电子基础课程设计四花样彩灯控制器

1、电子信息工程学院电子基础课程设计任务书i、电子基础课程设计题目：四花样彩灯控制器ii、电子基础课程设计技术要求及主要元器件：彩灯一亮一灭,从左向右移动；彩灯两亮两灭,从左向右移动；四亮四灭，从左向右移动；从18从左到右逐次点亮，然后逐次熄灭；四种花样自动变换。主要元器件：555,74ls93,74ls74,74ls153,74ls164iii、电子基础课程设计工作内容及进度安排：首先要对四花样彩灯的工作原理非常熟悉；然后根据原理设计出电路图；再者就是领电路所需的电子器件和焊接；最后就是要调试电路直至电路能正常工作。进度安排：前三天查资料和设计，其余的时间焊接。 、主 要参考资料： 电子电路计算

2、机仿真技术 新颖电子灯光控制器multisim电路仿真入门与进阶 数字电路逻辑设计 专业名称：通信工程班级学号：05042129学生姓名：吴武松指导教师：张华南设计时间：2007年9月13日 系(部、中心)主任： 摘要四花样彩灯控制器是利用几种芯片来控制不同数量而有规律的彩灯的亮灭。彩灯控制器的第一种花样为彩灯一亮一灭，从左向右移动；第二种花样为彩灯两亮两灭，从左向右移动；第三种花样为彩灯四亮四灭，从左向右移动；第四种花样为彩灯1到8从左到右逐次点亮，又从左到右逐次熄灭。4种花样自动变换，循环往复。电路图包括移位寄存器，计数脉冲，分频器，数据选择器等器件。主要由555振荡电路产生两种不同周期的

3、矩形脉冲，在经74ls93分频后得到四路分频信号，由74ls7474ls153组成的选通电路来控制彩灯亮灭的顺序，从而出现彩灯四种花样自动切换。这次课程设计报告说明了设计的全过程，包括原理分析、电路说明、过程说明、设计方案说明、原理图说明、故障以及故障排除说明。关键词 : 移位寄存器 计数脉冲 分频器 数据选择器 目 录任务书······················

4、3;·················································

5、3;·················································

6、3;············· 1第一章实验设计要求···································

7、;··················································

8、;··················· 5第二章电路结构及工作原理····························

9、83;·················································

10、83;··········· 62.1设计方案·····································

11、··················································

12、························· 62.2电路组成原理·······················&

13、#183;·················································&

14、#183;···························· 62.3 电路设计组成及电路参数··················&#

15、183;·················································&#

16、183;··········· 8 2.3.1 矩形脉冲信号发生电路···································&

17、#183;································· 8 2.3.2 分频电路··············

18、··················································

19、······························· 8 2.3.3 数据选择电路················

20、83;·················································

21、83;·················· 92.3.4 移位寄存电路·····························&

22、#183;·················································&

23、#183;····· 102.4 电路工作原理··········································

24、··················································

25、········· 10第三章集成芯片简介·······································

26、··················································

27、·············· 11 3.1 555芯片··································

28、;··················································

29、;···························· 11 3.2 74ls93（4位二进制计数器）··················

30、;··················································

31、;·· 123.3 74ls74（双上升沿d型触发器）············································

32、;······················ 133.4 74ls153（双4选1数据选择器）·······················

33、3;········································ 143.5 74ls164（8位移位寄存器）······

34、;··················································

35、;·················· 15第四章路的调试及收获体会·····························&#

36、183;·················································&#

37、183;··········· 164.1 电路的调试····································&#

38、183;·················································&#

39、183;···················· 164.2 收获体会···························

40、83;·················································

41、83;···································· 17结论············

42、3;·················································

43、3;·················································

44、3;···························· 18参考文献 ····················&#

45、183;·················································&#

46、183;·················································&#

47、183;········· 19附录一 ·······································&

48、#183;·················································&

49、#183;············································· 20附录二 ···

50、··················································

51、··················································

52、································· 21前言本课程设计要求作者对脉冲数字电路和低频电子电路等知识综合运用，从而设计出解决方案。电子课程设计是对以前学科知识的综合，检验学生掌握电子学科的理论知识的程度，也是学科教学中的一个十分重要的环节。通

53、过把理论与实践相结合，提高理论水平，锻炼实践动手能力。同时，对于学生对电子学科的学习兴趣也是有极大的激发作用，让同学在自己动手制作的过程中找到乐趣，加深对学科知识的理解及消化，为以后的学习打下良好的基础。在当今的社会里，彩灯已经成为我们生活的一部分，能给我们带来视觉上的享受还能美化我们的生活。四花样彩灯控制器主要是通过电路产生有规律变化的脉冲信号来实现彩灯的各种变化。它的主要器件是寄存器。现如今寄存器是数字系统常见的重要部件，除在计算机中广泛用于存放中间数据外，它在其他方面的应用，目前在教材中只介绍可 构成环形或扭环形计数器。本次实验由于触发器具有记忆的功能，笔者将移位寄存器设计成彩灯控制电路

54、。由于电路本身实用，如果再通过计算机仿真，笔者可以直观地看到循环彩灯控制效果。如果稍微改动控制电路，就可以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。控制电路是由笔者学习过的单元电路组合而成的，主要由555振荡电路产生一矩形脉冲，在经74ls93分频后得到四路分频信号，由74ls7474ls153组成的电子开关去控制这四路分频信号，进而控制彩灯亮灭的顺序，从而出现彩灯四种花样自动切换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

