彩灯循环控制器的设计.doc

四川信息职业技术学院 毕业设计说明书 论文 设计 论文 题目 彩灯循环控制器的设计 专 业 电气自动化技术 班 级 电气 08 2 班 学 号 0840076 姓 名 陈 鹏 指导教师 贾 正 松 二 一 年十一月三十日 四川信息职业技术学院毕业设计任务书四川信息职业技术学院毕业设计任务书 学 生 姓 名 陈鹏学号 0840076 班级电气 08 2 班专业电气自动化 设计题目彩灯循环控制器的设计 指导教师姓名职 称工作单位及所从事专业联系方式备 注 贾正松副教授四川信息职业技术学院 电子技设计 论文 内容 1 设计主要内容 1 方案选择与论证 2 单元电路的设计与整机电路的调试 3 整机电路的制作或仿真 完成设计报告的撰写 2 电路指标及要求 1 彩灯能够只动循环点亮 2 彩灯循环显示且频率快慢可调 3 该控制电路具有 8 路输出 4 有数字逻辑器件是现实电路功能 进度安排 第 4 9 周 查找资料选择参考方案 第 10 11 周 确定方案撰写论文 第 12 13 周 修改论文 确定初稿 第 14 15 周 检查定稿 第 16 17 周 答辩 主要参考文献 资料 写清楚参考文献名称 作者 出版单位 1 余孟尝主编 数字电子技术基础 第 3 版 北京 高等教育出版社 1999 2 杨素行主编 模拟电子技术基础 第 3 版 北京 高等教育出版社 2000 3 康华光主编 电子技术基础 第 4 版 北京 高等教育出版社 2004 4 李银华主编 电子技术基础 第 4 版 湖南 北京航空航天出版社 2004 5 黄继昌主编 电子线路设计指导 第 3 版 北京 人民邮电出版社 2003 审 批 意 见 教研室负责人 年 月 日 备注 任务书由指导教师填写 一式二份 其中学生一份 指导教师一份 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 论文 第 I 页 目 录 摘 要 1 第 1 章 绪 论 2 第 2 章 方案论证 3 2 1 设计效果简介 3 2 2 工作原理及总体框图 3 第 3 章 硬件电路设计 4 3 1 秒脉冲电路 4 3 2 彩灯维持电路 4 3 3 控制显示电路 5 第 4 章 主要元件的选择 6 4 1 555 定时器 6 4 1 1 外部介绍 6 4 1 2 内部电路构成 7 4 2 74LS194 计数器 8 4 2 1 外部介绍 8 4 2 2 内部电路构成 9 第 5 章 功能模块 10 5 1 秒脉冲电路 10 5 2 彩灯维持电路 12 5 3 控制显示电路 13 第 6 章 整体设计图 15 6 1 总体设计电路图 15 6 2 总体设计电路仿真图 16 总 结 17 参考文献 18 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 论文 第 1 页 共 18 页 摘 要 本课题是通过基于移位寄存器的彩灯控制器 首先 利用 555 定时器与外部的 阻容元件就构成了脉冲产生电路 再由计数器实现计时的功能 为脉冲分配器做好 准备 再由移位寄存器 74LS194 构成编码发生电路 由于移位寄存器 74LS194 上升 沿有效 通过对输入端置数 加上脉冲的驱动来控制彩灯的明暗 从而使彩灯按照 我们的要求变化 整个流程是由控制电路 编码发生电路和输出电路等组成 本课 程设计讲述了 555 定时器 移位寄存器 74LS194 的基本原理和特点 关键词 移位寄存器 74LS194 555 定时器 循环控制 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 论文 第 2 页 共 18 页 第 1 章 绪 论 随着人们生活水平的较大提高 人们对于物质生活的要求也在逐渐提高 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方面有了更高的要求 在现 代生活中 彩灯作为一种装饰 既可以增强人们的感观 起到广告宣传的作用 又 可以增添节日气氛 为人们的生活增添亮丽 用在舞台上增强晚会灯光效果 利用 控制电路可使彩灯 例如霓虹灯 按一定的规律不断的改变状态 不仅可以获得良 好的观赏效果 而且可以省电 与全部彩灯始终全亮相比 因此 彩灯控制电路应 用越来越丰富我们的生活 成为我们生活不可缺少的一部分 本课题是利用四位双 向移位寄存器为核心元件实现彩灯的循环控制 动态霓虹灯应该聚而不散 不能为 了追求 跳跃 而给人凌乱的感觉 不管采用何种色彩 何种图案 都应该有顺序 地渐变和跳跃 给受众一种秩序感 主次感 并便于受众顺着有规律的节奏接着看 第二次 第三次 在设计制作时 既要给人以变幻的吸引力 又要主次分明 没有 色彩和图案紊乱的感觉 变换 闪烁 跳跃式的霓虹灯为促进销售 为营造欢乐 多姿多彩的生活正越来越受到人们的重视与欢迎 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 论文 第 3 页 