《彩灯控制器课程设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《彩灯控制器课程设计（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、武汉理工大学数字电子技术课程设计说明书课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 3指导教师： 工作单位： 题 目: 彩灯控制器 初始条件：1.模拟电路、数字电路基础知识。2.电路板焊接知识。3.各种电路元、芯片的基础知识。要求完成的主要任务: （1）以LED数码管作为控制器的显示元件，它能自动地依次显示出数字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9（自然数列），1、3、5、7、9（奇数列），0、2、4、6、8（偶数列）和0、1、2、3、4、5、6、7、0、1（音乐符号数列），然后由依次显示出自然数列、奇数列、偶数列和音乐符号数列.，如此周而复始，不断循环。（2）打开电源时，控制器可自动清零。（3）每
2、个数字的一次显示时间基本相等，这个时间在0.5s到2s范围内连续可调。参考书：电子线路设计实验测试第三版，谢自美 主编，华中科技大学出版社数字电子技术基础，伍时和 主编，清华大学出版社 时间安排：第19周理论讲解，时间：礼拜一5，6，7、8节 第20周理论设计、实验室安装调试，地点： 通信工程综合实验室、 15楼通信工程实验室（1）。撰写设计报告及答辩：地点鉴主7楼9号实验室。指导教师签名： 2010 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 2010 年 月 日目录 摘要3Abstract41.彩灯控制器的构成及整体电路方框图：52.设计方案选择62.1方案一62.2方案二83方案的确立104所
3、选方案二电路各部分的设计及其原理114.1 数列循环部分114.2数列显示部分154.3清零功能部分174.4信号脉冲部分195仿真结果及分析205.1仿真结果205.2 仿真结果分析246 心得与体会257实物图268参考文献27附录一：元件清单28摘要随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到彩色霓虹灯。LED彩灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。在这样的大环境下，我们需要开发出更加时尚，而且电路简单，功能更多的多路彩灯控制器，使得它能在不同的场合，不同时间段，能够有不同的闪烁频率。本文用74LS1
4、60作为主要元器件，通过这个元器件的工作特点，实现彩灯的各种序列变换，进行彩灯控制的初步探索和研究， 设计的思想是以最少的芯片数量，制作成体积小、功耗低，并且具有很好的可靠性和可扩展性。全部的设计仿真都用protus软件来实现。关键词：彩灯 元器件 仿真AbstractAs people life environment constantly improve and beautification, in many occasions to see color neon lights. The LED lights because of its rich light color, low cos
5、t and simple control characteristics and a wide range of applications, decorated with colored lights streets and city building has become a fashion. In this environment, we need to develop the more fashionable, and circuit is simple, function more many road lights, and make it to the controller diff
6、erent occasions, different period, can have different flashing frequency. This article with the 74 LS194 as main components, through the working characteristics of the components, realize the lantern all kinds of sequence transform, the preliminary exploration and lights control research, design ide
