数电课程设计四花样彩灯控制器Word下载.docx

1、（3）四亮四灭，从左向右移动（4）从18从左到右逐次点亮，然后逐次熄灭（5）四种花样自动变换。进度安排1.布置任务、查阅资料、选择方案、领仪器设备：2天2.仿真、画PCB线路图：3.领元器件、制作、焊接：3天4.调试：5.验收：1天6.提交报告:2013-2014学年第一学期?2-3周学生姓名：指导时间：2周指导地点：E610任务下达2013年9月22 H 任务完成2013 年 9 月 25 H考核方式1.评阅口2答辩口3.实际操作口4其它指导教师系（部）主任彩灯控制器在我门日常生活中有重要的运用，如广告牌的设计和节日彩灯的 设讣都能运用到它的原理。本次设讣的四花样彩灯控制器是其中较简单的，但

2、这 是进行复杂设计的基础。本次课程设计要设讣一个四花样彩灯控制器。首先要分析设计要求，从要实 现四花样入手推导出要使用的芯片。可通过八位右移寄存器74LS164实现八个彩 灯的向右移动，从它的右移输入端输入四种码来实现它的四种花样。根据四种花 样确定这四种码，可通过模十六计数器74LS161的输出端接与门74LS08和非门 74LS04产生。要实现彩灯的自动转换，把四种码输入四选一数据选择器74LS153 的四个输入端，它的地址输入端接双D触发器74LS74的两个输出端，74LS74可 产生四种循环的状态，从而实现彩灯的自动转换。时钟信号由两个555产生，一 个产生周期为0. 721秒的矩形脉

3、冲控制模十六计数器74LS161和八位右移寄存器 74LS164,另一个产生周期为14. 01秒的脉冲控制双D触发器。当彩灯完成一种花 样时，双D触发器输出状态改变，数据选择器选择另一种码输出，彩灯变为下一 种花样，直到完成四种花样再循环变化。经实验验证，所设计的四花样彩器能完成四花样变换，每一种花样循环两次， 四种花样不断循环。关键字：时钟脉冲分频自动转换控制器数据选择器注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。 2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单” 一并交院教务存档。前言彩灯控制器有着非常广泛的运用，如：LED彩灯，音乐彩灯控制器，二维彩灯

4、控 制器等等，现简单介绍如下：随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到彩色霓虹灯。LED彩 灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用， 用 彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。但LI前市场上各式样的LED彩 灯控制器大多数用全硕件电路实现，电路结构复杂、功能单一，这样一旦制作成品 只能按照固定的模式闪亮，不能根据不同场合、不同时间段的需要来调节亮灯时间、 模式、闪烁频率等动态 参数。优易LED全彩灯光控制系统111 Color Edit编辑软件、 主控器、分控器和LED光源组成，广泛应用于城市景观、风景名胜、道路桥梁、建 筑轮廓、娱乐场所、户外

5、广告、室内装饰等美化、亮化工程。二维彩灯控制器可控制五路彩灯逐行递增点亮，再逐行递减熄灭。若将一定数 量的彩色灯组合联接，就能营造出平面上色彩变化的场景，这比通常控制一条线上 的色彩流动更加丰富绚丽。控制器采用数字集成块，外围元器件少、电路结构简单, 只要元器件完好、装接无误，装后无须调试即可一举成功。音乐彩灯控制器是专用于卡拉ok厅KTV包房的彩灯控制设备,其最大优点是不 与电视音响等设备有任何连接，本设备通过检测包房里的环境音频信号强弱来控制 通过彩灯的电流大小（即亮暗程度）来烘托娱乐的兴趣的目的，也就是随着言音的 大小而使彩灯闪烁，歌肓和彩灯一起跳动，从而让唱歌人激情髙涨，留连忘返。本课

6、题研究的是四花样彩灯控制器，应用的是数字逻辑电路的有关知识，是进 行复杂设计的基础，对进行复杂彩灯设计具有指导意义。第一章设计要求1.1设计课题及要求（-） 题目：四花样彩灯控制器（2）基本要求：设计一四花样自动切换的彩灯控制器，要求实现（1）彩灯一亮一灭，从左向右移动；（2）彩灯两亮两灭，从左向右移动；（3）四亮四灭，从左向右移动；（4）从18从左到右逐次点亮，然后逐次熄灭；（3）主要参考元器：NE555定时器,四位二进制计数器74LS93,双D触发器74LS74,四选一 数据选择器74LS153,八位移位寄存器74LS164。第二章系统组成及工作原理2.1系统组成框图把四花样彩灯设计分为儿