55、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，使大家有了个质的提高。第一章 实验设计要求设计一四花样自动切换的彩灯控制器，要求实现：（1） 彩灯一亮一灭，从左向右移动；（2） 彩灯两亮两灭，从左向右移动；（3） 四亮四灭，从左向右移动；（4） 从18从左向右逐次点亮，然后逐次熄灭；（5） 四花样自动切换。第二章 电路结构设计方案及工作原理2.1 设计方案 方案一 图2.1 电路原理图2.2 电路组成原理两个555接成多谐振荡器。由于r与c的值不同。根据公式t=0.7(r1+2r2)c公式 （2.1）可以得到两个

56、不同的cp脉冲，上面那个555产生的脉冲传到74ls93，此时93接成16进制记数器，其脚12，9，8，11分别是脉冲的2，4，8，16分频。下面的555产生的脉冲2传给74ls74，这里74接成4进制记数器，74的5,9脚接到74ls153的地址选择端，选通93的12，9，8，11脚。74ls164是8位单向移位寄存器，它是产生移动灯光信号的核心器件。移位寄存器74ls164的8个输出端的高低电平控制发光二极管的亮灭，输出高电平发光二极管亮，输出低电平发光二极管灭。电路的+6v电源由稳压电源提供。当分别选通12，9，8，11时，164的输出电平为一高一低，两高两低，四高四低，依次为高和依次为

57、低，也就达到了我们要的效果。方案二 图2.2 电路原理图 同上555接成多谐振荡器，产生的脉冲传到74ls93，此时93接成16进制记数器，其脚12，9，8，11分别是脉冲的2，4，8，16分频。其16分频的脚接到74ls74，这里74接成4进制记数器，74的5,9脚接到74ls153的地址选择端，选通93的12，9，8，11脚。74ls164是8位单向移位寄存器，它是产生移动灯光信号的核心器件。移位寄存器74ls164的8个输出端的高低电平控制发光二极管的亮灭，输出高电平发光二极管亮，输出低电平发光二极管灭。电路的+6v电源由稳压电源提供。当分别选通12，9，8，11时，164的输出电平为一

58、高一低，两高两低，四高四低，依次为高和依次为低，也就达到了我们要的效果。 方案的比较： 方案二的电路比方案一的电路简单，更好接线。但方案一的优点在它有两个555都接成多谐振荡器，它不但能够控制每个彩灯亮灭的时间，而且可以控制每种花样持续的时间,使的实验结果能更好的呈现出来。两种方案一比较，笔者感觉方案一比方案二做出的电路性能更好，所以笔者选用了方案一。2.3 电路设计组成及电路参数2.3.1 矩形脉冲信号发生电路图2.3由周期的计算公式： t=0.7(r1+r2)c1得方波。其波形如下所示：图2.4另一个555产生的信号可以根据实际况做适当的调节。保证花样转换的时间。2.3.2 分频电路74l

59、s93在此主要完成信号分频的功能。就是将信号分为2，4，8，16分频信号。其分频电路图如下：图2.5它的输出端的信号波形如下所示：图2.62.3.3 数据选择电路图2.7该电路主要完成自动切换状态的功能，是本设计的关键电路。2.3.4 移位寄存电路图2.8该电路实现移位寄存功能，即实现彩灯的从左往右亮也是本设计的主要电路之一。2.4 电路工作原理555都接成多谐振荡器。根据公式2.1t=0.7(r1+2r2)c调节电位器，就可以改变 cp脉冲的时间，上面那个555产生的脉冲传到74ls93，此时93接成16进制记数器，其脚12，9，8，11分别是脉冲的2，4，8，16分频。下面的555产生的脉

60、冲传给74ls74，这里74接成4进制记数器，74的5,9脚接到74ls153的地址选择端，选通93的12，9，8，11脚。74ls164是8位单向移位寄存器，它是产生移动灯光信号的核心器件。移位寄存器74ls164的8个输出端的高低电平控制发光二极管的亮灭，输出高电平发光二极管亮，输出低电平发光二极管灭。电路的+6v电源由稳压电源提供。当74的输出为“00”时，选通脚12，为2分频信号，是一个0101010101010101序列脉冲，实现花样一；当74的输出为“01”时，选通脚9，为4分频信号，是一个0011001100110011序列信号，实现花样二；当的输出为“10”时，选通脚8，为8分

61、频信号，是一个0000111100001111序列脉冲，实现花样三；当74的输出为“11”时，选通脚9，为16分频信号，是一个0000000011111111序列脉冲，实现花样四。这样74ls164的输出电平为一高一低，两高两低，四高四低，依次为高和依次为低，也就达到了我们要的效果。第三章集成芯片简介3.1 555芯片图图3.1 555芯片原理及引脚图4输出1725638vcc0.01fcr2r1555 定时器电路及逻辑符号如图4.1，6脚为阈值输入端，2脚为触发输入端，rd为异步置 0 端。在此，555被接成多谐振荡器的形式。 图3.2 555引脚图振荡周期 t=0.7(r1+2r2)c公式 （3.1）3.2 74ls93（4位二进制计数器）74ls93逻辑符号如图4.3，23端为置0输入端，同时为高电平有效。图3.3 74ls93原理图图3.4 74ls93引脚图表31 74ls93功能表复位输入输出端ro1ro2qdqcqbqa1100000×计数×0计数3.3 74ls74（双上升沿d型触发器）图3.5 74ls74原理图 图3