LED流水灯《八路彩灯控制电路》.docx

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LED流水灯《八路彩灯控制电路》

《八路彩灯控制电路》

课程设计报告

专业：

电子信息工程

班级：

2010级2班

姓名：

XX

学号：

XXXXXXXX

同组成员：

XX、XX

指导教师：

XXX

2011年12月28日

八路彩灯控制电路

八路彩灯控制电路

一、课程设计目的

（一）进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。

（二）了解数字电路设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。

（三）熟悉几种常用集成数字芯片，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。

（四）培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。

二、课程设计描述和要求

实现彩灯控制的方法很多，如EPROM编程、RAM编程、单板机、单片机等，都可以组成大型彩灯控制系统。

因为本次实习要求设计的彩灯路数较少，且花型变换较为简单，故采用移位寄存器型彩灯控制电路。

（一）彩灯控制器设计要求

设计并制作8路彩灯控制电路，用以控制8个LED按照不同的花色闪烁，要求如下：

1．接通电源，电路开始工作，LED灯闪烁；

2．LED灯按照事先设计的方式工作，要求闪烁的模式不能少于三种模式；

3．（选做内容）闪烁时实现快慢两种节拍的变换。

（二）课程设计的总体要求

1.根据设计任务，每人独立完成一份设计电路图，并要求仿真实现；

2.根据设计的电路图，两人一组，利用万能板完成电路的焊接，并调试成功；

3.每人独立完成一份设计报告。

三、课程设计内容

（一）原理分析

1.针对题目设计要求，经过分析与思考，决定以下方案：

总体电路共分三大块。

第一块实现花型的演示；第二块实现花型的控制及节拍控制；第三块实现时钟信号的产生。

主体框图如下：

2.根据所提供的实验器材各模块总体思路如下：

时钟信号CP电路参见高等教育出版社阎石主编的《数字电子技术基础》课本P495图10.5.6a;

花型控制电路由两片1614位二进制同步计数器和一些非门共同完成花型演示电路由两片194双向移位寄存器完成，可左移右移完成花型变化

3.整个花型控制电路设计如下：

花型18路灯分两半，从右至左渐亮，全亮后，再分两半从右至左渐灭。

循环两次

花型2从两边到中间对称地逐次渐亮，全亮后仍由两边到中间逐次渐灭。

循环两次

花型3从中间到两边对称地逐次渐亮全亮后仍由中间到两边逐次渐灭。

循环两次

4.将两片194分为低位片1和高位片2，再将其输出端从低位到高位记为L1~L8，所以四种花型的L1—L8的状态值变化情况如下表

序号

花型1

花型2

花型3

1

00000000

00000000

00000000

2

10001000

10000001

00011000

3

11001100

11000011

00111100

4

11101110

11100111

01111110

5

11111111

11111111

11111111

6

01110111

01111110

11100111

7

00110011

00111100

11000011

8

00010001

00011000

10000001

三种花型每种花型显示两遍，1~16显示第一个花型，17~32显示第二个花型，33~48显示第三个花型。

5.要用194实现四个花型的连续显示必须对两片194的S1、S0和SL、SR每一节拍的变化进行相应的改变两片161级联的输出端从Q0~Q7根据变化的花型频率选用高位片的Q5、Q4分别去控制194的S1和S0、SR则由161的另一些输出端经过与非门来进行逻辑控制。

列出各花型和其对应的194的S1、S0、SL、SR的输入信号及节拍控制信号列表如下：

花型

低位片

高位片

S1

S0

SR

SL

S1

S0

SR

SL

1

Q5

Q5’

Q2’

X

Q4

Q4’

Q2’

X

2

Q5

Q5’

Q2’

X

Q4

Q4’

X

Q2’

3

Q5

Q5’

X

Q2’

Q4

Q4’

Q2’

X

控制结果表达式如下:

