数字电路课程设计八路彩灯.docx

1、数字电路课程设计八路彩灯 J 西安郵電學院数字电路课程设计报告书题目：多路彩灯控制系统实习报告一、课程设计题目 多路彩灯控制器实验目的：1：熟悉几种常用集成数字芯片，并掌握其工作原理。2：熟悉几种常用集成数字芯片的功能和应用，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。3：了解一般科学实验的基本步骤，学会用科学精神去处理实际问题。4: 初步培养了科学严谨的工作作风和实事求是的工作态度。5：会合理布线和调配，布线完成后会用万用表等工具来查找错误。6：增强动手实践能力；任务：设计一个8路彩灯控制器：1 能演示至少三种花型;2 彩灯用发光二极管LED模拟。3彩灯明暗变化两种节拍交替运行;4：用可

2、编程的单片机实现三种花型以及频率的更替；要求：1设计电路实现题目要求；2电路在功能相当的情况下设计越简单，用的器件越少越好；3. 注意用电安全，所加电压不能太高，以免烧坏芯片和面包板。二、 总体方案设计所需元件：74LS161（四位二进制同步计数器） - 2个；74LS194（移位寄存器） - 4个；74LS08（四2输入与门） - 1个；74LS32( 四2输入或门)-1个74LS04（六非门） - 2个；555（脉冲发生器） - 1个；发光二极管-16个；电容： 4.7f -1个；001f -1个；电阻 ： 150k - 1个；4.7k - 1个；100 -1个；面包板一个；导线若干。工具

3、：万用表一个；钳子一个。三种花型设计花型1：8路灯分两半。从左至右渐亮，全亮后，再分两半从左至右渐灭。循环两次；花型2：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；花型3：从左至右顺次渐亮。全亮后逆序渐灭。循环两次。三、总体方案彩灯控制系统应该要有信号的输入，然后还要通过161控制花型和节拍，151和74控制输出地频率（节拍变化由151八选一数据选择器完成，节拍的快慢变化可有74双上升沿D触发器完成，它可实现二分频），还要通过194来控制LED的信号输出。而为了实现花型频率的自动改变，就要在161到达64拍的时候自动的将信号反馈给节拍控制器，所以总体的方案为： 四、主要

4、单元电路的基本原理：1、时钟产生电路 本课题要求用单一频率的节拍显示彩灯花型，因此，时钟产生电路只需要产生一种节拍。故用555来实现 2、花型演示电路 由二片移位寄存器194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。而花型之间的变化通过花型控制电路的输出即161级联的计数器输出控制（它们由同一个CP脉冲控制）。三种花型：移存器输出状态编码表节拍序号花型1花型2花型3100000000000000000000000021000100000011000100000003110011000011110011000000411101110011111101

5、110000051111111111111111111100006011101111110011111111000700110011110000111111110080001000110000001111111109111111111001111111110011111112000111111300001111140000011115000000111600000001要用194实现三个花型的连续显示必须对两片194的S1、S0和SL、SR一句节拍的变化进行相应的改变,通过161的输出反馈来控制经过观察每16个CP低位片输出Q1Q4变化比较频繁,根据变化的花型频率选用高位片的Q5Q6去控制19

6、4的SL、SR、S1、S0的变化从而实现滑行的变化。现将两片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L1L8。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：(用Li表示Li的取非)花型低位片节拍控制信号SLSRS1S0SLSRS1S0QE QF1XL801XL801002L8X10XL801103XL801XL40101XL801xL40111列出卡诺图分析194低位片 QE QF 0 1 QE QF 0 1 0 XL8 0 0 1 1 X X 1 0 0SL=L8 S1=QE . QF QE QF 0 1 QE QF 0 1 0 L8

7、X 0 1 0 1 L8 L8 1 1 1SR=L8 S0= ( QE . Q F)194高位片 QE QF 0 1 QE QF 0 1 0 X X 0 L8 L8 1 X X 1 L4 X L4SL=X SR= QF .L8+ QF .L4 QE QF 0 1 QE QF 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1S1=0 S0=1由上图分析可以得到控制194高、低位片的左移右移变化控制端S1、S0以及串行输入端的由161的输出端QE 、QF和本身输出端L4和L8控制。用去QAQH表示161从低位到高位的个输出端。控制结果表达式如下：194低位片194高位片S1=QE . QFS

