可编程彩灯控制器原理及设计

#/25⑵・引脚图及其功能HTcoVCC，1vcvoHTcoVCC，1vcvonnmn

876512341脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。3脚：输出端Vo2脚：I低触发端6脚：TH高触发端4脚： 是直接清零端。当端接低电平，则时基电路不工作，此时不论」、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。5脚：Vco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0.01RF电容接地，以防引入干扰。7脚：放电端。该端及放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。8脚：外接电源丫出，双极型时基电路VCC的范围是4.5~16V,CMOS型时基电路Vcc的范围为3~18V。一般用5V。⑶.功能介绍：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2/3V,1/3V的情况下，555时基电路的功能表如下表所示。清零端时高触发端TH低触发端xQn+1放电管T功能0a0导通直接清零1EE0导通置01EE1截止置11EEQn不变保持⑷.555定时器构成的多谐振荡器工作原理接通电源后，假定V0是高电平，则T截止，电容C充电。充电回路是VCC—R1—R2—C—地，VC按指数规律上升，当VC上升到2/3VCC时（TH、।端电平大于2/3VCC）,输出V0翻转为低电平。V0是低电平，T导通，C放电，放电回路为C—R2—T—地，VC按指数规律下降，当VC下降到1/3VCC时（TH、R端电平小于1/3VCC）,V0输出翻转为高电平，放电管T截止，电容再次充电，如此周而复始，产生振荡，经分析可得：输出高电平时间 一■TOC\o"1-5"\h\z输出低电平时间 上振荡周期 ■输出方波的占空 1比2、本模块工作原理介绍脉冲发生电路主要用来产生时间基准信号（脉冲信号）。因为可编程循环彩灯对频率的要求不高，只要能产生高低电平就可以了，且脉冲信号的频率可调，所以采用555定时器组成的振荡器，其输出的脉冲作为下一级的时钟信号。本系统采用两片555定时器分别构成高频脉冲发生器和低频脉冲发生器。高频脉冲发生器是用555构成多谐振荡器。由于人眼每秒可分辨出24幅图，而高频计数器采用8进制，作为刷新频率的脉冲，此高频刷新电路输出脉冲的频率应大于24*8=192Hz，这样便可以显示整幅的画面。低频脉冲发生器用于提供计数电路的脉冲，它能决定画面显示的速率。速率的调节可通过调节滑动电阻（。〜1M）来实现。

高频脉冲发生R1=100KR1’=0~1M高频脉冲发生R1=100KR1’=0~1MR2=100KC1=C2=0.01UfC2=0.01Uff=476HzB.控制电路和译码电路1.74LS138功能介绍低频脉冲发生器R1=750KR0=R2=1KC1=10Uff=0.18~0.33Hz74LS138是一种常见的3线8线译码器，它的八个输出引脚，任何时刻要么全为高电平1，则芯片处于不工作状态；要么只有一个为低电平0，其余7个输出引脚全为高电平1；如果出现两个输出引脚同时为0的情况，说明该芯片已经损坏。其功能表如下：输A输出国£+£乩44£工鼻3鼻%R0Xz£11111111X1在冗111111111a0□□011111111a0□110i111111a0i□1i0111111a0i11i1011111ai□□1i1101111ai□11i1110111aii□1i1111011aii11i111110当附加控制门的输出为高电平（S=D时，可由逻辑图写出耳=4A4=叫X=444=附I匕==性匕=444=叫又=A44=幽豆=AA4=吗=A44=g由上式可以看出，输出是这三个输入变量的全部最小项的译码输出，所以也把这种译码器叫做最「焉言耳鼻耳匕74LS138的管脚图如右：1615141312111092.74LS161功能介绍 ?4LS138' 1234567874LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器，它可以灵活的运用在各种数字电路，以及单片机系统中实现分频器等很多重要的功能。⑴74LS161引脚图管脚图ETVCCTCQoQ102 GETPE回—图」川IN」』2」"LI回」一@」74LS161TOC\o"1-5"\h\z\±\ 2 4 5 6 7| 3丁一「一丁， £「i,CP：时钟 P0〜P3：四个数据输入端 ：清零端EP,ET:使能端 ：同步置数端Q0~Q3：数据输出端TC：进位输出(TC=Q0・Q1・Q2・Q3・ET)⑵74LS161功能表清零控制信号顼置端预置数输入端时钟输出REpErPERPiPtHCPQbQiQiQj0XXXXXXXX0 0 0 01XX0RPi巧RfPdP]P：p374LS161真值表1XXXXXJ…从;74X0LS161真11,〔值表功能展中可以知道,当初/保持零端。怠“0”，计数器输出Q3、当=0时，Q3、Q2、Q1、Q0立即为全“0”，这个时候为异步复位功能；当=1且=0时，在CP信号上升沿作用后，74LS161输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态分别及并行数据输入端「3,P2,P1，P0的状态一样，为同步置数功能。而只有当=口=EP=ET=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

