四花样彩灯设计.doc

DONGFANG COLLEGE，FUJIAN AGRICULTURE AND FORESTRY UNIVERSITY电子课程设计 题目：四花样彩灯控制器系 别： 计算机系 年 级： 2010 专 业： 电子信息工程 班 级： 2班 学 号： 1050302073 姓名： 周毅和 成 绩： 任课教师： 杨立娟 2011年 12 月 日 目录第一节 课程设计的课题和要求 2 1.1课题2 1.2设计的要求2 1.3设计的主要元器2第二节 彩灯的系统组成和工作原理 2 2.1彩灯的系统组成2 2.2彩灯的工作原理2第三节 各单元电路的设计与计算分析 3 3.1时钟电路3 3.2四种码产生电路3 3.3开关电路5 3.4花样输出电路6第四节 课程设计的体会与感悟 7 附录 总原理图 8第一节 课程设计的课题和要求1.1 课题：四花样彩灯控制器1.2 设计要求：设计一四花样自动切换彩灯控制器，要求实现 1.彩灯一亮一灭.从左向右移动 2.彩灯两亮两灭，从左往右移动 3.彩灯四亮四灭，从左往右移动 4.彩灯从18从左往右逐次点亮，然后逐次熄灭 5.四种花样自动切换1.3 设计的主要元器555定时器，模十六进制计数器74LS161，双D触发器74LS74，四选一数据选择器74LS153，8位移位寄存器74LS164。 第二节 彩灯的系统组成及其工作原理2.1 彩灯的系统组成分频计数器数据选择器移位寄存器多谐振荡器多谐振荡器多谐振荡器开关电路输 出图2.1 系统组成框图 把彩灯的电路图分成四个部分来设计分别是：时钟电路、四种码产生电路、开关电路、花样输出电路。系统图如下图2.1 2.2 彩灯的工作原理由555定时器组成的一个多谐振荡器产生的脉冲控制74LS161和74LS非门、74LS08与门的组合逻辑电路而产生四种码。同时，另一个由555定时器组成的多谐振荡器产生的脉冲使双D触发器输出“00，01，10，11”作为74LS151数据选择器的地址输入，从而实现四种码选择输出。即输入“00”，数据选择器输出“10000000”序列，实现花样一；输入“01”，数据选择器输出“11000000”序列，实现花样二；输入“10”数据选择器输出“11110000”序列，实现花样三；输入“11”，数据选择器输出“1111111100000000”序列，实现花样四。 数据选择器的输出端接8位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8位并行输出端从Q0到Q7顺序移动。移动的8位控制信号直接控制发光二级管的亮灭，就出现了八路四花样自动循环切换的流水彩灯。 第三节 各单元电路的设计与计算分析3.1 时钟电路 555定时器构成的多谐振荡器，它的周期为： T=(R1+2R2)0.7C(31） 要用两个555定时器构成的多谐振荡器产生时钟脉冲电路，一个控制四种码电路的输出，设它的电阻R1=1K,R2=51K，电容C=10uF 由公式计算得：T=0.721s 另一个控制由双D触发器构成的开关电路，设它的电阻R3=1K,R2=1M，电容C=10uF 由公式计算得： T=14.007s 555定时器构成的多谐振荡器电路图如下图31所示3.2 四种码产生电路 由模十六进制的计数器74LS161和门电路组成的电路，实现4个序列并行输出它实现的花样变换如下表31所示花样状态要求周期码一一亮一灭，从左往右移动810000000二两亮两灭，从左往右移动811000000三四亮四灭，从左往右移动811110000四18从左往右逐次点亮，然后逐次熄灭161111111100000000表31 由上面的花样及对应的码，得到如下的真值表32所示序号原状态Q3 Q2 Q1 Q0次态Q3 Q2 Q1 Q0输出Z0Z1Z2Z301234567891011121314150 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 10 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 10 0 0 00000000100000001100000011000000111100001111000011111111000000001表32 由上的真值表得出Z0=Q2Q1Q0 Z1=Q2Q1 Z2=Q2 Z3=Q3由此得出四种码产生电路的逻辑图，如下图32所示3.3 开关电路 是由双D触发器产生的四种码作为四选一的数据选择器的地址输入端，而使Z0，Z1，Z2，Z3自动循环输出 D触发器的输出状态方程为：Q =D 则双D触发器的输出的状态方程为 Q =Q Q =Q 开关电路的电路图如下图33所示 设Q1Q0=BA 74LS153数据选择器的功能表如下表33所示 BAY0 0Z010Z211Z301Z100Z0 表333.4 花样输出电路由8位并行输出的寄存器、8个驱动电阻、以及8个彩灯组成。输入Z0即序列“10000000”如下表34所示CP输入Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7110000000001000000000100000000010000000001000000000100000000010000000001表34输入Z1即序列“11000000”如下表35所示CP输入Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7110000000111000000001100000000110000000011000000001100000000110000000011 表35输入Z2即序列“11110000”如下表36所示CP输入Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7110000000111000000111100000111110000001111000000111100000011110000001111 表36 输入Z3即“1111111100000000”如下表37所示CP输入Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7110000000111000000111100000111110000111111000111111100111111110111111111001111111000111111000011111000001111000000111000000011000000001000000000表37 第四节 课程设计的体会与感悟本次的课程设计是四花样彩灯控制器，结合大二学的数字逻辑电路和大一的二级管电路课程设计这门课需要严谨的科学态度和完整的设计思维和方法。设计电路关键在于对设计要求的理解分析以及对基