目录
一、课题设计任务及要求 .3
二、设计目的 3
三、优选设计方案 4
四、整体设计思想及原理框图 5
五、各模块设计与分析 6
1、脉冲发生电路 7
2、控制电路和译码电路 10
3、存储电路 12
4、数码管显示电路 .14
六、元器件清单 15
七、安装及调试中出现的问题和解决方法 15
八、设计感想 17
附录
一、实验电路图 20
二、实验电路连接图 .21
三、参考文献 21
一、课题设计任务及要求
课题名称：可编程彩灯控制器
设计任务及要求：
1、设计脉冲产生电路、图形控制电路和存储电路；
2、用8×8LED点阵作为显示电路，显示内容的动面感要强。
3、能用按键切换不同的显示组合，至少有3个按键切换；
4、每种组合至少有3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（或是第几个按键）；
6、图形显示间隔（显示频率）至少有3种可选。
控制器可有2种控制方式：
（1）规则变化：变化节拍有秒和秒，交替出现，每种节拍可有多种花样，各执行1或2个周期后轮换；彩灯变化方向有单向移动和双向移动、跳跃移动等。
（2）随机变化。变化花样相同，但节拍和花样的轮换随机出现。
7、完成电路全部设计后，通过实验箱验证设计课题的正确性。
二、设计目的
本课程设计主要是为了实现可编程彩灯控制的功能，且通过本次电子课程设计，了解电子产品设计的一般过程，掌握电子线路设计的基础方法和一般过程，能灵活运用已学过或者类似的集成块构成电路实现上述功能，还能灵活掌握555电路的应用方法。能用仿真软件对电子线路进行仿真设计，还能用Portel等软件绘制PCB图，掌握了电子电路调试的方法，且能独立解决设计与调试过程中出现的一般问题，并进一步掌握EEPROM的编程方法和应用。
三、优选设计方案
方案A：
根据设计要求，本系统由控制电路，编码发生电路和输出驱动电路等组成。其彩灯控制器的总体设计思想如下：
1.编码发生器
编码发生器根据花形要求，按节拍送出64位状态编码信号，以控制彩灯按规律亮或灭。因为彩灯路数少，花形要求不多，可选用移位寄存器输出64路数字信号，控制彩灯发光。编码发生器采用16片4位通用移位寄存器74LS194来实现。74LS194具有异步清除和同步预置、左移、右移和保持等多种功能，控制方便灵活。64路彩灯采用两片74LS194组成64位移位寄存器，花形设计比较灵活。移位寄存器的64个输出信号通过驱动电路控制电路来控制彩灯，编码器中数据输入端和控制端的接法由花形决定。根据选择的花形，可列出移位寄存器（编码发生器）输出状态。
2.控制电路
控制电路为编码器提供所需的节拍脉冲和驱动信号，控制整个系统工作。控制电路的功能有两个：一是按需要产生节拍脉冲；二是产生移位寄存器所需要的各种驱动信号。控制电路设计通常按照下述步骤进行：逐一分析单一花形运行，移位寄存器的工作方式和驱动要求，按照工作状态决定74LS194移位寄存器工作的状态顺序，同时是分析移位寄存器工作方式和驱动要求的依据。
方案B：
采用555定时器输出脉冲，高频通过计数器控制电路和译码电路，不断刷新
显示矩阵的各列；而低频产生脉冲，决定显示哪一幅画面。由于需要产生64幅以上的图形，可以设计一个64进制的计数器，即可显示64幅图，此低频接在EEPROM的高位，而高频计数器控制电路的输出接在EEPROM的低三位。即高位决定显示哪幅画，低位表示每幅图形的每列的显示。
显然，方案B比较合理而且能实现课程设计的要求，采用方案B来进行课程设计。
四、整体设计思想及原理框图
本系统可设计为四个模块：
1.脉冲发生电路
采用两个555定时器组成振荡器，一个产生高频和一个产生可调低频。高频通过计数器控制电路和译码电路，不断刷新显示矩阵的各列；而低频产生脉冲，决定显示哪一幅画面。
2.图形控制电路
用74LS161芯片设计一个64进制的计数器，以显示64幅图，其中低片计数器构成16进制，高片计数器构成4进制，并且将低频通过计数控制电路接在EEPROM的高位，从而选择显示哪一幅画。而高频通过计数器控制电路接在EEPROM 的低三位，不断刷新显示矩阵的各列，用以控制图形的显示。由于显示矩阵是由64个发光二极管组成，把译码器输出接在显示矩阵的阴级进行行控制，EEPROM 接在显示矩阵的阳极进行列控制，只有同时导通时，二极管才亮。译码电路是低电平有效，每次只有一个输出有效，所以需要快速进新刷新，故将高频通过计数器控制电路接在译码电路的输入端。
3.数码管显示电路
当前8X8显示矩阵显示的是哪一幅画，可以通过2个数码管显示出来。其中第一个数码管显示该画面所在的组别，另一个显示该幅画为这个组别的第几幅画。由于上面设计为16X4的64进制计数器控制显示画面。故可以设计四种组合，每一个组合为16副画。
4.存储电路
显示什么样的图形就决定于EEPROM的编程，而最终显示在显示矩阵上。
此外，暂停功能：控制低频计数器低位的EP和ET端实现。手动选画功能：当低频计数器的PE端为高电平时，图形自动连续循环；当PE端为低电平时，计数器处于置数功能，可通过选画开关选择需要显示的图画，其中高片计数通过置数选择画面组别，底片计数器通过指数选择此组合内的某一幅画。清零功能：控制低频计数器的清零端R，当R=0时，计数器实现清零功能。
原理框图如下：
五、各模块设计与分析
根据设计要求，本系统由脉冲发生电路、控制电路、译码驱动电路、存储矩阵和显示电路等几部分构成可编程彩灯控制电路。
A. 脉冲发生电路
1、555定时器的组成和功能
4脚：D R 是直接清零端。当D R 端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TL 、
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μF 电容接地，以防引入干扰。 7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。 8脚：外接电源Vcc ，双极型时基电路VCC 的范围是 ~ 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。
⑷．555定时器构成的多谐振荡器工作原理
接通电源后，假定V 0是高电平，则T 截止，电容C 充电。充电回路是V CC —R 1—
R 2—C —地，V C 按指数规律上升，当VC 上升到2/3V CC 时（TH 、TL 端电平大于2/3V CC ），
输出V 0翻转为低电平。V 0是低电平，T 导通，C 放电，放电回路为C —R 2—T —地，V C 按指数规律下降，当V C 下降到1/3V CC 时（TH 、TL 端电平小于1/3V CC ），V 0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：
2
12
1
PH R 2R R R T t
D ++==
输出高电平时间 C )R R (7.0t 21PH += 输出低电平时间 C R 7.0t 2PL = 振荡周期 C )R 2R (7.0t t T 21PL PH +=+= 输出方波的占空比
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（0～1M ）来实现。