7、as are the least chip number, make small size, low power consumption, and have good reliability and scalability. All of the design simulation with protus software to realize.keywords: lights components simulation1.彩灯控制器的构成及整体电路方框图：设计的总电路由循环控制电路、序列控制电路、输出电路三部分组成，其中序列控制电路又包括自然序列、奇偶序列和音乐序列控制电路。其工作流程是通过
8、循环电路控制序列电路中序列的循环，再由输出电路输出序列。其工作框图如图1所示：循环控制电路序列控制电路输出电路 脉冲自然序列 奇数序列音乐序列 偶数序列计数器清零电路图1 彩灯控制电路总图2设计方案选择2.1方案一1. 选择用JK触发器构成两位二进制计数器控制四种循环，可以用到7476（集成JK触发器）。2. 用十进制计数器产生序列，采用具有异步清零和异步置数功能的74192（双时钟十进制同步可逆计数器）来实现包括0-9的自然数列、1-9的奇数数列、0-8的偶数数列和音乐数列的二进制。3. 再通过逻辑门电路将序列输出。包括7432（集成二输入或门），与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门。电
9、路图如图2所示：图2 方案一电路总图2.2方案二 采用74LS160计数器、74HC390计数器、74HC139译码管、555定时器以及一些门电路、电容等器件来设计。这些芯片的不同接法可实现不同的功能，简单方便，序列由数码管输出，序列的输出可通过译码器来控制，序列显示的时间通过调节脉冲信号的频率来进行调控，此方案的具体设计思路如下：1. 用73HC390计数器和74HC139译码管实现各循环序列的显示。2. 用74LS160实现奇数列、偶数列以及自然数列、数列的显示。奇数列和偶数列用五进制实现，自然序列用十进制实现、音乐序列用八进制实现。3. 控制74HC139译码器的工作状态，同时实现对74
10、HC390计数器的清零。以达到开关清零的目的。4. 利用555定时器来实现连续可调的脉冲。以实现序列时间间隔变化的控制。利用四个74LS160的输出端口分别与四个与门相接(奇数、偶数序列对应的74LS160计数器的QA端悬空，分别用CR端、“0”来代替)，然后再将四个门电路的输出端分别与数码管的输入端相接。当打开电路的开关后，首先就是输出自然序列，这时是计数器U1先工作，它的清零端接的是“1”，这时就是它处在计数的操作，然后输出通过或门相接再接至数码管的输入端，就可以实现显示从0到9的自然序列计数，当U1的输出要从9变到0的瞬间，它的进位端的状态是从“1”变至“0”，然后通过一个或门接至74H
11、C390的脉冲输入端，这时恰好有一个脉冲，使74HC390加法计数，从而使译码器控制计数器U2的清零端并使其开始工作，即开始奇数计数。当它从9变至1时，又通过进位信号给74HC390一个脉冲，然后又通过译码器控制计数器U3的清零端并使其开始工作，即开始偶数计数，从0变至8。当它从8变至0时，它的进位端又从“1”变至“0”，又给74HC390一个脉冲信号，最后就通过译码器控制计数器U4的清零端并使其工作，输出音乐数列。如此周而复始的这样循环，就可以实现要求的所有功能。总的电路如图3所示：图3 方案二总电路图3方案的确立方案一用到的材料比较简单，在课本和实验中学到过。比方案二思路简单易明了。理论上
12、该电路是可行的。但通过仿真，其结果顺序正确，不过在奇偶序列时状态1跟状态0跳得太快了，几乎看不到，而在后面在4秒后则回到状态1跟状态0，（即奇数序列为3、5、7、9、1偶数序列为2、4、6、8、0） 。这是由于用到的逻辑门多，产生了延时。而且没有定时电路，只能通过实验室提供的脉冲信号。方案二用到电容和555定时器以及各种芯片来构成，虽然电路比较复杂，相对比较容易出现错误，但是此电路精确度较高，而且可以产生连续可调的脉冲信号，通过仿真效果也是更加准确。所以选择方案二作为此次课设的电路。4所选方案二电路各部分的设计及其原理4.1 数列循环部分4.1.1方案一要让四个数列依次循环则采用一个2线-4线
13、译码器和一个四进制计数器。用译码器的输出依次去控制芯片清零端，再通过一个四进制计数器去控制译码器输入，使其在四个输出间不断循环，而计数器的时钟脉冲则可通过每个芯片的进位端经过一四输入或门输出来控制。图4 用译码器实现的循环电路这个部分主要用到的是74HC390计数器和74HC139译码管，它们的功能表和引脚图分别如表1和图5种所示： 表1 74HC390的功能表输入输出R01R02S91S92CPACPBQDQCQBQA1100000110000001110010111001R01 R02=0S91 S92=0CP0二进制计数0CP五进制计数CPQA8421码十进制计数QDCP5421码十进制计数表2 74HC139的功能表输入输出EiBAY3Y2Y1Y0111110001110001110101010110110111 图5 74HC390的引脚图 图6 74HC139的引脚图4.1.2方案二 这个方案是利用移位寄存器将串行数
