精编三种图案霓虹灯控制器毕业论文课程设计任务书.docx

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精编三种图案霓虹灯控制器毕业论文课程设计任务书

三种图案霓虹灯控制器

（论文）

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合同特点：

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收取一点点费用请不要介意

课程设计

题目

三种图案霓虹灯控制器

学院

自动化

专业

自动化

班级

1104

姓名

傅晓通

指导教师

林伟杨莉

2013

年

7

月

5

日

课程设计任务书

学生姓名：

傅晓通专业班级：

1104

指导教师：

林伟杨莉工作单位：

自动化1104

题目:

三种图案霓虹灯控制器设计

初始条件：

1．运用所学的模拟电路和数字电路等知识；

2．用到的元件：

实验板、电源、连接导线、74系列芯片、555芯片等。

要求完成的主要任务:

1．现有4只彩灯，红－绿－蓝－黄，试设计控制器，要求彩灯能实现如下追逐图案，彩灯控制器的三种图案及其状态转换如下所示：

2．摇摆状态0101←→1010，重复6次。

3．暗点循环0111→1011→1101→1110→0111→这样重复循环3次。

4．逐个点亮，逐个熄灭，0000→1000→1100→1110→1111→0111→0011→0001→0000→这样重复循环2次。

5．霓虹灯控制工作状态按照上述2至4步自动重复循环。

时间间隔为1秒。

6．严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。

时间安排：

第1天下达课程设计任务书，根据任务书查找资料；

第2～4天进行方案论证，软件模拟仿真并确定设计方案；

第5天提交电路图，经审查后领取元器件；

第6～8天组装电路并调试，检查错误并提出问题；

第9～11天结果分析整理，撰写课程设计报告，验收调试结果；

第12～14天补充完成课程设计报告和答辩。

指导教师签名：

2017年6月26日

系主任（或责任教师）签名：

2017年6月26日

目录

引言……………………………………………………1

1.设计意义及要求…………………………………2

1.1设计意义……………………………………………………………………………………2

1.2设计要求…………………….…………………………………………………………..…2

2.方案设计……………………………………………3

2.1系统方案……………………………………………………………………………………3

2.11方案思路………………………………………………………………………….…..3

2.2具体方案…………………………………………………………………………………..4

2.21个人方案：

单片机编码法和移位法…………………………………………………4

2.22小组方案：

门电路法…………………………………………………………………5

2.3方案比较…………………………………………………………………………………….9

3.部分电路及程序设计………………………………9

3.1部分电路说明…………………………………………………………………………………..9

3.2部分程序设计………………………………………………………………………………10

3.2.1摇摆图案单元…………………………………………………………………….10

3.2．2暗点循环单元…………………………………………………………………….11

3.2.3逐个点亮逐个熄灭单元……………………………………………………………11

3.2.4时间间隔单元………………………………………………………………………12

4.调试与检测…………………………………………13

5.仿真操作步骤及使用说明…………………………14

结束语……………………………………………………15

参考文献…………………………………………………16

附录………………………………………………………17

本科生课程设计成绩评定表……………………………20

引言

电工电子课程设计是一项极为锻炼学生动手能力和课本知识迁移能力的学生自主设计实践活动。

课程设计为学生提供了设计命题，让学生以学过的知识为基础进行设计和仿真、答辩，最后形成设计成果。

在本次课程设计中，学生通过自由分组的方式，组成一个设计小组，并从提供的设计题目中选择其中之一或者发挥自己的创造力，自行拟定设计课题，个人思考设计，完成一套个人设计方案，并通过Protues完成仿真、调试，同时小组成员互相互学习，相互讨论，集思广益，形成并优化出一套小组方案，并通过Protues完成仿真，最后进行答辩、验收，形成最终的设计成果，意在过程中激发学生的设计创想，学会迁移课本知识，培养细致耐心谨慎的品质，学会团队合作与优化方案，巩固知识与能力，同时在创新和动手能力上力求达到一个新的高度。

1.设计意义及要求

1.1设计意义

本次设计旨在帮助学生进一步巩固书本所学的模拟电路和数字电路知识，促使其学会分析设计命题，自主思考，独立设计个人方案，并交流合作形成小组方案，以达到强化知识，训练思维，激发创造力，提高实践动手能力的目的。

三种图案霓虹灯控制器属于基础的一种自动控制电路组合，成型后将形成以三种图案循环变换的闪烁图案，可以广泛用于各种舞会装饰、商店装修以及活动现场装扮等场合，用途广泛，设计难度适中，具有较强的操作性。