TC,其逻辑关系是TC=Q0・Q1・Q2・Q3・ET。应用计数器的清零功能和置数功能，可实现本系统中清零、选画的功能。3、本模块工作原理介绍⑴控制电路控制电路由3片74LS161计数器和3位二进制译码器74LS138组成，其中一片74LS161连接高频脉冲发生器和译码器74LS138,对显示矩阵电路进行行扫描和控制；另两片7415161构成高低两片计数器，共同控制选画，置位，暂停等功能。⑵译码电路由一片74LS161和一片路，由两片74LS161474LS138构成高频计数器和译码控制电本模块电路图如右:C.存储电路号由|-|1由一片74LS161和一片路，由两片74LS161474LS138构成高频计数器和译码控制电本模块电路图如右:C.存储电路号由|-|1存储电路用芯片EEPROM2864来存储不同画面的程序。EEPROM2864的低三位地址线A0到A2接在高频计数器输出端，显示每列的图形；高三位地址线A3到A8接低频计数器的输出，决

定显示的哪幅画。由EEPROM2864中的代码来决定图形的形状。编程如下表:幅数图形编码第1列第2列第3列第4列第5列第6列第7列第8列11000000447E4000002圆开放收缩两遍0000001818000000300001824241800004003C424242423C0053c4281999981423C600001824241800007003C424242423C0083C4281999981423C9000018242418000010003C424242423C00113C4281818181423C12003C424242423C0013000018242418000014000000181800000015000018242418000016003C424242423C001720000F292929E0000

18星星闪烁20F0200000000000190000020F02083C082020F0200000083C08210000020F020000002220F0220F02083C082300000000000000002420F0220F02083C082520F0200000000000260000020F02083C082720F0200000083C08280000020F020000002920F0220F02083C083000000000000000003120F0220F02083C083200000000000000003330000929292FE000034贪食蛇0000F8000800000035000078080800000036000078090800000037000038090C00000038000018090E00000039000008090F000000

40040008090F00000041040001090F00000042040101010F00000043050101010700000044070101010300000045070101010B000000460F01010109000000470F09010108000000480F0909000800000049400181412FF10100050依次“画”出笑脸0400000000000000510402000000000000520402020000000000530402020400000000540402020404000000550402020404020000560402020404020200570402020404020204580402220404020204590402224404020204600402224444020204610402224444220204