高频脉冲发生 低频脉冲发生器 R1=100K R1=750K R1’=0~1M R2=100K R0=R2=1K C1=C2= C1=10Uf C2= f=476Hz f=~
B.控制电路和译码电路
功能介绍
74LS138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：
当附加控制门的输出为高电平（S＝1）时，可由逻辑图写出
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小项译码器。
74LS138的管脚图如右：
功能介绍
74LS161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
ET
74LS161
EP
CP：时钟 P0~P3：四个数据输入端R：清零端
EP，ET：使能端PE：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
74LS161真值表
从74LS161真值表功能表中可以知道，当清零端CR=“0”，计数器输出Q3、
当R=0时，Q3、Q2、Q1、Q0立即为全“0”，这个时候为异步复位功能；当R=1且PE=0时，在CP信号上升沿作用后，74LS161输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态分别与并行数据输入端P3，P2，P1，P0的状态一样，为同步置数功能。而只有当R=PE=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T C= 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74LS161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74LS138构成高频计数器和译码控制电路，由两片74LS161构成低频计数器
本模块电路图如右：
C.存储电路
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：
40 04 00 08 09 0F 00 00 00
41 04 00 01 09 0F 00 00 00
42 04 01 01 01 0F 00 00 00
43 05 01 01 01 07 00 00 00
44 07 01 01 01 03 00 00 00
45 07 01 01 01 0B 00 00 00
46 0F 01 01 01 09 00 00 00
47 0F 09 01 01 08 00 00 00
48 0F 09 09 00 08 00 00 00
49 4 00 18 14 12 FF 10 10 00
50
依
次
“
画
”
出
笑
脸04 00 00 00 00 00 00 00
51 04 02 00 00 00 00 00 00
52 04 02 02 00 00 00 00 00
53 04 02 02 04 00 00 00 00
54 04 02 02 04 04 00 00 00
55 04 02 02 04 04 02 00 00
56 04 02 02 04 04 02 02 00
57 04 02 02 04 04 02 02 04
58 04 02 22 04 04 02 02 04
59 04 02 22 44 04 02 02 04
60 04 02 22 44 44 02 02 04
61 04 02 22 44 44 22 02 04
62 04 02 22 44 44 22 02 04
63 完16 92 F6 1F 1F F6 92 96
64 16 92 F6 1F 1F F6 92 96
D.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
1.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。
2.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。
3.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的各个与点阵相连的管脚，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。
4.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。
5.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、断开与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。
6.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与理论值相比较；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得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，我们要把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提
高自己的实际动手能力和独立思考的能力。此后，我要努力的培养自己的动手能力和实践能力。
而本次实验让我学会了一个道理那就是老师反复提醒我们要注意的地方一定是有其道理的，而我们不可自以为是。本次实验老师强调要检查好芯片再连线。而我自以为挑选的都是新芯片，不会有任何问题，而没有做这一道工作，导致后面的调试困难重重，浪费了很多的宝贵时间，还把本来已经很好看的工艺搞的面目全非，影响了自己的成绩。虽然直到最后实在是确定不是连线的问题才想到是不是那几片新的161芯片的问题，果不其然自己用的三片新的161竟然都是坏的。还好在老师第二次检查的时候自己把这个发现告诉老师，同时自己也得到了正确的实验结果。
在本次课程设计中遇到了很多问题，但是在老师的指导下，最终都得到解决，使设计得以顺利完成，感谢老师在实验中的尽心指导。
参考文献
数字电子技术基础陈明义主编中南大学出版社电工电子实验教程陈明义、宋学瑞主编中南大学出版社电子技术课程设计实用教程陈明义主编中南大学出版社简明电子元器件手册于安红主编上海交大出版社电子电路实验及仿真路勇主编清华大学出版社数字电子技术王建珍主编
数字电路逻辑设计李大友主编
数字电子技术课程设计报告 专业名称： 班级： 姓名： 学号： 日期：
目录 一、设计要求 (1) 二、设计的作用、目的 (1) 三、设计的具体实现 (1) 1、系统概述 (1) 2、单元电路设计、分析与仿真 (2) 3、电路的安装与调试 (6) 四、心得体会及建议 (7) 五、附录 (7) 六、参考文献 (8)