194低位片：

S1=Q5，S0=Q5’，SR=SL=Q2’；

194高位片：

S1=Q4，S0=Q4’，SR=SL=Q2’。

（二）器件选择

74LS161（四位二进制同步计数器）------------------------------2个；

74LS194（移位寄存器）-------------------------------------2个；

74LS04（六非门）-------------------------------------------2个；

发光二极管---------------------------------------------------8个；

555-----------------------------------------------------1个；

电容：

4.7μf----------------------------------------------1个；

0．01μf-----------------------------------------------1个；

电阻：

20kΩ------------------------------------------------1个；

30kΩ-------------------------------------------------1个；

实验板-------------------------------------------------------1个；

万用表-------------------------------------------------------1个；

钳子---------------------------------------------------------1个；

导线若干。

（三）电路连线

1.时钟信号电路

由一片555加上适当电容及电阻实现。

电容取：

4.7μf0.01μf

电阻取：

20kΩ30kΩ

时钟信号频率为：

f=1/T=1/0.69（R1+R2）c≈1hz

电路图如下：

2.花型控制信号电路

由二片161级联的模48（三种花型节拍总数）计数器实现。

将其几个输出信号加上适当门电路产生三种花型所需的输入信号。

电路图如下：

3.花型演示电路

由二片移位寄存器194级联实现。

其八个输出信号端连接八个发光二极管，用其输出信号控制发光二级管的亮灭实现花型演示。

电路图如下：

4.总体电路图

5.电路测试

电路组装完成后，实际测量的各个单元电路的输入、输出信号波形

1．基本CP脉冲产生电路波形图波形图

2.测试波形:

（列依次为CP脉冲,低位片194A,B,C,D,高位片194A,B,C,D。

即L1-L8）

花型一：

花型二：

花型三：

四、分析与总结

本次课程设计我用了3天的时间就全部做完，但整个过程我都认真的完成了，而且从中收获很多。

可以总结为以下的几点：

（一）对数字电路知识的巩固与提高

这次课程设计主要是运用数字电路逻辑设计的一些相关知识，在整个设计过程中，都离不开对数字电路课程知识的再学习。

我在最开始，就先将需要用到的知识通过翻阅数电书回顾了一遍（这也是对这门课的复习，给以后的复习备考减少了很多负担），这样的回顾让我对知识的理解更加透彻，对后来的快速设计起了很好的铺垫作用。

（二）学会了理论联系实际

课程设计，根据要求，运用所学知识将其付诸实践来完成。

这并不是在课堂上的单纯听懂，或者课后看书过程中的深入理解，这需要的是一种理论联系实践的能力。

理论知识往往都是在一些理想状态下的假设论，而实际的动手操作则完全不同，需要考虑实际中的很多问题。

有些知识在理论上可能完全没错但到了实际中则不然。

比如在动笔做题时我们是不用考虑导线的电阻的，但在实际中，导线电阻有时是会带来时延造成花型变化的错乱，所以我们应尽量在连接电路时选择最短路径。

（三）学会了如何运用电路板、芯片、导线等组装各种功能的电路

虽然这不是第一次用电路板，因为之前的课内实验也用过，但当时的运用也只是插些导线和电阻电容之类的，用了电路板的很小部分。

这次的实习中应用了整块板子，现在对电路板的组成完全了解了，并能熟练运用。

实验中通过对电路的连接也懂得了如何通过设计的分析对所连电路的整体布局，如何更好的放置芯片在最合适的位置。

在导线的连接上，如何选择导线走向是关键，我们应该尽量保证所连电路的简捷，宁短勿长，合理布线。

一个完美的作品不仅要能很好的完成要求实现功能，还要在感官上给人美的享受。

所以站在美的角度对自己的电路进行改良是很必要的。

（四）和同学的互相协作共同进步

在实验中经常会遇到一些自己可能暂时无法想明白的问题，请教同学或老师是很好的做法，节省时间也会从别人上上学到更多。

在设计时和同学相互交流各自的想法也是很重要的，不同的人对问题的看法总有差异，我们可以从交流中获得不同的想法，其他人的设计一定有比你出色的地方，很好的借鉴，并在大家的商讨中选择最优方案最终一定会得到最好的设计方法。

（五）其他

设计是开端，连接是关键，测试是必须。

所以实现过程中不仅要求对知识的掌握要足够准确与精通，更要有绝对的耐心与细心。

连接电路时一定按照自己的设计图仔细连接这会对后面的测试起到很好的铺垫作用。

在后面查错时就不用花费精力在查线上，可以给减少很多后续工作。