摘要 (2)
第一章系统概述 (4)
1、设计思路及方案论证 (4)
2、功能模块的划分与系统原理框图 (5)
第二章单元电路的设计与分析 (6)
1、脉冲发生电路 (6)
2、计数器控制电路 (7)
3、译码驱动电路 (8)
4、存储单元模块 (9)
5、图案显示模块 (10)
第三章电路的安装与调试 (11)
1、电路的安装 (11)
2、电路的调试 (13)
第四章结束语 (14)
元器件明细表 (15)
参考文献 (16)
附图 (16)
摘要
题目：可编程彩灯控制器
要求：
1、设计脉冲产生电路、图形控制电路和存储电路；
2、用发光二极管行队列（1×16）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。
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。
摘要：由题目要求可知，本课程设计可以这样实现：通过对硬件编程，将图形、文字、动画存储在EEPROM中，通过计数器控制图形、文字、动画的地址，再利用显示矩阵显示出来。系统所显示的内容可反复循环，直到手动或加压清零，便可使得EEPROM回到初始地址。
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行。而低频产生脉冲，显示画面。设计一个100进制的计数器，即可显示100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。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。由于显示矩阵是由64个发光二级管组成，则译码器输出接在显示矩阵的阴级，EEPROM接在显示矩阵的阳极，只有同时导通时，二极管才亮。译码电路是低点平有效，每次只有一个输出有效，所以需要快速进新刷新。
此设计可以分为几个模块：脉冲发生电路包括一个产生高频和一个产生可调低频；计数电路包括一个需要八进制计数电路、一个100进制的计数电路；显示图案是第几种组合的两个八段数码管显示；接在显示矩阵上的译码器和EEPROM。
此外，有两个暂停开关，一个控制低频计数器低位的EP和ET端，暂停某个具体画面；一个控制低频计数器高位的EP和ET端，暂停某组画面，使图案在这组内循环显示。两个清零开关，一个控制低频计数器的Rd端，是电路恢复到最初始状态；一个控制低频计数器的LD端，使其恢复到某组的第一幅画。需要手动选画，当低频计数器处于置数功能时，可以通过控制开关选画。
EEPROM的工作原理
EEPROM的写入过程,是利用了隧道效应,即能量小于能量势垒的电子能够穿越势垒到达另一边。量子力学认为物理尺寸与电子自由程相当时,电子将呈现波动性,这里就是表明物体要足够的小。就pn结来看,当p和n的杂质浓度达到一定水平时,并且空间电荷极少时,电子就会因隧道效应向导带迁移。电子的能量处于某个级别允许级别的范围称为“带”,较低的能带称为价带,较高的能带称为导带电子到达较高的导带时就可以在原子间自由的运动,这种运动就是电流。 EEPROM写入过程,如图3所示,根据隧道效应,包围浮栅的SiO2,必须极薄以降低势垒。源漏极接地,处于导通状态。在控制栅上施加高于阈值电压的高压,以减少电场作用,吸引电子穿越。
要达到消去电子的要求,EEPROM也是通过隧道效应达成的。如图4所示,在漏极加高压,控制栅为0V,翻转拉力方向,将电子从浮栅中拉出。这个动作,如果控制不好,会出现过消去的结果。
第一章系统概述
1、设计思路及方案论证
根据彩灯控制器的设计要求，得出以下设计方案：要使8×8发光二极管阵列能够显示出任意图案，必须使控制器能控制阵列中每一个二极管的状态（亮或不亮），因此要设计两块芯片分别对8×8发光二极管点阵进行列控制和行控制。在本次设计中，我们分别选择3线-8线译码器和可编程只读存储器EEPROM作为点阵的阴极输入和阳极输入。
由于3线-8线译码器每对应一个CP脉冲输出端只有一个为低电平，于是将74LS138的输出端分别对应地接在点阵的阴极对其进行列控制，当阴极接低电平时发光二极管处于工作状态。该部分电路接的是高频率CP脉冲，一个CP脉冲扫描一列，由于扫描速度很快，可以利用人的视觉暂留形成一幅图案。
同时，在发光二极管点阵的阳极接入EEPROM 对其进行行控制，通过对EEPROM 编程来构造不同图案。分析可得，本系统由时序组合逻辑电路组成，对于行控制与列控制的芯片，我们选择计数器对其时序状态进行控制。在行控制电路中，我们采用低频CP 脉冲。该时间可在一定范围内进行调节。CP 脉冲均由555定时器构成的多谐振荡器提供。
