四色循环彩灯控制器Word下载.docx

1、摘要本设计共用了六块芯片实现了循环彩灯的功能. 通过外接一个5V的直流电源，减少变压整流步骤，简化了电源。以计数器和位移寄存器作为核心器件,采用几个基本的数字集成的74系列（74LS93,74LS153,555）芯片来完成所需要的数字逻辑显示功能。用555定时器，产生振荡信号，为计数器和位移寄存器提供工作脉冲；用D触发器自动控制彩灯的花样作为控制电路；用了双色发光二极管作为显示电路，发出发红色和绿色两色光，这也是本电路的特点。关键字：计数器 数据选择器 移位寄存器 彩灯显示电路 目录第一章.课程设计任务书.41.1设计题目.41.2课题意义.41.3.设计要求.41.4.设计内容.41.5.课

2、题实现方法.4第二章设计任务和要求.6第三章所用元件清单.7第四章方案设计与单元设计.84.1基本原理.84.2单元电路.9第五章总电路图的设计.145.1工作原理.145.2仿真的总电路图.15第六章学习心得.16第七章参考文献.17课程设计任务书2011-2012学年第二学期 1.1设计题目：完成期限：自2012年6月1日至2012年6月14日共两周设计依据、要求及主要内容：1.2课题意义：本课题利用电子技术知识设计出彩灯装饰控制器，该控制器有4路输出，该输出不是简单的4路彩灯依次循环点亮，而是产生多种花样，它能使4路彩灯以“依次点亮 递增点亮 闪亮 .”等多种花样闪烁，可用于家和商铺的节

3、日装饰。通过本课题练习，学生对综合知识应用能力、设计能力将有较大提高，对今后从事电子产品的研制、生产、经营维修等打下基础。1.3、课题实现方法： 本课题利用电子技术设计节日装饰彩灯电路，可以先查阅相关资料（网上查找或参考相关书籍手册）；在理解的基础上确定设计方案，赃出完整的电路，提交课程设计说明书一份。1.4、设计内容：1.用555定时器与外围电阴、电容等元件设计出振荡频率可调的超低频振荡器；脉冲分配输出电平控制电平控制晶闸管的开合，实现4路彩色灯串循环实现花样闪烁，给人们带来视觉上的动感效果。2.设计要求画出电路原理图；标元器件及参数选择；3.设计过程中，能发现问题和并解决问题4.编写设计报

4、告，写出设计过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。1.5、设计要求：1.设计电源电路和超低频脉冲振荡电路；2.合理连接计数器使之控制后续彩灯电路的工作，一个周期后能够自动复位，实现循环；3.设计晶闸管、彩灯连接方式电路。第二章、设计任务和要求（一）用数字集成器设计一款多路循环彩灯控制器，其中彩灯用发光二极管模拟（二）彩灯控制器，能控制8路彩灯完成4种花样的循环变换：彩灯一亮一灭，从左向右移动；彩灯两亮两灭，从左向右移动；彩灯4亮4灭，从左向右移动；各路彩灯从左向右逐路全部点亮后，又从右向左逐路熄灭第三章、所用元件清单 元件 数量74LS93N（四位二进制加法计数器）1个74HC164N（单向移

5、位寄存器） 1个74HC153（双4选1数据选择器） 1个74LS74（双D触发器）双色发光二极管 8个NPN型三极管（9013） 8个555定时器2个0.01f涤纶电容0.1f电解电容1k电阻8个510电阻30k2M1M2M（粗调）电位器1M（粗调）电位器万能板万用表导线 10条第四章、方案设计与单元设计近年来，由于中，大规模集成电路的迅速发展，使得数字逻辑电路的设计发生了根本性的变化。在设计中更多的使用中。大规模集成电路，不仅可以减少电路组件的数目，使电路简捷，而且能提高电路的可靠性，降低成本。因此，双色三循环方式彩灯控制器总体方案设计如下：1.据总的功能和技术要求，把复杂的逻辑系统分解成

