課程設(shè)計(jì)--- 四路裝飾彩燈控制器電路設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p>　　2009—2010學(xué)年第二學(xué)期</p><p>　　專業(yè)： 樓宇智能化工程技術(shù) 學(xué)號(hào)： ******** 姓名： **** </p><p>　　課程設(shè)計(jì)名稱： 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

2、 </p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 四路裝飾彩燈控制器電路設(shè)計(jì) </p><p>　　完成期限：自 2011年 6 月 1 日至 2011年 6 月 14 日共 2 周</p><p>　　設(shè)計(jì)依據(jù)

3、、要求及主要內(nèi)容：</p><p>　　一、課題意義 </p><p>　　本課題利用電子技術(shù)知識(shí)設(shè)計(jì)出彩燈裝飾控制器，該控制器具有4路輸出，該輸出不是簡(jiǎn)單的4路彩燈依次循環(huán)點(diǎn)亮，而是產(chǎn)生多種花樣，它能使4路彩燈以“依次點(diǎn)亮 遞增點(diǎn)亮 閃亮 …

4、…”等多種花樣閃爍，可用于家庭和商鋪的節(jié)日裝飾。通過(guò)本課題練習(xí)，學(xué)生對(duì)綜合知識(shí)應(yīng)用能力、設(shè)計(jì)能力將有較大提高，對(duì)今后從事電子產(chǎn)品的研制、生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)維修等打下基礎(chǔ)。 </p><p><b>　　二、課題實(shí)現(xiàn)方法</b></p><p>　　本課題利用電子技術(shù)設(shè)計(jì)節(jié)日裝飾彩燈電路，可以先查閱相關(guān)資料（網(wǎng)上查找或參考相關(guān)書(shū)籍手冊(cè)

5、），明確課題的方向和目的，然后學(xué)習(xí)完成課題所需的理論知識(shí)，了解電路的工作原理；在理解的基礎(chǔ)上確定設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)出完整的電路，提交課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。 </p><p>　　三、設(shè)計(jì)內(nèi)容

6、 </p><p>　　1．用555時(shí)基電路與外圍電阻、電容等元件設(shè)計(jì)出振蕩頻率可調(diào)的超低頻振蕩器；十進(jìn)制計(jì)數(shù)器/脈沖分配器輸出電平控制晶閘管的開(kāi)合，實(shí)現(xiàn)4路彩色燈串循環(huán)實(shí)現(xiàn)花樣閃爍，給人們帶來(lái)視覺(jué)上的動(dòng)感效果。 </p><p>　　2．設(shè)計(jì)要求畫(huà)出電路原理圖；標(biāo)注元器件及參

7、數(shù)選擇； </p><p>　　3．設(shè)計(jì)過(guò)程中，能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和并解決問(wèn)題。 </p><p>　　4．編寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告，寫(xiě)出設(shè)計(jì)過(guò)程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得體會(huì)。

8、 </p><p>　　四、設(shè)計(jì)要求 </p><p>　　1、設(shè)計(jì)電源電路和超低頻脈沖振蕩電路； </p><p>　　2、合理連接十進(jìn)制計(jì)數(shù)

9、器使之控制后續(xù)彩燈電路的工作，一個(gè)周期后能夠自動(dòng)復(fù)位，實(shí)現(xiàn)循環(huán)； </p><p>　　3、設(shè)計(jì)晶閘管、彩燈連接方式電路。 </p><p>　　五、參考文獻(xiàn)

10、 </p><p>　　[1] 賈秀美.數(shù)字電路實(shí)踐技術(shù)（第一版）.中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，2000. [2] 王毓銀.脈沖與數(shù)字電路（第三版）.高等教育出版社，1999. [3] 路勇.電子電路實(shí)踐

11、及仿真（第一版）.清華大學(xué)出版社，2004. [4] 岳怡.數(shù)字電路與數(shù)字電子技術(shù)（第一版）.西北工業(yè)大學(xué)出版社，2001. [5] 劉常澍.數(shù)字邏輯電路（第一版）.國(guó)防工業(yè)出版社，2002. [6] 蕭寶瑾.protel 99 SE操

