簡易聲光控延時照明燈電路課程設(shè)計

簡易聲光控延時照明燈電路課程設(shè)計電子技術(shù)課程設(shè)計題目：___簡易彩燈控制器電路_學(xué)生姓名：專業(yè)班級：電子信息工程11-01班學(xué)號：541101030院（系）：電氣信息工程學(xué)院指導(dǎo)教師：黃春完成時間：2023年06月25日鄭州輕工業(yè)學(xué)院課程設(shè)計（論文）任務(wù)書題目簡易彩燈控制器電路專業(yè)電信工程11-01學(xué)號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。2.學(xué)習(xí)protel軟件的使用。3.學(xué)會整理和總結(jié)設(shè)計文檔報告。4學(xué)習(xí)如何查找器件手冊及相關(guān)參數(shù)。技術(shù)要求要求電路能夠控制8個以上的彩燈。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，浙江大學(xué)出版社，2001年6月2.姚福安，電子電路設(shè)計與實踐，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)計實踐，東南大學(xué)出版社，1999年10月4.李銀華，電子線路設(shè)計指導(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：專業(yè)負責人簽章：2023年06月21日簡易彩燈控制器電路摘要彩燈控制器是用來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工具，應(yīng)用前景較為廣泛。本設(shè)計就是采用電子元件制作的一個簡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）時鐘振蕩電路，555定時器構(gòu)成多諧振蕩器；（2）分頻電路，由四位二進制計數(shù)器74LS161組成，為D觸發(fā)器提供時鐘；（3）狀態(tài)機電路，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，實現(xiàn)花型顯示。彩燈控制器實現(xiàn)方法多種多樣，本次設(shè)計的這臺彩燈控制器主要功能有：可以控制8個以上的彩燈；（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系列簡單邏輯門電路的組合，實現(xiàn)簡易電子彩燈控制器電路，具有電路設(shè)計簡單，成本低廉的特點。關(guān)鍵詞：彩燈，十六計數(shù)器，時鐘電路，二進制計數(shù)，四種碼目錄摘要...........................................................2第一章設(shè)計要求......................................4第一節(jié)設(shè)計課題........................................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.................................5第一節(jié)電路圖設(shè)計......................................5第四章單元電路設(shè)計.................................5第一節(jié)時鐘脈沖產(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)機電路.....................................7第四節(jié)移位輸出路.....................................7第五章心得體會......................................8參考文獻...............................................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)計要求第一節(jié)設(shè)計課題題目：簡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)計分為幾個獨立的功能模塊進行設(shè)計,每一個模塊完成特定的功能,再把它們有機的組織起來構(gòu)成一個系統(tǒng)完成彩燈控制器的設(shè)計。系統(tǒng)可由四個模塊組成，它們分別是：時鐘產(chǎn)生電路、分頻電路、移位顯示電路、狀態(tài)機電路。設(shè)計框圖如圖2.1所示：顯示電路顯示電路時時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)機電路狀態(tài)機電路圖2-1設(shè)計框圖第一部分，由555定時器構(gòu)成時鐘振蕩電路，產(chǎn)生固定頻率的脈沖；第二部分，由四位二進制計數(shù)器74LS161組成分頻電路，為D觸發(fā)器提供時鐘，為狀態(tài)機提供時鐘；第三部分，采用雙D觸發(fā)器74LS74組成狀態(tài)機電路，實現(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定時器構(gòu)成的時鐘振蕩電路產(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，為他們提供時鐘信號。由于74161是16分頻計數(shù)器，故每十六個脈沖74LS161進位一次,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是兩個控制輸入端。雙D觸發(fā)器的輸出端改變S0,S1的值，實現(xiàn)左右移動控制?？