8、1=0S0=S1S0=1SL=L8SL=XSR=L8SR=QF.L4+QF. L83花型控制信号电路由二片161级联的模128（三种花型节拍每种显示两遍，再总体重复一遍的总节拍数）计数器。161的级联用的是同步，并用QH清零。当三种花型全新显示一遍后（总共64拍）161的输出变为00000100所以将161高位片的Q2（即QG）信号输给节拍控制电路的151的A来通过节拍控制电路改变第二遍花型显示的频率。161的CP脉冲来自节拍控制电路中74的输出端Y。4节拍控制电路151A端接的是161的高位片的QG即当到达第64拍时QG为1接下来的65128拍为变慢半拍后的脉冲输出当A端输入为0的时候74端

9、Q0-Q4为1111，当A端输入为1的时候Q0-Q4变为1010，节拍变慢一半。5单片机STM32对彩灯的控制通过stm32的推挽输出信号，给彩灯高低电平1和0来控制彩灯的亮和灭，通过设计彩灯的代号依次是p0p7依次接PAO0-PAOl6，PAO11和实现对彩灯电平信号的控制，用delay（）ms来控制电平信号输入的快慢，从而控制节拍频率的变换。五 总体仿真电路图 STM32单片机实现彩灯控制的代码为：#include sys.h#include usart.h #include delay.h #include led.h#include key.h#include stdlib.h#inc

10、lude lcd.h/#include sd.h/ALIENTEK Mini STM32开发板范例代码2/按键输入实验 /技术支持：/广州市星翼电子科技有限公司/void TURN TO ONE(void);int main(void) u8 t; Stm32_Clock_Init(9); /系统时钟设置 uart_init(72,9600); delay_init(72); /延时初始化 LED_Init(); /初始化与LED连接的硬件接口 KEY_Init(); /初始化与按键连接的硬件接口 LCD_Init(); LED0=0; LED1=0;LED2=0;LED3=0;LED4=0;

11、LED5=0;LED6=0;LED7=0; /点亮LED /LCD_ShowString(30,40,200,24,24,Mini STM32 _); /LCD_ShowString(30,70,200,16,16,CAI DENG TEST); /LCD_ShowString(30,90,200,16,16,KEY1: TWO ); /LCD_ShowString(30,110,200,16,16,KEY0: ONE); /LCD_ShowString(30,130,200,16,16,PLEASE SELECT); while(1) t=KEY_Scan(1); /得到键值 switch(

12、t) case KEY0_PRES: / LCD_ShowString(30,150,200,16,16,ONE: WATING.); LED0=1;LED4=1;delay_ms(1000);/第一种花型 LED1=1;LED5=1;delay_ms(1000); LED2=1;LED6=1;delay_ms(1000); LED3=1;LED7=1;delay_ms(1000); LED0=0;LED4=0;delay_ms(1000); LED1=0;LED5=0;delay_ms(1000); LED2=0;LED6=0;delay_ms(1000); LED3=0;LED7=0;de

13、lay_ms(1000); LED3=1;LED4=1;delay_ms(1000);/第二种花型 LED2=1;LED5=1;delay_ms(1000); LED1=1;LED6=1;delay_ms(1000); LED0=1;LED7=1;delay_ms(1000); LED3=0;LED4=0;delay_ms(1000); LED2=0;LED5=0;delay_ms(1000); LED1=0;LED6=0;delay_ms(1000); LED0=0;LED7=0;delay_ms(1000); LED0=1;delay_ms(1000);/第三种花型 LED1=1;dela

14、y_ms(1000); LED2=1;delay_ms(1000); LED3=1;delay_ms(1000); LED4=1;delay_ms(1000); LED5=1;delay_ms(1000); LED6=1;delay_ms(1000); LED7=1;delay_ms(1000); LED0=0;delay_ms(1000); LED1=0;delay_ms(1000); LED2=0;delay_ms(1000); LED3=0;delay_ms(1000); LED4=0;delay_ms(1000); LED5=0;delay_ms(1000); LED6=0;delay

