多彩循环彩灯控制器设计.docx

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多彩循环彩灯控制器设计

学号：

课程设计

题目

多彩循环彩灯控制器设计

学院

专业

班级

姓名

指导教师

年

月

日

课程设计任务书

学生姓名：

专业班级：

指导教师：

工作单位：

题目:

多彩循环彩灯控制器设计

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8只彩灯，试设计一控制器，要求彩灯能实现如下追逐图案：

2．使8只彩灯从右到左逐一循环点亮。

3．使8只彩灯按照11101110左移循环点亮。

4．使8只彩灯交替闪烁。

5．接着重复以上的动作，这样一直循环下去。

时间间隔为0.5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：

2013年6月23日

系主任（或责任教师）签名：

2013年6月23日

目录

引言

1设计意义及要求.................................................1

1.1设计意义................................................1

1.2设计要求................................................1

2方案设计......................................................2

2.1设计思路................................................2

2.2方案设计................................................2

2.2.1设计方案一.........................................2

2.2.2设计方案二.........................................4

2.3方案比较................................................5

3部分电路设计..................................................6

3.1555脉冲发生器...........................................6

3.2计数器电路..............................................7

3.3灯左移逐一点亮控制电路..................................9

3.4LED电路................................................11

4调试与检测...................................................12

4.1调试中故障及解决办法...................................12

4.2调试与运行结果.........................................12

5仿真操作步骤及使用说明........................................13

结束语..........................................................14

参考文献........................................................15

附录程序.......................................................16

本科生课程设计成绩评定表........................................18

引言

十九世纪后期，伟大的发明家爱迪生成功发明出了第一盏实用的电灯。

自此以后，电灯一直陪伴着我们，今天更是无处不在。

随着时间的推移，科技日新月异，电灯的发展也不断的进步，品种繁多，功能多样。

特别是到了晚上，城市就会沉浸在这绚丽夺目的灯光中，这数不清的霓虹灯不断闪烁着，早就成为了这美丽城市夜景不可或缺的不部分。

而在这繁多的灯光中，就数那巨大广告牌上的彩灯最有创意，光彩夺目。

各种各样独特的灯光设计增添了城市的魅力，使广告不吸引着人们的目光。

可想而知，彩灯的设计有着巨大的开发前景，对其进行研究开发是有着无可否认的重要性。

经过两年的大学学习，我们完成了《模拟电子技术基础》、《数电电子技术基础》及《电路》等课程的学习，掌握了一定的专业知识，有能力去完成一些简单的彩灯样式设计。

本次电工电子综合课程设计就是利用我们掌握的相关知识来完成一个多彩循环彩灯控制器的设计。

而课程设计是将理论知识用于实践，这之中难免会遇到不少的困难，但我们将能够学到许多课堂中无法获得的知识。

课本知识一般只介绍单元电路的设计、集成芯片的特性、功能等，而一个完整的电子系统是由各个单元电路组成，每个单元之间都有着密切的联系。

在设计一个完整的电子系统时，不仅要考虑系统总体电路的设计，还要考虑系统各单元电路的选择、设计及它们之间的相互连接。

而在电路设计中对集成芯片的选择至关重要，不仅要考虑它的性能和功耗，还要考虑它的价格等。

设计一个好的电子系统就需要设计者不断的下苦工，不仅考验设计者对理论知识的掌握程度，更重要的是设计者对电子系统设计的经验。

对于缺乏实践的我们而言，设计一个完美的电子系统更是难上加难，不过只要不断努力，肯定能够完成电子系统的设计。

1设计意义及要求

1.1设计意义

（1）通过课程设计，使同学加深对模电、数电等理论知识的学习，并且能够熟练掌握电

子系统设计的方法。

（2）锻炼同学们将理论知识用于解决实际问题的能力，加强发现问题、独立解决问题的

能力，并且提高同学们之间的合作学习能力。

（3）培养同学们的创新能力。

（4）让同学们学会并掌握撰写报告的能力。

1.2设计要求

现有8只彩灯，试设计一控制器，要求彩灯能实现如下追逐图案：

（1）使8只彩灯从右到左逐一循环点亮。

（2）使8只彩灯按照11101110左移循环点亮。

（3）使8只彩灯交替闪烁。

（4）接着重复以上的动作，这样一直循环下去。

时间间隔为0.5秒。

（5）严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。

2方案设计

2.1设计思路

该设计要求8只彩灯按一定的样式进行循环，时间间隔为0.5秒。

首先，我用555芯片设计一个周期为0.5秒的脉冲发生电路。

在这三种样式中，第一个是要求8只彩灯从右到左逐一点亮，我使用计数器74LS90、8选1数据选择器74LS151和移位寄存器74LS164设计一个电路来完成。

用一片74LS90设计一个8进制的计数电路，来控制74LS151的数据选择输出，而输出的电平信号则输入74LS164中，74LS164在555脉冲发生电路发出的脉冲信号控制从输出端将电平信号输入8只发光LED灯，来完成8只彩灯从右到左逐一点亮的功能。

