彩灯控制器课程设计

1、课程设计报告课程名称：彩灯控制器系部：机电系专业班级：小组成员：指导教师：完成时间：2012年1月3日报告成绩：评阅教师日期数字电子技术课程设计报告一、设计要求1.分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。2确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。3 .设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。4 .组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标

2、出必要的说明。二、设计的作用、目的1 .有十只LED,L0L92 .显示方式先奇数灯依次灭再偶数灯依次灭再由Lo到L9依次灭3 .显示间隔0.5S,1S可调。掌握彩灯控制器的原理，彩灯是一束束用导线连接起来的并联灯泡，当接通电源后，彩灯就会工作，但里面可能是由编程或非编程的电路控制灯泡的运作的，譬如实现彩灯、闪烁、循环、时控等功能。数列的产生可以通过计数器和逻辑门实现，而循环则需要用到时序电路控制，如触发器等，而最后可以用逻辑门把几个输出接到同一个数码管。:三、设计的具体实现1系统概述1）系统框图从课程设计要求来看，要求实现彩灯的23种状态，所以，可以用一个23进制的计数器，从0到22来控制这

3、23种状态。再画出这23种状态和计数器数字对应的状态图，计算出逻辑式，便可实现彩灯的控制。由于变量过多，逻辑式的化简比较困难，所以我们使用了译码器来得到最小项，直接用最小项进行连接。题目要求实现时间间隔可调，所以使用了555定时器构成的单稳态触发器来实现此功能。2.电路分析与设计1 .输入调整电路设计工作电压采用+5V直流稳压电源，它是由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路4部分构成。图1直流稳压电源2 .555定时器构成的单稳态触发器电路图2:10uF±555GNDVCCTRIDISOUT1HRRESCON1z/5D%001LRy46lh45kor1)电路组成及其工作原理由55

4、5构成的单稳态触发器及工作波形如图所示将555的6号脚和7号脚接在一起，并添加一个电容和一个电阻，就可以构成单稳态触发器我们简记为“七六搭一，上R下C”。图3用555定时器构成的单稳态触发器及工作波形(1)无触发信号输入时电路工作在稳定状态当电路无触发信号时，VI保持高电平，电路工作在稳定状态，即输出端VO保持低电平，555内放电三极管T饱和导通，管脚7“接地”，电容电压VC为0V。(2) vi下降沿触发当vi下降沿到达时，555触发输入端(2脚)由高电平跳变为低电平，电路被触发，VO由低电平跳变为高电平，电路由稳态转入暂稳态。(3)暂稳态的维持时间在暂稳态期间，555内放电三极管T截止，Vc

5、c经R向C充电。具充电回路为Vcc-R-C一地，时间常数ri=RC,电容电压vc由0V开始增大，在电容电压vc上升到阈值电压？Vcc之前，电路将保持暂稳态不变。3(4)自动返回(暂稳态结束)时间当vc上升至阈值电压2Vcc时，输出电压vo由高电平跳变为低电平，555内放电三极3管T由截止转为饱和导通，管脚7“接地”，电容C经放电三极管对地迅速放电，电压vc由2Vcc迅速降至0V(放电三极管的饱和压降)，电路由暂稳态重新转入稳态。3(5)恢复过程当暂稳态结束后，电容C通过饱和导通的三极管T放电，时间常数t2=RcesC,式中RCES是T的饱和导通电阻，其阻值非常小，因此P2之值亦非常小。经过(3

6、5)T2后，电容C放电完毕，恢复过程结束。2)主要参数估算(1)输出脉冲宽度tw输出脉冲宽度就是暂稳态维持时间，也就是定时电容的充电时间。由图3(b)所示电容电压Vc的工作波形不难看出vc(0+)=0V,Vc(°°)=Vcc,vc(tw)=-Vcc,代入RC3过渡过程计算公式，可得tw7nVc"Vc(0)vc()-vc(tW)Vcc-0ln-Vcc_3Vcc=i.irc上式说明，单稳态触发器输出脉冲宽度tw仅决定于定时元件R、c的取值，与输入触发信号和电源电压无关，调节R、c的取值，即可方便的调节tw。3.由两片74161构成的23进制计数器电路图4:+VCC74

7、160ENPGNDENPGNDCUR'>CLKVCCRCOQAQEQCQDENTLOAD'CUT74160VCCRCOQAQBQCQDEMLOAD"1514进位输出原理：使用2块74161扩展成为23进制计数器，采用并行进位方式、整体置数。因为计数器需要23种状态(0000010110),所以，我先用两片74161连接成256(16X16)进制计数器，然后在输出为10110(22)时，用与非门来控制两计数器的LDN端清零。同时清零信号可作为进位信号输出。4.由两片74154构成的5-32译码器电路图5:MDM16闸上,M36胭*MRM7-阐:M9>SMIL

