多功能彩灯图形控制电路设计

1、电了技术课程设计报告题 目多功能彩灯图形控制电路设计学院名称指导教师班 级学 号学生姓名2016年1月27 日电子技术课程设计任务书1.课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：一、进行多功能彩灯图形控制电路设计（做实物）。设计彩灯图形控制电路，以彩灯为负载。二、主要技术要求：基本功能：1. 用（8×8）点阵作为显示电路。2. 能用按键切换不同的显示组合，至少有 2个按键切换;3. 每种组合至少有4种变化，每种组合内图形能连续循环;5.要有数码管显示当前是第几种组合；扩展功能：图形显示间隔（显示频率）至少有 2种可选。2对课程设计成果的要求包括图表（或实物）等硬件要

2、求：* * KiB * KB KB IJIMi IJIMi IJM *> * *> * *> MiB I设计电路，安装调试或仿真，分析实验结果，并写出设计说明书，语言流畅简洁，文字不得少于3500字。要求图纸布局合理，符合工程要求，使用软件绘出原理图（）和印制电路板（），器件的选择要有计算依据。3.主要参考文献：1 谢自美电子线路设计、实验、测试M（第3版）.武汉：华中科技大学出版社，2013.82 尤佳,李春雷,伍春洪,杨淑华.数字电子技术实验与课程设计M.北京：机械工业 出版社.2014.43 康光华主编.电子技术基础（数字部分）.高等教育出版社4 ,.数字电子技术课程设

3、计探讨赵淑范，王宪伟.电子技术基础实验与课程设计. 清华大学出版社.20069 杨承毅,肖诗海,邹友志.脉冲与数字电子技术.2008.2.110 王渊峰.戴旭辉.10电路设计标准教程.科学出版社.2011.14.课程设计工作进度计划:序号起迄日期工作内容12015.10.23布置任务，教师讲解设计方法及要求2015.10.24-2015.10.31学生查找阅读资料，初定方案，小组会议讨论并确定方2案 !SK40 M 3 H M a . W 3 & a A K 3 & . K M B K a J K 3 . K JE M B K a J K 3 . K a设计及计算2015.11

4、.1-32015.11.1542015.11.15-015.12.29实物调试并写说明书，小组讨论52016.1.27答辩SI主指导教师肖金凤Ii1日期：2015 年10月23日ii目录前言 61 设计内容及要求 71.1 设计目的 71.2 设计要求 72 系统组成及工作原理 82.1 系统组成 82.2 工作原理 83 电路设计及其工作原理 93.1 利用 555 定时器制作一个秒信号发生器 93.2 74161 实现 8进制加计数 . 113.3 7404 反相器 . 123.4 74161 连接彩灯 . 133.5 编码和译码显示 134 实验仿真及实验测试结果 154.1 仿真图 1

5、54.2 实际测试图 185 设计总结 20参考文献 21附录一 图 22附录二 实物图 23附录三 器件清单 24、F 、前言随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到彩色霓虹灯。 彩灯由 于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用彩灯来 装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。特别是每当节日的到来，节日彩灯更是到处 都看的到。节日彩灯已成为生活中不可缺少的装饰物。它集中地运用了单片机、，自 动控制等技术，是典型的基于单片机的电子产品。本文以 555 定时器为控制核心，采用 模块化的设计方案，运用彩灯组成电路，实现彩灯在开启时满足不一样的闪亮方法。节 日彩

6、灯是生活中常常用到的装饰物品 , 是我国普遍流行的传统的民间的综合性的工艺 品。彩灯艺术也就是灯的综合性的装饰艺术。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。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关键词： 74161 74194 555 定时器1 设计内容及要求1.1 设计目的巩固和加深对电子电路基本知识的理解，提高综合运用本课程所学知识能力； 培养根据设计需要选学参考书籍，查阅相关手册、图表和文献资料的自学能力；通 过电路方案的分析、论证和比较，设计计算和选取元器件、电路组装、调试和检测 等环节，初步掌握简单实

