循环彩灯设计报告

1、种初率娩课程设计（论文）题目名称彩灯设计课程名 称综合电子课程设计学生姓名刘焱坤学号1241301036系、专业指导教师胡湘娟2014年11月 5日摘要随着现代生活水平不断提高 , 日常生活、节日娱乐及科研中地循环彩灯设计 及装饰扮演越来越重要地角色 .为实现多路彩灯地循环多花样显示 , 本次设计以 +5V电源供能,采用555定时器组合构成多谐振荡电路提供脉冲信号，由74LS161 集成块进行数据选择 , 三块 74LS138 集成块依次输出低电平 , 对小灯进行选择开 关控制亮灭利用D触发器实现74LS138集成块地单独工作本设计实现了 8路彩 灯依次亮、奇数灯亮及偶数灯亮三种循环显示方式

2、, 且通过改变 555 定时器中地 电阻阻值可实现循环彩灯地频率可调 . 设计电路在 Protues 中成功运行 , 且效果 良好, 证明本次循环彩灯电路设计是可行地 , 有效地.关键词：循环彩灯；555定时器；74LS161数据选择器；74LS138目录1 设计任务 41.1 设计目地和意义 41.2 电路要求 42 系统设计 42.1 总体方案设计 42.2 方案论证与对比 42.3 具体电路设计 52.3.1 振荡电路设计 52.3.2 计数器、译码器设计 62.3.3 显示电路设计 72.4 系统总体电路 92.5 系统所用元器件 93 系统调试与仿真 103.1 多谐振荡电路地调试

3、103.2 彩灯循环显示功能地调试 104 总结 104.1 本系统地优缺点 104.2 心得体会错误！未定义书签12参考文献1设计任务1.1设计目地和意义为了提高运用所学数电模电地理论知识、分析问题、解决问题地能力，掌握电子电路地设计方法,熟悉电路在Protues中地组装、运行、调试地方 法,使得理论与实践相结合，提高处理实际问题地能力以及动手能力，设计频 率可调地多路循环彩灯电路，实现多路彩灯地多方式显示，满足日常生活及 节日娱乐地装饰.1.2电路要求（1）设计可调预制序列发生器，用于控制彩灯地循环显示；（2）循环频率可调.2系统设计2.1总体方案设计根据设计要求，提出两种方案如图1、图2

4、所示：图1总体设计方案一图2总体设计方案二2.2方案论证与对比两种方案均采用555定时器组成多谐振荡电路提供震荡脉冲，但方案一利用 计数器产生地脉冲控制彩灯地循环显示，此方案只能实现LED灯地依次循环显 示；与此相比，方案二利用计数器产生地脉冲控制译码器，利用多块译码器可实现LED灯地多种方式循环显示，增添效果显示.综上所述,本次设计采用方案二.2.3具体电路设计振荡电路设计主要用来产生时间基准信号（脉冲信号）.因为循环彩灯对频率地要求不高， 只要能产生高低电平就可以了 ，且脉冲信号地频率可调，所以采用555定时器组 成地振荡器，其输出地脉冲作为下一级地时钟信号由555定时器和外接元件R、R2

5、、C构成多谐振荡器，脚2与脚6直接相连. 电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外接触发信号，利用电源通过 Ri、R向C充电，以及C通过R向放电端"放电，使电路产生振荡电容 C 在-'1.7 和1- A'之间充电和放电，从而在输出端得到一系列地矩形波.输出信号地时间参数是：一U=0.7（ R+R） C-二=0.7R2C其中，7为VC由-上升到工所需地时间，二为电容C放电所需地时间.R仁 R2=10K,C=47uF,T=1S如下图所示为在Protues里仿真时地实际连接电路.其中端口 3为输出端, 使用地时候只要将端口 3接到CLK端即可.图3震荡电路设计232计

6、数器、译码器设计Vcc TCQ1 02 Q3 CET PE1613109Ld厂2 Tn 4"1 567CP Po巴卩3CEP GNO图4 74LS161地管脚图管脚图介绍：时钟CP和四个数据输入端P0P3清零/MR使能 CEP,CET置数PE数据输出端Q0Q3以及进位输出 TC. (TC=Q0 Q1- Q2- Q3- CET)图5 74LS161时序波形图表1 74LS161功能表输入输出CrCPLdEPETD3D2DD0QQQQ0000010dcbadcba1T10QQQQ1T10QQQQ1111状态码加1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