62040222444422020463占完1692F61F1FF69296641692F61F1FF69296D.存储电路实验中用以两个8段LED数码管分别显示图形所在组次和组次中的第几副，其中74LS48是一个二-十进制译码器，其输出端直接接到数码管即可，设计的电路如下：六、元器件清单七、安装及调试中出现的问题和解决方法.遇到的问题：连了一部分线后，发现有的芯片放哪都不合适，怎么着都不能避免交叉。解决方法：整体结构布局是很重要的，这直接影响以后的连线，在开始连线之前一定要合理的规划好如何放置每个芯片。首先要保证电路功能和性能指标，在此基础上满足工艺性的要求。用Portel画电路图时注意芯片的布局，尽量避免电线相交叉。然后按电路图所示，分高频低频两大块，安排好各芯片的位置。.遇到的问题：连线时发现好多地方不可避免出现了交叉的现象。解决方法：连线要求保持导线横平竖直，紧贴面包板，尽量使其不要交叉，使得工艺美观，故连线之前要熟悉面包板的特性，清楚的知道哪些孔之间是相互接通的，遇到导线要交叉时，便可将导线剪断，再巧借面包板上的孔在内部将导线连起来。一般来说，先接一些地线和电源线，因为所有芯片都要接地和电源的，然后按照电路图和整体结构布局用导线依次连接各管脚。如无避免交叉则应不同类别的导线用不同的颜色那样即使交叉了也容易分辨。.遇到的问题：显示矩阵上有几个点总是不会亮。解决方法：利用老师给我们的显示矩阵管脚对每个二极管的控制关系，用万用表测试，若二极管还是不亮，说明给二极管已坏，是显示矩阵本身的问题；若二极管亮了，说明是接线问题，就要再检查连线。检查连线时，用一根导线，一端接地，一段分别接触138和2864的各个及点阵相连的管脚，查看是哪一个管脚没有连接好。哪一行或者那一列不亮时为连接不好。.遇到的问题：线路正确连接完毕后，打开电源，但是显示矩阵的显示并不是理想设计的连续状态，而是断续的杂乱无章的。解决方法：有可能是74LS161计数芯片不起作用，所以在实验开始之前要对各元件认真检查并进行检测，确保元件完好，可以避免出现坏的元件给以后的调试带来麻烦。而此次实验最大的败笔就在于此。由于事先没有认真检查芯片，而后得不到正确的结果都还以为是连线的问题，从而浪费很多的时间，做了很多的无用功。对于74LS161,我们就将其输出接到四个高低电平指示灯上，给各脉冲，看是否是16进制顺序计数。至于电阻，我们不但会观察其色环，还会用万用表直接测其阻值。检查过后才发现原来实验室里面有一个批次的161可能都存在问题，它的计数不是规律的16进制，然后我们把这个问题反映给了老师。.遇到的问题：显示矩阵只会显示一幅图案，不是正常的循环显示所有图形。解决方法：正常工作状态下，显示矩阵应该是自动、连续循环EEPROM内的图形，检查后发现显示矩阵只会显示一幅图形是因为74LS161的置数端被置为有效，则此时本系统有是在执行选画功能，可以通过改变选画开关来选画。说明：本系统中开关较多，有6个选画开关、1个暂停开关、1个清零开关和1个选画开关，我们应该弄懂各开关闭合、断开及其所对应的系统的工作状态之间的关系，才能在调试时得到想要的结果。.遇到的问题：对EEPROM编程后，接到面包板上看结果，但是只能显示所编的一部分图形，并且每个图形显示一次之后总会出现一次全亮的状态，才会再显示下一个图形。解决方法：这是编程出了问题，EEPROM内一个单元有16位，但是编写一个图形只要8位，我们在编程时输入8位后就进入下一个单元的输入，直到最后输入64幅图的程序。用电脑读出之前写入EEPROM的程序，发现后面图形的程序已经超出系统对EEPROM的寻址范围，所以这些图形是无法显示的；在每个单元没编的后8位默认是高电平，故每次显示完一幅图就会显示一次全亮的状态，正确的编程方法是在一个单元内写入两幅图形的程序，那么图形就会连续显示了。八、课程设计感想为期两周的电子电工课程设计结束了，本次课程设计分为两个阶段。1.理论设计阶段：要求同学们根据课题自行设计电路，选择元件，确定调试和测试方案。这是整个课程设计的基础，把电路设计好了，才谈得上实现功能；同时这也是最难的一个部分，以前我们接触的那些实验都是很短、很基础的，而且都有了原理图，只要我们连接线路将其功能实现出来就可以了，但是这次在课程设计中我们要把原来的许多知识组合起来才能完成的任务，这对我们来是说是一次考验。所以在这个星期里我和同组的同学到图书馆借来很多参考书，还上网找了一些资料，我们对相似的实验进行分析，一步步搞懂，把能借鉴的地方用到自己的实验中来，终于设计出电路图。2．实际动手装配、调试、测试及验收阶段：来到实验室看到样品，觉得好复杂啊，那么多线，还不能交叉，既要实现功能还要保证工艺美观，不容易啊，不过我们会全力以赴做到最好。我们以最快的速度接好线，开始了课程设计中的又一个难题，就是调试。打开开关后显示矩阵并不正常，故按照模块，一块一块地检查。从脉冲发生器开始，先对比电路图看是否接错，然后用示波器接到其输出端看输出波形是否是方波，并且可以从示波器上读出周期及理论值相比较；检查计数器就把其输出端接到八段数码显示管上，看其计数是否正确。在检查完各芯片以后还是不正常，可利用万用表测电位来查找错误之处，而且电位的检查从电源和地开始。另外，由于555定时器的输出频率太大，直接接到后续电路上不便观察结果。此时可改用实验箱上的脉冲，观察结果。本次课程设计说起来真是不容易，要有耐心、有钻研精神，不仅巩固了以前所学过的知识，而且让我学到了很多在书本上所没有学到过的知识。在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，对于很多芯片的使用还处于一知半解的状态，但是经过此次实践，对于怎么去排错、查错，怎么去看每一部分的运行结果，怎么去了解芯片的功能以确保程序的正确性都有了更为深刻的认识。在调试过程中，我收获了很多，包括如何硬件测试、如何去连接复杂电路，如何用万用表排查错误等。在此过程中，遇到了很多在课堂上未多深思的问题，通过思考我对课本知识有了进一步的理解。这次课程设计使我懂