7、用电路的分析方法和工程设计方法；学会简单电路的实验 调试和性能指标的测试方法，提高动手能力和进行数字电子电路实验的基本技能。1.2 设计要求多功能彩灯图形控制电路 , 其基本功能如下：1. 用（ 8× 8）点阵作为显示电路。2. 能用按键切换不同的显示组合，至少有 2 个按键切换；3. 每种组合至少有 4 种变化，每种组合内图形能连续循环；4. 要有数码管显示当前是第几种组合；扩展功能：图形显示间隔（显示频率）至少有 2 种可选。2 系统组成及工作原理2.1系统组成2.2工作原理首先由555定时器产生秒脉冲信号，经定时电路及控制电路使输出信号触发彩 灯连接电路，同时在彩灯图形变化过程

8、中将脉冲信号送至译码电路，促使数码管显 示当前图形组合序数。彩灯每变化一种，数码管随之改变数字。等到彩灯图形组合 完全显示完，重新由第一种图形循环进行。3电路设计及其工作原理3.1利用555定时器制作一个秒信号发生器3.1.1 555定时器的结构图（见图3.1 ）图3.1 555 定时器结构图555定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器C1的同相输入端的电压为2 /3 ， C2的反相输入端的电压为若触发输入端的电压小于/3 ,贝吐匕较器C2的输出为O ,可使 触发器置1 ,使输出端1。如果 阈值输入端的

9、电压大于23 ,同时 端的电压大于/3 ,则C1的输出为O ,C2的输出为1 ,可将 触发器置O ,使输出为O电平。3.1.2 各个引脚功能：1脚：外接电源负端或接地，一般情况下接地。8脚：外接电源，双极型时基电路的范围是4.5 16V ,型时基电路的范围为3 18V。一般用 5V。3脚：输出端2脚：低触发端6脚：高触发端4脚：是直接清零端。当此端接低电平，则时基电路不工作，此时不论、处于 何电平，时基电路输出为“ O ”，该端不用时应接高电平。5脚：为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压， 当该端不用时，应将该端串入一只0.01 F电容接地，以防引入干扰。7脚：放电端

10、。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器 A1、A2基准电压分别为的情况下, 555时基电路的功能表如表 3.1示。表3.1电路图如图3.2所示SSS图3.2 555 定时器电路图3.2 74161实现8进制加计数3.374161 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，以及单片机系统种实现分频器等很多重要的功能。弓I脚图见图管脚图介绍：时钟和四个数据输入端P03清零使能，置数数据输出端Q03以及进位输出 (0 Q1 Q2 Q3)输入输出关系见表3.2表3.2输入输出D3DbDD)QQQQ)0000010dC

11、badCba110QQQQ)110QQQQ)1111状态码加13.3 7404反相器图3.4 7404反相器74161与7404连接电路图如图3.4所示IC?GXOCR-VCCCPCODOQODIQlD2QHD3Q3CTPCTtGNDLIX7¾J8lJIC?CLKg bs?常s>GXDI；-TFccErSaUccfi<5玲芸VCcHF -Ir -Vr -o S16t图3.5 74161 与7404连接图3.4 74161连接彩灯1GNrD 1IVCC-J 514-<j-ijn图3.6 74161 连接图3.5编码和译码显示7448除了有实现7段显示译码器基本功能的输

12、入（）和输出（）端外，7448还引入了灯测试输入端（）和动态灭零输入端（），以及既有输入功能又有输出功能的消隐 输入/动态灭零输出（）端。由7448真值表可获知7448所具有的逻辑功能：（1）7段译码功能（1,1）在灯测试输入端（）和动态灭零输入端（）都接无效电平时，输入经7448译码，输出高电平有效的7段字符显示器的驱动信号，显示相应字符。除=0000外，也可以接低电平。（2）消隐功能（0）此时端作为输入端，该端输入低电平信号时，表 1倒数第3行，无论 和输入什么 电平信号，不管输入为什么状态，输出全为“ 0”，7段显示器熄灭。该功能主要用于 多显示器的动态显示。（3）灯测试功能（=0）此时

13、端作为输出端，端输入低电平信号时，表1最后一行，与 及输入无关，输出全为“ 1”，显示器7个字段都点亮。该功能用于7段显示器测试，判别是否有损坏的 字段。（4）动态灭零功能（1，1）此时端也作为输出端，端输入高电平信号，端输入低电平信号，若此时=0000,表1倒数第2行，输出全为“ 0”，显示器熄灭，不显示这个零。 0,则 对显示无影响。该功能主要用于多个7段显示器同时显示时熄灭高位的零。其引脚图及 真值功能表见图3.6 :Vtt£abd1：1.n1514K12HIO9JIT-45&7(.LJLJLJLJU口LJLJBC1.1 BLKIK) RBlDAthTrSEI-DCBB