1.2设计要求

1）用4只红－绿－蓝－黄的彩灯设计控制器，要求彩灯能实现如下追逐图案，彩灯控制器的三种图案及其状态转换如下所示：

1）摇摆状态0101←→1010，重复6次；

2）暗点循环0111→1011→1101→1110→0111→这样重复循环3次；

3）逐个点亮，逐个熄灭，0000→1000→1100→1110→1111→0111→0011→0001→0000→这样重复循环2次；

4）霓虹灯控制工作状态按照上述2至4步自动重复循环。

时间间隔为1秒。

2）自主设计，并进行方案论证和软件模拟仿真，并讨论形成小组方案；

3）提交电路图，经审查后领取元器件；

4）组装电路并调试，检查错误并提出问题；

5）进行结果分析和整理，严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计报告，验收调试结果；

6）补充完成课程设计报告和答辩。

2.方案设计

2.1系统方案

2.11方案思路

系统框图如图2-11所示，本设计以控制电路为核心，以四个颜色分为红、黄、蓝、绿的LED灯作为工作部分，预期当输出为低电平0时使LED灯处于熄灭状态，当输出为高电平1时使LED灯为点亮状态，通过设置控制部分的电路，采取如单片机或者门电路、集成芯片等器件组成控制三种亮暗图案循环变换的控制电路，其控制方式以输出1010、0101或0001等电平组合的形式来实现。

设计的关键在于控制部分，具体电路由具体方案的选择决定，采用单片机控制则控制部分主要为单片机及其最小电路，若选用数电门电路，则控制部分主要有74系列集成芯片和555定时器芯片构成，其控制核心都在于构建控制电路，使得连接四个LED工作灯的输出端能够持续循环地按照要求输出0、1的高低电平，以实现设计要求中的三种图案显示。

考虑到个人方案设计中器件限制较少，加之为了简化电路，因此个人方案选用单片机控制电路来实现设计要求，采用51系列单片机及其最小应用系统组成其核心控制部分；而对于小组方案，则采用74LS90，74LS193,74LS154,74LS08，74L139集成芯片和逻辑门共同组成电路的控制部分。

2.2具体方案

2.21个人方案：

单片机编码法和移位法

1.原理说明：

分析设计命题中的三个要求：

1）摇摆状态0101←→1010，重复6次；

2）暗点循环0111→1011→1101→1110→0111→这样重复循环3次；

3）逐个点亮，逐个熄灭，0000→0001→0011→0111→1111→1110→1100→1000→0000这样重复循环2次；

4）霓虹灯控制工作状态按照上述2至4步自动重复循环。

时间间隔为1秒。

本设计中选用的微处理芯片是STC89C52它是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。

在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

具有以下标准功能：

8k字节Flash，512字节RAM，32位IO口线，看门狗定时器，内置4KBEEPROM，MAX810复位电路，2个16位定时器计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。

另外STC89X52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。

空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器计数器、串口、中断继续工作。

掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

最高运作频率35MHz，6T12T可选。

51单片机P0口内部没有上拉电阻，为高阻态，所以不能正常地输出高低电平，因此该组IO口在使用时务必要外加上拉电阻。

从0和1表示的LED亮暗状态中我们可以发现第一个图案摇摆状态可以看作是0101的转换，每次转换一次，整个状态重复六次；对于第二个状态，则看作是三次；第三个对于各个图案的循环我们通过for（;;）循环控制，对于整个大循环则通过while

（1）循环实现。

针对每一步的延迟１秒，以及灯变化的人眼分辨时间则通过执行一个timems（int）来实现，编程过程中我们通过调试timems（int）部分的程序，以达到人眼能清楚分辨LED灯的明暗变化和各个图案转换之间的１秒间隔的要求。

编程后经检查无误，编译生成一个hex文件，导入到protues里的单片机进行仿真检验。

2.单片机设计电路原理图

图1单片机设计电路图

2.22小组方案：

门电路法

1.门电路法原理说明：

对于设计要求的图案，摇摆图案（0101←→1010）采用具有数据选择功能的74LS151芯片和双时钟4位二进制同步可逆计数器74LS193来实现；对于第二种暗点循环图案（0111→1011→1101→1110→0111），采用二进制译码器74LS139和双时钟4位二进制同步可逆计数器74LS193来实现；而对于第三种逐个点亮和逐个熄灭的图案（0000→1000→1100→1110→1111→0111→0011→0001→0000）则采用具有移位寄存功能的74LS199芯片来实现；对于循环次数的要求则是通过74LS193和74LS194芯片实现；而图案转换间的1秒间隔则采用555定时器构成的单稳态触发器来实现；整个系统使用的时钟脉冲则通过555定时器构成的多谐振荡器来实现。

2.门电路法电路原理图：

图2门电路法电路原理图

3.部分芯片原理图

74LS151为互补输出的8选1数据选择器，引脚排列如图所示：

图374LS151引脚图

选择控制端（地址端）为C～A，按二进制译码，从8个输入数据D0～D7中，选择一个需要的数据送到输出端Y，G为使能端，低电平有效。

（1）使能端G＝1时，不论C～A状态如何，均无输出（Y＝0，W＝1），多路开关被禁止。

838电子

（2）使能端G＝0时，多路开关正常工作，根据地址码C、B、A的状态选择D0～D7中某一个通道的数据输送到输出端Y。

如：

CBA＝000，则选择D0数据到输出端，即Y＝D0。

新艺图库

如：

CBA＝001，则选择D1数据到输出端,即Y＝D1，其余类推。

74LS151功能表:

表174LS151功能表

4LS139为两个2线－4线译码器，共有5474S139和5474LS139两种线路