设计报告 一、设计要求 说明：1.以十个指示灯作为显示器件，能自动的从左到右、从右到左的依次被点亮，如此周而复始，不断循环。 2.打开电源时可自动清零，每个指示灯被点亮的时间约为0.5S—2S 围。 3.用计算机画出电路设计图，进行仿真分析验证其正确性。 4.写设计说明书一份。 二、设计的作用、目的 1、为了培养学生运用相关课程的基础理论和技能解决实际问题，并进一步提高学生抓也基本技能、创新能力的重要实践教学环节。 2、培养学生正确的设计思想与方法、严谨的科学态度和良好的工作作风。 3、通过课程设计，学生受到设计与写作方法的初步训练，能用文字、图形和现代设计写作方法系统地、正确地表达课程设计。 4、巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能。 5、熟悉各种芯片的功能和应用。 6、完成彩灯控制器的设计，绘出电路原理图。 7、调试电路，是否能正常工作。 理工大学课程设计：彩灯控制器 三、设计的具体实现 1）系统概述
此电路主要由三部分组成，其整体框图如图（一）所示。 振荡电路计数译码驱动电路显示电路 图（一） 2）方案论证与实现 （1）振荡电路 主要用来产生时间基准信号（脉冲信号）。因为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，电路如图二所示。 图（二） （2）计数器/译码分配器 计数器是用来累计和寄存输入脉冲个数的时序逻辑部件。在此电路中采用十进制计数/分频器4017，它是一种用途非常广泛的电路。其部由计数器及译码器两部分组成，由译码输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是O0、O1、O2….O9依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。
目录 一．系统设计概述 (1) 1.实践要求： (1) 2.原理分析与电路方框图： (1) 二．原件选择与电路设计 (2) 1.脉冲发生电路 (2) 2.计数控制电路 (4) 3.译码驱动电路 (5) 4.储存单元 (6) 5.计数器显示电路 (7) 6.显示矩阵 (8) 三．电路的安装与测试 (8) 1.电路连接： (8) 2.电路调试： (9) 四．总结 (10) 附表1：原件清单 (11) 附表2：图片程序源码 (12) 附表3：总电路图 (14) 附表4：电路实物 (15) 参考文献 (16)
一．系统设计概述 1.实践要求： 通过对硬件编程，将图形、文字、动画存储在E2PROM中，通过计数器控制图形、文字、动画的地址，在利用显示矩阵显示出来。系统所显示的内容可反复循环，直至手动或加压清零，便可回到初始地址。 1）设计脉冲产生电路、图形控制电路和存储电路； 2）用发光二极管点阵（8×8）作为显示电路，显示内容的动面感要强。 3）图形能连续循环，图形大于64幅，图形显示间隔在20ms～2s范围内连续可调； 4）能手动和加压清零功能，有自动选画功能； 5）完成电路全部设计后，通过实验箱验证设计课题的正确性 2.原理分析与电路方框图： 通过对实验要求的解读，可知实践需要通过对EEPROM编程来控制一个8X8LED的矩阵输出存在EEPROM中的各种图形或者文字。因此就需要分别用8个地址线来分别控制点阵的行与列。本次实践中，我们使用74LS138及EEPROM来实现对行列的控制。 由于人类视觉暂留实践为20ms，因此将点阵的列设计成高频的刷新电路，行设计成低频的换面切换电路，这样就能够显示出清晰，可变的图形。显然，我们可以用译码器来控制列，刷新点阵。用EEPROM来控制行，来输出图形。 点阵中的LED灯是低电压导通，因此应该把阴极定位列，阳极定为行。 频率控制电路可以利用基于555振荡器的多谐振荡器加计数器来实现。高频频率应为400~500Hz，根据要求所知，图形间隔在20ms到2s之间，因此低频频率应为5Hz~50Hz。 在列方面，我们使用74LS161的二进制计数器来实现对译码器的控制即可； 在行方面，由于要求显示出64幅的画面，实际我们设计了80幅画面，因此我们使用一个16*5进制的计数器，用两片74LS161同步CP端且用置数法来实现，并用显示电路来显示低位、高位计数器的计数情况，地位控制每幅画面，高位控制每组画面。并用通过对高位芯片置数端，清零端的控制来实现要求中的选
摘要在许多场合都可以看到彩色霓虹灯，LED彩灯由于其彩色丰富，造价低廉，控制简单等特点受到了广泛的应用。本系统是以51系列单片机AT89C51为主控器，附有LED发光二极管，用51系列单片机AT89C51来控制LED发光二极管亮灭，系统运行稳定，花样多多。 关键词彩色霓虹灯AT89C51 LED 一方案设计与论证 1.1单片机 方案一STC89C52 STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。能为许多嵌入式控制引用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 方案二AT89C51 AT89C51是一种带4K字节Flash存储器的低电压、高性能COMS 8位微处理器。AT89C51单片机能为很多嵌入式系统提供一种灵活性高且价廉的方案。 虽然STC89C52具有51单片机不具备的功能，单本系统操作简单，且51单片机价格低廉，所以我们选择方案二。 二硬件电路设计 2．1 主控模块 2.1.1 AT89C51引脚图
图2.1.1 AT89C51引脚图 2.1.2AT89C51引脚功能介绍 Vss:接地端。 Vcc:电源端。 XTAL1：接外部晶体的一个引脚。CHMOS单片机采用外部时钟信号时，时钟信号由此脚引入。 XTAL2：接外部晶振的一个引脚。HMOS单片机采用外部时钟信号时，外部时钟信号由此脚接入。 RST:（1）复位信号输入；（2）Vcc掉电后，此引脚可接备用电源，低功耗条件下保持内部RAM中的数据。 ALE//PROG：地址锁存允许。 /PSEN：程序锁存允许。 /EA/Vpp：EA=0，单片机只访问外部程序存储器。EA=1，单片机访问内部程序存储器。 P0口----P0口可以作为输入/输出口，在实际应用中，常作为地址/数据总线口，即低8位地址与数据线分时使用P0口。低8位地址由ALE信号的下跳沿锁存到外部地址锁存器中，而高8位地址由P2口输出。 P1口----P1口每一位都能作为可编程的输入或输出口线。 P1.0：T2引脚，定时/计数器2外部计数脉冲。 P1.1：T2EX引脚，定时/计数器2触发和方向控制。 P1.5：MOSI引脚，在系统编程数据输入。 P1.6：MISO引脚，在系统编程数据输出。 P1.7：SCK引脚，在系统编程时钟输入。 P2口----P2口可以作为输入口或输出口使用，外接存储器和I/O接口时，又作为扩展系统的地址总线，输出高8位地址，与P0口一起组成16位地址总线。对于内部无程序存储器的单片机来说，P2口一般只作为地址总线使用，而不作
《8路彩灯控制电路》 课程设计报告 专业：计算机科学与技术 班级：一班 姓名：XX 学号： 6 同组成员： 指导教师：伟 2015年 6 月23 日
目录 一、课程设计目的 (2) 二、课程设计题目描述和要求 (2) 三、课程设计报告容 (2) 四、总结，设计体会 (9)