7、个独立的功能模块进行设讣，每一个模块完成特定的 功能，再把它们有机的组织起来构成一个系统完成彩灯控制器的设计。系统可山四个 模块组成，它们分别是：四种码产生电路、开关电路、数据输岀、时钟电路。设计 框图如图2. 1所示：各模块的组成及功能分析1.四种码产生电路：山四位二进制计数器74LS93产生四不多谐振荡器2.自动转换控制电路：山双D触发器74LS74和四选一数据选择龍74LS153组成, 每改变双D多谐振荡器分频计数器一种状态，数据选择器选择一种码输岀,使彩灯花样自动循环。3数据输出电路：I一种码输入到寄存器的数州術人师，1史岀的每开关电路奇仔器的八亍愉也缅冃Z1L冋右杉动,实现彩灯的花样

8、。图21系统组成框图4时钟电路：山两个555和电阻电容组成，构成两个多谐振荡器，一个周期为0. 721秒，控制计数器和寄存器，另一个周期为14. 01秒，控制双D触发器。2. 2工作原理分析从多谐振荡器岀来的脉冲信号分为两路：一路作为计数脉冲送到模十六计数器; 另一路做为移位时钟脉冲加到移位寄存器。调节多谐振荡器的滑动变阻器可以改变 震荡频率，即改变彩灯移动的速度，得到不同的动态效果。多谐振荡器、双D触发器、数据选择器共同组成一个电子开关。多谐振荡器输 岀的计数脉冲经双D触发器两位二进制计数器，在它的两个输出端得到00、01、10、 11四种逻辑状态。这四个状态作为数据选择器的四个数据通道选择

9、信号，对应从模 十六计数器输送到数据选择器的QA, QB, QC, QD四个分频信号。其作用相当于一个 受控的一刀四位的机械转换开关。当双D触发器输出为“00” “10” “01” “11”数据选择器的输岀端接移位寄存器的输入端，在时钟脉冲的作用下，数据在移 位寄存器的八位并行输出端从Q0到Q7顺序移动。移动的八位控制信号直接控制发 光二极管的亮灭，就岀现了八路四花样自动循环切换的流水彩灯。第三章单元电路设计与计算3.1时钟脉冲产生电路 用555定时器构成多谐振荡器，电路输出便得到一个周期性的矩形脉冲：图3.1.1用555定时器构成多谐振荡电路其震荡周期为：T 二0. 7* （& +2* Rj

10、 * C要用两个555产生两个时钟脉冲，一个控制74LS93组成的模十六计数器和八位 移位寄存器,要能看到彩灯的流动，其周期设为1秒左右，电阻值和电容值可设为：由公式（3-1）计算得：T=0. 721S电路图如图3. 1所示：T二0. 7*（&+R箭总）*Cs +0. 7* R* Cjj 200* 10? *10*10图3.1时钟电路另一个555产生的矩形脉冲控制彩灯的自动转换,其周期设为模十六计数器的20 倍，改变Rl、R2的阻值即可，可设为：T二0. 7*（心+心总C8 +0. 7* R ： * Cs =200* 103 *10*103.2四种码产生电路根据彩灯要实现的四花样,可确定移位寄

11、存器输出的二进制码，即四种码产生电 路要产生的码，如表3-1所示：表3-1四种码花样状态要求周期（位）码1一亮一灭，从左向右移动82两亮两灭，从左向右移动要3四亮四灭，从左向右移动产生这序号原4Qi瞬1艮飙00厶喙壳,Q：然届逐秒倒右获越q3N（t）J16Q：输出Zi Z2 Z3Z.1四种码，可山十六进制计数器接组合逻辑门产生，十六进制计数器的真值表如表3-2 所示567910110 .12131415表3-2计数器真宣表由表 3-2 分析得：Z二Q3QQ Z3=Q3 ZfQ（所以四种码产生电路如图3. 2所示图3.2四种码产生电站3.3彩灯自动转换控制电路要实现彩灯四花样的自动转换，就要使四

12、选一数据选择器74LS153循环地输出Zl、Z2、Z3、Z4,也就要使它的地址输入端输入四种状态并循环转变，可用双D触发器实现。双D触发器的两个输出端QI、Q2的状态方程为:QJ=Qin（32） （33）设双D触发器的初始状态Q 1Q2 = OO, 111 QI、Q2的状态方程式（32）和式（3 3）可得，QI、Q2的状态变换顺序为0001111000,实现四分频。用 双D触发器的输出端QI、Q2控制选择器的地址输入端，使数据选择器自动选择一 种码输出，实现彩灯花样的自动控制。自动转换控制电路如图3. 3所示：图3.3自动控制电路令Q1Q2=AB, 74LS153数据选择器的功能表如表3-3所示:表3-3数据选择器功能表3.4花样输出电路设计输出电路山八位移位寄存器74LS164.八个彩灯和八个驱动电阻构成。寄存器的 数据输入端接收开关电路输出的四种码，这四种码在移位寄存器的八位并行输出端 从QA向QH移动，输岀四种彩灯花样。表3-4寄存器数码移动情况表