2、功能模块的划分与系统原理框图
通过分析，我们将系统分为七个功能模块：行控制脉冲发生电路（高频）、计数器控制电路、译码驱动电路、列控制脉冲发生电路（低频）、计数控制电路、存储单元、图案显示。计数器的脉冲信号由脉冲发生电路输入，行控制计数器电路的输出低位接入存储单元的低位来控制一幅图案的显示。译码驱动电路和存储单元分别对图案进行行控制和列控制，主要通过对存储单元编程来实现图案的变化。
系统原理框图如下所示：
图1
计数器 控制电路 存储 单元
脉冲发生电
路（高频）
计数器 控制电路
译码驱动电路
显示 矩阵
脉冲发生电路（低频） 显示器电路
该设计电路原理简单，结构清晰，利用计数器的置数端和清零端可以比较方便地实现电自动复位和手动复位功能，电路所用的集成芯片均很常见，制造方便；同时，只要改变计数器的进制数就可以改变最大可显示图案的幅数，使得电路灵活，因此该电路可行性高。
第二章 单元电路的设计与分析
1、脉冲发生电路
由555定时器的功能可知所需的CP 脉冲可由芯片555接成的多谐振荡器直接得到，555构成的多谐振荡器的工作原理即为电容充放电过程中，当v C 下降到略低于
V cc
31
时定时器的输出电压跳变为高电平，电容开始充电，电压达到V cc
3
2
时输出电压跳变为低电平，反复上述过程输出矩形波。 电路中两个脉冲发生电路的接法大致相同，通过RC 的不同取值来得到不同频率的脉冲波形。对于高频脉冲要求20ms 内扫描完八列二极管，所以设定其频率为0.5kHZ ，根据多谐振荡器周期的计算公式：CLn22T R R 21）（+=，并且选取C 为0.01μf ，R1为100k Ω，可得R2阻值为100k Ω，在实际电路中R2用变阻器调节实现，但一旦调定后便不再改变。对于低频脉冲，要求周期在20ms~2s
之间内连续可调，则同样根据多谐振荡器周期公式，取C为10fμ，R1为3kΩ，R2由1MΩ的可变电阻进行调节，实现周期长短的变化。其接线图如图2所示：
图2
2、计数器控制电路
在本次设计电路中，有两个计数器控制电路，分别在行控制电路和列控制电路中。因为在列控制模块中计数器的作用是控制3线-8线译码器输出状态的变化，74LS138只有3个输入端，因此只需要一片四位二进制计数器，将其三个低位输出端接入译码器中。根据设计要求并考虑到实用性，选择74LS161作为理想的计数器。其接线图如图3所示：
图3
而在行控制电路中，计数器的作用是控制EEPROM的输入端，从而控制输出图案的数目，为了增大变化图案的幅数，且考虑到八段数码管只能显示0-9十个数，该电路设计为两个十进制计数器，可实现100幅图案的显示，鉴于简化电路，方便接线，可由两片74LS160通过扩展端实现。其接线图如图4所示：
图4
3、译码驱动电路
译码驱动电路的作用是控制发光二极管阵列的八个阴极管脚，控制发光二极管的工作状态。由设计思路可知图案的显示是一列一列顺序扫描显示，即每次只有一个管脚输入为低电平，所以根据要求这个电路可由3线-8线译码器实现，其输入端由计数器控制，输出端Y0~Y7分别对应接到二极管阵列的1~8列阴极管脚。
其接线如图5所示：
图5
4、存储单元模块
存储单元模块的作用是通过变换发光二极管阵列的八个阳极管脚的高低电平来控制二极管的工作状态。根据设计思路对存储器的输出进行编程来构造不同的图案。可编程存储器EEPROM具有读写方便的优点，并且使用灵活，因此采用EEPROM作为存储器是个不错的选择。编程方法如下：
“1”表示二极管亮，“0”表示二极管灭。举个例子，如果要显示“中”字，则进行如下编程：
输出（二进制）输出（十六进制）
00000000 00H
00111000 38H
00101000 48H
11111111 FFH
00101000 48H
00111000 38H
00000000 00H
00000000 00H
在对存储器进行编程时，只要在计算机的编辑界面上输入十六进制数即可是
实现。在本次设计中，我们共设计了100种图案，其中有汉字（两组，20副），英文字母（10幅），数字（10幅），矩形渐变（10副），人在走动（10幅），三角形变换（10副），一箭穿心变化（10副），箭头运动（10副），麻将牌移动（10副）图案可循环变换，或者分组变换，视觉效果不错。
8*8显示点阵最多可显示100幅图，由EEPROM2864中的程序来决定。编程如下表：(部分)