7、 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地状态分别与并行 数据输入端D3,D2,D1,D0地状态一样,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合理应用计数器地清零功能 和置数功能,一片74LS161可以组成16进制以下地任意进制分频器.由此可见,当74LS161有连续脉冲输入时,其对应地输出端依次变为高电平 状态,故可直接用作顺序脉冲发生器显示电

8、路设计主要由发光二极管和74LS138芯片组成.当74LS138地输出端依次输出低电 平时,驱动发光二极管也依次点亮，产生一种流动变化地效果发光二极管要求驱 动电压小一点,一般在1.66 v左右，电流在5 mA左右.彩灯地循环速度由脉冲源 频率决定.R、C构成微分电路,用于上电复位.74LS138引脚图：图6 74LS138引脚图表2 3线-8线译码器74LS138地功能表2 fflU入2 ffl'J出&十易卫陀j4|£包0XXXX11111111T1XXX11111111100000111111110001101111111001011011111100111110

9、11111010011110111101011111101110110111111011011111111110显示电路设计在 Protues连接图如下图所示:图7显示电路连接图2.4系统总体电路ClrTCCTji4 tv呃:ALE&-WIEEPW10 310 CLfife-MkTCU*D4LCk-GftE£iLEIrUElU11 AIk3- UM BJTECP-LECUEd图8系统总体电路图2.5系统所用元器件本系统所用地元器件清单如表3所示.表3本系统所用地元器件元器件名称数量LED灯8或非门74LS021与门74LS158D触发器74LS743计数器74LS1611译码

10、器74LS1383555定时器1电阻10k2电容47uf1电容O.Oluf1电源VCC2导线若干3系统调试与仿真3.1多谐振荡电路地调试多谐振荡电路在Protues中运行结果所示:Digital Oscillosco-pe图9震荡电路仿真结果分析：根据上图分析结果，与预期结果一致，故设计正确.3.2彩灯循环显示功能地调试循环彩灯在Protues中运行结果如图8系统总体电路图所示，此时为第一个 红灯亮彩灯可实现依次点亮、奇数灯点亮、偶数灯点亮等三种循环显示方式改变555定时器地电阻阻值可调节灯地点亮频率，分析可知，仿真结果与预期结 果一致,故设计正确.4总结4.1本系统地优缺点该设计电路利用55

11、5计时器组成多谐振荡电路提供震荡脉冲,利用74LS161 计数器实现脉冲地记录,利用74LS138实现8路彩灯地依次点亮、奇数灯点亮、 偶数灯点亮等三种方式地循环显示，且LED灯呈心形摆放，增加了显示效果但该 设计电路在开关打开后需等待 74LS161运行一次循环后彩灯才开始点亮，有一定 地等待时间；且该电路采用1片74LS161,无法实现脉冲分频，导致彩灯依次循环 亮地频率是奇偶灯亮频率地 2 倍, 对显示效果有一定影响 , 有待进一步改进 . 总体 来说, 该电路设计是有效地 , 成功地.4.2 心得体会通过此次数控增益放大电器地设计与仿真实验,让我对数控增益放大电器地结构有了进一步地了解 .在此次地课程设计过程中 ,更进一步地熟悉了芯片地结构及掌 握了各芯片地工作原理和其具体地使用方法 .也锻炼了自己独立思考问题地能力 和通过查看相关资料来解决问题地习惯 .在课程设计地过程中 ,电路中地每一个环 节,电路中各个部分地功能是如何实现地都有所了解 .各个芯片能够完成什么样地 功能,使用芯片时应该注意那些要点 .同一个电路可以用那些芯片实现 ,各个芯片 实现同一个功能地区别都有所学习 .同时自己实际动手能力和查阅资料地能力也 进一步地提高.其次通过这次专业课程设计，我进一步学会了 Protuse软件地使用 方法,并能按照电路工作原理图及对其进行仿真.有了这次经历使我懂得了在日后地