多路彩燈控制器課程設(shè)計

1、物理與電氣工程學院課程設(shè)計報告多路彩燈控制器姓 名 * * 學 號 * 班 級 電氣工程及其自動化1班年級 2011級 指導教師 李 * 成 績 日期 2013.4.8 摘要 八路循環(huán)彩燈控制器整體電路由三部分組成：脈沖發(fā)生電路、移位寄存器、控制電路。其中用時鐘脈沖來啟動電路，使其發(fā)出不同的頻率產(chǎn)生不一樣的脈沖，控制發(fā)光二極管，使電路更好的工作。主要采用 74LS194 芯片接成扭環(huán)形結(jié)構(gòu)的移位器來實現(xiàn)，最后做到兩種花型的彩燈循環(huán)控制。一、實驗目的：根據(jù)知識掌握情況和興趣選擇題目，給出功能設(shè)計方案，插接、調(diào)試電路，完成要求的任務，達到鞏固和應用“電子技術(shù)基礎(chǔ)”和“數(shù)字電路與邏輯設(shè)計”課程基本理

2、論和方法，初步掌握模擬與數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計基本方法的目的。二、實驗要求：設(shè)計一個4路移存型彩燈控制器，彩燈用發(fā)光二極管LED模擬，具體要求如下：1、能演示三種花型，花型自擬。2、選作：彩燈明暗變換節(jié)拍為1.0s和0.5s，兩種節(jié)拍交替運行。三、實驗元件：555定時器 1個74194 2個74161 2個7404 2個電阻150k 1個電阻4.7K 1個電阻20 8個電容4.7uF 1個電容0.1 uF 1個四、總體方案的設(shè)計： 經(jīng)過分析問題及初步的整體思考，設(shè)計方案如下：需要實際時鐘產(chǎn)生電路，循環(huán)控制電路和彩燈左右移，及全亮全滅輸出電路。時鐘脈沖產(chǎn)生電路由脈沖發(fā)生器產(chǎn)生連續(xù)的脈沖。循環(huán)電路采用7

3、4LS161 ，74LS194實現(xiàn)彩燈的循環(huán)控制。具體主要通過兩片雙向移位寄存器74LS194 來實現(xiàn)彩燈電路控制，通過脈沖發(fā)生器來產(chǎn)生連續(xù)時鐘信號的輸入，由74LS161計數(shù)器來控制信號的移動方向，實現(xiàn)左移，右移及亮滅的功能?？傮w電路原理圖如下 ：花型演示電路 花型控制節(jié)拍控制電路花型控制節(jié)拍控制電路 五、單元電路的設(shè)計： 1、時鐘信號一片555加上電容及電阻實現(xiàn)電容：4.7f 0.01f電阻：150 k 4.7 k輸出高電平時間T=(R1+R2)Cln2輸出低電平時間T=R2Cln2振蕩周期 T=(R1+2R2)Cln2輸出方波的占空比 為 根據(jù)本次設(shè)計使用的R1，R2（R1=150k，R

4、2=4.7k）值，計算出振蕩周期0.5s2 花型控制信號電路由一片74LS161（兩種花型每種顯示一遍）計數(shù)器。74LS161芯片用的是同步置數(shù)，并清零。74LS161可預置四位二進制計數(shù)器(并清除異步)。時鐘CP和四個數(shù)據(jù)輸入端A,B,C,D。清零CR，使能EP,ET，置數(shù)LD，數(shù)據(jù)輸出端Q0-Q3，以及進位輸出Rco = 1. (當Q0 Q1 Q2 Q3 = 1111->0000時)。<74LS161功能表> 當清零端CR=“0”，計數(shù)器輸出Q3、Q2、Q1、Q0立即為全“0”，這個時候為異步復位功能。當CR=“1”且LD=“0”時，在CP信號上升沿作用后，74LS161

5、輸出端Q3、Q2、Q1、Q0的狀態(tài)分別與并行數(shù)據(jù)輸入端D3，D2，D1，D0的狀態(tài)一樣，為同步置數(shù)功能。而只有當CR=LD=EP=ET=“1”、CP脈沖上升沿作用后，計數(shù)器加1。74LS161還有一個進位輸出端CO，其邏輯關(guān)系是CO=1，當Q0 Q1 Q2 Q3 = 1111->0000時。合理應用計數(shù)器的清零功能和置數(shù)功能，一片74LS161可以組成16進制以下的任意進制分頻器。3 花型演示電路(1) 由74LS194雙向移位寄存器完成（可左移右移完成花型變化）。當清除端（CLEAR）為低電平時，輸出端（QAQD） 為低電平。當工作方式控制端（S0、S1）為高電平時，在時鐘 （CLOC

6、K）上升沿作用下，并行數(shù)據(jù)（AD）被送入 相應的輸出端QAQD。此時串行數(shù)據(jù)（DSR、DSL）被禁 止。當S0 為高電平、S1 為低電平時,在CLOCK上升沿作用下進行右移操作，數(shù)據(jù)由DSR送入。 當S0 為低電平、S1 為高電平時，在CLOCK上升沿作 用下進行操作，數(shù)據(jù)由DSR送入。 當 S0 和 S1 為低電平時，CLOCK 被禁止。花型設(shè)計為六、總體原理圖、pcb圖及實物圖七、組裝過程中的問題 在這次實驗中其實最麻煩的就是pcb繪制過程，電路圖還好畫些，放置元器件需要十足的耐心加細心，每個元件都有自己的封裝，需要找到對應的庫文件。布線要求美觀大方，盡量沒有交叉線，元器件要分步均勻，不要

7、擠在一起，這樣不利于線的走位。我在這次布線中，一開始沒有注意元件的方向的轉(zhuǎn)換，最后不能布線時發(fā)現(xiàn)還有很多交叉線（飛線），我及時做了相應調(diào)整。整個電路板制作過程中有些環(huán)節(jié)可能做得不夠好，如：腐蝕過程墨掉后未及時補墨，打孔過程中可能是轉(zhuǎn)頭的緣故，部分焊盤直接被轉(zhuǎn)掉了。這次焊接時做得不夠好，焊錫用的太多，直接影響了電路板的美觀。還出現(xiàn)了短路，還好調(diào)試過程中及時糾正，最后終于做出我們想要的結(jié)果。八、心得體會和分析總結(jié)歷經(jīng)這學期的八個星期，我和同伴終于將彩燈控制器課程設(shè)計完成。經(jīng)過這次實驗，終于感覺到了理論與實際的差別還是很大的，最重要的是這個過程非常的考驗人，不僅僅是考察你的理論知識，動手能力，以及檢查問題并解決問題的能力，更是在考驗一個人的耐心，細心。在連接電路的過程中，絲毫不得馬虎，必須清楚的了解每個芯片的引腳圖以及功能。說實話，做這次實驗確實有點累，然而，當我開始清理自己的設(shè)計成果時，慢慢回味這幾周的辛苦歷程，一種少有的成功喜悅即刻使消除了倦意。在這次實驗中，我們也遇到了許多問題，還要多多感謝老師和各位幫助過我們的同學，因為你們，我們才如此順利地完成了本次實在本文的寫作過程中得到了李彬老師的精心指導，在此表示衷心的感謝。通過本次實驗，我不僅鞏固了課堂上學習的理論知識，