15、_ms(1000); LED7=0;delay_ms(1000); break; case KEY1_PRES: / LCD_ShowString(30,150,200,16,16,TWO: WATING.); LED0=1;LED4=1;delay_ms(500); LED1=1;LED5=1;delay_ms(500); LED2=1;LED6=1;delay_ms(500); LED3=1;LED7=1;delay_ms(500); LED0=0;LED4=0;delay_ms(500); LED1=0;LED5=0;delay_ms(500); LED2=0;LED6=0;delay_

16、ms(500); LED3=0;LED7=0;delay_ms(500); LED3=1;LED4=1;delay_ms(500); LED2=1;LED5=1;delay_ms(500); LED1=1;LED6=1;delay_ms(500); LED0=1;LED7=1;delay_ms(500); LED3=0;LED4=0;delay_ms(500); LED2=0;LED5=0;delay_ms(500); LED1=0;LED6=0;delay_ms(500); LED0=0;LED7=0;delay_ms(500); LED0=1;delay_ms(500); LED1=1;d

17、elay_ms(500); LED2=1;delay_ms(500); LED3=1;delay_ms(500); LED4=1;delay_ms(500); LED5=1;delay_ms(500); LED6=1;delay_ms(500); LED7=1;delay_ms(500); LED0=0;delay_ms(500); LED1=0;delay_ms(500); LED2=0;delay_ms(500); LED3=0;delay_ms(500); LED4=0;delay_ms(500); LED5=0;delay_ms(500); LED6=0;delay_ms(500);

18、LED7=0;delay_ms(500); break; default:delay_ms(10); 五 实验心得在设计电路的时候存在很多的问题，开始的时候，一直把状态卡诺图画错，导致再设计电路的过程中出现了很多的问题，比如：灯只亮一半，或者花型特别的乱，没有规律，细心地检查后来才知道这是由于161节拍变换那块的线接错了。还有就是布线，起初考虑不周全，芯片分布不够合理，出现了许多“特长线”。不但影响布线速度，而且也会给后来的调试带来不必要的麻烦。后来只能把板子拆了，重新连接了一遍。 设计好，连接成功后，但是花型还是有问题，于是就通过万用表把每一条线重新测了一遍，结果发现自己有三根线没接，真是粗

19、心惹的祸。用STM32单片机做彩灯的控制时候，代码就好写多了，但是之前由于编译器没有初始化很多的参数，导致编译一直出错。在用代码实现多路彩灯的控制的时候，实现了多种想要的花型，感觉单片机，很实用，也很好用，但是还得多加掌握。通过这次的课程设计我学到了很多书本上没有的知识，真是受益匪浅。六：参考文献1.王锍银主编，数字电路逻辑设计，高等教育出版社2.高书莉主编，数字系统设计，北京邮电学院出版社 :,西安邮电学院信息与控制系电子设计过程考核表学生姓名杨海坪班级/学号测控0504 06052119实习单位实验中心所在实习部门3#-511课程设计时间07年6月25日 07 年7月6日具体实习内容第一周

20、周一：听老师讲授数字电路的设计方法及需要注意的问题；周二：选定题目，并设计电路，完成电路设计；周三：领取元器件，开始组装电路；周四：组装电路；周五：组装电路；第二周周一：组装电路；周二：组装电路；周三：组装电路；周四：组装电路；周五：撰写实验报告；。 。指导师傅（教师）姓名职务或职称讲师指导师傅（教师）对学生的评价实习态度 认真 一般 不认真实习纪律 全勤 偶尔缺勤 经常缺勤实践能力 很强 一般 较差指导师傅（教师）对学生专业知识与社会实践能力相结合情况的建议指导师傅（教师）签字 年 月 日 西安邮电学院通信工程系电子设计成绩鉴定表学生姓名 杨海坪班级/学号测控0504 06052119实习时间2007年 6月25 日 2007年7 月6 日实习成绩鉴定实习内容（20分）与毕业设计结合程度（10分）与专业结合程度（6分）其它（4分）实习单位评价（20分）实践能力（10分）实习态度（6分）实习纪律（4分）实习报告鉴定（60分） 报告内容与实习单位资料紧密结合，且资料详实（8分）报告内容与毕业设计内容紧密结合（8分）其它内容（4分）报告质量(主题、结构、观点、逻辑、资料、字数 40分)评阅教师姓名职称实习成绩评语 评阅教师签字 年 月 日