图形第一列第二列第三列第四列第五列第六列第七列第八列数字0 00 00 7C 82 82 7c 00 00
数字1 00 00 00 FE 00 00 00 00
数字2 00 00 F2 92 92 92 8C 00
数字3 00 00 92 92 92 92 6C 00
数字4 20 30 28 24 FE 20 20 00
数字5 00 00 9E 92 92 92 62 00
数字6 00 30 48 4C 4A 31 00 00
数字7 00 02 02 02 02 FE 00 00
数字8 00 20 54 8A 8A 54 20 00
数字9 00 00 8C 52 32 1C 00 00
字母A 00 F8 14 12 12 14 F8 00
字母B 00 00 7E 4A 4A 34 00 00
字母C 00 3C 42 42 42 42 42 00
字母D 00 7E 42 42 42 42 3C 00
字母E 00 FE 92 92 92 92 92 00
字母F 00 FE 12 12 12 12 12 00
字母G 00 3C 42 41 41 51 F0 10
字母H 00 FE 10 10 10 10 FE 00
字母I 00 00 42 42 7E 42 42 00
字母J 00 42 82 82 7E 02 02 00
我0C 8A FF 08 7E 68 9A 4C
爱0C 12 22 44 44 22 12 0C
你08 FC 02 4E A4 FC 24 4C
一00 08 08 08 08 08 08 00
生00 48 46 54 56 54 44 40
一00 FC 08 08 08 08 08 00
世00 7E 44 5F 54 5F 44 44
接线如图6所示：
图6
5、图案显示模块
图案显示模块主要由8×8发光二极管阵列构成，阵列为共阴接法，发光二极管点阵有16个管脚，分别与译码器和存储器的输出相连，能根据管脚的高低电平变换图案，各个二极管的发光状态互相独立。
6、数码管显示模块
数码管显示模块主要是由两个数码管及其分别对应的数码管驱动器构成，将低频计数器的高位和地位分别接到两个数码管驱动器上，即可实现在数码管上显示第几组和第几个图案，
其接线如图7所示：
第三章电路的安装与调试
1、电路的安装
电子电路要达到设计要求，不仅取决于电路原理图的正确设计，而且还与电路安装的合理性密切相关。安装技术的优劣，不仅影响外观质量，而且影响到电路的调试及性能。因此，电路安装在本次课程设计中占有重要地位。
由于彩灯控制器的电路相对简单，采用单板结构进行安装。在安装开始之前，
我们先考虑元器件的合理布局，分析实验原理图可得，电路有信号源、输入结构和输出结构等，故布局采取信号流原则：按电路信号流向布放，避免输入输出，高低电平部分交叉。
整体布局如下：在面包板上集成器件对称排放，第一排从左到右分别为多谐振荡器、计数器、译码器和8×8发光二极管阵列，第二排从左到右分别为多谐振荡器、计数器（2片）和存储器，两个数码显示管至于面包板的中央位置，便于观察。
整体布局完成后，再从左到右开始插接分立元件并连线。关于连线的插接要满足工艺性及检测的要求，尽量使用工具操作，做到横平竖直，90度转角。先根据布线要求的连线长度剪好导线，剥去导线两头绝缘皮，然后用镊子把导线两头弯曲成直角。把准备好的连线插入相应位置的插孔中。插拔连线时，应用镊子夹住导线后垂直插入或拔出插孔，不要用手插拔，以免把导线插弯。连线时要求贴紧面包板，不要留空隙。为了查线和美观，连线采用不同的颜色（电源线用红色，地线用黑色，其余模块间连线用黄色，模块内部用灰色，显示器部分的连接用蓝色加以突出），连线也应做到横平竖直。
连线是一项需要耐心的工作，当连线较多时，布线也很繁琐。要满足工艺性的要求就需要多花心思合理安排，否则布线混乱，检测时也很麻烦。总体来说，我们这一组的安装在满足工艺性的基础上适当兼顾了美观性，工作完成得很出色，与其它组相比较起来，我们以最少的最整齐的连线完成了功能最多的电路。这点一直得到了很多同学的赞赏与羡慕。
2、电路的调试
把电子元器件连接好之后，调试是实现特定功能的关键。电路在认真、细致的调试之后才能获得满意的性能要求。
由于彩灯控制器的电路由多个模块组成，因此采用分块调试法。分块调试有很多优点，这在实验过程中我们都体会到了。分块调试可以让问题出现的范围缩小，可及时发现，易于解决。按照信号的流向组装一个模块就调试一个模块，然后再继续组装其他模块。
