彩灯控制设计

1、湖南涉外经济学院课程设计报告课程名称：电子技术课程设计报告题目：彩灯控制器的设计学生姓名：所在学院：专业班级：学生学号：指导教师：20 13年12月25日彩灯控制器的设计报告题目彩灯控制器的设计完成时间2013/12/25学生姓名专业班级指导教师职称讲师总体设计要求和技术要点一、设计要求1、用16个三色LED灯组成一个彩灯模型；2、循环显示不少于16种不同显示状态，具有一定的观赏性;3、每种状态的显示时间在1S-2S可调；4、具有加电复位功能二、技术要点 系统框图如下:多谐计显示9LED数译码器驱动冒电路模型加电 复桓电路精品摘要现代电子技术的课程设计主要利用EWB或 Multisim软件进行

2、电路图的绘制及仿真设计。 根据课题的任务、 要求和条件进行总体方案的设计， 并通过论证 与选择，确定总统方案。 此后是对方案中单元电路进行选择和设计计算， 包括元 器件的选用和电路参数的计算。并用电子设计软件对电路进行辅助设计和 模拟仿真。 最后画出总体电路图。 预设计经指导老师审查通过后， 从实验室领取 所需元件和材料， 并在实验板上焊接电路。 此后运用测试仪表进行电路调试， 排 除电路故障，调整元器件，修改电路，使之达到设计指标要求。课程设计的总结 报告是对学生写科学论文和科研总结报告的能力训练。 通过写报告，不仅把设计、 组装、调试的内容进行全面总结，而且把实践内容上升到理论高度。现代电

3、子技术课程设计应达到以下基本要求：1）综合运用电子技术课程中所学到的理论知识去独立完成一个设计课题；2）通过查阅手册和文献资料，培养学生独立分析和解决实际问题的能力；3）进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，并掌握合理选用的原则；4）学会电子电路的安装与调试技能；5）进一步熟悉电子仪器的正确使用方法；6）学会撰写课程设计总结报告；7）培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。关键词： 多谐振荡器 计数器 译码器 EWB 频率精品目录一、概述 1二、设计方案的选择和电路框图 12.1、设计目的 12.2、 题目分析 12.3、题目设计 12.4、结构框图 1三、设计原理 1四、各单元电路的设计、计算

4、和说明 （ 本人负责部分 ） 2（一）74LS161计数部分 2（二）74LS138译码电路 2五、整体电路图 4六、所用元器件及器材 5七、芯片功能 57.1 、NE555 57.2 、74LS138 67.2.1 、译码器简介 67.2.2 74LS138 的应用 67.3、 74 LS 1 6 1 77.3.1 、74LS161 简介 77.3.2 、74LS161 的应用 7八、结论与心得 8九、参考文献 9精品、概述彩灯控制器设计简介：利用移位寄存器和计数器等设计一彩灯控制电路， 改 变电路的不同工作状态，控制彩灯变幻出不同的闪烁效果。 电路实用，也可以通 过计算机仿真直观地看到循环

5、彩灯的控制效果， 综合运用所学数字电路知识，学 会设计和调试方法，从而产生浓厚兴趣。如果稍微改动控制电路，可以更加完善， 完成基于移位寄存器的彩灯控制器设计。二、设计方案的选择和电路框图2.1设计目的设计一种利用发光二极管作为彩灯指示实现发光二极管依次点亮形成移动 的光点并不断循环的彩灯循环控制电路，要求可以实现彩灯循环的变化规律可以 调节。1）学会分析、设计和测试用555定时器构成的多谐振荡器。2）熟悉译码器和中规模集成计数器的工作原理。3）利用译码器和计数器设计彩灯控制电路，实现不同的闪烁效果2.2题目分析我们设计的流水灯实际上是主要使用一个 74LS161，两个74LS138，四个 74

6、LS00和一个555定时器这五个芯片对24个LED进行控制，产生循环控制的效 果。2.3题目设计用附加电容、电阻把 555定时器接成一多谐震荡器，产生脉冲信号。两个74LS138扩展成4-16线译码器，与LED向接。74LS161作为计数器。2.4结构框图如图1.555时序电路74LS161计数部分LED显示部分图1结构框图二、设计原理设计彩灯循环控制电路，要求该电路彩灯循环显示频率快慢可调，控制器具有多路输出。该电路由555定时器、74LS161计数器和138译码器组成。74LS191 计数器的时钟信号由555振荡电路提供。计数器输出信号输人至138译码器，由 138译码，根据计数器输出不同

7、的计数结果，即可控制138译码器译码得到不同的输出信号，决定彩灯的循环变化。显然，不同的计数器与译码器电路，得到的 是不同的彩灯循环控制结果。若译码变，在计数器的控制端输入不同的控制信号， 进行不同的计数，则在输出端可见不同的彩灯循环输出。四、各单元电路的设计、计算和说明（一） 74LS161计数部分因为在试验中需要一个16进制的计数器，因此采用74LS161同步计数器。 我们可以改变计数器的加减来控制 LED亮灭的方向。置数端A B C D分别置0。7、10、9、1脚接高电平，9脚为异步置数控 制端，地电平有效，接高电平。2脚接脉冲信号，同555定时器的OUT脚向接。U1图3 74LS161

8、计数器电路（二） 74LS138译码电路用两片3线-8线译码器74LS138组成4线-16线译码器，将输入的4位二进 制代码译成16个独立的低电平信号。如下图。取第（1）片74LS138的和作为它 的第四个地址输入端（在同一个时间令），取第（2）片的作为它的第四个地址输 入端（在同一个时间令），取两片的、，并将第（1）片的和接至，将第（2）片 的接至，如下图所示，于是得到两片 74LS138的输出分别为式（338 ）表明时 第（1）片74LS138工作而第（2）片74LS138禁止，将的00000111这8个代码译成8个低电平信号。而式（3.3.9 ）表明时，第（2） 片74LS138工作，第

