電子課程設(shè)計可編程彩燈控制

1、電 子 課 程 設(shè) 計指導老師： 班級：制作人： 學號： 時間： 目 錄第一部分、設(shè)計要求3第二部分、設(shè)計報告（一）系統(tǒng)原理框圖和電路圖4（二）系統(tǒng)設(shè)計思路4（三）單元電路設(shè)計與計算5（1）脈沖發(fā)生電路的設(shè)計（2）譯碼驅(qū)動電路的設(shè)計*（3）儲存單元的設(shè)計*（4）顯示電路的設(shè)計（四）電路的安裝與調(diào)試10（五）實習心得11（六）元器件明細表11（七）參考書目12第一部分、設(shè)計要求本設(shè)計是通過對可擦除的可編程只讀存儲器（e2prom2864）進行編寫圖像，并將其儲存，再用計數(shù)器控制圖像的地址將其讀出在二極管顯示矩陣中顯示出來。系統(tǒng)所顯示的內(nèi)容可反復循環(huán)，直到手動或清零，便可回到初始地址。由于圖畫和文

2、字是連續(xù)出來所以看上去就有動畫感，似乎在走動，因而形成彩燈。該系統(tǒng)可以自由編程，形成不同的圖畫文字，可操作性強，也可存儲上百幅圖畫，所以應用范圍也比較廣。其功能要求如下：1、 設(shè)計脈沖產(chǎn)生電路、圖形控制電路和儲存電路2、 用發(fā)光二極管點陣（8x8）一塊作為顯示電路，顯示內(nèi)容的動感要強。3、 圖形能連續(xù)循環(huán)，圖形為8幅，圖形間隔在20ms2s范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。4、 能手動和加壓清零功能，有自動選畫功能。 第二部分、設(shè)計報告一、系統(tǒng)原理框圖和電路圖：脈沖發(fā)生電路（高頻）計數(shù)器控制電路譯碼驅(qū)動電路顯示矩陣 脈沖發(fā)生電路（低頻）計數(shù)器控制電路 儲存單元 二、 系統(tǒng)設(shè)計思路原理框圖顯示了整個系統(tǒng)的主要原理

3、。首先，讓我們從顯示矩陣來看，我們要在顯示矩陣上顯示圖畫，采用8x8的二極管顯示點陣（管腳分布見后圖）。它有16個管腳，有八個是行控制八個是列控制，其中列是高電頻有效，行是低電頻有效，即當列有高電頻輸入同時行有底電頻輸入時，兩信號相交的二極管就發(fā)亮，控制不同的列就可以控制紅燈。由于我們的e2prom只有八個輸出管腳，用它來控制行，因為所做的為單顯點陣，所以只用8個列控制，所以要用74ls138來譯碼。由于138輸出的是高電平，所以可以直接接到點陣上。如果138能從18按順序譯碼，那么就能給列按順序輸出信號，所以可以采用161計數(shù)器來實現(xiàn)這個功能。假如第一列有高電頻輸出的同時第一行有低電頻輸出那

4、么第一排的燈就點亮，依次下去，八排燈按順序點亮，而要使行和列同時輸出信號就必須將計數(shù)器產(chǎn)生的信號同時輸入e2prom的底位。如果計數(shù)器的頻率很高，那么八排燈按順序很快被點亮，由于人的視覺差看上去就像八排燈同時都在亮一樣。所以讓脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生高頻率的方波脈沖來控制161計數(shù)器就可以實現(xiàn)這個功能。因為我們要有六十四幅字畫輸出，所以可用另一片161來控制e2prom的高位，從而實現(xiàn)多幅字畫的輸出，用另一個脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生低頻方波脈沖來控制這片161便可使多幅字畫自動輸出，如果將低頻脈沖設(shè)計成可調(diào)的那么就可以實現(xiàn)圖畫輸出的快慢！這就是整個設(shè)計的思路！三、 單元電路設(shè)計與計算1、脈沖發(fā)生電路的設(shè)計 我

5、們采用555定時器接成的多諧振蕩器來實現(xiàn)方波脈沖。將555定時器的2和6兩個輸入端連在一起作為信號輸入端就可得到施密特觸發(fā)器，而把施密特觸發(fā)器的反相輸出端經(jīng)rc積分電路接回它的輸入端就構(gòu)成了多諧振蕩器。（電路圖如圖1、2所示） 高頻脈沖發(fā)生電路（1） 低頻可調(diào)脈沖發(fā)生電路（2） 其周期：t=（r1+2r2）cln2 振蕩頻率：f =1/t 占空比：q =（r1+r2）/（r1+2r2）對于高頻脈沖，要求頻率高取r1=r2=200，c=0.1f，則： t=4.14*10-5s ； f =2.4*104hz ；q =2/3實驗表明，由于頻率很高使燈連續(xù)發(fā)亮，閃爍感低。對于低頻脈沖，取r1=r2=4