彩灯控制器的设计用到的芯片大都是常用的芯片，因此调试时遇到的问题不是很多，主要有以下几个问题：
1、对EEPROM2864的编程不够灵活，前几次编程我们只是把编程码按顺序输入电脑界面。但拿回来装上电路后，我们发现显示并没有按我们实际的要求进行。到后面都是全屏都亮。刚开始我们怀疑是芯片有问题，编程的时候没有全编辑进来，可是换了芯片后，结果还是那样。后来我猛然想到，可能是我们编程的地址不对，我按着这个思路想下去，觉得有了眉目，马上把我的想法告诉了队友，然后我找出了正确的地址区间。原来是因为我们才用的是74LS160而不是161，我们的地址区间有跳过6进制直接进入下一区间，所以应该把跳过的区间忽略不输入编码，在下一区间进行输入。经过试验，验证了我的猜想，我们改过来之后，点阵上既能正常顺序显示。
2、接线时，不够细致认真。在放上8X8点阵后，发现有某一列始终不亮，我们猜想可能是某条线出了问题，所以我们找到相应管脚的接线出仔细检查，然后果然找出了接错的线，并同时还发现了其他条插错位置的线，更正过来后，点阵既能正常显示。
3、对实验仪器不熟悉。观察多谐振荡器的输出波形并且测量频率本来是一件很简单的事情，但由于对示波器不熟悉，不懂得如何调节，以至于观察不到矩形波。感谢老师的耐心指导，最终我们学会了如何调节示波器。
4、管脚接触不良。在测试8×8发光二极管点阵时，第七列的发光二极管出现异常（有时候全亮，有时候不亮）。在刚开始测试时由于没串好限流电阻，烧坏了一个二极管，当这个二极管的阳极为高电平时，第七列灯全部不亮，当它的阳极为低电平时第七列正常工作。这个现象让我们误认为错误的发生是由于那个烧坏的二极管。可是当我们将这个点阵的接线重新插好时发现二极管又恢复正常。接触不良虽然是小马虎，但往往可以引发大问题，而且出现的问题多种多样，因此在接线时一定要做到规范。
5、对书本知识运用不灵活。由于时间等方面的限制，我们只设计了100幅不同的图案，当100幅不同的图案显示完毕后，彩灯便处于非正常工作状态，不能自动循环显示。这个问题在老师检查时才被发现，其实解决方法很简单，只要将EEPROM的第11个输入管脚接地就可以达到要求。但是由于思维的局限性，没有考虑到这方面的问题。
除了上面提到的，我们还遇到一些其他细小的问题，如扫描频率的调节等，但最后都被我们一一解决。
由于这次调试采用的是分块调试，因此最后调试起来很方便，提前完成了任务。
第四章结束语
在本次课程设计中，虽然进行的较顺利，但我们还是遇到了一些问题，但在同学及老师的帮助指导下，问题都得到了解决，并顺利完成了课题。在实习过程中，我的实践动手能力得到了很大的提高，而且学会了如何解决问题，遇到问题不再手足无措。尤其是在我们遇到问题后，经过我的思考想出解决方案并告诉队友后，我们一同分享成功的喜悦，那种心情是最难为可贵的。
同时，我们对这次实验的成果还是很满意的。在工艺上我们做到了无可挑剔，无论是布线还是连接，我们都严格按照“直线与90度”的标准完成，看着自己的作品，我们很高兴。就功能上来说，我们也完成了很多功能。比如复位，分组，选画，暂停等等。用最简单的连线电路，完成了最多的功能，这是我们的靓点与自豪之处。
为了让彩灯控制器具有更强的应用性，我们还可以对其功能进行完善，比如增加任意选择画面功能。在我们的设计中，只能通过两种复位键控制电路，使其回到第一幅画面或者每一组的第一幅画面。只需将低频计数器的地位的四个输入端分别接到开关上，通过改变预置数来达到任意选画功能。这个实现起来还是很容易的，通过适当的接线可以达到此目的。
此次课程设计是很有意义的，不仅巩固了我的课本知识，还提高了我的动手实践能力和解决问题的能力，而且培养了我的团队合作精神。
元器件明细表
名称型号参数数量备注
计数器74LS161 1片二进制计数器计数器74LS160 2片十进制计数器译码器74LS138 1片译码器
定时器NE555 2片定时器
8×8的发光
二极管点阵
1片无
存储器EEPROM2864 1片可编程存储器
电容0.01μf
10μf 4个
1个
无
固定电阻100kΩ
3KΩ
1KΩ
2个
1个
1个
无
可变电阻1MΩ1个无手动按钮2个无八段共阴数码管LS543 2个无数码管驱动器74LS48 2个无
参考文献
陈明义，宋学瑞主编.电工电子实验教程.中南大学出版社，2002. 陈明义主编.电子技术课程设计实用教程.中南大学出版社，2002. 陈明义主编.数字电子技术基础.中南大学出版社，2005.
