三色彩灯控制器课设教材.docx

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三色彩灯控制器课设教材

沈阳工程学院

课程设计

设计题目：

彩灯控制器

系别XXx班级XXX

学生姓名XXX学号XX

指导教师XXX职称XXX

起止日期：

2014年6月30日起——至2014年7月4日止

沈阳工程学院

课程设计任务书

课程设计题目：

彩灯控制器

系别XXX班级XXX

学生姓名XXX学号XX

指导教师XXX职称副教授/教授

课程设计进行地点：

F座

任务下达时间：

2014年6月18日

起止日期：

2014年6月30日起——至2014年7月4日止

教研室主任XXX2014年6月11日批准

1.彩灯控制器

1.1设计目的：

（1）掌握彩光灯控制器的构成、原理与设计方法；

（2）熟悉集成电路的使用方法。

1.2基本要求：

（1）设计一个具有三种色彩的灯光（红、黄、绿）控制器，三种灯光按红、黄、绿的顺序依次发光；

（2）每次绿灯亮27秒，黄灯亮8秒，红灯亮12秒。

（3）各计时电路显示。

1.3发挥部分：

（1）灯光闪烁；

（2）其他。

2设计过程及论文的基本要求

2.1设计过程的基本要求

（1）基本部分必须完成，发挥部分可任选1个方向：

（2）符合设计要求的报告一份，其中包括逻辑电路图一份；

（3）设计过程的资料、草稿要求保留并随设计报告一起上交；报告的电子档需在规定时间内在单独在网络教学平台上交。

2.2课程设计论文的基本要求

（1）参照毕业设计论文规范打印，文字中的小图需打印。

项目齐全、不许涂改。

（2）装订顺序：

封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要、关键词、目录、正文（设计题目、设计任务、设计思路、设计框图、各部分电路及参数计算（重要）、工作过程分析、元器件清单）、小结、参考文献、附录（逻辑电路图）。

3时间进度安排

顺序

阶段日期

计划完成内容

备注

1

2014.6.30

学生根据任务书做出原始框图并画出初步逻辑电路图

点名

2

2014.7.1

检查框图及初步逻辑图完成情况，检查及纠正错误

打分

3

2014.7.2

检查及改正逻辑图，并用EDA软件仿真逻辑图

打分

4

2014.7.3

讲解印刷电路板图绘制及报告书写，仿真各部分电路波形

打分

5

2014.7.4

报告书写，答辩，收报告

打分

沈阳工程学院

电子技术课程设计成绩评定表

系（部）：

XX班级：

XXX学生姓名：

XXX

指导教师评审意见

评价

内容

具体要求

权重

评分

加权分

调研

论证

能独立查阅文献,收集资料；能制定课程设计方案和日程安排。

0.1

5

4

3

2

工作能力

态度

工作态度认真，遵守纪律，出勤情况是否良好，能够独立完成设计工作，

0.2

5

4

3

2

工作量

按期圆满完成规定的设计任务，工作量饱满，难度适宜。

0.2

5

4

3

2

说明书的质量

说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。

0.5

5

4

3

2

指导教师评审成绩

（加权分合计乘以12）

分

加权分合计

指导教师签名：

年月日

评阅教师评审意见

评价

内容

具体要求

权重

评分

加权分

查阅

文献

查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力

0.2

5

4

3

2

工作量

工作量饱满，难度适中。

0.5

5

4

3

2

说明书的质量

说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。

0.3

5

4

3

2

评阅教师评审成绩

（加权分合计乘以8）

分

加权分合计

评阅教师签名：

年月日

课程设计总评成绩

分

目录

一．设计任务--------------------------------------------------------------------------------1

1．1.设计题目-----------------------------------------------------------------------1

1．2.设计目的-----------------------------------------------------------------------1

1．3.设计要求-----------------------------------------------------------------------1

二．设计思路--------------------------------------------------------------------------------1

三．设计框图--------------------------------------------------------------------------------2

四．各部分电路介绍-----------------------------------------------------------------------3

4．1．脉冲信号源--------------------------------------------------------------------3

4．2．译码器--------------------------------------------------------------------------4

4．3．计数器--------------------------------------------------------------------------5

4．4．逻辑电路-----------------------------------------------------------------------6

4．5．彩灯-----------------------------------------------------------------------------6

