可编程彩灯控制.docx
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可编程彩灯控制
电子课程设计
指导老师：
班级：
测控0502
制作人：
学号：
时间：
2007.12.30
目录
第一部分、设计要求3
第二部分、设计报告
（一）系统原理框图和电路图4
（二）系统设计思路4
（三）单元电路设计与计算5
（1）脉冲发生电路的设计
（2）译码驱动电路的设计
*（3）储存单元的设计
*（4）显示电路的设计
（四）电路的安装与调试10
（五）实习心得11
（六）元器件明细表11
（七）参考书目12
第一部分、设计要求
本设计是通过对可擦除的可编程只读存储器（E2PROM2864）进行编写图像，并将其储存，再用计数器控制图像的地址将其读出在二极管显示矩阵中显示出来。
系统所显示的内容可反复循环，直到手动或清零，便可回到初始地址。
由于图画和文字是连续出来所以看上去就有动画感，似乎在走动，因而形成彩灯。
该系统可以自由编程，形成不同的图画文字，可操作性强，也可存储上百幅图画，所以应用范围也比较广。
其功能要求如下：
1、设计脉冲产生电路、图形控制电路和储存电路
2、用发光二极管点阵（8x8）一块作为显示电路，显示内容的动感要强。
3、图形能连续循环，图形为8幅，图形间隔在20ms~2s范围内连续可调。
4、能手动和加压清零功能，有自动选画功能。
第二部分、设计报告
一、系统原理框图和电路图：
脉冲发生
电路（高频）
计数器
控制电路
译码驱动
电路
显示矩阵
脉冲发生
电路（低频）
计数器
控制电路
储存单元
二、系统设计思路
原理框图显示了整个系统的主要原理。
首先，让我们从显示矩阵来看，我们要在显示矩阵上显示图画，采用8x8的二极管显示点阵（管脚分布见后图）。
它有16个管脚，有八个是行控制八个是列控制，其中列是高电频有效，行是低电频有效，即当列有
高电频输入同时行有底电频输入时，两信号相交的二极管就发亮，控制不同的列就可以控制红灯。
由于我们的E2PROM只有八个输出管脚，用它来控制行，因为所做的为单显点阵，所以只用8个列控制，所以要用74ls138来译码。
由于138输出的是高电平，所以可以直接接到点阵上。
如果138能从1~8按顺序译码，那么就能给列按顺序输出信号，所以可以采用161计数器来实现这个功能。
假如第一列有高电频输出的同时第一行有低电频输出那么第一排的灯就点亮，依次下去，八排灯按顺序点亮，而要使行和列同时输出信号就必须将计数器产生的信号同时输入E2PROM的底位。
如果计数器的频率很高，那么八排灯按顺序很快被点亮，由于人的视觉差看上去就像八排灯同时都在亮一样。
所以让脉冲发生电路产生高频率的方波脉冲来控制161计数器就可以实现这个功能。
因为我们要有六十四幅字画输出，所以可用另一片161来控制E2PROM的高位，从而实现多幅字画的输出，用另一个脉冲发生电路产生低频方波脉冲来控制这片161便可使多幅字画自动输出，如果将低频脉冲设计成可调的那么就可以实现图画输出的快慢！
这就是整个设计的思路！
三、单元电路设计与计算
1、脉冲发生电路的设计
我们采用555定时器接成的多谐振荡器来实现方波脉冲。
将555定时器的2和6两个输入端连在一起作为信号输入端就可得到施密特触发器，而把施密特触发器的反相输出端经RC积分电路接回它的输入端就构成了多谐振荡器。
（电路图如图1、2所示）
高频脉冲发生电路
（1）
低频可调脉冲发生电路
（2）
其周期：
T=（R1+2R2）Cln2
振荡频率：
f=1/T
占空比：
q=（R1+R2）/（R1+2R2）
对于高频脉冲，要求频率高取R1=R2=200Ω，C=0.1μf，则：
T=4.14*10-5s；f=2.4*104Hz；q=2/3
实验表明，由于频率很高使灯连续发亮，闪烁感低。
对于低频脉冲，取R1=R2=4.3ΚΩ，C=10μf，则：
T=89ms；f=11.2Hz；q=2/3
由于还串入10ΚΩ的可调电阻，调节这个电阻就可以让图画以适合的间隔显示出来。
再加上电阻和电容都可以换，如果将电阻改为1ΚΩ那么其调节范围正好满足时间间隔在20ms~2s之间。
2、译码驱动电路的设计￣
译码器我们采用3线—8线最小项译码器74LS138，逻辑表达式为Yi非=mi非是高电频有效。
它对三位二进制数000—111依次译成8个高电频信号。
所以其输入端正好用4位同步二进制计数器161来实现。
它随着时钟脉冲上升沿的到来自动从000—111计数。
*3、储存单元的设计
*4、显示电路的设计（我与搭档12号一起合作，我完成1、2部分的设计，3、4部分由12号完成）
四、电路的安装与调试
1、首先对元件进行调试，测试其功能。
在接线过程中要注意工艺，要尽量减少线与线的交叉次数。
尽量控制整个电路在较小的范围，虽然这样布线较困难，但它能减少外界对电路的干扰，提高电路的稳定性。
先按图接好脉冲发生电路，将输出端接二极管灯看是否有脉冲产生，如果没有应检查电路接线是否正确，线口的接触是否不良，再更换电容看是否是电容的问题，如果还没有脉冲可以考虑是不是555本身的问题，直到有脉冲产生。
再测试161的功能。
161实现的是一个计数功能，将输出端接到灯上观察，就可发现161的计数功能。
2、E2PROM的编程
由于E2PROM的输出是控制行,低电位有效,所以在要点亮的灯处编写0,而它又跟列同步,当列循环一次为一幅图画,所以每一幅图画只对八个红灯编写,依次下去,每四个二进制代码转换为十六进制代码,共8幅图画.
