(nèi)容1.閱讀相關(guān)科技文獻(xiàn)。2.學(xué)習(xí)protel軟件的使用。3.學(xué)會(huì)整理和總結(jié)設(shè)計(jì)文檔報(bào)告。4學(xué)習(xí)如何查找器件手冊(cè)及相關(guān)參數(shù)。技術(shù)要求要求電路能夠控制8個(gè)以上的彩燈。要求彩燈組成四種以上的花形，每種花形連續(xù)循環(huán)兩次，各種花形輪流顯示。主要參考資料1.何小艇，電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)，浙江大學(xué)出版社，2001年6月2.姚福安，電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐，山東科學(xué)技術(shù)出版社，2001年10月3.王澄非，電路與數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)實(shí)踐，東南大學(xué)出版社，1999年10月4.李銀華，電子線(xiàn)路設(shè)計(jì)指導(dǎo)，北京航空航天大學(xué)出版社，2005年6月5.康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)，高教出版社，2003年完成期限：2023年06月28日指導(dǎo)教師簽章：專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人簽章：2023年06月21日簡(jiǎn)易彩燈控制器電路摘要彩燈控制器是用來(lái)使彩燈按照一定的形式和規(guī)律閃亮，起到烘托節(jié)日氛圍、吸引公眾注意力的作用，它是一種很好的照明娛樂(lè)工具，應(yīng)用前景較為廣泛。本設(shè)計(jì)就是采用電子元件制作的一個(gè)簡(jiǎn)易的具有四種變換花型的彩燈控制器。本電路系統(tǒng)由四部分組成，分別是：（1）時(shí)鐘振蕩電路，555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器；（2）分頻電路，由四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS161組成，為D觸發(fā)器提供時(shí)鐘；（3）狀態(tài)機(jī)電路，由雙D觸發(fā)器組成；（4）移位顯示電路，由雙向移位寄存器74194和發(fā)光二極管組成，實(shí)現(xiàn)花型顯示。彩燈控制器實(shí)現(xiàn)方法多種多樣，本次設(shè)計(jì)的這臺(tái)彩燈控制器主要功能有：可以控制8個(gè)以上的彩燈；（2）可以組成四種以上花型，并且每種花型能夠連續(xù)循環(huán)兩次，各種花型輪流顯示。本電路基于74系列簡(jiǎn)單邏輯門(mén)電路的組合，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易電子彩燈控制器電路，具有電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，成本低廉的特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：彩燈，十六計(jì)數(shù)器，時(shí)鐘電路，二進(jìn)制計(jì)數(shù)，四種碼目錄摘要...........................................................2第一章設(shè)計(jì)要求......................................4第一節(jié)設(shè)計(jì)課題........................................4第二節(jié)基本要求........................................4第二章系統(tǒng)組成及工作原理..........................4第一節(jié)系統(tǒng)組成框圖...................................4第二節(jié)工作原理析......................................4第三章電路方案設(shè)計(jì).................................5第一節(jié)電路圖設(shè)計(jì)......................................5第四章單元電路設(shè)計(jì).................................5第一節(jié)時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路...............................5第二節(jié)分頻電路的工作原理..............................6第三節(jié)狀態(tài)機(jī)電路.....................................7第四節(jié)移位輸出路.....................................7第五章心得體會(huì)......................................8參考文獻(xiàn)...............................................9附錄1元器件清單....................................10附錄2輸出狀態(tài)編碼..................................11附錄3元件管腳圖...................................12附錄4元件功能表....................................13附錄5原理圖.........................................14第一章設(shè)計(jì)要求第一節(jié)設(shè)計(jì)課題題目：簡(jiǎn)易彩燈控制器電路第二節(jié)基本要求（一）要求電路能夠控制8個(gè)以上的彩燈。