一、课程设计目的 1.了解数字电路设计的基本思想和方法 2.进一步掌握数字电路课程所学的理论知识 3.熟悉集中常用集成数字芯片，掌握其工作原理 二、课程设计题目描述和要求 实现彩灯控制要求设计的彩灯路数较少，且花型比较简单，因此采用74LS194移位寄存器和74LS161四进制同步加法计数器以及简单的逻辑器件来控制彩灯电路。 （一）彩灯控制器设计要求 设计制作八路彩灯控制电路，用以控制八个LED彩灯按照不同的花色闪烁，要求如下： 1.接通电源，电路开始工作，LED灯按预设花型闪烁 2.LED灯按照事先设计的方式工作 （二）课程设计总体要求 1.根据设计任务，每组成员共同完成一份设计电路图 2.根据设计的电路图，两人一组利用万能板完成电路焊接，并调试成功 三、课程设计报告容 （一）原理分析 1.电路主要分为三个部分： 第一板块：实现脉冲时钟信号的产生； 第二板块实现花型的控制及节拍控制； 第三板块实现花型的演示。 2.根据实验所提供的器材，我的设计思路如下： ○!时钟信号由一个单脉冲提供； ○2花型控制电路由两片74LS161 四位二进制同步加法计数器和两个非门共同完成； ○3花型演示电路由两片74LS194移位寄存器完成，可以左移右移完成花型变
化。 3.花型控制电路设计： 花型1:8路彩灯分为上下两部分，每部分从下向上依次亮，然后从下向上依次灭，循环两次。 花型2：从两边到中间依次对称地渐亮，全亮后仍由两边到中间逐次灭，循环两次。 花型3：从中间到两边依次对称地渐亮，全亮后仍由中间到两边逐次灭，循环两次。 花型4：8路点灯分为上下两部分，每部分从上向下依次亮，然后从上向下依次灭，循环两次。 4.将两片74LS194分为低位片和高位片，再将其输出端从低位到高位记为L1~L8，所得四种花型的L1~L8状态值变化情况如下表： 四种花型每种显示两边，1~16显示第一个花型，17~32显示第二个花型，33~48显示第三个花型。 5.要用194芯片实现四个花型的连续显示必须对两片194的S1和S0，SL和SR 的每一节拍变化进行相应的改变。两片161的输出端从Q0~Q7根据变化的花型的频率选用高位片的Q4和Q5分别去控制194的S1和S0。它们的SR和SL则有低位161片的Q2经过非门来控制，这样就可以实现对花型变化周期的控制。各花型和其对应的194的S1、S0、SR、SL的输出信号及节拍控制信号列表如下：
石家庄铁道大学四方学院 集中实践报告书 课题名称 节日彩灯控制器设计 姓 名 吴春慧 学 号 20137762 系、 部 电气工程系 专业班级 方1353-2 指导教师 牛晓燕 2016 年 7 月 6 日 ※※※※※※※※ ※ ※ ※ ※※ ※※ ※ ※ ※ ※ ※※※※ ※ 2013级 单片机接口设计课程设计
一、设计任务及要求： 设计任务： 设计一个节日彩灯控制器，通过按钮控制彩灯的各种变化。 设计要求： 1.设计4个按键S0、S1、S2、S3, S0—开始按此键则灯开始流动(由上而下)； S1—停止，按此键则停止流动，所有灯为暗； S2—上，按此键则灯由上向下流动； S3—下，按此键则灯由下向上流动。 2.由按键控制功能的流水灯，其中的LED采取共阳极接法，通过依次向连接LED 的I/O口送出低电平，可实现题目要求的功能。 3.要求做出实物。 二、指导教师评语： 三、成绩 指导教师签名： 年月日
目录 第1章设计目的 (2) 第2章设计要求 (2) 第3章硬件电路设计 (2) 3.1 系统结构框图 (2) 3.2 STC89C52单片机 (3) 3.3 总电路图 (4) 第4章软件设计 (5) 4.1 主程序设计 (5) 4.2 LED灯子程序设计 (7) 4.2 延时子程序设计 (7) 4.3 源程序 (8) 第5章结论 (10) 参考文献 (11)
第1章设计目的 1、掌握单片机实际系统的开发步骤。 2、熟悉节日彩灯控制器的工作原理。 3、加深对单片机汇编语言的认识和理解，并会编程。 第2章设计要求 1、设计4个按键S0、S1、S 2、S3, S0—开始按此键则灯开始流动(由上而下)； S1—停止，按此键则停止流动，所有灯为暗； S2—上，按此键则灯由上向下流动； S3—下，按此键则灯由下向上流动。 2、由按键控制功能的流水灯，其中的LED采取共阳极接法，通过依次向连接LED的I/O口送出低电平，可实现题目要求的功能。 3、要求做出实物。 第3章硬件电路设计 3.1 系统结构框图 节日彩灯控制系统主要由单片机、LED显示器、开关及电源组成。其结构框图如图3-1所示。 八个LED灯显示器 开关单片机最小系统5V电源 图3-1系统结构框图
第一章．系统的方案的设计 1.1课程设计的要求 1. 要求电路能够控制8个以上的彩灯。 2. 要求彩灯组成四种以上的花形，每种花形连续循环两次，各种花形轮流显示。 1.2 课程设计的目的 1.阅读相关科技文献，本次课程设计需要对电子线路的设计与分析有一定的了解，所以对学生查阅一些科技文献能力提出了要求。 2.学习使用protel软件，本设计中需要画电路逻辑原理图，接线图，器件的引脚与功能图与功能表，真值表等的绘制，需要使用绘图软件。 3.要求会总节设计报告，终结报告时我们的一项基本能力，对所用原件及原理图进行解释，便于查找错误，也便于他人的阅读和了解。培养了我们的综合分析，解决问题的能力。 4.学会了解一些器件的参数及功能，对各种芯片的功能有所里了解并能够简单的应用。 5.培养电子设计的兴趣，有助于我们进一步了解数电课程。 1.3设计思路 设计电路系统可以由四部分组成，分别是：1.脉冲发生器，由555定时器，电阻及电容构成；2.分频电路，由四位二进制计数器74LVC161组成，为D触发器提供时钟信号；3.状态机电路，由双D触发器组成；4）移位显示器，由双向移位寄存器74HC194和发光二极管组成，实现花型显示。 1.4 设计框图 图1-4
把四花型彩光灯设计分为几个独立的功能模块进行设计，每个模块完成特定的功能，再它们有机的组织起来构成一个系统完成彩灯控制器的设计。系统可由四个模块组成。它们分别为：时钟振荡电路，555定时器构成多谐振荡器；分频电路，由四位二进制计数器 74LS161组成，为D 触发器提供时钟；状态机电路，由双 D 触发器组成；移位显示电路，由双向移位寄存器 74194 和发光二极管组成，实现花型显示。 电路系统由四部分组成： 1）时钟振荡电路由555定时器，电阻及电容构成时钟振荡电路，为系统提供时钟； 2）分频电路由四位二进制计数器74LVC161组成，为D触发器提供时钟信号，为状态机提供时钟； 3）状态机电路由双D触发器74LS74组成； 4）移位显示器由双向移位寄存器74HC194组成。 1.5 工作原理分析 由555定时器构成的时钟振荡电路产生固定频率的脉冲，一方面作用于由74161组成的分频电路，一方面作用于由74F194构成的移位输出电路，为他们提供时钟信号。由于74161是16分频计数器，故每十六个脉冲74LS161进位一次,致使触发器U1A翻转一次，而触发器U2A的3脚连接的是触发器U1A的5脚，实现了U1A的16分频和U2A的32分频。所以平均U1A翻转两次而U2A翻转一次。集成移位寄存器74194由个RS触发器及他们的输入控制电路组成，其中Ｓ1和Ｓ0是两个控制输入端。双Ｄ触发器的输出端改变Ｓ0,Ｓ1的值，实现左右移动控制。可组成U1A左移，U2A右移；U1A右移，U2A右移；U1A左移，U2A左移；U1A右移，U2A左移四种花型。每十六个脉冲每种花型恰好循环两次，而此时Ｄ触发器翻转，转换为下一种花型。 1.6 设计方案 用移位寄存器来控制彩灯的左右移动，用触发器和计数器组成的周期性触发电路，而此电路中的CP脉冲用NE555定时器通过外接电路实现。此种电路的优点就是CP脉冲的频率稳定，彩灯花样变换的效果好，而且实现了自动控制，于预期控制。
