多路彩燈控制器課程設(shè)計

1、<p>　　課程設(shè)計題目：多路彩燈</p><p><b>　　任務(wù)和要求：</b></p><p>　　任務(wù)：設(shè)計一個多路彩燈控制器，能控制8路彩燈，彩燈用發(fā)光二極管模擬。</p><p>　　要求：能演示至少3種花型，花型自擬。</p><p>　　彩燈明暗變換節(jié)拍為1.0s和2.0s，兩種節(jié)拍交替運行。&

2、lt;/p><p>　　目的：(1).掌握移位寄存器的移位，置位功能。</p><p>　　(2).掌握TTL集成電路驅(qū)動發(fā)光二極管的設(shè)計方法。</p><p>　　(3).熟悉中、小規(guī)模數(shù)字集成電路芯片，掌握基本數(shù)字電路設(shè)計方法，通過實踐提高數(shù)字電路連接、調(diào)試能力。</p><p><b>　　器件</b></p&g

3、t;<p><b>　　總體方案</b></p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　共設(shè)計4種花型，花型1有16種狀態(tài)，花型2，3,4分別有8種狀態(tài)。如下：</p><p>　　模塊圖如下（箭頭示數(shù)據(jù)流的方向和內(nèi)容）：</p><p>　　分析：此方案設(shè)計花型種

4、類多，實現(xiàn)簡單，使用的芯片數(shù)少，但后三種花型變化簡單。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　共設(shè)計3種花型，每種花型均有16種狀態(tài)，花型3的前8種狀態(tài)和后8種狀態(tài)相同。如下：</p><p><b>　　其模塊圖如下：</b></p><p>　　分析：此方案花型變化多

5、樣，但電路復(fù)雜，使用的芯片數(shù)多，花型少。</p><p>　　總結(jié)：方案一電路簡單，所使用的芯片數(shù)目少，而且花型種類多，在實現(xiàn)分頻時，二使用了74LS74和74LS00，而方案一只用了一片74就實現(xiàn)了。在數(shù)據(jù)選擇模塊，方案一用了一片151就可實現(xiàn)節(jié)拍的選擇。而方案二電路復(fù)雜，花型少。故選擇方案一。</p><p><b>　　單元電路設(shè)計：</b></p>

6、<p>　　選擇方案一，實現(xiàn)電路簡單，共使用了9片芯片。</p><p><b>　　（一）脈沖發(fā)生電路</b></p><p>　　脈沖發(fā)生電路使用了555脈沖發(fā)生器和若干器件組成。具體參數(shù)：555芯片一片，R1為4.7，R2為150，C1為0.01uf，C2為4.7uf，電源電壓為5V。其電路圖如下：</p><p>　　其波

7、型為5V的方波。</p><p><b>　?。ǘ┟}沖分頻電路</b></p><p>　　脈沖分頻電路是由555提供脈沖，由74LS74實現(xiàn)分頻。其電路圖為：</p><p>　　555電路和分頻出的波形分別如下：</p><p><b>　?。ㄈ┟}沖選擇電路</b></p>&

8、lt;p>　　脈沖選擇電路由一片74LS151組成，并有計數(shù)電路的控制，每32個脈沖數(shù)據(jù)選擇變化一次，及選擇CP信號或分頻的信號。其電路如圖：</p><p><b>　　（四）計數(shù)電路</b></p><p>　　計數(shù)電路是由兩片74LS161和一片74LS04及一片74LS20組成，其實現(xiàn)電路的計數(shù)，</p><p><b>

9、;　　其電路圖如下：</b></p><p><b>　　其有關(guān)波形為：</b></p><p>　　因為電路中有8個燈，因此計數(shù)電路每計數(shù)八個，SR信號變化一次，然后一是按次循環(huán)。對于頻率選擇電路，每32個CP，clk變化一次，即低電平和高電平的變換。其控制著其后的控制電路和頻率選擇電路。</p><p><b>　　（

10、五）彩燈控制電路</b></p><p>　　彩燈控制電路由兩片74LS194和一片74LS04組成。其控制對彩燈亮滅的控制，實現(xiàn)各種花型。</p><p><b>　　其電路圖如下：</b></p><p>　　完整電路圖如下（因為555電路在仿真時，若用5V電源，則輸出電壓太小，不能得到合適的波形，所以要把電壓加大，把參數(shù)減小，