9、（1）片74LS138禁止，将的10001111这8个代码译成8 个低电平信号。vcc74LS138D五、整体电路图U5AVCC 5VU3555 TMERRATEDR110kVCCRSTOU1C14.7DISTHRTRICONGND(iF0.01(iF74L600DQQQ QENP RC( ENTLOAD CLR虽CLK74LS161D6U4123A B CG1 G2A G2BY0畀 /d 宀丫3器_Y174LS13874LS00D|74IlS00D74LS00D74JLS00D74LS00DLzD74LS00DAW0D6G1 G2A G2B1574LS00DD00d74LS138DY1Y2Y

10、觅yJ1211冬五电路总体图LED1 LED2和 R3 口 220Q -R?0Q220 QR6LED4LED1722LED18QLED5 220 QR7 rR19 2|20QD19 220q -Br20 220Q r220Q-E3F22bQLED9 220q血R20 Q|nLED10 220 Q 矽 R12 lEduD网R20 QLED12 口和220QR21220 Q201Q . R2420 q74LS00DLD14 T220QU18A22rQ6 *D LED15 220 Q 附Z4lS00D7ULS0?DR17LED16 220 Q74LS00D U20AR18O-220 Q74LS00D

11、精品六、所用元器件及器材1、芯片：NE555 块；74LS161 块；74LS138两块;2、电阻 220Q 24 个; 1KQ 2 个;3、电容：4.7卩F,1个；0.01卩F1个；4、LED红色，8个；绿色，8个；黄色，8个。5、面包板：SYB-120, 块。七、芯片功能7.1、NE555NE555 (Timer IC)大约在 1971 年由 Signetics Corporation 发布，在当时 是唯一非常快速且商业化的Timer IC，在往后的30年来非常普遍被使用，且延 伸出许多的应用电 路，尽管近年來CMO战术版本的Timer IC女口 MOTOROLA MC1455已被大量的使

12、用，但原规格的NE555依然正常的在市场上供应，尽管新 版IC在功能上有部份的改善，但其脚位劲能并没变化，所以到目前都可直接的代用。NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接脚功 能及运用都是相容的，只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省电、可产生的 振荡频率也不大相同；而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC,只需少数 的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率的脉波讯号。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。 一般用双极性 工艺制作的称为555,用CMOS：艺制作的称为7555,除单定时器外,还有对应的双 定时器556 /7556。

13、555定时器的电源电压范围宽,可在4. 5V16V工作,7555可在318V工作，输出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。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、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。7.2、74LS138721、译码器简介74LS138 3-8线译码器，译码器也称解码器，译码过程实际上是一种翻译过 程,即编码的逆过程。译码器的输入是 n位二值代码，输出是 m个表征代码原意 的状态信号（或另一种代码）。一般情况下有m

14、小于等于2的n次方，即译码器 输入线比输出线要少。译码器按其功能可分为三大类：1）变量译码器：将输入的二进制代码还原为原始输入信号。例如有两位二进制代码（0,1）,可经译码器还原为四个信号状态（0，0）（0，1）（ 10） （11）2）代码变换译码器：用于将一个数据的不同代码之间的相互转换。例如二 -十进制译码器可将8421码转换为十个状态。3）显示译码器：将数字、文字或符号的代码还原成相应的数字、文字、符 号并显示出来的电路。7.2.2 74LS138 的应用74LS138的管脚图、如图六。1615 14 13 12 11 10 Q1 2 3 4 5. ,.,gIlli III I月q咼磊国

15、石GND图六74LS138管脚图74LS138的功能表，如图七。输入输出曲仏 A 叫UXXXX1L1I1111X1XxXi11111111仃nnn0L1I1111L011I1111110i0i1I111110011i11111110100i1111111n1n1iL1L1Q1111101LL11101101i1i11I1110图七74LS138功能表用两片74LS138接成的4线16线译码器、如图八74LS138的扩展图八74LS138的扩展7.3 74LS1617.3.1 74LS161 简介74LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器，他可以灵活的运用在各种数字电路，以及单片机系

16、统种实现分频器等很多重要的功能。从74LS161功能表功能表中可以知道，当清零端CR“O”，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=E“=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CO其逻辑关系是CO=Q0Q1- Q2Q3CET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

17、。732 74LS161 的应用74LS161管脚示意图，图九丄J J JE-r严*j叭4匸T i!LJ|.|4k0哗4FOl 174Lr2 W19101i rJ*s.细*HLHuKFET G3P 4%606 d d0M.XMMKXRC科o1aXfAidi心div dlh*AV1113MW* M13口XMMXMX X3101MX- brtp -7 WWMT. rf 11 fidiel ijrim图九74LS161管脚图八、结论与心得在本次课程设计中，板子的焊接是我完成的，开始的时候以为这是一个很轻 松的事情，可是等到开始焊接的时候，才发现我想多了。从板子排版，到如何走 线，都要经过深思熟虑，步步小心，不能出现短路、虚焊。最后经过千辛万苦的 努力终于圆满的完成了，使得自己非常有成就感，感觉时间花的值。通过这次课程设计让我体会到：设计中出现的问题越多其实学到得就越 多。因为出现了问题，所以我们要想办法解决问题；因为有了解决问题的办法， 所以在解决问题中就学到了更多。同时也让我体会到理论知识和实践也有很大的 差距。理论知识学好了并不意味着实际操作就会做了， 仿