P L C彩灯控制课程设计 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
基于P L C 的彩灯控制
目录 课程设计任务书 (1) 引言 (2) 一 PLC的定义及发展 (3) 二系统分配 (6) 硬件分配图 (6) 软件分配图 (7) 三方案设计 (8) 顺序工程图 (8) 程序运行步骤 (9) 四总结 (10) 参考文献 (11)
基于PLC的彩灯控制 一、控制要求： 系统启动后，L1、L5同时亮，然后熄灭；之后L2、L8同时亮,然后熄灭；接着L3、L7同时亮，然后熄灭；最后L4、L6同时亮，然后熄灭，按照此方式循环5次后再逆向闪烁5次，并循环。 二、设计任务 1.设计出硬件系统的结构图、接线图； 2.系统有启动、停止功能； 3.运用功能指令进行PLC控制程序设计； 4.程序结构与控制功能自行创新设计； 5.进行系统调试，实现上述功能。
引言 随着社会市场经济的不断繁荣和发展，各种装饰彩灯、广告彩灯越来越多地出现在城市中。在大型晚会的现场，彩灯更是成为不可缺少的一道景观。小型的彩灯多为采用霓虹灯管做成各种各样和多种色彩的灯管，或是以日光灯、白炽灯作为光源，另配大型广告语、宣传画来达到效果。这些灯的控制设备多为数字电路。而在现代生活中，大型楼宇的轮廓装饰或大型晚会的灯光布景，由于其变化多、功率大，数字电路则不能胜任。针对PLC日益得到广泛应用的现状，本文介绍PLC在不同变化类型的彩灯控制中的应用，灯的亮灭、闪烁时间 及流动 方向的控制均通过PLC来达到控制要求。在彩灯的应用中，装饰灯、广告灯、布景灯的变化多种多样，但就其工作模式，可分为三种主要类型：长明灯、流水灯及变幻灯。长明灯的特点是只要灯投入工作，负载即长期接通，一般在彩灯中用以照明或衬托底色，没有频繁的动态切换过程，因此可用开关直接控制，不需经过PLC控制。流水灯负载变化频率高，变换速度快，使人有眼花缭乱之感，分为多灯流动、单灯流动等情形。变幻灯则包括字形变化、色彩变化、位置变化等，其主要特点是在整个工作过程中周期性地花样变化，但频率不高。流水灯及变幻灯均适宜采用PLC控制。 关键词：PLC 循环控制
安徽农业大学经济技术学院 电子技术课程设计报告书 课题名称一种多种波形发生器设计 姓名汪亦嘉 学号150103233 院、系、部机械工程系 专业机械设计制造及其自动化 指导教师李琰 2017年 6月 13 日
一、设计任务及要求： 1、用中规模计数器设计双向流动彩灯控制器。 2、要求彩灯双向流动点亮，其闪烁频率在1～10Hz内可调。 3、要求用555定时器设计时钟脉冲，五路彩灯采用五个发光二极管代替。设计要求 4、双向流动彩灯控制器的直流稳压电源要求自行设计。 5、在选择器件时，应考虑成本。 6、根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。 7、画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。 指导教师签名： 2017年6月日二、指导教师评语： 指导教师签名： 2017年6月日
三、成绩 指导教师签名： 2017年6月日
一、设计目的 1、对模拟电子技术的的直流电源中的整流、滤波、稳压等环节加深印象。 2、了解直流电源各部分的结构。 3、加深对于555定时器的内部结构的理解。 4、将74LS161改为十六进制以内的任一进制计数器。 5、Mulsitim 电路仿真软件应用灵活。 二、方案论证 设计一个双向彩灯控制器，控制五路彩灯。 方案一：以555定时器为基础连接成多谐振荡器产生周期在1～10Hz 矩形时钟脉冲，用以启动74LS161计数器。并用74LS161构成八进制加法计数器通过74LS138译码器输出给五个彩灯，实现双向循环。方案一原理框图如图1所示。 图1 双向彩灯控制器方案一的原理框图 方案二：与方案一的第一部分原理相同同样采用555定时器构成多谐振荡器，用来产生1～10Hz 的周期矩形时钟脉冲，启动计数器。第二部分采用四进制加法计数器和四进制减法计数器结合实现循环，第三部分同样采用74LS138译码器输出给五路彩灯，实现循环。方案二原理框图如图2所示。 图2 双向彩灯控制器方案二的原理框图 最终本设计采用的是方案一，只采用一个八进制加法计数器，循环简单方便，仅需一次循环就可实现五路彩灯双向流动。在考虑成本的条件下，节省器件。所以方案一更加合适。 多谐振荡器 八进制加法计数器 译码器 彩灯 多谐振荡器 四进制加法计数器 四进制减法计数器 译码器 彩灯
彩灯控制器设计 摘要 一、系统设计要求 设计一个控制电路来实现8路彩灯按照一定的次序和时间间隔闪烁。具体要求如下： 1、当控制开关为0时，灯全灭；当控制开关为1时，从第一盏开始，依次点亮，时间间隔为1秒。期间一直保持只有一盏灯亮、其他灯全灭的状态。 2、 8盏灯依次亮完后，从第8盏开始依次灭，期间一直保持只有一盏灯灭、其他灯全亮的状态。 3、当8盏灯依次灭完后，8盏灯同时亮同时灭，其时间间隔为0.5秒，并重复4次。 4、只要控制开关为1，上述亮灯次序不断重复。 5、用层次化设计方法设计该电路，编写各个功能模块的程序。 6、仿真各功能模块，通过观察有关波形确认电路设计是否正确。 7、完成电路设计后，用实验系统下载验证设计的正确性。 二、系统总体结构 系统框图如下所示， ENA为控制开关，输入信号为2Hz，经过分频器分频之后产生一个1Hz的时钟信号，用两个12位内部信号的左、右移后的中间8位来控制8个灯的亮与灭。计数器1和计数器2的作用：一方面用2Hz和1Hz的时钟信号控制灯亮、灭的时间间隔；另一方面控制八盏灯的依次亮、依次灭和全亮、全灭。 使能信号ENA为无效电平时（低电平），8只LED灯保持全灭的状态；当使能信号ENA为有效电平时（高电平），8只按照既定的花型进行变换，首先2Hz的时钟信号在分频器的左右下改变为1Hz的时钟信号，该1Hz的时钟信号送至计数器2、左移和右移模块，并由计数器2实现左、右移模块的选择。分别实现8只LED灯的自左向右依次点亮，以及自右向左依次熄灭的花型变换；当完成自右向左的花型变换后，计数器2给出一个控制信号给计数器1，执行全亮全灭的花型变换，该模块的时钟信号是未经分频器分频的原始时钟信号2Hz。只要使能信号有效，那么该系统就按照以上的花型变换顺序一直永序的变换下去。 三、各功能模块
可编程彩灯控制器原理 及设计 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
目录 一、课题设计任务及要求 .3 二、设计目的 3 三、优选设计方案 4 四、整体设计思想及原理框图 5 五、各模块设计与分析 6 1、脉冲发生电路 7 2、控制电路和译码电路 10 3、存储电路 12 4、数码管显示电路 .14 六、元器件清单 15 七、安装及调试中出现的问题和解决方法 15 八、设计感想 17 附录 一、实验电路图 20 二、实验电路连接图 .21 三、参考文献 21 一、课题设计任务及要求 课题名称：可编程彩灯控制器 设计任务及要求： 1、设计脉冲产生电路、图形控制电路和存储电路；