8、a91011120123456789CABCD-_5432HcGC1-111-11>24£3se2120:19,IBTM15'111M13Ml2>13*74154M16Ml74ELI口-同2m-*.142467W01口11IEO123456789W匚<LBCDYr5432llcG-U1-1±111>事aa520r19.181716,151413TM31Tldr口«-J1"M2774154原理：74LS154只有四位输入代码，所以第五位输入代码只能借用G1'和G2'输入端。将片二的D端接至片一的个D输入端,同

9、时将A,B,C接至片二的A,B.C输入端。将片一的G1'和G2'通过非门接至片二的G1'和G2'输入端。当输入DCBA=00000-01111时便在第一片的M0-M15依次给出高电平暑促信号；当DCBA=10000-11111时便在第二片的输出端M16-M31依次给出高电平。5电路总图及原理电路总图：nmt酸岫IIIIIIDOlEW=EHTOHDUDHTsi-JalxEGE*wr-J*I3£:u.u32345sII曲fiBCD笆ww原理：由23进制计数器输入一个五位二进制数(0000010110),输出彩灯所对应的状态(1表示灯亮，0表示灯灭)。对应的

10、状态图如下：ABCDE最小项L0L1L2L3L4L5L6L7L8L900000011111111110000111011111111000102101011111100011310101011110010041010101011001015101010101000110611111111110011170111111111010008010111111101001901010111110101010010101011101011110101010101011001211111111110110113011111111101110140011111111011111500011111111000

11、0160000111111100011700000111111001018000000111110011190000000111101002000000000111010121000000000110110220000000000由上表可得到各个输出对应输入端的逻辑表达式L0=M0+M1+M2+M3+M4+M5+M6+M12L1=M0+M6+M7+M8+M9+M10+M11+M12+M13L2=M0+M1+M2+M3+M4+M5+M6+M7+M12+M13+M14L3=M0+M1+M6+M7+M8+M9+M10+M11+M12+M13+M14+M15L4=M0+M1+M2+M3+M4+M5+M

12、6+M7+M8+M12+M13+M14+M15+M16L5=M0+M1+M2+M6+M7+M8+M9+M10+M11+M12+M13+M14+M15+M16+M17L6=M0+M1+M2+M3+M4+M5+M6+M7+M8+M9+M12+M13+M14+M15+M16+M17+M18L7=M0+M1+M2+M3+M6+M7+M8+M9+M10+M11+M12+M13+M14+M15+M16+M17+M18+M19L8=M0+M1+M2+M3+M4+M5+M6+M7+M8+M9+M10+M11+M12+M13+M14+M15+M16+M17+M18+M19+M20L9=M0+M1+M2+M3+M

13、4+M6+M7+M8+M9+M10+M11+M12+M13+M14+M15+M16+M17+M18+M19+M20+M21由上可知：用或门把译码器和发光二极管连接起来，即可得到发光二极管的控制电路四、心得体会及建议通过这次课程设计，我从中更深入的了解了数字电路这门课程。首先，我这次设计将我们用以前学到的知识运用到实际的电路设计当中去。在设计的过程中，让我慢慢学会初步的运用自己在数字电路中学到的东西，增强了我们的实际运用能力。对课本一级以前学过的一些知识有个更好的总结和理解。其次，在这次设计中总会出现些问题。一个小小的彩灯设计居然能运用这么多电路知识，这使我和伙伴们伤透脑筋，但是通力解决之后我们

14、都有很多感悟，其中很微小的细节一不注意就会失败。这加强了我们的排查能力，我觉得我们的合作能力得到了提高。再次，通过这次学习，我们初步使用一定的软件，对今后的学习和工作都很有帮助。以前学到的电子基础知识、数字控制基础、高频电子电路等等课程，我们都不知道其中有什么实际意义。经过这次我们对这些有了一定的了解。但是这短暂的时间让我们很是麻烦，图书馆关闭，又是期末考试时期，使我们忙的焦头烂额。建议以后这种设计提前一定时间来布置和完成。最后，感谢老师让我们从设计中看到了现实生活中，电路设计很常见、很有用，对数字电路的兴趣，以后要对着方的现实中电路多多研究一下，还有和伙伴们的通力合作，从中收获了许多快乐！五、附录仪器数量作用备注直流稳压电源1供应电压555定时器1改变电压，调控时间741542构成5-32译码器741612构成23进制计数器发光二级管10做彩灯LED三色变色原理制成六、参考文献1、康华光、邹寿杉电子计数基