附图
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。
单片机课程设计报告
用单片机设计节日彩灯控制器 一、设计任务与要求 本实验中采用汇编语言和89C51单片机实现几日彩灯控制器，在Keil uVision软件环境中编辑和调试节日彩灯程序，并在Proteus软件环境下仿真节日彩灯的硬件电路。可编程节日彩灯系统采用8个LED灯来模拟彩灯的显示，设计要求8个LED灯能以多种不同的方式变换的亮灭，以达到节日彩灯的效果。 本实验中彩灯具体的变换方式采用以下四种方式： 方式一：启动彩灯运行，按下与89C51单片机P1.2相连接的按钮，则彩灯按照由上而下的顺序依次点亮。 方式二：停止彩灯运行，按下与89C51单片机P1.3相连接的按钮，则彩灯全部熄灭。 方式三：向下依次点亮彩灯，按下与89C51单片机P1.4相连接的按钮，则彩灯按照由上向下的顺序依次点亮。 方式四：向上依次点亮彩灯，按下与89C51单片机P1.5相连接的按钮，则彩灯按照由下向上的顺序依次点亮。 二、设计方案 以80C51单片机为控制核心，采用模块化的设计方案，运用LED彩灯、按键等组成电路，实现彩灯在开启时满足不一样的闪亮方法。按键可以在彩灯使用的时候选择不同的亮法，使彩灯流动的方向改变，键一可以使彩灯由上而下开始流动，键二可以使彩灯停止，三号键可以使彩灯由上而下流动，四键则可以使彩灯由下而上流动。通过按键能方便使用者选择节日彩灯的开启、流动方向和停止。系统框图如下： 三、单片机设计节日彩灯控制器的硬件电路设计
单片机设计过程中用到的管脚说明： 1、VCC（40）：供电电压。 2、GND（20）：接地。 3、P1端口（P1.0-P1.7）：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口， P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高电平，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 4、P2端口（P2.0-P2.7）：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口 缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1” 时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 5、P3端口（P3.0-P3.7）：P3口管脚是一个带有内部上拉电阻的8位的双向I/O 端口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入端时，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，其中P3.3可作为外部中断1输入。 6、XTAL1(19)：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 7、XTAL2(18)：来自反向振荡器的输出。 8、EA（31）：外部程序存储器访问允许控制端。 打开PROTEUS的ISIS编辑环境，从PROTEUS中选取该电路所需要的元器件，放置元器件、放置电源和地、连线得到下图所示的电路原理图，再点菜单栏工具下拉的电气规则检查，当规则检查出现：“NETLIST GENERATED OK NO ERC ERRORD FOUND”，表示通过检查。电路设计完成。
专业班级 院系物理与电子信息学院 姓名学号同组人 实验室组号日期 成绩 课程单片机原理与应用指导老师肖鹏程 试验项目编号 试验项目名称多功能彩灯控制器的设计一、实验目的 1．熟悉Keil uVision2软件的安装和应用； 2．熟悉Proteus7.8软件的安装和应用； 3．掌握《单片机多功能彩灯控制器的设计》的编程、仿真和调试方法。 二、实验环境 1．微机一台； 2．Proteus7.8电路设计和仿真软件； 3．Keil uVision2编译和调试软件； 三、实验原理 图1是单片机多功能彩灯控制器的电路原理图，P2接8只LED，限流电阻为220Ω，时钟电路接在单片机的DIP18、DIP19，复位电路接在单片机的DIP9, DIP31接Vcc。 要求用C语言编写程序，使该电路的功能为，上电后8只LED的显示状态为：【○○○○○○○●】→【○○○○○○●○】→【○○○○○●○○】→【○○○○●○○○】→【○○○●○○○○】→【○○●○○○○○】→【○●○○○○○○】→【●○○○○○○○】→【○○○○○○○○】， 时间间隔为300mS，循环往复。