2、用8×8LED点阵作为显示电路，显示内容的动面感要强。 3、能用按键切换不同的显示组合，至少有3个按键切换； 4、每种组合至少有3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（或是第几个按键）； 6、图形显示间隔（显示频率）至少有3种可选。 控制器可有2种控制方式： （1）规则变化：变化节拍有秒和秒，交替出现，每种节拍可有多种花样，各执行1或2个周期后轮换；彩灯变化方向有单向移动和双向移动、跳跃移动等。 （2）随机变化。变化花样相同，但节拍和花样的轮换随机出现。 7、完成电路全部设计后，通过实验箱验证设计课题的正确性。 二、设计目的 本课程设计主要是为了实现可编程彩灯控制的功能，且通过本次电子课程设计，了解电子产品设计的一般过程，掌握电子线路设计的基础方法和一般过程，能灵活运用已学过或者类似的集成块构成电路实现上述功能，还能灵活掌握555电路的应用方法。能用仿真软件对电子线路进行仿真设计，还能用Portel等软件绘制PCB图，掌握了电子电路调试的方法，且能独立解决设计与调试过程中出现的一般问题，并进一步掌握EEPROM的编程方法和应用。 三、优选设计方案 方案A： 根据设计要求，本系统由控制电路，编码发生电路和输出驱动电路等组成。其彩灯控制器的总体设计思想如下：
单片机原理及接口技术 课程设计报告 单片机节日彩灯控制器设计彩灯控制器 姓 名： 学 号： 指导教师： 学 院： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造其自动化 完成日期： 2014年6月27日
目录 第1章．绪论---------------------------------------------------- 1 1.1课题的国内外现状----------------------------------------- 1 1.2课题的发展趋势------------------------------------------- 1 1.3课题研究的主要内容------------------------------------- 1 第2章.节日彩灯控制器的设计-------------------------------------- 3 2.1设计目的 ------------------------------------------------- 3 2.2设计要求 ------------------------------------------------ 3 2.3总体方案设计与选择的论证 -------------------------------- 3 2.4核心芯片及主要功能介绍 ---------------------------------- 4 2.4.1 AT89S52芯片---------------------------------------- 4 2.4.2 74HC377芯片 --------------------------------------- 7 2.4.3 74HC138芯片 --------------------------------------- 7 2.5硬件设计 -------------------------------------------- 8 2.5.1 直流电源电路 ---------------------------------------- 8 2.5.2 按键电路 ------------------------------------------- 9 2.5.3 时钟复位电路 --------------------------------------- 9 2.5.4 LED显示电路---------------------------------------- 10 2.5.5 硬件调试 --------------------------------------------- 10 2.6软件设计------------------------------------------------- 10 第3章.总结----------------------------------------------------- 15 3.1 实验方案设计的可行性、有效性----------------------------- 15 3.2 设计内容的实用性----------------------------------------- 15 3.3 实习心得------------------------------------------------ 15 附录一：总体电路图---------------------------------------------- 19附录二：元器件清单----------------------------------------------20参考文献--------------------------------------------------------21致谢------------------------------------------------------------21
多路彩灯控制器的设计 一课程设计题目（与实习目的） （1）题目：多路彩灯控制器 （2）实习目的： 1．进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。 2．熟悉几种常用集成数字芯片，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。 3．了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。 4．培养认真严谨的工作作风和实事的工作态度。 5．作为课程实验与毕业设计的过度，课程设计为两者提供了一个桥梁。二任务和要求 实现彩灯控制的方法很多，如EPROM编程、RAM编程、单板机、单片机等，都可以组成大型彩灯控制系统。因为本次实习要求设计的彩灯路数较少，且花型变换较为简单，故采用移位寄存器型彩灯控制电路。 （1）彩灯控制器设计要求 设计一个8路移存型彩灯控制器，要求： 1. 彩灯实现快慢两种节拍的变换； 2. 8路彩灯能演示三种花型（花型自拟）； 3. 彩灯用发光二极管LED模拟； 4. 选做：用EPROM实现8路彩灯控制器，要求同上面的三点。 （2）课程设计的总体要求 1．设计电路实现题目要求；