14、-E3 ¾ r辛科J1OOOO1IIL 110OrIXIOoOi0电La o"aaI !1IOOlO110L 1OIe11OOlIILIL Q011XQ IDD0LIO 0IiBr1I0 IDIIIiL 0IaS10 E 0IL Ib r1CEllJI O0"J131 DOOIIIIL 1I&I1IDIIIICI 0IR1I1030000L 1aCIXIEHt1C0I1 0tnJ富119 0IVI1V 9IIXI Iot11QOI 0IIK3 1414Qt1 Iti匕IXLIllJD110 OObI&IIllCCd仙a &10C44fl0

15、0OOX3XX1I2,1 LJe图3.7 7448引脚排列图及真值表4实验仿真及实验测试结果4.1仿真图本仿真实验采用仿真，电路按照上述电路仿真，全电路仿真见图4.1图 4.1 全电路仿真图本仿真实验电路共四种彩灯图形变化，8个蓝灯分A、B两组变化。（1第一种变 化数码管显示“ 0”，其变化规律为：A B两组灯分别各自从上到下依次亮灯。第一种 变化图（彩灯及数码管局部变化）见图 4.2 ；（ 2）第二种变化数码管显示“ 1”，其变 化规律为：A组灯从上到下依次亮灯，B组灯从下到上依次亮灯。第二种变化图（彩灯 及数码管局部变化）见图 4.3 ；（ 3）第三种变化数码管显示“ 3”，其变化规律为：

16、 A 组灯从下到上依次亮灯，B组灯从上到下依次亮灯。第三种变化图（彩灯及数码管局部 变化）见图4.4 ； （ 4）第四种变化数码管显示“ 3”，其变化规律为：A B两组灯分别 各自从下到上依次亮灯。第四种变化图（彩灯及数码管局部变化）见图 4.5。图4.2 第一种彩灯图形变化（局部仿真图）图4.3 第二种彩灯图形变化（局部仿真）图4.4 第三种彩灯图形变化（局部仿真）图4.5 第四种彩灯图形变化（局部仿真）4.2 实际测试图各类器件焊接好，做成实物，接通电源后，第一种彩灯图形变化时，数码管显示“0”，灯分两组由左向右依次亮灯，与理论仿真图一致。实物亮灯情况如图4.6 ;第二种彩灯图形变化时，数

17、码管显示“ 1”，灯由两边向中间依次亮灯，与理论仿真图一致。 实物亮灯情况如图4.7 ;第三种彩灯图形变化时，数码管显示“ 2”，灯由中间往两边依 次亮灯，与理论仿真图一致。实物亮灯情况如图4.8 ;第四种彩灯图形变化时。数码管显示“ 3”，灯分两组由右向左依次亮灯，与理论仿真图一致。实物亮灯情况如图4.9图4.6第一种彩灯变化图图4.7第二种彩灯变化图图4.8第三种彩灯变化图图4.9第四种彩灯变化图5设计总结（1）通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。在整个设计 过程中，通过这个方案包括设计了一套电路原理和连接图，和芯片上的选择。这个方案 总共使用了 7448, 74161

18、, 74194, 555定时器等器件。（2）在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可 以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的用去很多。（3）我在做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多, 平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在 这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更 多的认识。（4）平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解 了。而且还可以记住很多东西。比如一些芯片的功能，平时看课本，这次看了，下次就 忘了，通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。认识来源于实践，实践是认识的动力 和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。本次电子课程设计将理论与实践有机结合， 既考查了同学对理论知识的掌握程度，又反映了实际动手能力，更主要的是考察了同学 对知识的综合运用以及创新思维能力，为今后的发展提供了一次良好的学习环境。【参考文献】1 谢自美.电子线路设计、实验、测试M（第3版）.武汉：华中科技大学 出版社，2013.82 尤佳,李春雷,伍春洪,杨淑华.数字电子技术实验与课程设计M.北 京：机械工业出版社.2014.43 康光华主编.电子技术基础（数字部分）