4．6．仿真波形-----------------------------------------------------------------------7

五．工作过程分析--------------------------------------------------------------------------8

5．1．电路原理图--------------------------------------------------------------------8

5．2．工作原理分析-----------------------------------------------------------------8

六．元器件清单-----------------------------------------------------------------------------9

小结--------------------------------------------------------------------------------------------10

致谢--------------------------------------------------------------------------------------------11

参考文献--------------------------------------------------------------------------------------12

一．设计任务

1.1．设计题目

彩灯控制器

1.2．设计目的

（1）掌握彩光灯控制器的构成、原理与设计方法；

（2）熟悉集成电路的使用方法。

1.3．设计要求

（1）设计一个具有三种色彩的灯光（红、黄、绿）控制器，三种灯光按红、黄

绿的顺序依次发光；

（2）每次绿灯亮27秒，黄灯亮8秒，红灯亮12秒。

（3）各计时电路显示。

（4）灯光闪烁；

二．设计思路

我们要先明确我们所需设计的东西——“彩灯控制器”，对于彩灯控制器，第一点：

彩灯控制器必须能够使得彩灯发光，这是基本要求。

第二点：

控制三种不同色彩的灯依次发光，要求是，红灯12秒，黄灯8秒，绿灯27秒且循环发光。

第三点：

灯光要求闪烁。

对于第一点，发光二极管发光，则需定时器发射信号脉冲到二极管出二极管后连接电源即可。

第二点，控制三种不同灯光的发亮，在设计电路时则需要用到计数器，而且让三种灯光亮的时间不同，则需要设计不同进制的计数器，在控制灯的不同时发亮就需要利用与非门来达到控制目的。

而对于第三点，要使灯光闪烁发亮，则只需改变定时器的脉冲发射频率即可。

对于整个彩灯控制器的设计有几个最基本的部分脉冲发射源发射脉冲经过译码器再到计数器最后经数码显示器。

三．设计框图

整个电路的设计框图如图所示:

第四．各部分电路介绍

4.1．脉冲信号源

如图：

该图则为脉冲信号发射源，由于其频率T=0.7（R1+2R2）C=1hz/s因此也可称其为秒脉冲发射源，在此图中利用两个电阻值大小为5kΩ和两个电容大小分别47nF以及10nF与定时器LM555CM所构成的脉冲信号发射源，其作用用于发射脉冲信号。

上图为由555定时器和外接定时元件R、C构成的单稳态触发器。

D为钳位二极管，稳态时555电路输入端处于电源电平，内部放电开关管T导通，输出端Vo输出低电平，当有一个外部负脉冲触发信号加到Vi端。

并使2端电位瞬时低于

，低电平比较器动作，单稳态电路即开始一个稳态过程，电容C开始充电，Vc按指数规律增长。

当Vc充电到

时，高电平比较器动作，比较器A1翻转，输出Vo从高电平返回低电平，放电开关管T重新导通，电容C上的电荷很快经放电开关管放电，暂态结束，恢复稳定，为下个触发脉冲的来到作好准备。

波形图如图所示：

4.2．译码器

如图：

就图所示译码器部分所采用的是74LS139D型译码器，它的输入端是1G，而输入端为1Y0，1Y1，1Y2，1Y3。

译码器能把输入的一组二进制代码转换成具有特定含义的输出信号。

LED译码器

转化电路中的信号用于数字显示。

4.3．计数器

如图：

计数器接收电路中的脉冲信号当接收的脉冲满足本身进制，则本身发出一个脉冲。

本次电路设计所用计数器为74LS160D型

74LS160型计数器是可预置的十进制同步计数器

RCO进位输出端

ENP计数控制端

ENT计数控制端

CLK时钟输出端

CLR异步清零端（低电平有效）

LOAD同步并行置入端（低电平有效）

QA~QD输出端

在总电路中所用到的十二进制，八进制，二十七进制计数器都是利用74LS160计数器构成的。

4.4．逻辑电路

如图：

在图所示可看出利用与非的逻辑关系来达到控制灯的不同发亮。

4.5．彩灯

如图：

为发光二极管。

4.6．仿真波形

如图：

用频率计测得多谐振荡器的输出频率为1KH，其图如下：

五．工作过程分析

5．1电路工作原理图如图所示：

5．2工作原理分析：

如图所示中LM555CM为整个电路提供脉冲信号发射，当脉冲进入译码器时，经译码器改变信号性质在分三路送往三个不同进制的计数器，同时也送往三个不同的发光二极管再接入电源。