11、才能輸出合適的波形）。</p><p>　　發(fā)生的問題和解決方法</p><p>　　實驗中，我按照自己畫好的電路在面包板上連接好之后，進行加電測試，結(jié)果什么都沒顯示，后來我又檢查了幾遍，和我畫電路圖一樣，但始終實現(xiàn)不了，不僅浪費時間，最終也沒實現(xiàn)。后來我就用Mutsim10.0進行了仿真，電路沒有實現(xiàn)，于是我有反復(fù)進行了修改，仿真電路實現(xiàn)了，于是我就按照仿真電路連接了電路，終于實現(xiàn)了，而

12、且用的時間也少。所以對電路設(shè)計者來說，仿真是很重要的。</p><p>　　在連接電路時，就算按照仿真好的電路圖，有時間也會實現(xiàn)不了，在仿真上不會出現(xiàn)延時，但在實際電路中會出現(xiàn)這種情況，對于這種情況仿真軟件也沒法解決，所以只有在設(shè)計電路時，應(yīng)該盡量減少實際中的延時。</p><p>　　有時間在實際電路中能實現(xiàn)，但在仿真中實現(xiàn)不了，應(yīng)該想辦法改變相關(guān)參數(shù)，或用用其他功能相同的器件實現(xiàn)，只要

13、在實際電路中能實現(xiàn)即可。</p><p>　　自啟動問題與異步清零的麻煩。我開始的設(shè)想是每種花型結(jié)束于全0狀態(tài)，此狀態(tài)觸發(fā)模3計數(shù)器加1，觸發(fā)下一種花型。但這種設(shè)計存在問題，如果74LS194的初始狀態(tài)是偏離狀態(tài)，那么移位可能使花型混亂，且有可能永遠不能到達全0狀態(tài)，從而不能進入循環(huán)圈。我想過多種改進方案，最后選擇了用計數(shù)器與74LS194同步工作，由低位計數(shù)芯片觸發(fā)高位計數(shù)芯片（模3）計數(shù)，高位片值改變時向74

14、LS194發(fā)出清零信號。而我的每種花型都是從全0狀態(tài)開始，這樣就解決了自啟動問題。為設(shè)計簡單，我將每種花型都設(shè)計為16種狀態(tài)（低位計數(shù)芯片模16），這樣，問題又出現(xiàn)了。用低位片的CO端取反后接入74LS194的清零端是最簡單的方法，但74LS194是異步清零，這樣會使前一種花型的最后一種狀態(tài)和后一種花型的第一種狀態(tài)都為全0，因為低位片為1111時CO即為1。這個問題花了我較長的時間，后來我想了一個折中的辦法，將CP脈沖的非跟74LS16

15、1低位片的CO相與非后接入兩片74LS194的CLR端，但這樣每種花型的最后一種狀態(tài)的長度只有半個CP脈沖周期。我又想過將CP脈沖跟74LS161低位片的CO相與非，我對這種方法抱有很大信心</p><p>　　不論計數(shù)電路還是74LS194發(fā)生了偏離，最多經(jīng)16個CP周期便可恢復(fù)。自啟動問題圓滿解決！</p><p><b>　　總結(jié)</b></p>

16、<p>　　對于用電路板上實現(xiàn)電路，首先應(yīng)該做電路仿真，這樣才能節(jié)省時間。一開始我就在是實驗板上實現(xiàn)電路，結(jié)果用了兩天時間，電路沒有實現(xiàn)，浪費了時間。后來又用仿真軟件進行仿真，用這種方法，可以隨時簡單的對電路進行改正，直到實現(xiàn)為止。</p><p>　　在連接電路時，應(yīng)該現(xiàn)對電路總體進行規(guī)劃好位置，以節(jié)省導(dǎo)線，而卻電路連接出來也好看，尤其是在真正設(shè)計電路時，合理布局將能節(jié)省成本</p>&

17、lt;p>　　連接電路應(yīng)該細心，根據(jù)仿真的電路圖逐一按模塊進行連接，否則，一個地方出錯了，將會影響整個電路的實現(xiàn)，作為設(shè)計電路者，我們應(yīng)該養(yǎng)成這樣的習(xí)慣。當(dāng)電路出現(xiàn)錯誤時，應(yīng)該學(xué)會檢查電路的方法，如，用萬用表進行檢查。</p><p>　　最后在設(shè)計電路時，應(yīng)該對電路進行不斷地改進，以達到電路最簡，這樣可以節(jié)省成本，對于一個電路工作者來說也十分重要。。</p><p><b&g