12、作指導(dǎo)與電路設(shè)計(jì)實(shí)例（第一版）.太原理工大學(xué)，2004. </p><p>　　[7] 趙學(xué)良，張國(guó)華.電源電路[M].北京:電子工業(yè)出版社,1995. </p><p>　　[8] 張義申，陸坤等.電子設(shè)計(jì)技術(shù)[M].西安:電子科技大

13、學(xué)出版.1996. </p><p>　　[9] 陳有卿，葉桂娟. 555時(shí)基電路原理、設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社.2007. </p><p>　　[10] 余孟嘗.數(shù)字電子簡(jiǎn)明教程（第三版）[M].高等教育出版社,2006

14、 </p><p>　　指導(dǎo)教師（簽字）： 教研室主任（簽字）： </p><p>　　批準(zhǔn)日期： 年 月 日</p><p>　　四路裝飾彩燈控制器電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><

15、p>　　由設(shè)計(jì)要求出發(fā)可知彩燈的三個(gè)節(jié)拍可以用移位寄存器74LS194實(shí)現(xiàn)，通過(guò)控制S0和S1實(shí)現(xiàn)右移、左移和送數(shù)，通過(guò)控制CLR＇控制清零。第一節(jié)拍為1右移，第二節(jié)拍為0左移，第三節(jié)拍全亮為置數(shù)1，全滅為清零。由于程序循環(huán)一次要12秒，故需要一個(gè)12進(jìn)制的計(jì)數(shù)器控制循環(huán)。第三節(jié)拍時(shí)要求1秒內(nèi)全滅全亮各一次，故脈沖信號(hào)頻率比先前兩節(jié)拍時(shí)脈沖頻率要快一倍，而且要以相同頻率控制CLR’?？梢杂靡粋€(gè)16進(jìn)制計(jì)數(shù)器產(chǎn)生脈沖信號(hào)，一路送到控

16、制12進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，一路經(jīng)邏輯電路送到移位寄存器。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 計(jì)數(shù)器，數(shù)據(jù)選擇器，移位寄存器，彩燈顯示電路</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1緒論1</b></p><p><b>　　2電路分析1</b>

17、;</p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)思路1</p><p>　　2.2 總體方框圖2</p><p>　　2.3 總電路圖3</p><p>　　3 單元電路設(shè)計(jì)4</p><p>　　3.1多諧振蕩器4</p><p>　　3.2循環(huán)控制電路4</p><p&g

18、t;　　3.3花樣彩燈輸出電路5</p><p><b>　　3.4總電路6</b></p><p>　　4 使用芯片介紹7</p><p>　　4.1 555定時(shí)器7</p><p>　　4.2 JK觸發(fā)器7</p><p>　　4.3 74LS20與非門(mén)8</p>

19、<p>　　4.4 74LS04非門(mén)8</p><p>　　4.5 74LS08與門(mén)8</p><p>　　4.6 74LS161計(jì)數(shù)器9</p><p>　　4.7 74LS194移位寄存器9</p><p><b>　　總結(jié)10</b></p><p><

20、b>　　參考文獻(xiàn)11</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　設(shè)計(jì)四路彩燈控制器目的在于進(jìn)一步熟悉邏輯電路、脈沖發(fā)生電路的的設(shè)計(jì)方法及熟悉相關(guān)數(shù)字芯片的功能和使用方法。本設(shè)計(jì)通過(guò)555定時(shí)器、74LS161計(jì)數(shù)器、74LS194移位計(jì)數(shù)器等實(shí)現(xiàn)一個(gè)裝飾四路彩燈控制器，通過(guò)這個(gè)控制器可以實(shí)現(xiàn)燈的不同花色。通過(guò)這個(gè)設(shè)

21、計(jì)可以讓我們加深對(duì)電子電路的理解，方便以后課時(shí)的學(xué)習(xí)。 </p><p><b>　　2 電路分析</b></p><p><b>　　2.1 設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　根據(jù)課程設(shè)計(jì)課題要求，要實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)，需要設(shè)計(jì)時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路，循環(huán)控制電路和彩燈花樣輸出電路。時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路由74LS161分頻實(shí)現(xiàn)，循環(huán)