图1单片机输出控制电路原理图 多功能彩灯控制器的参考程序如下： #include
{ for(m=0;m<=8;m++) { P2=~table001[m]; delay300ms(); } } } void delay300ms() { unsigned char i,j,k; for(i=3;i>0;i--) for(j=200;j>0;j--) for(k=248;k>0;k--); } 四、实验步骤 1．安装Keil uVision2； 2．安装Proteus 7.8； 3．在Proteus ISIS环境下设计一个用单片机的I/O口（P2）作为Output控制8只LED的电路； 4．在Keil uVision2环境下，用C语言编写多功能彩灯控制器的程序，编译生成hex文件。当出现错误时，使用Debug调试和修改程序，直到生成hex文件。5．将生成的hex文件加载到单片机，运行仿真，观察现象，记录结果； 五、实验记录与处理 1. 多功能彩灯控制器的实验结果（仿真）如下： 时间LED工作状态时间LED工作状态 0 0
电子技术课程设计 ---彩灯控制器 学院：电子信息工程学院 班级： 学号： 指导教师：
彩灯控制器 一、设计任务与要求： 设计一个彩灯控制器，要求： 1.四路彩灯从左向右逐次渐亮，间隔为1秒。 2.四路彩灯从右向左逐次渐灭，间隔为1秒。 3.四路彩灯同时点亮，时间间隔为1秒，然后同时变暗，时间为1秒，反复4 次。 二、总体框图 图（1）总体框图 根据设计要求，电路设计大体思路如下： 由脉冲发生器发出频率脉冲信号，利用计数器加法计数功能输出0000~1111的脉冲信号，经过数据选择器分别在0000~0011，0100~0111，1000~1111三个时段输出不同的高低电平，控制移位寄存器实现右移→左移→置数功能，从而控制
彩灯按照设计要现亮灭。 三、选择器件 本次课程设计所用器件如表一： 表一本次课程设计所用器件 1.同步二进制计数器74LS163
表二7-3 74LS163功能表 根据逻辑图、波形图、功能表分析，74LS163具有如下功能： 管脚图逻辑符号 1)1是同步4位二进制加法计数器，M=16，CP上升沿触发 2)2既可同步清除，也可异步清除。同步清除时，清除信号的低电平将在下一 个CP上升沿配合下把四个触发器的输出置为低电平。异步清除时，直接用 清除信号的低电平把四个触发器的输出置为低电平。 3)3同步预置方式：当LD = 0时，在CP作用下，计数器可并行打入预置数据. 当LD = 1时，使能输入PT同时为高电平，在CP作用下，进行正常计数。 4)PT任一为低时，计数器处于保持状态。 5) 5 CO为进位输出，可用来级联成n位同步计数器。 2．四位双向移位寄存器74LS194
《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：
课程设计任务书 注：1.课程设计完成后，学生提交的归档文件应按照：封面—任务书—说明书—图纸的顺序进行装订上交（大张图纸不必装订） 2.可根据实际内容需要续表，但应保持原格式不变。 指导教师签名： 日期： 目 录 专业班级 电传12-2 学生姓名 崔玉君 课程名称 单片机原理与接口技术 设计名称 节日彩灯 控制器 设计周数 2 指导教师 张军朝 设计 任务 主要 设计 参数 1.以单片机为核心，设计一个节日彩灯控制器。 2.P0.0~P0.7接8只红色LED ，P2.0~P2.7接8只绿色LED ，P 3.0~P3.7接8只黄色LED 。 3. P1.2—开始，按此键则彩灯开始流动（依次点亮）。 P1.3—停止，按此键则停止彩灯流动，所有灯为暗。 P1.4—P1.7彩灯不同的显示方式，按下相应的按键彩灯则按照不同的显 示方式显示，渲染节日气氛。 设计内容 设计要求 1.采用AT89S51单片机作为主控芯片及外围控制芯片，设计节日彩灯控 制器的硬件电路。 2.采用AT89S51单片机汇编语言（C 语言），完成节日彩灯控制器的软件 编程。 3.由按键控制流水灯，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，实现题目要求的功能。 4. 采用Proteus 仿真软件完成节日彩灯控制器的硬件设计、软件编程及系 统调试。 主要参考 资 料 1.贾好来.单片机嵌入式系统原理及应用.机械工业出版社，2013.4 2.徐爱钧.单片机原理实用教程基于PROTEUS 虚拟仿真.电子工业出版社， 2009.1 学生提交 归档文件 1.设计说明书一本，包括硬件电路图和软件程序（电子版） 2.采用屏幕录像软件，录制十字路口交通灯控制器运行情况，以MP3的 形式提交。
