这是数电课设8路彩灯控制电路课程设计报告
电子技术课程设计报告
课题名称：彩灯控制器 学 号： 姓 名： 专业班级： 指导教师：
目 录
第1部分 任务和要求 第2部分 总体方案设计与选择 2.1 方案一 2.2 方案二 第3部分 电路总原理框图设计 第4部分 单元电路设计 4.1 1616进制计数器74ls161 4.2 74LS138译码器内部电路逻辑图功能表简单应用 4.3 花型控制电路 4.4 花型演示电路 4.5 时钟信号发生电路····························4 第5部分 原理总图及仿真结果 第6部分 硬件安装与调试 第7部分 总结 第8部分 附录 附录1 元器件清单 附录2 参考文献 第一部分 任务和要求8个彩灯的循环花型下表所示； 节拍变化的时间为0.5秒和0.25秒，两种节拍交替运行； 三种花型要求自动循环变化。 彩灯花型状态编码表 | 编码输出QH，QG，QF，QE，QD，QB，QC，QB，QA | | | | | 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 | 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 |
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完成电路的设计、安装与调试。 第2部分 总体方案设计与选择2.1 方案一：总体电路分三大块。第一块实现花型的演示；第二块实现花型的控制；第三块实现时钟信号的产生。 主体框图如下：      2.2 方案二：在方案一的基础上将整体电路分为四块。第一块实现花型的演示；第二块实现花型的控制；第三块实现节拍控制；第四块实现时钟信号的产生。并在部分电路的设计上与方案一采用了完全不同的方法，如花型的控制。 主体框图如下：         两种方案的基本思路相同，将整个设计电路的功能模块化，设计思想比较简单。元件种类使用少，且都较熟悉易于组装电路。我们设计的出发点是：电路设计模块化，易于检查电路，这样后面的电路组装及电路调试都很方便。花型控制电路简单，花型也比较简单。 由于在设计的构想时期，已经确定将电路模块化，设计的过程中又已经将节拍控制电路设计出来，通过仿真软件也实现了设计要求——分频。经过小组成员讨论我们选择了方案一。 第3部分 电路总原理框图设计
第4部分 单元电路设计 4.1 1616进制计数器74ls161 
管脚图介绍： 时钟CP 和四个数据输入端P0—P3 清零CR 使能CEP,CET 置数PE 数据输出端Q0—Q3 以及进位输出TC.(TC=Q0*Q1*Q2*Q3*CET) 74LS161功能表： 当清零端CR=“0”，计数器输出Q3、Q2、Q1、Q0立即为全“0”，这个时候为异步复位功能。当CR=“1”且LD=“0”时，在CP信号上升沿作用后，74LS161输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态分别与并行数据输入端D3、D2、D1、D0的状态一样，为同步置数功能而只有当CR=LD=EP=ET=“1”,CP脉冲上升沿作用后，计数器加1.74LS161还有一个进位输出端C0,其逻辑关系是C0=Q0*Q1*Q2*Q3*CET,合理应用计数器的清零功能和置数功能，一片74LS161可以组成16进制以下的任意进制分频器。 4.2 74LS138译码器内部电路逻辑图功能表简单应用 
74LS138为3线—8线译码器： 共有54/74S138和54/74LS138两种线路结构型式，其74LS138工作原理如下： 当一个选通（G1）为高电平，另两个选通（/（G2A）和/（G2B））为低电平时，可将地址端（A,B,C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。 74LS138的作用：利用G1/(G2A)和/（G2B）可级联扩展成24线译码器；若外界一个反相器还可级联扩展成32线译码器。 若将选通中的一个作为数据输入端时，74LS138还可作数据分配器。 4.3 花型控制电路：由二片移位寄存器74ls194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： 花型一：从左至右渐亮，全亮后，从右至左渐灭。 花型二：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。 花型三：从左至右顺次渐亮。全亮后逆序渐灭。 移存器输出状态编码表 花型控制电路的接线图： 
4.4 花型演示电路 由二片74ls161级联的模64（三种花型节拍每种显示一遍）计数器。74ls161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）74ls161的输出变为00000100所以将74ls161高位片的Q2（即QG）信号输给节拍控制电路的74ls138的A来通过节拍控制电路改变第二遍花型显示的频率。74ls161的CP脉冲来自节拍控制电路中74的输出端Y。 电路图如下： 花型演示电路
4.5 时钟信号发生电路： 由一片555加上适当电容及电阻实现。 电容取：4.7μf 0.01μf 电阻取：150kΩ 4.7kΩ 时钟信号的频率: f=  =  =1hz 电路图如下： 时钟信号发生电路 第5部分 原理总图及仿真结果5.1 实验总原理图 5.2基本CP脉冲产生电路波形图与分频电路波形图： 
5.3测试波形: (列依次为CP脉冲,低位片194A,B,C,D,高位片194A,B,C,D即QA---QH) 花型一的演示结果： 灯从左至右渐亮，全亮后，从右至左渐灭。  花型二的演示结果： 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。  花型三的演示结果： 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。  第6部分 硬件安装与调试 在电路组装过程中，遇到的第一个问题是面包板的使用，所幸在借助互联网的情况下，我们学会了如何使用面包板，之后是元器件的分布问题，如果按照我们组仿真图上的元器件分布来组装电路的话面包板是太小了，因此我们将元器件进行了重新排布，然而，重新排布又出现了许许多多的加长线，使得布线比较杂乱。在之后的硬件安装中因为实验设备的缺失，因此用函数信号发生器来代替时钟信号发生器，在初始测试时只有两个灯可以亮，而且不按照实验原理进行花型变化。我将电路重新检查后发现其中一片74ls194的时钟信号线接错，而我将这根线接上后发现这两个灯可以按照实验原理进行花型变化，而其他的灯同样不亮。 第7部分 总结 这两周的课程设计，在老师的指导下，以及查阅资料，和同组的人一起讨论使我收获很多很多不仅加深了对书上知识的理解也扩展了我的思维能力以及创造设计和动手能力，在这次的课程设计中使我学习到了在书本上学习不到的东西。 设计电路的关键在于对设计要求的理解分析，以及对基本电路的相关知识的掌握。在设计电路时，将整体的电路分成若干模块来实现，这样可以简化电路设计思路电路分模块化也可以更加方便地检查电路中所出现的故障。 通过这次课程设计，我学习到很多知识，设计比较，Multisim仿真软件的使用，资料的整理，面包板的使用等。 另外，在本次课程设计中，我还发现了自己的许多不足之处，如对课本知识的疏忽和理解浅显，以前只注重理论知识的学习，认为只要理论知识学好就可以了，但这次课程设计实习后我深深体会到自己知识的浅薄，同时也了解了实践的重要性，就比如我们仿真做的很好但是事物却差强人意，只学习理论知识是不够的，他只是一部分，应当将理论和实际联系起来，在实践中运用起来这才是我们的目的，所以在今后的学习中，我要更加努力学习基础知识和基本技能，并与实践相结合，为今后的学习工作打好良好的基础。 第8部分 附录 附录1 元器件清单 附录2 参考文献 （参照学术论文格式 宋体五号） [1]童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2005. [2]邱关源，罗先觉.电路（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.
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