四花样彩灯控制器论文

课程设计说明书课程设计名称：电子综合课程设计课程设计题目：四花样彩灯控制器学院名称：专业：班级：学号：姓名：评分：教师：2017年9月30日电子综合课程设计任务书2017－2018学年第1学期第1周－2周注：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。题目四花样彩灯控制器内容及要求（一）题目：四花样彩灯控制器（二）基本要求（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）彩灯四亮四灭，从左向右移动（4）从1-8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第一周：方案的设计，网上及书籍上查询资料、电路设计方针调试、领取元器件、原理图的设计以及焊接第二周：电路检查与调试、实验报告的撰写学生姓名：指导时间2017.9.4-2017.9.15指导地点：E楼504室任务下达2017年9月4日任务完成2017年9月15日考核方式1.评阅□√2.答辩□√3.实际操作□√4.其它□√指导教师系（部）主任摘要本次课程设计要设计一个四花样彩灯控制器，彩灯控制器在人们日常生活中有重要作用，例如广告牌的设计和节日彩灯的设计都运用到它的原理。本次设计的四花样彩灯是其中比较简单的。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。可通过八位移位寄存器74LS164实现八个彩灯的右移，从它的右移输入端输入四种编码来实现它的四种花样。根据这四种花样确定四种编码，通过十六进制计数器74LS161的输出端接或非门74LS02和非门74LS04产生。要实现彩灯的自动转换，把四种编码输入八选一数据选择器74LS151的五个输入端，数据选择器选择下一个状态，使花样彩灯变换为下一种花样。时钟脉冲信号是由555和十六进制计数器74LS161产生，555脉冲电路为16进制计数器a和移位寄存器提供时钟脉冲信号，16进制计数器a的QD端为16进制计数器b提供时钟脉冲。经实验验证，所设计的四花样彩灯控制器能完成四花样变换。关键词：时钟脉冲数据选择器自动转换移位寄存器计数器目录前言........................................................................1第一章设计要求.............................................................21.1电子课程设计题目及要求...............................................21.2主要参考元器件.......................................................2第二章系统组成及工作原理...................................................32.1原理框图.............................................................32.2各模块的组成及功能分析...............................................3第三章电路设计.............................................................43.1电路图设计...........................................................43.2电路设计分析.........................................................43.3方案比较............................................................5第四章电路调试及测试结果分析...............................................64.1电路仿真.............................................................64.2555脉冲电路调试.....................................................74.3八进制计数器调试.....................................................74.4五进制计数器调试.....................................................84.5实验结果.............................................................8结论........................................................................9参考文献...................................................................10附录一：电路原理图.........................................................11附录二：元件清单...........................................................13附录三：芯片引脚图.........................................................14附录四电路实物图..........................................................15四花样彩灯控制器1前言随着人们生活水平的提高，人们对于物质水平的要求也大大提高了，不光是对各种各样的生活电器的需要，也开始在环境的幽雅上面有了更大的要求，比如日光灯已经不能满足我们的要求，彩灯的运用已经遍布人们的生活，于是彩灯控制器得到了广泛的运用，例如：LED彩灯，音乐彩灯控制器等等。