编程的代码如下:
008087F487F080808
17F5D495D4D5D417F
21010101028448300
37E427E487E486442
400000000000141FF
5FF101E1212264200
60000000041FF0100
71010101010100010
800E7994224180000
编程后在电路板上进行调试。
检验电路是否显示设定的图画，若不行检查编程是否出错，细心检查电路的接线是否正确，还不行再从脉冲发生电路检查起，看每部分的电路是否正常工作，这样那部分出错就改动那部分，直到完成！
在调试整个电路的过程中，主要的碰到问题是无法完成64进制，线路的接触不良，还有要注意各芯片的工作条件，这要求我们要细心和耐心，另外接线交叉不能过多，这样便于我们检查！
五、实习心得
经过一周的努力，我和我的搭档终于完成了可编程彩灯的设计和制作，其中包含了老师的教导和自己的汗水。
在完成课题的过程中，通过合理的分工我们各自处理自己的设计部分，然后再一起讨论遇到问题。
在此次实验中我主要负责脉冲发生电路计和译码驱动电路的设计，我的搭档负责储存单元和显示电路的设计。
我们注重先理论后实践，在理论计算完成并检查无误可执行时再连线实验。
实验中一定要严格谨慎，保证线连线后开电源。
在分析和处理问题的过程中我们动手实践能力增强了许多，学到了不少东西，而且在理论上也有了更深刻的认识。
尤其在调试方面，弥补了平时少动手的空缺，加深了从理论到实践的认识。
虽然制作成功了，但是在许多方面还存在不足，比如接线交叉太多，工艺比较差，图画显示时有的点不是很清楚。
同时在实习中，我也感到所学的知识不是很深，掌握的不灵活，动手的能力不强，有时面对很多错误束手无策，解决问题的能力还有待加强。
不过再老师的耐心讲解帮助下，困难一个一个克服了，最终实验调试成功。
在解决问题的过程中，我总结了一些基本的方法，例如找错时要一部分一部分的排除，在验证一处程序或接线是否正确时一定要保证另外的部分是正确的，这样一点一点排除来查错。
总上所述，我的收获总结如下：
（1）正确地应用实验仪器，培养解决工业控制、工业检测等领域具体问题的初步能力。
（2）通过所做课题，“解剖麻雀”，熟悉单片微机应用系统开发、研制的过程，软硬件设计的工作方法、工作内容、工作步骤。
（3）基本技能得到训练和提高，例如组成系统、编程、调试、查阅资料、绘图、编写说明书等；理论联系实际，提高动手能力和分析问题、解决问题的能力。
（4）提高了分析问题和解决问题的能力，能够很好的将一个问题或系统从整体到部分再到整体的把握。
六、元器件明细表
序号
名称
型号参数
数量
备注
1
电工电子实验箱
1个
2
多谐振荡器
NE555
2个
3
计数器
DM74L161AN
3个
4
译码器
HD74LS138
1个
5
可擦除可编程ROM
DQ2864
1个
6
显示矩阵（单显）
1个
二极管行共阳列共阴
7
与门
74LS08
3个
8
电阻
100Ω，
4.3ΚΩ
各2个
9
变阻器
0—100ΚΩ
实验箱中
10
电容
1μF，
0.01μF
各1个
12
万用表
1个
七、参考书目
1、彭介华《电子技术课程设计指导》北京，高等教育出版社，2002
2、陈明义《电子技术课程设计实用教程》长沙，中南大学出版社，2002
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