22、控制電路由74LS161和7420實(shí)現(xiàn)，彩燈花樣輸出電路由74LS194和相關(guān)邏輯電路實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　2.2 總體方框圖</b></p><p><b>　　圖1 總體方框圖</b></p><p>　　本電路主要有四部分組成，分別是555定時(shí)器組成的脈沖輸出電路，由脈沖輸出電路所控制的序列信號(hào)產(chǎn)生部分

23、，作為移位寄存器的輸入數(shù)據(jù)，由燈信號(hào)所控制的信號(hào)控制器，用來(lái)控制移位寄存器的左移和右移；移位寄存器部分，實(shí)現(xiàn)燈的左移和右移[1]。</p><p>　　由555定時(shí)器所產(chǎn)生的脈沖信號(hào)，被用作移位寄存器和計(jì)數(shù)器74LS151的觸發(fā)信號(hào)，計(jì)數(shù)器74LS161的輸出端Q0和Q1作為數(shù)據(jù)選擇器的選擇信號(hào)，因此有在數(shù)據(jù)選擇器的數(shù)據(jù)輸入端接入的信號(hào)就被送到移位寄存器中，作為移位寄存器的輸入信號(hào)，移位寄存器74LS194在脈沖

24、信號(hào)的作用下將信號(hào)吸收進(jìn)來(lái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞，即可實(shí)現(xiàn)燈的追逐現(xiàn)象[2]。</p><p>　　三個(gè)移位寄存器的狀態(tài)是由計(jì)數(shù)器74LS161和一個(gè)138譯碼器控制，而三排燈的狀態(tài)又決定了計(jì)數(shù)器的觸發(fā)，161被設(shè)計(jì)為一個(gè)五位計(jì)數(shù)器，這是因?yàn)槿齻€(gè)移位寄存器的狀態(tài)有五個(gè)，161的輸出控制138譯碼器，即可產(chǎn)生八個(gè)信號(hào)，再有真值表，可得出移位寄存器工作狀態(tài)的控制信號(hào)的最賤邏輯函數(shù)表達(dá)式，將譯碼器的響應(yīng)信號(hào)取出，經(jīng)門(mén)電路即可

25、成為移位寄存器的控制信號(hào)，控制器處于置數(shù)，左移或右移的狀態(tài)。移位寄存器的輸出連接九個(gè)發(fā)光二極管，即可將輸入的信號(hào)表示出來(lái)，視覺(jué)上形成追逐圖案[3]。</p><p><b>　　2.3 總電路圖</b></p><p><b>　　圖2 總電路圖</b></p><p><b>　　3 單元電路設(shè)計(jì)</b

26、></p><p><b>　　3.1多諧振蕩器</b></p><p>　　應(yīng)用由555定時(shí)器的多諧振蕩器設(shè)計(jì)時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)R1，R2和C1的大小調(diào)節(jié)振蕩頻率以達(dá)到1HZ的秒鐘連續(xù)脈沖由555構(gòu)成的多諧振蕩器電路如下圖所示：</p><p>　　圖3 由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器</p><p>　　根據(jù)555定

27、時(shí)器的功能表可知到由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器，接通電源后，電容C被充電，當(dāng)Vc上升到2/3Vcc時(shí)，觸發(fā)器被復(fù)位，同時(shí)發(fā)電BJTT導(dǎo)通，此時(shí)V0為低電壓，電容C通過(guò)R2和T放電，使Vc下降。當(dāng)Vc下降到1/3Vcc時(shí)，觸發(fā)器又被置位，V0翻轉(zhuǎn)為高電平。當(dāng)C放電結(jié)束時(shí)，T截止，Vcc將通過(guò)R1、R2向電容C充電。而當(dāng)Vc上升到2/3Vcc時(shí)，觸發(fā)器又周而復(fù)始，在輸出端就得到一個(gè)周期性的方波[4]。</p><p&g

28、t;　　3.2.循環(huán)控制電路</p><p>　　圖4 12進(jìn)制循環(huán)控制電路</p><p>　　如果模N計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)序列從最小0到最大數(shù)N-1，那么N是多余的，可用與非門(mén)檢測(cè)N,當(dāng)N出現(xiàn)時(shí)，與非門(mén)輸出為低，用它控制清零端CR’，將計(jì)數(shù)器清零。此處工作狀態(tài)從0000~1011，檢測(cè)1100（異步清零）[5]。</p><p>　　3.3.彩燈花樣輸出電路</p