6、.3 ， c=10f，則： t=89ms ； f =11.2hz ；q =2/3由于還串入10的可調(diào)電阻，調(diào)節(jié)這個電阻就可以讓圖畫以適合的間隔顯示出來。再加上電阻和電容都可以換，如果將電阻改為1那么其調(diào)節(jié)范圍正好滿足時間間隔在20ms2s之間。2、譯碼驅(qū)動電路的設(shè)計 譯碼器我們采用3線8線最小項譯碼器74ls138，邏輯表達式為yi非=mi非是高電頻有效。它對三位二進制數(shù)000111依次譯成8個高電頻信號。所以其輸入端正好用4位同步二進制計數(shù)器161來實現(xiàn)。它隨著時鐘脈沖上升沿的到來自動從000111計數(shù)。*3、儲存單元的設(shè)計*4、顯示電路的設(shè)計（我與搭檔12號一起合作，我完成1、2部分的設(shè)計

7、，3、4部分由12號完成）四、 電路的安裝與調(diào)試1、 首先對元件進行調(diào)試，測試其功能。在接線過程中要注意工藝，要盡量減少線與線的交叉次數(shù)。盡量控制整個電路在較小的范圍，雖然這樣布線較困難，但它能減少外界對電路的干擾，提高電路的穩(wěn)定性。先按圖接好脈沖發(fā)生電路，將輸出端接二極管燈看是否有脈沖產(chǎn)生，如果沒有應檢查電路接線是否正確，線口的接觸是否不良，再更換電容看是否是電容的問題，如果還沒有脈沖可以考慮是不是555本身的問題，直到有脈沖產(chǎn)生。再測試161的功能。161實現(xiàn)的是一個計數(shù)功能，將輸出端接到燈上觀察，就可發(fā)現(xiàn)161的計數(shù)功能。2、e2prom的編程 由于e2prom的輸出是控制行,低電位有效

8、, 所以在要點亮的燈處編寫0,而它又跟列同步,當列循環(huán)一次為一幅圖畫,所以每一幅圖畫只對八個紅燈編寫,依次下去,每四個二進制代碼轉(zhuǎn)換為十六進制代碼,共8幅圖畫.編程的代碼如下:0 08 08 7f 48 7f 08 08 08 1 7f 5d 49 5d 4d 5d 41 7f 2 10 10 10 10 28 44 83 00 3 7e 42 7e 48 7e 48 64 42 4 00 00 00 00 00 01 41 ff 5 ff 10 1e 12 12 26 42 006 00 00 00 00 41 ff 01 00 7 10 10 10 10 10 10 00 108 00 e

9、7 99 42 24 18 00 00編程后在電路板上進行調(diào)試。檢驗電路是否顯示設(shè)定的圖畫，若不行檢查編程是否出錯，細心檢查電路的接線是否正確，還不行再從脈沖發(fā)生電路檢查起，看每部分的電路是否正常工作，這樣那部分出錯就改動那部分，直到完成！在調(diào)試整個電路的過程中，主要的碰到問題是無法完成64進制，線路的接觸不良，還有要注意各芯片的工作條件，這要求我們要細心和耐心，另外接線交叉不能過多，這樣便于我們檢查！五、實習心得經(jīng)過一周的努力，我和我的搭檔終于完成了可編程彩燈的設(shè)計和制作，其中包含了老師的教導和自己的汗水。在完成課題的過程中，通過合理的分工我們各自處理自己的設(shè)計部分，然后再一起討論遇到問題。

10、在此次實驗中我主要負責脈沖發(fā)生電路計和譯碼驅(qū)動電路的設(shè)計，我的搭檔負責儲存單元和顯示電路的設(shè)計。我們注重先理論后實踐，在理論計算完成并檢查無誤可執(zhí)行時再連線實驗。實驗中一定要嚴格謹慎，保證線連線后開電源。在分析和處理問題的過程中我們動手實踐能力增強了許多，學到了不少東西，而且在理論上也有了更深刻的認識。尤其在調(diào)試方面，彌補了平時少動手的空缺，加深了從理論到實踐的認識。雖然制作成功了，但是在許多方面還存在不足，比如接線交叉太多，工藝比較差，圖畫顯示時有的點不是很清楚。同時在實習中，我也感到所學的知識不是很深，掌握的不靈活，動手的能力不強，有時面對很多錯誤束手無策，解決問題的能力還有待加強。不過再

11、老師的耐心講解幫助下，困難一個一個克服了，最終實驗調(diào)試成功。在解決問題的過程中，我總結(jié)了一些基本的方法，例如找錯時要一部分一部分的排除，在驗證一處程序或接線是否正確時一定要保證另外的部分是正確的，這樣一點一點排除來查錯。總上所述，我的收獲總結(jié)如下： (1)正確地應用實驗儀器，培養(yǎng)解決工業(yè)控制、工業(yè)檢測等領(lǐng)域具體問題的初步能力。 (2)通過所做課題，“解剖麻雀”，熟悉單片微機應用系統(tǒng)開發(fā)、研制的過程，軟硬件設(shè)計的工作方法、工作內(nèi)容、工作步驟。(3)基本技能得到訓練和提高，例如組成系統(tǒng)、編程、調(diào)試、查閱資料、繪圖、編寫說明書等；理論聯(lián)系實際，提高動手能力和分析問題、解決問題的能力。（4）提高了分析問題和解決問題的能力，能夠很好的將一個問題或系統(tǒng)從整體到部分再到整體的把握。六、元器件明細表序號名 稱型號參數(shù)數(shù) 量備 注1電工電子實驗箱1個2多諧振蕩器ne5552個3計 數(shù) 器dm74l161an3個4譯 碼 器hd74ls