共 18 页 第 2 章 方案论证 2 1 设计效果简介 控制 8 个不同颜色的彩灯依次由暗变亮 若 8 个灯都亮后 维持一段时间 然 后熄灭 此后不断重复上述过程 2 2 工作原理及总体框图 图 2 1 总体框图 彩灯控制电路由三个模块构成 显示电路 秒脉冲电路和维持电路 秒脉冲电 路全程为电路提供矩形波信号使彩灯定时发亮 显示电路为维持电路提供电源 维 持电路在显示电路部分提供电源的情况下为电路提供一段较长的高电平 使彩灯在 全部变亮后保持一段时间 同时结合显示电路部分所带元件 主要是 74LS194 的 性质 使彩灯从右到左依次由暗变亮 亮后维持一段时间 然后熄灭 并且不断重 复 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 论文 第 4 页 共 18 页 第 3 章 硬件电路设计 3 1 秒脉冲电路 本电路秒脉冲电路由一个集成的 555 定时器够成 当电源接通后 Vcc 通过对 R1 R2 向电容器充电 电容上得到电压按指数规律上升 当电压上升到 2 3Vcc 时 输出电压 V0 为零 电容器放电 当电压下降到 1 3Vcc 时 输出电平为高电平 电 容器放电结束 这样周而复始形成了振荡 图 3 1 秒脉冲电路 3 2 彩灯维持电路 当第八个灯变亮时 使 555 定时器产生高电平 当八个灯全变亮后 使得彩灯 维持一端时间 555 定时器保持高电平的时间就是彩灯变亮后维持的时间 555 定时 器不在提供高电平是彩灯熄灭 通过调整 R3 R4 改变 555 定时器保持高电平的时间 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 论文 第 5 页 共 18 页 图 3 2 彩灯维持电路 3 3 控制显示电路 体现 8 个不同颜色彩灯由暗变亮 不断重复 闪烁发光 图 3 3 控制显示电路 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 论文 第 6 页 共 18 页 第 4 章 主要元件的选择 4 1 555 定时器 4 1 1 外部介绍 555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件 555 定时器成本 低 性能可靠 只需要外接几个电阻 电容 就可以实现多谐振荡器 单稳态触发 器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路 它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表 家用电器 电子测量及自动控制等方面 555 时基电路有双极型和 CMOS 型两种 LM555 LM555C 系列属于双极型 优点 是输出功率大 驱动电流达 200mA 而另一种 CMOS 型的优点是功耗低 电源电压 低 输入阻抗高 但输出功率要小得多 输出驱动电流只有几毫安 双极型定时器 CB555 是由比较器 C1 和 C2 基本 RS 触发器和集电极开路的放电 三极管 TD 三部分组成 555 定时器引脚图如图 4 1 所示 图 4 1 555 引脚图 1 管脚地 GND 2 管脚触发 TR 是下比较器的输入 3 管脚输出 OUT 有 0 和 1 两种状态 它的状态由输入所加的电平决定 4 管脚复位 R 叫上低电平 0 3V 时可使输出端为低电平 5 管脚控制电压 CV 可以用来改变上下触发电平值 6 管脚门限 阈值 TH 是上比较器的输入 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 论文 第 7 页 共 18 页 7 管脚放电 DIS 是内部放电管的输出 它有悬空和接地两种状态 8 管脚电源电 Vcc 4 1 2 内部电路构成 555 定时器的内部逻辑电路如图 4 2 所示 1 Vcc 8 CO 5 TH 6 TR 2 D 7 R 4 OUT 3 d R R R Q Q 图 4 2 555 内部原理图 上图中 TR 为低触发端 TH 为高触发端 Rd 为清零端 CO 为控制电压端 D 是 放电端 OUT 是输出端 Vcc 是电源端 555 定时器的逻辑功能表 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 论文 第 8 页 共 18 页 表 4 1 555 逻辑功能表 输 入输 出 0XX0 导通 10 导通 1 不变不变 11 截止 11 截止 4 2 74LS194 计数器 4 2 1 外部介绍 移位寄存器 74LS194 由 4 个触发器和它们的输入控制电路组成 SR 为数据右移 串行输入端 SL 为数据左移串行输入端 A 到 D 为数据并行输入端 QA 到 QD 为数 据并行输出端 CLR 为移步清零输入端 S0 S1 为工作状态控制端 图 4 3 74LS194 逻辑符号 DR1I V 2I V O V D T CC V 3 2 