LED彩灯因其低廉的造价和控制简单等特点得到广泛应用，用彩灯来装饰街道和城市建筑物成为了一种时尚。目前市场上的LED彩灯控制器大都用全硬件电路实现，结构简单，功能单一，不能根据不同场合的需要来进行调节，而优质的彩灯控制系统由ColorEdit编辑软件、主控制器，分控器和LED光源组成，其应用更为广泛。音乐彩灯控制器专门用于卡拉OK厅KTV包房的彩灯控制设备，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，进而烘托娱乐的兴趣的目的，随着声音大小而使彩灯闪烁，歌声和彩灯一起跳动，从而让唱歌的人激情高涨，更好的表达情绪。本次课题研究的是四花样彩灯控制器，应用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。通过这一综合训练培养了学生严肃认真的工作态度和科学作风,为今后从事电路设计和研制电子产品打下初步基础，检验学生的理论实践的能力，动手能力，分析和处理问题的能力，自学能力。通过本次课设提高了大家的动手和动脑能力，增强了大家对电子方面的学习兴趣及自学能力，本次课程设计使大家学到了很多，知道了自己在哪一方面的不足，为今后的学习提供了方向，使大家有个本质的提高。四花样彩灯控制器2第一章设计要求1.1电子课程设计题目及要求（一）题目：四花样彩灯控制器（二）基本要求（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）彩灯四亮四灭，从左向右移动（4）从1-8从左到右逐次点亮，然后逐次熄灭（5）四种花样自动变换1.2主要参考元器件555定时器16进制计数器74LS161非门74LS04或非门74LS02八位移位寄存器74LS164八选一数据选择器74LS151四花样彩灯控制器3第二章系统组成及工作原理2.1原理框图图2.1电路原理框图2.2各模块的组成及功能分析（1）时钟脉冲电路：由555和电容组成，构成多谐振荡电路，发出周期性的矩形脉冲，为16进制计数器a和移位寄存器提供时钟信号；16进制计数器a的QD端为16进制计数器b提供时钟脉冲。（2）计数器模块：16进制计数器a构成模8计数器；16进制计数器b构成模5计数器。（3）门电路：由与非门74LS02和非门74LS04组成，门电路组合逻辑电路为LED灯显示提供四种花样。（4）移位寄存器模块：由八位移位寄存器74LS164组成，移位寄存器在每个脉冲后使LED灯花样从左到右移动（5）数据选择器模块：数据选择器模块为LED灯选择四种花样（6）LED显示电路：LED灯电路驱动发光二极管显示。四花样彩灯控制器4第三章电路设计3.1电路图设计图3.1电路设计图3.2电路设计分析（1）555模块由555构成多谐振荡电路，发出周期性的矩形脉冲，为16进制计数器a和移位寄存器提供时钟信号。555脉冲电路中，FCRR10k51k1121，，，经计算得矩形脉宽的周期为T=0.7139s四花样彩灯控制器5（2）16进制计数器提供时钟信号16进制计数器a的QD端为16进制计数器b提供时钟脉冲，使得16进制计数器a每来8个状态，16进制计数器b进入下一个状态。周期为T=5.7112s（3）计数器与门电路16进制计数器与74LS02及74LS04构成模8计数器与模5计数器，模8计数器使8个状态循环，模5计数器使8个状态循环5次，两个计数器相当于构成40进制计数器。（4）数字选择器当模8计数器过完8个状态时，模5计数器状态变换一次，数据选择器选择下一个状态，使花样彩灯变换为下一种花样。（5）移位寄存器和LED显示器移位寄存器接收数据选择器的信号，由555提供时钟脉冲信号，将花样灯对应的编码一位一位地送出去，8个LED灯由移位寄存器的8个输出端驱动，显示状态移位的效果。3.3方案比较（1）由D触发器构成模5计数器。（2）由另一个555时钟信号驱动模5计数器。图3.2早期方案此方案的缺点：（1）多用了芯片，增加成本；（2）具有一定的误差，所构成的矩形脉冲的周期不一定达到需要的精确度；四花样彩灯控制器6第四章电路调试及测试结果分析4.1电路仿真在multisim中，将所有模块电路连接在一起，如下图4.1所示。图4.1电路仿真图四花样彩灯控制器74.2555脉冲电路调试图4.2555脉冲电路输出波形将示波器接在555芯片的输出端，显示图形如图4.1，输出方波周期为0.714s，与计算结果相近，设计正确。4.3八进制计数器调试图4.3八进制计数器输出波形四花样彩灯控制器8将十六进制计数器a的三个输出端QA,QB,QC接在示波器上，输出波形如图4.2，为八进制计数器，符合设计要求。4.4五进制计数器调试图4.4五进制计数器波形将十六进制计数器b的三个输入端接入示波器，显示如图4.3，为五进制计数器，符合设计要求。4.5实验结果（1）电路刚接上电源，出现紊乱情况，第二个周期开始正常运行。（2）第一个状态为8个LED灯一亮一灭的移动。（3）第二个状态8个LED灯两个两个的亮并且移动。（4）第三个状态8个LED灯每四个一亮的移动。（5）第四个状态8个LED灯逐次点亮接着逐次熄灭。（6）重复第二个状态四花样彩灯控制器9结论在本次设计电路的过程中，我遇到了很多问题，但我将这些问题一个一个解决之后，我对这次设计实验的意义才有了更深的理解，我懂得了如何设计出一个简单的电路并且将它不断地改善，直到完全符合我们的设计要求。设计电路关键在于对设计要求的理解分析以及对基本相关知识的熟练掌握。设计电路时，要简化电路设计思路，应该把总体的功能分成若干个部份来实现，搞清楚各个模块的功能与实现要求操作的具体方法，还要懂得如何检查电路故障。在进行实际操作的过程中，首先要进行排版，要将元器件安排的合理且美观，排版的作用就是给焊接做好铺垫，只有合理的排版才能焊接出完美的电路板，能有效地避免焊接的错误