（二）要求彩燈組成四種以上的花形，每種花形連續(xù)循環(huán)兩次，各種花形輪流顯示。第二章系統(tǒng)組成及工作原理第一節(jié)系統(tǒng)組成框圖把四花型彩燈設(shè)計(jì)分為幾個(gè)獨(dú)立的功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì),每一個(gè)模塊完成特定的功能,再把它們有機(jī)的組織起來(lái)構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)完成彩燈控制器的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)可由四個(gè)模塊組成，它們分別是：時(shí)鐘產(chǎn)生電路、分頻電路、移位顯示電路、狀態(tài)機(jī)電路。設(shè)計(jì)框圖如圖2.1所示：顯示電路顯示電路時(shí)時(shí)鐘振蕩電路移位輸出電路移位輸出電路分分頻電路狀態(tài)機(jī)電路狀態(tài)機(jī)電路圖2-1設(shè)計(jì)框圖第一部分，由555定時(shí)器構(gòu)成時(shí)鐘振蕩電路，產(chǎn)生固定頻率的脈沖；第二部分，由四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS161組成分頻電路，為D觸發(fā)器提供時(shí)鐘，為狀態(tài)機(jī)提供時(shí)鐘；第三部分，采用雙D觸發(fā)器74LS74組成狀態(tài)機(jī)電路，實(shí)現(xiàn)四種花樣的輪流顯示；第四部分，采用雙向移位寄存器74LS194組成移位輸出電路。第二節(jié)工作原理分析由555定時(shí)器構(gòu)成的時(shí)鐘振蕩電路產(chǎn)生固定頻率的脈沖，一方面作用于由74161組成的分頻電路，一方面作用于由74F194構(gòu)成的移位輸出電路，為他們提供時(shí)鐘信號(hào)。由于74161是16分頻計(jì)數(shù)器，故每十六個(gè)脈沖74LS161進(jìn)位一次,致使觸發(fā)器U1A翻轉(zhuǎn)一次，而觸發(fā)器U2A的3腳連接的是觸發(fā)器U1A的5腳，實(shí)現(xiàn)了U1A的16分頻和U2A的32分頻。所以平均U1A翻轉(zhuǎn)兩次而U2A翻轉(zhuǎn)一次。集成移位寄存器74194由個(gè)RS觸發(fā)器及他們的輸入控制電路組成，其中S1和S0是兩個(gè)控制輸入端。雙D觸發(fā)器的輸出端改變S0,S1的值，實(shí)現(xiàn)左右移動(dòng)控制。可組成U1A左移，U2A右移；U1A右移，U2A右移；U1A左移，U2A左移；U1A右移，U2A左移四種花型。每十六個(gè)脈沖每種花型恰好循環(huán)兩次，而此時(shí)D觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)換為下一種花型。電路方案設(shè)計(jì)第一節(jié)電路圖設(shè)計(jì)將各單元電路組織起來(lái)就得到了系統(tǒng)電路圖，如附錄Ｆ所示。本電路圖設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)清晰，可分為時(shí)鐘產(chǎn)生電路、分頻電路、移位顯示電路、狀態(tài)機(jī)電路。555定時(shí)器構(gòu)成時(shí)鐘電路，由四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS161組成分頻電路，由雙向移位寄存器74194和發(fā)光二極管組成移位顯示電路，雙D觸發(fā)器構(gòu)成狀態(tài)機(jī)電路。第四章單元電路設(shè)計(jì)第一節(jié)時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器,電路輸出便得到一個(gè)周期性的矩形脈沖。電路圖如圖4.1所示:圖４-１由555定時(shí)器構(gòu)成的多謝振蕩器接通電源后，電容C5被充電，當(dāng)2管腳處的電壓上升到2Vcc/3時(shí)，使Vo為低電平，同時(shí)放電三極管Ｔ導(dǎo)通，此時(shí)電容C5通過(guò)R2和T放電，Vc下降。當(dāng)Vc下降掉Vcc/3時(shí)，Vo翻轉(zhuǎn)為高電平。振蕩器的振蕩頻率為1.43/(R1+R2+R2)C5。第二節(jié)分頻電路的工作原理圖4-274LS161引腳圖74LS161是4位二進(jìn)制同步加計(jì)時(shí)器。其中1腳是異步清零端，9腳是預(yù)置控制端，P0,P1,P2,P3是預(yù)置數(shù)據(jù)輸入端，RCO是預(yù)置數(shù)據(jù)輸入端，7和10腳是計(jì)數(shù)控制端。(1)異步清零：當(dāng)1腳接低電平時(shí)，不管其他輸入的狀態(tài)如何，計(jì)數(shù)器直接清零。(2)同步并行預(yù)置數(shù)；在1腳接高電平的條件下，當(dāng)9腳接低電平且有時(shí)鐘脈沖時(shí)P0,P1,P2,P3輸入端的數(shù)據(jù)分別被Q0,Q1,Q2,Q3所接收。(3)保持：1和9腳同時(shí)接高電平，兩個(gè)記數(shù)使能端有一個(gè)接低電平時(shí)，不管有無(wú)脈沖，記數(shù)器都保持原狀態(tài)不變。(4)記數(shù)：當(dāng)1,7,9,10管腳都接高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器處于記數(shù)狀態(tài)。當(dāng)時(shí)鐘電路產(chǎn)生16個(gè)脈沖時(shí)，計(jì)數(shù)器進(jìn)位端進(jìn)1，促使D觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)或截止。第三節(jié)狀態(tài)機(jī)電路圖4-3狀態(tài)機(jī)電路圖狀態(tài)機(jī)電路由兩個(gè)D觸發(fā)器組成。