2．电路在功能相当的情况下设计越简单越好； 3. 注意布线，要直角连接，选最短路径，不要相互交叉； 4. 注意用电安全，所加电压不能太高，以免烧坏芯片和面包板。 三总体方案的选择 （1）总体方案的设计 针对题目设计要求，经过分析与思考，拟定以下二种方案： 方案一：总体电路共分三大块。第一块实现花型的演示；第二块实现花型的控制及节拍控制；第三块实现时钟信号的产生。 主体框图如下： 方案二：在方案一的基础上将整体电路分为四块。第一块实现花型的演示； 第二块实现花型的控制；第三块实现节拍控制；第四块实现时钟信号的产生。 并在部分电路的设计上与方案一采用了完全不同的方法，如花型的控制。 主体框图如下： （2）总体方案的选择 方案一与方案二最大的不同就在，前者将花型控制与节拍控制两种功能融合在一起，是考虑到只要计数器就可以实现其全部功能的原因，且原理相
一、概述 单片机的发展 1.1.1单片机的概念 单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。 1.1.2单片机的发展 1976年INTEL公司推出了MCS-48单片机，这个时期的单片机才是真正的8位单片微型计算机，并推向市场。它以体积小，功能全，价格低赢得了广泛的应用，为单片机的发展奠定了基础成为单片发展史上重要的里程碑。 在MCS-48的带领下，其后，各大半导体公司相继研制和发展了自己的单片机，象Zilog公司的Z8系列。到了80年代初，单片机已发展到了高性能阶段，象INTEL公司的MCS-51系列，Motorola公司的6801和6802系列，Rokwell公司的6501及6502系列等等,此外,日本的着名电气公司NEC和HITACHI都相继开发了具有自己特色的专用单片机。 80年代，世界各大公司均竞相研制出品种多功能强的单片机，约有几十个系列，300多个品种，此时的单片机均属于真正的单片化，大多集成了CPU、RAM、ROM、数目繁多的I/O接口、多种中断系统，甚至还有一些带A/D转换器的单片机，功能越来越强大，RAM和ROM的容量也越来越大，寻址空间甚至可达64kB，可以说，单片机发展到了一个全新阶段，应用领域更广泛，许多家用电器均走向利用单片机控制的智能化发展道路。 1982年以后，16位单片机问世，代表产品是INTEL公司的MCS-96系列，16位单片机比起8位机，数据宽度增加了一倍，实时处理能力更强，主频更高，集成度达到了12万只晶体管，RAM增加到了232字节，ROM则达到了8kB，并且
设计题目：声控音乐彩灯 专业电气工程学院 班级 1008班 学号 10291246 学生姓名乔茜 指导教师叶晶晶 提交时间2012年6月29日
目录 一、概述 (2) 1.1目的 (2) 1.2课程设计的组成部分 (2) 二、总结 (5) 3.1课程设计进行过程及步骤 (5) 3.2所遇到的问题，你是怎样解决这些问题的........ 错误！未定义书签。 3.3体会收获及建议 (7)
一、概述 1.1目的 我们都知道，人发出的声音信号中的电压信号是及其微弱的，只是在毫伏级别，而其频率信号一般在几十到几百赫兹，我们希望用声音信号来控制信号灯闪烁的频率，从而可以让大家直观得看到自己说话声音“音符”，如果加上音乐，那么彩灯便会随着音乐的跳动而闪烁出不同的频率。为了实现上述功能，我们首先要将微弱的声音信号放大，然后将声音信号进行降频，降到可以被肉眼分辨出的频率。因此，此电路可以分为三部分：一、电压信号两级放大部分二、频率信号降频部分三、彩灯显示部分 1.2课程设计的组成部分 一：电压信号两级放大部分 这部分我们先用一个电容滤去直流部分，然后通过一个三极管将电压进行第一级放大，再次电容滤去直波，再通过一个三极管放大。经过两次放大后，电压被放大了100倍，这样就将毫伏级别的电压放大到了级别为伏的电压信号，为下一步降频做准备。 以下是第一部分的仿真：
二：频率信号降频部分 电路主要是四个集成芯片CD4017构成。CD4017是十进制计数器/分频器，其内部由计数器及分频器两部分组成，由译码输出现实对脉冲的分配，整个输出时序就是Q0、Q1、Q2、Q3···、Q9依次出现与时钟同步的高电平，宽电平等于时钟周期。 CD4017有3个输入端（MR、CP0和CP1）,MR为清零端，当在MR端上加高电平或正脉冲时，其输出Q0为高电平，其余输出端（Q1～Q9)均为地电平.CP0和CP1是2个时钟输入端，若要用上升沿来计数，则信号有CP0端输入，若要下降沿来计数，则信号由CP1端输入。 CD4017有10个输出端（Q0～Q9)和1个进位输出端CO。每输入10个计数脉冲，C0就可得到1个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号，输出端依此变为高电平。 在C1中将11与15相接，即输入端14每输入9个信号时发生一次清零，达到降频的目的。C2中将C1送来的信号分配开，并分在10个端子上得到顺序正脉冲，以达到降频、分频的目的。 第一个芯片进行的是第一次分频，接下来的三个芯片是并联接入状态，其14与第一个的3相连，并利用3,4,10,5,9五个端口进行输出。 以下是第二部分的仿真部分：
彩灯控制器的设计 一.内容提要： 随着社会的发展，街道、商场或公共场所通常都装有各种五彩斑斓的灯饰，这些霓虹灯既可以美化人们的生活空间，也给这个社会增添了不少色彩。特别是每逢节日晚上都能看到街道旁都挂起五彩缤纷彩灯，给人一种节日的气氛。然而，彩灯作为我们生活中的一部分，我们既要知道其然，还要知其之所以然。因此，我们有必要去研究彩灯的工作原理。本次设计主要阐述了由电子电路设计一个彩灯控制器，控制红绿黄三个灯，按一定规律依次点亮。即由电子电路实现一个可循环效果的彩灯控制器。 本设计主要讲述了彩灯控制器的工作原理以及其各个组成部分，记述了我在整个设计过程中对各个部分的设计思路、对各部分电路设计方案的选择、元器件的筛选、以及对它们的调试、对调试结果的分析，到最后得到比较满意的实验结果的方方面面。 二设计主要要求及指标 1、控制红、绿、黄一组彩灯循环闪亮，变化的规律是：红→红绿→绿→ 黄绿→黄→全亮→全灭→红，如此循环，产生“流水”般的效果。 2、彩灯白天不亮，夜晚自动亮。 3、“流水”的速度由快到慢，再由慢到快循环变化。 三、设计提示 原理框图如图1所示 1、彩灯的亮灭共有七种情况，可设计一个七进制的计数器，用计数器的状态控 制彩灯的亮灭；计数器应能够自启动。 2、“流水”的速度的控制可用两片555定时器电路实现。两片555接成振荡频 率不同的多谐振荡器，用频率低的振荡器上积分电容的三角波信号，调制另一个频率高的振荡器的振荡频率，使其高低往复变化。 3、用光敏器件（光敏电阻、光敏二极管、光敏二极管等）检测周围环境的光强， 以区分白天、夜夜，控制彩灯的亮灭。
图1 彩灯控制器框图 四．设计思路 根据题目要求，整体结构为脉冲信号源输出一定频率的脉冲给七进制计数器，七进制计数器受脉冲控制输出Q 1、Q 2、Q 0的不同状态，从而控制逻辑电路，逻辑电路输出控制彩灯的亮灭，达到要求。 根据所学内容，可分别确定所需元件,脉冲信号源有很多种，但要频率可控，可采用CB555定时器组成的多谐振荡器和滑动变阻器完成，多谐振荡器是常用的一种矩形波发生器，滑动变阻器通过改变其内部电阻来改变其输出矩形波的频率。七进制计数器可通过74LS160型同步十进制计数器改接而得。逻辑电路可使用74LS138型3位二进制译码器控制彩灯。 光敏器件检测电路 脉冲发生 七进制计数逻 辑 电 路 红 黄 绿 Q2 Q1 Q0 D CP 加减控制 循环结束结束判别 时钟快慢 控制