《8路LED彩灯控制》课程设计报告 专业： 班级： 姓名： 学号： 同组成员： 指导教师： 2011年 1 月8 日
目录 一、课程设计目的 (3) 二、课程设计题目描述和要求 (3) 三、课程设计报告内容 (3) 3.1 器件选择 (3) 3.2 实验电路图 (3) 3.3 原理分析 (4) 3.3.1 脉冲源产生模块 (4) 3.3.2 定时器模块 (4) 3.3.3 寄存器模块 (4) 3.4 具体思路和设计过程 (4) 3.4.1 设计思路 (4) 3.4.2 具体设计过程 (5) 四、焊接与调试 (6) 五、总结体会 (6)
一、课程设计目的 随着社会的发展，人民生活水平不断提高，现代人们越来越注重节能和装饰，因此LED作为一种超节能产品在实际生活中得到广泛应用，它不仅工作电压低，而且使用寿命很长，所以它受到大多数灯光装饰师的青睐。本设计用8路led设计出的彩灯控制电路具有：低能耗、花色多、性能忧、实用美观等特点，实为家居装饰之首选。而具体的课程设计（包括电路图设计、电路板焊接、安装与调试），既可以提高我们的动手能力和实际分析问题能力，还有助于我们加深对数字电路的认识和了解，进一步激发学习的兴趣，为后续学习打下坚实基础。 二、课程设计题目描述和要求 本设计中的8路LED彩灯控制电路，由555定时器、移位寄存器、计数器等器件构成，主要功能是实现三种花色的交错变换，8路led灯的亮和灭组合起来形成有规律的花色，给人以美感，适用于彩灯装饰。 三.课程设计报告内容 3.1 器件选择 555定时器一片、十六进制计数器74ls191两片、双向移位寄存器74ls194两片、0.01uf的电容和2.2uf的电容各一个、47k电阻两个、非门74ls04一个、与非门 74ls20六个、导线若干。 3.2 实验电路图
一．设计目的及要求 1.1 课程设计的目的 1、巩固和加强《数字电子技术》课程的理论知识。 2、掌握电子电路的一般设计方法，了解电子产品研制开发过程。 3、掌握电子电路安装和调试的方法及其故障排除方法，学会用ewb 软件或multisim软件对电路仿真。 4、通过查阅手册和文献资料，培养独立分析问题和解决问题的能力。 5、培养创新能力和创新思维。 1.2 要求 用中规模集成电路实现6路彩灯控制电路，主要用计数器、译码器、移位寄存器等芯片集成，实现以下5种演示花型： 花型1：6路彩灯同时亮； 花型2：6路彩灯同时灭； 花型3：6路彩灯从左至右逐路点亮； 花型4：6路彩灯左侧三个全亮，同时右侧三个全灭； 花型5; 6路彩灯右侧三个全亮，同时左侧三个全灭；
要求彩灯亮、灭一次的时间可调，花型转换的顺序为：花型1、花型2、花型3、花型4，花型5、花型1······且电路有复位控制，复位按钮闭合时彩灯循环输出，按钮断开彩灯熄灭。 二、设计方案的选择和电路框图 2.1 题目分析 我们设计的流水灯实际上是主要使用一个555定时器、一个74LS160，一个74LS42和两个74HC194，这四个芯片对,6个彩灯进行控制，产生循环控制的效果。 2.2题目设计 花型1,111111；花型2,000000；花型3,100000——010000——001000——000100——000010——000001；花型4,111000；花型5,000111。用74HC194移位寄存器来实现。用74LS42译码器来实现对194的控制，实现194的清零，并行输入，以及右移。用74LS160十进制计数器控制42译码器的输出，555定时器根据滑动电阻的调节来实现输出时钟脉冲周期的不同从而控制160计数的快慢，也就实现了彩灯闪烁时间的可调。 2.3 结构框图
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
《单片机原理及应用课程设计》报告——节日彩灯设计 专业：通信工程 班级： 姓名： 学号： 2014年5月
一.课程设计目的 1．巩固和加深对单片机原理和接口技术知识的理解； 2．培养根据课题需要选学参考书籍、查阅手册和文献资料的能力； 3．学会方案论证的比较方法，拓宽知识，初步掌握工程设计的基本方法； 4．掌握常用仪器、仪表的正确使用方法，学会软、硬件的设计和调试方法； 5．能按课程设计的要求编写课程设计报告，能正确反映设计和实验成果，能用计算机绘制电路图和流程图。 二.课程设计要求 以单片机为核心，设计一个节日彩灯控制器： （1） P1.2—开始，按此键则灯开始流动（由上而下）； （2） P1.3—停止，按此键则停止流动，所有灯为暗； （3） P1.4—上，按此键则灯由上向下流动。 （4） P1.5—下，按此键则灯由下向上流动。 三. 硬件设计 3.1 设计思想 在设计中用到单片机最小系统：复位电路以及时钟（晶振）电路、程序烧写电路以及各种颜色的彩灯。 复位电路：复位是单片机的初始化操作，目的是使CPU以及各个寄存器处于一个确定的初始状态。分为手动复位方式和上电自动方式。 时钟电路：51单片机的时钟信号可由芯片内部的震荡电路产生，也可以由外部产生。 3.2主要元器件介绍 四. 软件设计 4.1 设计思想 由按键控制功能的流水灯，LED工作的方式通过键盘的扫描实现。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。 4.2软件流程图 图1-1 程序流程图 4.3 源程序 ORG 0000H AJMP START ORG 0030H START: MOV P0,#0FFH