觸發(fā)器U1A的5腳與觸發(fā)器的U2A的3腳連接，從而實(shí)現(xiàn)U1A的16分頻和U2A的32分頻。D觸發(fā)器為上升沿出發(fā)，當(dāng)脈沖由低電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，D觸發(fā)器發(fā)生翻轉(zhuǎn)。本電路中，假設(shè)開(kāi)始時(shí)U1A的5腳為高電平，則U2A的3腳也為高電平，分頻電路16拍進(jìn)位一次，促使觸發(fā)器U1A發(fā)生翻轉(zhuǎn)使5腳變?yōu)榈碗娖絼tU2A的3腳也變?yōu)榈碗娖?。?dāng)分頻電路經(jīng)過(guò)第二個(gè)16拍時(shí)，再次進(jìn)位，U1A的5腳為高電平而此時(shí)U2A的2腳也再次變?yōu)楦唠?，此過(guò)程中U2A經(jīng)歷了一個(gè)上升沿觸發(fā)，翻轉(zhuǎn)一次，從而實(shí)現(xiàn)四種花型的輪流變換第四節(jié)移位輸出電路圖4-4移位輸出電路電路圖集成移位寄存器74194由4個(gè)RS觸發(fā)器及他們的輸入控制電路組成，其中S1和S0是兩個(gè)控制輸入端,A、B、C、D是并行輸入端。如表1所示，他們的狀態(tài)組合可以完成四種控制功能，其中左移和右移兩項(xiàng)是串行輸入，數(shù)據(jù)是分別從左移輸入端7引腳和右移輸入端2引腳送入寄存器中的。1引腳為異步清零。如圖U1B,本電路中要求移位過(guò)程中數(shù)據(jù)不丟失，故采用將移位寄存器的最高位輸出端15腳和最低位輸入端2引腳連接以及讓移位寄存器的最低位輸出端12引腳和最高位輸入端7引腳連接，形成環(huán)形計(jì)數(shù)器。從而實(shí)現(xiàn)四種花型的循環(huán)輸出。表174194雙向移位寄存器控制端的邏輯功能心得體會(huì)一周的課程設(shè)計(jì)，使自己收獲很多，加深了對(duì)書(shū)上及老師所講知識(shí)的理解。在本次電子課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)和研究過(guò)程中我感覺(jué)受益很深，不但讓我懂得了許多理論知識(shí)，更給了我一個(gè)理論聯(lián)系實(shí)際的機(jī)會(huì)，讓我學(xué)到了許多書(shū)上學(xué)不到的東西。設(shè)計(jì)電路關(guān)鍵在于對(duì)設(shè)計(jì)要求的理解分析以及對(duì)基本電路相關(guān)知識(shí)的熟練掌握。設(shè)計(jì)電路時(shí)，將總體的功能分成若干個(gè)功能單元來(lái)實(shí)現(xiàn)，是簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)思路的很好方法；且搞清各個(gè)模塊的功能與實(shí)現(xiàn)要求操作的具體方法，對(duì)電路故障的檢查也是很有幫助。通過(guò)這次電子課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多東西，如查找資料，設(shè)計(jì)比較，從各種圖中提取所需。此外，這次課設(shè)還讓我們學(xué)到很多，也吸取了很多教訓(xùn)。以前感覺(jué)考試考得高分就是學(xué)到知識(shí)了，當(dāng)真正自己動(dòng)手去做時(shí)才認(rèn)識(shí)到自己犯了多大的錯(cuò)誤。在畫(huà)原理圖是需要用到protel，這有力的鞏固了我們本學(xué)期剛學(xué)完的protel知識(shí)。理論學(xué)得再好如果不能用到實(shí)踐中去等于沒(méi)學(xué)。通過(guò)此次的課程設(shè)計(jì)，真正提高了我們動(dòng)手能力，學(xué)會(huì)獲取資料，活躍了自己的思維，鞏固了我們所學(xué)的知識(shí)。最后，感謝此次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中一直給予我們支持與幫助的老師們，感謝您們的耐心指導(dǎo)！參考文獻(xiàn)[1]謝自美電子線(xiàn)路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測(cè)試華中理工出版社[2]王澄飛電路與數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)實(shí)踐東南大學(xué)出版社[3]何小艇電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)浙江大學(xué)出版社[4]姚福安電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐山東科學(xué)技術(shù)出版社[5]編委會(huì)燈光控制應(yīng)用電路集萃機(jī)械工業(yè)出版社[6]李銀華電子線(xiàn)路設(shè)計(jì)指導(dǎo)北京航空航天大學(xué)出版社[7]康華光電子技術(shù)基礎(chǔ)高教出版社[8]徐國(guó)華模擬及數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程北京航空航天大學(xué)出版社附錄１：元器件清單元件種類(lèi)數(shù)量74LS194２個(gè)74HC06４個(gè)74LS161１個(gè)74LS74２個(gè)NE555１個(gè)30K電阻１個(gè)35K電阻１個(gè)1K電阻８?jìng)€(gè)LED發(fā)光二極管８?jìng)€(gè)整流橋１個(gè)1000uF電容１個(gè)10uF電容１個(gè)0.1uF電容１個(gè)0.33uF電容２個(gè)100uF電容１個(gè)附錄２：輸出狀態(tài)編碼節(jié)拍脈沖編碼D1D2D3D4D5D6D7D8花型一花型二花型三花型四10000000000000000000000000000000020001000110000001100010000001100030011001111000011110011000011110