6、若干个单元系统，单元的数目不宜太多，每个单元也不能太复杂，以方便检修。2.个单元电路由标准集成电路来组成，选择合适的集成电路及器件构成单元电路。3.各个单元电路间的连接，所有单元电路在时序上应协调一致，满足工作需求，相互间电气特性应匹配，保证电路能正常，协调工作。4.1基本原理设计任务中所要求的4种循环方式并不复杂，用中小规模集成电路就能实现。本控制应由方式选择，振荡器，控制电路等组成，其框图如图1所示： 图（1） 四路循环方式彩灯控制器框图4.2单元电路（1）计数器、数据选择器和位移寄存器本控制器的核心器件为计数器、数据选择器和位移寄存器，分别采用TTL中规模集成电路74LS93（4位二进制

7、加法计数器）74LS153（双4选1数据选择器）和74LS164（单向位移寄存器）计数器IC3通电工作后，对输入的计数脉冲进行计数分频处理，从其QA（12脚）、QB（9脚）QC（8脚）、QD（11脚）分别输出计数脉冲的3次，4次，8次，16次分频信号。数据选择器 IC5相当于一个受控的单极4位转换开关。当双D触发器IC4输出的逻辑状态数据为“00”时，IC5的6脚与7脚之间的开关接通，其输出端输出2次分频信号。当IC4输出的逻辑状态数据为“11”时，IC5的3脚与7脚之间的开关接通，其输出端输出16分频信号。数据选择器IC5第7脚输出的数据信号从位移寄存器IC6的输入端加入。IC6在移位时钟脉

8、冲的控制下，其Q0Q7输出端输出灯光控制信号。当某输出端输出高电平时，该输出端外接的晶体管都导通，该路彩灯被点亮。例如位移寄存器IC6的Q1端输出高电平时，V2导通，第2路彩灯LED2点亮。 图（2）计数器、数据选择器和位移寄存器组合电路（2）振荡器振荡器有多种振荡器电路，图4所示的振荡器比较简单常用，其中（a）图为CMOS非门构成的振荡器，（b）图为石英晶体构成的振荡器，（c）图为555构成的多谐振荡器。 CMOS非门构成的振荡器的振荡周期T=1.4RC，555构成的振荡器的振荡周期T=0.7（R1+2R2）C。我们最终是选择了555构成的振荡器，因为555使用起来方便、简单。图（3）CMO

9、S非门构成的振荡器（a）图（3）石英晶体振荡器（b）图（3）555构成的多谐振荡器（c）多谐震荡器IC1震荡工作后，从IC1 的3脚输出低频震荡信号，一路作为4位二进制加法计数器IC3的计数脉冲，另一路作为单向位移寄存器IC6的移位时钟脉冲。而。多谐震荡器IC2震荡工作后，从IC2的3脚输出超低频震荡信号，作为双D触发器IC4的计数脉冲。（3）控制电路控制电路我们也想了两种方案，一种是手动控制4种花样，另一种是用中规模集成芯片来控制4种花样。我们选择了第二种方案。第一种方案是用由单刀掷开关控制4选1数据选择器的两个控制端A和B，从而控制4种循环方式，每种方式用单色发光二极管指示.第二种方案是用

10、一个双D触发器来控制数据选择器的AB端，如图（4）图（4）双D触发器IC4对输入的计数脉冲进行两位二进制计数后，从其两个输出端（5脚和9脚）产生4个逻辑状态数据（即“00”、“01”、“10”、“11”），这个状态作为IC的4个数据通道选择信号，对应于IC2振荡器IC3输（QAQC）输出的4个分频信号。（4）LED显示电路LED显示电路由若干个限流电阻（R3-R18）、8个晶体管（V1V8）和8个双色发光二级管（LED1-8）组成。图（5）显示电路第五章、总电路图的设计5.1工作原理该彩灯控制器由电源电路、多谐震荡器A、多谐震荡器B、十六进制分频计数器、两位两进制加法计数器、4选1数据选择器、