CC V 3 2 CC V 3 2 CC V 3 2 CC V 3 1 CC V 3 1 CC V 3 1 CC V 3 1 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 论文 第 9 页 共 18 页 表 4 2 74LS194 逻辑功能表 4 2 2 内部电路构成 74LS194 内部原理图 图 4 4 74LS194 内部原理图 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 论文 第 10 页 共 18 页 第 5 章 功能模块 5 1 秒脉冲电路 图 5 1 秒脉冲发生电路 本电路秒脉冲电路由一个集成的 555 定时器够成 当电源接通后 Vcc 通过对 R1 R2 向电容器充电 电容上得到电压按指数规律上升 当电压上升到 2 3Vcc 时 输出电压 V0 为零 电容器放电 当电压下降到 1 3Vcc 时 输出电平为高电平 电 容器放电结束 这样周而复始形成了振荡 脉冲发生器由 NE555 与 R1 R2 RP C1 C2 组成的多谐振荡器组成 它是为灯 光流动控制器提供流动控制脉冲的 多谐振荡器的振荡频率可根据所需要的灯光流 动速度 通过 RP 进行调节 由于 RP 阻值较大 所以有较大的调速范围 仿真结果如下图 5 2 所示 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 论文 第 11 页 共 18 页 图 5 2 秒脉冲控制电路 图 5 3 秒脉冲波形图 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 论文 第 12 页 共 18 页 5 2 彩灯维持电路 图 5 4 维持电路 当第八个灯变亮时 使 555 定时器产生高电平 当八个灯全变亮后 使得彩灯 维持一端时间 555 定时器保持高电平的时间就是彩灯变亮后维持的时间 555 定时 器不在提供高电平是彩灯熄灭 通过调整 R3 R4 改变 555 定时器保持高电平的时间 仿真结果图如下 图 5 5 彩灯维持电路 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 论文 第 13 页 共 18 页 图 5 6 彩灯维持电路波形图 5 3 控制显示电路 图 5 7 显示控制电路 体现 8 个不同颜色彩灯由暗变亮 不断重复 闪烁发光 全亮后维持一段时间 仿真结果图 5 8 所示 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 论文 第 14 页 共 18 页 图 5 8 显示控制电路仿真图 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 论文 第 15 页 共 18 页 第 6 章 整体设计图 6 1 总体设计电路图 图 6 1 总设计电路图 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 论文 第 16 页 共 18 页 6 2 总体设计电路仿真图 图 6 2 总设计电路仿真图 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 论文 第 17 页 共 18 页 总 结 这次电子技术课程设计历时两个月 在整整两月的时间里 可以说是苦多于甜 但是可以学到很多很多东西 同时不仅可以巩固了以前所学过的知识 而且学到了 很多在书本上所没有学到过的知识 以前上课的时候 老师经常强调在设计一个电 路的时候 一定要事先把设计原理方框图画出来 但是我开始总觉得这样做没必要 很浪费时间 但是 这次课程设计完全改变了我以前的那种错误认识 我接触的那 些电路都是很短 很基础的 但是在课程设计中碰到的那些需要很多芯片才能完成 的任务 画设计方框图是很有必要的 因为通过设计方框图 在做设计的过程中 我们每一步要做什么 每一步要完成什么任务都有一个很清楚的思路 而且在实验 测试的过程中也有利于查错 其次 以前对于课程设计还处于一知半解的状态 但是经过这一次的课程设计 对于怎么去排错 查错 怎么去看每一步的运行结果 怎么去了解各个器件的功能 我有了很大的提高 最关键的还是我从复杂的设计工作中发现 如果采用单片机设计此电路一定又 省时又省力 特别是在实际中 一定会达到节约资源的作用 通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合的重要性 只有理论知识是远 远不够的 只有把所学的理论知识与实践相结合起来 从理论中得出结论 从而提 高自己的实际动手能力和独立思考能力 才能真正为社会服务 在设计的过程中遇 到的问题 可以说是困难重重 这毕竟是第一次做的 难免会遇到各种各样的问题 从这次课程设计中我看到我的不足之处 对自己学过的知识还没有很深刻的理解和 掌握 这次课程设计终于顺利完成 在设计中遇到了很