一、概述 1.1 单片机的发展 1.1.1单片机的概念 单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。 1.1.2单片机的发展 1976年INTEL公司推出了MCS-48单片机，这个时期的单片机才是真正的8位单片微型计算机，并推向市场。它以体积小，功能全，价格低赢得了广泛的应用，为单片机的发展奠定了基础成为单片发展史上重要的里程碑。 在MCS-48的带领下，其后，各大半导体公司相继研制和发展了自己的单片机，象Zilog公司的Z8系列。到了80年代初，单片机已发展到了高性能阶段，象INTEL公司的MCS-51系列，Motorola公司的6801和6802系列，Rokwell 公司的6501及6502系列等等,此外,日本的著名电气公司NEC和HITACHI都相继开发了具有自己特色的专用单片机。 80年代，世界各大公司均竞相研制出品种多功能强的单片机，约有几十个系列，300多个品种，此时的单片机均属于真正的单片化，大多集成了CPU、RAM、ROM、数目繁多的I/O接口、多种中断系统，甚至还有一些带A/D转换器的单片机，功能越来越强大，RAM和ROM的容量也越来越大，寻址空间甚至可达64kB，可以说，单片机发展到了一个全新阶段，应用领域更广泛，许多家用电器均走向利用单片机控制的智能化发展道路。 1982年以后，16位单片机问世，代表产品是INTEL公司的MCS-96系列，16位单片机比起8位机，数据宽度增加了一倍，实时处理能力更强，主频更高，集成度达到了12万只晶体管，RAM增加到了232字节，ROM则达到了8kB，
数字电子技术课程设计报告 (彩灯控制器) 专 专业：电子信息工程 班级：7B1211 学号：123025 姓名：白旭飞 年月：2014-6-28
一、设计要求 1. 以8或10个指示灯作为显示器件，能自动的从左到右、从右到左自动的依次被点亮，如此周而复始，不断循环。 2．打开电源时控制器可自动清零，每个指示灯被点亮的时间相同约为0.5S～2S 范围内。 3．用计算机画出设计电路图，进行仿真分析验证其正确性。 4．写设计说明书一份（画总原理框图以及说明主要工作原理，单元电路的设计和元器件的选择，画出完整的电路图和元器件明细表，收获、体会及建议） 二、设计的作用，目的 1.作用 利用控制电路可使彩灯（例如霓虹灯）按一定的规律不断的改变状态，不仅可获得良好的观赏效果，且可以省电（与彩灯全亮相比）。 2.目的 用NE555芯片，74LS151芯片,74LS163芯片,74LS194，以及一些逻辑门芯片完成彩灯控制器。 三、设计的具体实现 1．系统概述 接通电源时，555占空比可调振荡器产生1s单位的脉冲，脉冲送到下一个模块74LS151计数器，目的实现模5计数器，达到每五秒生成一个脉冲输向下一个芯片74LS194移位寄存器以及计数器74LS163。进而彩灯在脉冲的作用下依次点亮，并实现循环，完成实验要求。 2.总体思路 先用555定时器用来生成1s标准单位cp脉冲，把脉冲给计数器74LS151，通过74LS151形成模5加法计数器，再将74LS151输出信号供给74LS194移位寄 存器输入端，Q 0，Q 1， Q 2 和Q 3 接彩灯然后连接几个逻辑门，把74LS194接成环形 计数器。就能实现基本电路要求。 3.方案设计 总体电路共分三大块。第一块实现时钟信号的产生；第二块实现灯亮灭情况的演示；第三块实现灯亮灭的控制及节拍控制。
一、系统设计 本设计以STC89C52单片机为核心,用独立键盘控制模式的选择，STC89C52单片机接收到键盘信号后控制发光二极管以不同的模式闪烁的实验装置，用STC89C52单片机控制8个发光二极管发光，实现亮点的循环移动。通过Protel软件设计，布线排版，手工制版，并能掌握通过软件控制发光二极管的思路和技巧。这次设计重点就在于利用单片机的知识去控制系统的运行，图1-1为整体方案设计框图。 图1-1 总体方框图 1.设计要求： a.上电复位。 b.上电后数码管消隐，LED灯全灭。 c.当按下第一个按键后数码管显示1第二个按键显示2以此类推。 d.每个按键控制不同的闪烁模式。 e.数码管显示有保持功能。
二、方案设计 本设计总体设计思路为：以STC89C52单片机为核心,用独立键盘作STC89C52单片机的信号输入，STC89C52单片机接收到键盘信号后经单片机内部软件处理后将数据输出至P1口和P0口，使8发光二极管以不同的模式闪烁，并由七段数码管显示其闪烁模式编号。在课程设计中通过Protel软件设计原理图，布线排版，用万能版（单孔）手工焊接制作出实物。 1.方案论证 方案一：采用汇编语言编程的软件的STC89C52单片机系统。 本方案设计的核心为STC89C52单片机系统，包括硬件和软件，硬件采用四位独立键盘做信号输入，STC89C52单片机进行信号处理并输出，显示部分为八个发光二级管和七段数码管，八个发光二极管采用共阴极接法，七段数码管采用共阳极的。软件采用Kell编辑的汇编语言程序，并烧写至STC89C52单片机。图2-1为方案一方框图 图2-1 方案一方框图
数字电路课程设计报告课程名称：循环彩灯控制器 设计题目：循环彩灯控制器 院（部）：机械与电子工程学院 专业： 学生姓名: 学号: 班级： 日期: 指导教师:
课程设计任务书 课程设计题目循环彩灯控制器 姓名学号班级 院部机械与电子工 程学院 专业 组别组长组员 指导教师 课程设计目的 1．进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。 2．熟悉几种常用集成数字芯片的功能和应用，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。 3．了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。 4．培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。 5．数点课程实验是大学中为我们提供的唯一一次动手实践的机会，增强动手实践的能力。 课程 设计 环境 用proteus 仿真软件画出总体电路图、word编写课程设计报告
课程设计任务和要求设计要求： 1. 8路彩灯能演示三种花型（花型自拟）； 2. 彩灯用发光二极管LED模拟； 3．选做：实现快慢两种节拍的变换。 设计任务： 1．设计电路实现题目要求； 2．电路在功能相当的情况下设计越简单越好； 3. 注意布线，要直角连接，选最短路径，不要相互交叉； 4. 注意用电安全，所加电压不能太高，以免烧坏芯片和面包板。 课程设计工作进度计划 序号起止日期工作内容 1 2012年6月7日~2012年 6月11日选择设计题目并阅读相关文献、资料，学习使用proteus 2 2012年6月12日~2012 年6月13日 根据设计任务和要求，做出大纲和目录 3 2012年6月13日~2012 年6月16日 根据目录做出设计内容 4 2012年6月17日~2012 年6月18日 根据设计内容用proteus画图 5 2012年6月19日整理课程设计的格式与内容 6 2012年6月20日打印并装订 教研室审核意见： 教研室主任签字：年月日 教学院（系）审核意见： 主任签字：年月日