信号在经过不同进制的计数器时再由计数器将信号送给译码显示器，控制电路部分可看4.4逻辑电路部分，可清楚的看出控制二极管发光的逻辑关系。

如图，在电路图的最左上方由两个型号为74LS160的计数器所组成的十二进制的计数器，而中间部分是单个计数器所构成的一个八进制的计数器，最右上方的两个计数器构成了一个二十七进制的计数器。

六．元器件清单

如表：

小结

课程设计确实让人受益无穷。

在这过程中遇到了许许多多的问题，不知道如何让三个发光二极管依次发光而且每次只一个发光，还有如何才能让每个二极管在设定的时间里发光，这些问题都挺麻烦的。

并且在组装电路的时候各种元件都很陌生不知道哪个有什么用，参数是什么，应该连接到哪。

这些问题刚开始时确实让人很烦恼，不过一步步理清了思路就不觉得那么难了。

经过不懈的努力完成了整个电路，我系统的复习了以往的知识而且也学到了新的知识。

在整个电路设计中从定时器555到译码器，计数器，以及数码显示器都比以往所学的深刻，掌握的更加灵活。

明白了555的工作原理和由它与电阻，电容所构成的脉冲发射源以及如何改变其发射频率的办法。

在电路中，计数器的运用起到了很大的作用。

在电路中所用到的计数器为74LS163型，原本其为十进制计数器，但此次电路设计中需要三种不同进制的计数器，但在熟知了计数器的工作原理及其特点便可利用它的输入输出口来构成不同的进制。

利用计数器的特性可以在电路中来组成定时的功能。

计数器的运用确实很多。

在组装控制电路的过程中，简简单单的与非门电路组装起来让人很意外，几个与非门就解决了二极管单独发亮的问题。

在这部分，我觉得学习的很深刻。

在这次的课程设计中，我收获很大。

提高了我的逻辑思维能力，是我在逻辑分析与设计上有了很大的进步。

加深了我对时序逻辑电路的认识，进一步增进了一些常见逻辑器件和芯片的了解。

学会分析解决设计上的问题。

在设计电路的过程中，每一步都要自己去思考分析，遇到问题时，经常都要经过多次尝试来解决改善问题，有时往往有一点微小的错误都会影响到结果正确与否，而这些微小的错误都是很难发现的，这就需要我们学会仔细分析问题。

查阅参考书的独立思考的能力以及培养非常重要，我们在设计电路时，遇到很多不理解的东西，有的我们通过查阅参考书，有的需要通过网络查找。

总之此次课设我学到的很多收获很大，能够让我受用无穷。

致谢

面对而来的课程设计起初大家都不会设计，都不知道从哪里入手，曲老师给了我们极大的帮助，曲老师利用上课的时间给我们讲了许多有关的内容，认真负责，而且答而不厌，即使我们提的许多基础性知识曲老师都不厌其烦的给予我们解答，尽量帮助我解决难题。

曲老师在课设过程中对我们进行辅导，让我们在写做和设计的过程中少走了许多的弯路，并对我们的错误方面给予纠正、补充。

通过老师的帮助，使我在预定的时间内能够及时完成。

使我学到了许多书本上的知

识，以及书本上学不到的知识，让我获益良多。

在我心中确实是个好老师，在此向老师表示感谢。

此外，我还感谢我们的组长任劳任厌，给予我们的各种帮助，组长真的很认真负责，在此也感谢我们的组长。

参考文献

1．陈有聊、吴文波.现代家庭电子制作精品.北京：

科学出版社，1996

2．康华光.电子技术基础（模拟部分）.北京：

高等教育出版社，2006.12

3．康华光.电子技术基础（数字部分）.北京：

高等教育出版社，2006.12

4．陈尔绍.电子控制电路实例.电子工业出版社,1999.03

5．刘修文.实用电子电路设计制作300例.中国电力出版社,2003.11

6．《数字电路技术基础》董秀峰.著

7．《模拟电子技术基础》孙肖子.著

8．《电路基础》陈生谭.著

9．《电子线路设计与实践》

10．《电子技术基础——数字电子技术》郝波，秦宏，李川.著

11．《电子技术试验与课程设计》赵淑范，王宪伟.著