山M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。每十六個脈沖每種花型恰好循環(huán)兩次，而此時D觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)換為下一種花型。電路方案設(shè)計第一節(jié)電路圖設(shè)計將各單元電路組織起來就得到了系統(tǒng)電路圖，如附錄Ｆ所示。本電路圖設(shè)計簡單、結(jié)構(gòu)清晰，可分為時鐘產(chǎn)生電路、分頻電路、移位顯示電路、狀態(tài)機電路。555定時器構(gòu)成時鐘電路，由四位二進制計數(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)機電路。第四章單元電路設(shè)計第一節(jié)時鐘脈沖產(chǎn)生電路用555定時器構(gòu)成多諧振蕩器,電路輸出便得到一個周期性的矩形脈沖。電路圖如圖4.1所示:圖４-１由555定時器構(gòu)成的多謝振蕩器接通電源后，電容C5被充電，當2管腳處的電壓上升到2Vcc/3時，使Vo為低電平，同時放電三極管Ｔ導(dǎo)通，此時電容C5通過R2和T放電，Vc下降。當Vc下降掉Vcc/3時，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位二進制同步加計時器。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腳是計數(shù)控制端。(1)異步清零：當1腳接低電平時，不管其他輸入的狀態(tài)如何，計數(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9腳接低電平且有時鐘脈沖時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腳同時接高電平，兩個記數(shù)使能端有一個接低電平時，不管有無脈沖，記數(shù)器都保持原狀態(tài)不變。(4)記數(shù)：當1,7,9,10管腳都接高電平時，計數(shù)器處于記數(shù)狀態(tài)。當時鐘電路產(chǎn)生16個脈沖時，計數(shù)器進位端進1，促使D觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)或截止。第三節(jié)狀態(tài)機電路圖4-3狀態(tài)機電路圖狀態(tài)機電路由兩個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)，當脈沖由低電平變?yōu)楦唠娖綍r，D觸發(fā)器發(fā)生翻轉(zhuǎn)。本電路中，假設(shè)開始時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?。當分頻電路經(jīng)過第二個16拍時，再次進位，U1A的5腳為高電平而此時U2A的2腳也再次變?yōu)楦唠?，此過程中U2A經(jīng)歷了一個上升沿觸發(fā)，翻轉(zhuǎn)一次，從而實現(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)形計數(shù)器。從而實現(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一周的課程設(shè)計，使自己收獲很多，加深了對書上及老師所講知識的理解。在本次電子課程設(shè)計的學(xué)習(xí)和研究過程中我感覺受益很深，不但讓我懂得了許多理論知識，更給了我一個理論聯(lián)系實際的機會，讓我學(xué)到了許多書上學(xué)不到的東西。設(shè)計電路關(guān)鍵在于對設(shè)計要求的理解分析以及對基本電路相關(guān)知識的熟練掌握。設(shè)計電路時，將總體的功能分成若干個功能單元來實現(xiàn)，是簡化電路設(shè)計思路的很好方法；且搞清各個模塊的功能與實現(xiàn)要求操作的具體方法，對電路故障的檢查也是很有幫助。通過這次電子課程設(shè)計，我學(xué)到了很多東西，如查找資料，設(shè)計比較，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)。以前感覺考試考得高分就是學(xué)到知識了，當真正自己動手去做時才認識到自己犯了多大的錯誤。在畫原理圖是需要用到protel，這有力的鞏固了我們本學(xué)期剛學(xué)完的protel知識。理論學(xué)得再好如果不能用到實踐中去等于沒學(xué)。通過此次的課程設(shè)計，真正提高了我們動手能力，學(xué)會獲取資料，活躍了自己的思維，鞏固了我們所學(xué)的知識。最后，感謝此次課程設(shè)計過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[1]謝自美電子線路設(shè)計、實驗、測試華中理工出版社[2]王澄飛電路與數(shù)字邏輯設(shè)計實踐東南大學(xué)出版社[3]何小艇電子系統(tǒng)設(shè)計浙江大學(xué)出版社[4]姚福安電子電路設(shè)計與實踐山東科學(xué)技術(shù)出版社[5]編委會燈光控制應(yīng)用電路集萃機械工業(yè)出版社[6]李銀華電子線路設(shè)計指導(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]徐國華模擬及數(shù)字電子技術(shù)實驗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數(shù)量74LS194２個74HC06４個74LS161１個74LS74２個NE555１個30K電阻１個35K電阻１個1K電阻８個LED發(fā)光二極管８個整流橋１個1000uF電容１個10uF電容１個0.1uF電容１個0.33uF電容２個100uF電容１個附錄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