29、><p>　　圖5 彩燈花樣輸出電路</p><p><b>　　4 使用芯片介紹</b></p><p>　　4.1 555定時(shí)器</p><p>　　圖6 555定時(shí)器引腳圖</p><p>　　4.2 JK觸發(fā)器</p><p>　　JK觸發(fā)器為下降沿敏感的觸發(fā)器，J

30、=K=1時(shí)，JK觸發(fā)器每輸入一個(gè)脈沖狀態(tài)改變一次，因此Q的輸出是周期性的時(shí)鐘脈沖。而當(dāng)Y3和Y4有一個(gè)有效時(shí)，此時(shí)為全部左移或右移狀態(tài)，將脈沖信號(hào)選入電路中，由此實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘脈沖的分頻和選擇[6]。</p><p>　　圖7 JK觸發(fā)器的引腳圖</p><p>　　4.3 74LS20與非門(mén)</p><p>　　圖8 74LS20與非門(mén)引腳圖</p>&l

31、t;p>　　74LS20包含兩個(gè)四輸入與非門(mén)，其中A1,B1,C1,D1和A2,B2,C2,D2分別為兩個(gè)與非門(mén)的輸入端，Y1和Y2為兩個(gè)與非門(mén)的輸出端[7]。</p><p>　　4.4 74LS04非門(mén)</p><p>　　圖9 74LS04非門(mén)引腳圖</p><p>　　4.5 74LS08與門(mén)</p><p>　　圖9 74L

32、S08與門(mén)</p><p>　　4.6 74LS161計(jì)數(shù)器</p><p>　　圖10 74LS161計(jì)數(shù)器引腳圖</p><p>　　4.7 74LS194移位寄存器</p><p>　　圖11 74LS194移位寄存器引腳圖</p><p>　　其中D0,D1,D2,D3為并行輸出端；SR為右移串行輸入端，SL

33、為左移串行輸入端；S1,S0為操作模式控制端；CP為時(shí)鐘脈沖輸入端[8]。</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)的四路裝飾彩燈控制電路與市面上大多數(shù)的LED彩燈相比，該種彩燈具有更好的燈光裝飾效果，性價(jià)比更高，與普通的全硬件 LED彩燈相比具有更好的經(jīng)濟(jì)效益。應(yīng)用各芯片輸出的控制信號(hào)去控制燈管內(nèi)的 LED板模塊工作 ,使得產(chǎn)品性能穩(wěn)

34、定 ,便于安裝容易操作。是一種很有發(fā)展前途的彩燈控制器。</p><p>　　通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了綜合運(yùn)用各種知識(shí)，使得我理論學(xué)習(xí)得到應(yīng)用，對(duì)我深刻掌握理論知識(shí)是很有幫助的。在此基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思想和方法，學(xué)會(huì)了科學(xué)地分析實(shí)際問(wèn)題，通過(guò)查資料、分析資料及請(qǐng)教老師和同學(xué)等多種途徑，獨(dú)立解決問(wèn)題。同時(shí)，也培養(yǎng)了我認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，為以后的學(xué)習(xí)提供方便。</p><p><

35、;b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 賈秀美.數(shù)字電路實(shí)踐技術(shù)（第一版）[M].中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，2000. [2] 王毓銀.脈沖與數(shù)字電路（第三版）[M].北京：高等教育出版社，1999. </p><p>　　[3

36、] 路勇.電子電路實(shí)踐及仿真（第一版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004. </p><p>　　[4] 岳怡.數(shù)字電路與數(shù)字電子技術(shù)（第一版）[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2001. [5] 劉常澍.數(shù)字邏輯電路（第一版）[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2002</p&

37、gt;<p>　　[6] 蕭寶瑾.protel 99 SE操作指導(dǎo)與電路設(shè)計(jì)實(shí)例（第一版）[M].太原：太原理工大學(xué)，2004. </p><p>　　[7] 趙學(xué)良，張國(guó)華.電源電路[M].北京:電子工業(yè)出版社,1995.</p><p>　　[8]