接下来，就是使8只彩灯按照11101110左移循环点亮，我使用74LS151和74LS161设计一个电路来完成。

最后就是使8只彩灯交替闪烁，我则是使用2-线译码器74LS139和而输入与门74LS08设计电路完成。

最后就是两片74LS90设计一个24进制的计数电路和相应的逻辑门来控制三种样式闪烁的先后顺序及不断循环。

最终完成该设计的设计要求，在8进制、24进制计数电路和555脉冲电路的控制下使8只彩灯以三种样式不断循环闪烁。

2.2方案设计

2.2.1设计方案一

（1）系统框图

该设计要求8只彩灯完成三种功能循环，所以分为几个独立模块进行设计，每个模块完成相应的功能，在将各个模块连接起来，就构成了一个完整的电子系统，使8只彩灯完成设计要求的功能。

根据设计要求而设计的系统框图如图1所示：

图1多彩循环彩灯控制器设计框图

由555芯片构成的脉冲发生电路发出的周期为0.5秒的脉冲作用于74LS90构成的8进制计数电路和24进制计数电路，以及以为寄存器74LS164上。

而计数器控制数据选择器74LS151和74LS139。

最后电平信号传输到LED灯上，进而控制LED灯的闪烁，这样就完成了多彩循环彩灯的控制。

（2）电路工作原理

按照设计要求设计的电路图如图2所示。

整个电路分为六个模块：

555脉冲发生器电路，计数器电路，灯左移逐一点亮控制电路，灯11101110点亮控制电路，灯交替闪烁控制电路，LED电路。

首先，用555设计而成的脉冲发生电路，其周期为0.5秒。

该电路产生脉冲，使74LS90、74LS164等芯片能够正常工作。

计数器电路中的8进制计数电路控制8选1数据选择器74LS151和2-4线译码器74LS139，使其按照0.5秒的周期输出电平。

数据输入端全接高电平的74LS151在8进制技术电路控制下每隔0.5秒将一个电平信号输入移位寄存器中，再由移位寄存器的8个输出端分别输出到对应的LED灯，从而完成8只彩灯循环左移逐一点亮的功能。

数据输入端接有高、低电平的74LS151同样在8进制计数电路控制下每隔0.5秒将一个电平信号输入移位寄存器中，再由移位寄存器的8个输出端输出到锁存器中，则8个周期后，11101110已经输入到了锁存器中，同时此时锁存器使能端接高电平进行正常工作，将从移位寄存器中每0.5秒左移一次的电平信号11101110输入到相应的LED灯，完成8只彩灯按照11101110左移循环点亮的功能。

2-4线译码器74LS139在在8进制技术电路控制下4个输出端将00~11译码后的电平通过2输入与门输出两个电平，再分别经过一个非门在依次输入到LED灯，完成8只彩灯交替闪烁，并闪烁8次，每0.5秒闪烁一次。

由两片74LS90设计的24进制计数电路和相应的逻辑门电路配合，以8个555脉冲周期为一个大周期，分别控制灯左移逐一点亮控制电路，灯11101110点亮控制电路，灯交替闪烁控制电路这三个电路的使能端，使其按一定顺序循环工作。

再将这三个电路的最终电平输出端通过三输入或非门相接，三输入或非门的输出端接LED灯。

最终完成设计要求的功能。

图2多彩循环彩灯控制器设计电路图

2.2.2设计方案二

按照设计要求，本小组设计的电路图如图3所示：

该方案是由单片机AT89S52做为控制处理器，通过编写程序来控制其一组8个IO口的电平的变化，在通过IO口输出电平到对应的8个LED灯，从而完成相应的功能。

首先，编程控制8个IO口的电平从左到有逐一点亮，每0.5秒点亮一盏，从而完成8只彩灯循环左移逐一点亮的功能。

接下来，编程控制8个IO口以11101110每0.5秒左移一次，从而控制8只彩灯按照11101110左移循环点亮的功能。

最后，编程控制8个IO口高、低电平交替变化，从而控制LED等交替闪烁，完成8只彩灯交替闪烁的功能。

编程控制这三种模式以一定的顺序不断循环，就完成了该设计要求的全