11、移位寄存器和LED显示电路组成。多谐震荡器A由时基集成电路IC1和电阻器R1、电位器RP1、电容器C5、C6组成。多谐震荡器B由时基集成电路IC2和电阻器R2、电位器RP2、电容器C7、C8组成。十六进制分频计数器电路采用4位二进制计数器集成电路IC4。4选1数据选择器电路采用双4选1数据选择器集成电路IC5。移位寄存器电路采用8位单向移位寄存器集成电路IC6。LED显示电路由电阻器R3R18、晶体管V1V8、共阴彩灯LED1LED8组成。接同直流电源+5V，供给IC1IC6。从多谐震荡器IC1的3脚输出低频震荡信号，一路作为IC3的计数脉冲，另一路作为IC6的移位时钟脉冲。IC3通电工作后，

12、对输入的计数脉冲进行计数分频处理，从其QA（12脚）、QB（9脚）QC（8脚）、QD（11脚）分别输出计数脉冲的3次，4次，8次，16次分频信号。多谐震荡器B震荡工作后，从IC2的3脚输出超低频震荡信号，作为IC4的计数脉冲。IC4对输入的计数脉冲进行两位二进制计数后，从其两个输出端（5脚和9脚）产生4个逻辑状态数据（即“00”、“01”、“10”、“11”），这个状态作为IC的4个数据通道选择信号，对应于IC3输出端（QAQC）输出的4个分频信号。IC5相当于一个受控的单极4位转换开关。当IC4输出的逻辑状态数据为“00”时，IC5的6脚与7脚之间的开关接通，其输出端输出2次分频信号。IC5

13、第7脚输出的数据信号从IC6的输入端加入。调整RP1的阻值，可以改变多谐震荡器A的震荡频率，从而改变灯光的移动速度，得到不同的动态灯光效果。调整RP2的阻值，可以改变IC2输出脉冲的周期，从而改变IC5内开关电路的切换时间，改变选择每种花样出现时间的长短。5.2仿真的总电路图 图（6）总电路图 第六章学习心得经过这次课程设计后，我发现始我的知识只是局限于书本，实践能力远远不够。真真正正要动手的时候，我甚至连芯片长什么样子都不懂，要买什么元件也不知道怎么买，虽然我知道元件的名字和符号。这次课程设计让我感觉到知识是活的而不是死的，学了知识最主要的是要懂的如何运用而不是如何去做题，题目做得再好，试卷

14、上拿再高的分也不如真正做出一个作品来。所以，我认为学知识重要，学会如何运用知识更重要。其次，这次课程设计我还获得了许多东西。社会离不开人，社会更离不开团体。在这次课程设计中，我们小组有三个人，我们分工不同，各自都有自己的特长，买元件，布线，焊接，检查，调试我们都发挥了各自的作用，正是我们的完美合作，我们才把我们的作品做出来了。虽然过程我们有不同的意见，也发生过争吵，但从中我们得到了不同的知识。也正是有不同的意见，我们才有最终的最优方案。这次课程设计让我学会了许多东西，也让我对制作电子作品产生了极大地兴趣。电子制作过程难免会出现一些问题，但是经过自己的努力，通过运用所学到知识和不断查阅书籍来解决问题，这种喜悦是无与伦比的。兴趣是知识的动力，我相信有了兴趣之后加上我的不断努力，我一定可以把我的专业学得更好，在这领域开阔一方天地。第七章参考文献1、张庆双主编，灯光控制应用电路集粹，机械工业出版社2、余孟尝主编，数字电子技术基础简明教程（第三版），高等教育出版社3、从宏寿、李绍铭编著，电子设计自动化Multilim在电子电路与单片机中的应用，清华大学出版社