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
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
课程设计说明书 课程设计名称：数字电路课程设计 课程设计题目：四花样彩灯控制器 学院名称：信息工程学院 专业：通信工程班级：110422 学号：姓名：陈粤龙 评分：教师： 20 13 年9 月23 日 数字电路课程设计任务书20 12 －20 13 学年第 1 学期第19 周－20周 题目四花样彩灯控制 内容及要求 (1) 彩灯一亮一灭,从左向右移动 (2) 彩灯两亮两灭，从左向右移动 (3) 四亮四灭，从左向右移动 (4) 从1～8从左到右逐次点亮，然后逐次熄灭 (5) 四种花样自动变换。 进度安排 1.?布置任务、查阅资料、选择方案、领仪器设备：2天 2.?仿真、画PCB线路图：2天 3.?领元器件、制作、焊接：3天 4.?调试：2天 5.?验收：1天 6.?提交报告：2013-2014学年第一学期?2-3周 学生姓名：陈粤龙
注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。 2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。 前 言 彩灯控制器有着非常广泛的运用，如：LED 彩灯，音乐彩灯控制器，二维彩灯控制器等等，现简单介绍如下： 随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到彩色霓虹灯。LED 彩灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用 彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。但目前市场上各式样的LED 彩灯控制器大多数用全硬件电路实现，电路结构复杂、功能单一，这样一 指导时间:2周 指导地点： E610 任务下达 2013年 9月 22日 任务完成 2013 年 9 月 25日 考核方式 1.评阅 □ 2.答辩 □ 3.实际操作□ 4.其它 □ 指导教师 系（部）主任 摘 要 彩灯控制器在我门日常生活中有重要的运用，如广告牌的设计和节日彩灯的设计都能运用到它的原理。本次设计的四花样彩灯控制器是其中较简单的，但这是进行复杂设计的基础。 本次课程设计要设计一个四花样彩灯控制器。首先要分析设计要求，从要实现四花样入手推导出要使用的芯片。可通过八位右移寄存器74LS164实现八个彩灯的向右移动，从它的右移输入端输入四种码来实现它的四种花样。根据四种花样确定这四种码，可通过模十六计数器74LS161的输出端接与门74LS08和非门74LS04产生。要实现彩灯的自动转换，把四种码输入四选一数据选择器74LS153的四个输入端，它的地址输入端接双D 触发器74LS74的两个输出端，74LS74可产生四种循环的状态，从而实现彩灯的自动转换。时钟信号由两个555产生，一个产生周期为0.721秒的矩形脉冲控制模十六计数器74LS161和八位右移寄存器74LS164,另一个产生周期为14.01秒的脉冲控制双D 触发器。当彩灯完成一种花样时，双D 触发器输出状态改变，数据选择器选择另一种码输出，彩灯变为下一种花样，直到完成四种花样再循环变化。 经实验验证，所设计的四花样彩器能完成四花样变换，每一种花样循环两次，四种花样不断循环。 关键字：时钟脉冲 分频 自动转换 控制器 数据选择器
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：
1、课设目的 单片机课程设计是配合电子技术基础课程与实验教学的一个非常重要的教学环节。它不但能巩固我们已所学的单片机技术的理论知识，而且能提高我们的电子电路的设计水平，还能加强我们综合分析问题和解决问题的能力，进一步培养我们的实验技能和动手能力，启发我们的创新意识几创新思维。节日彩灯应用于各种场合，如学校，企事业单位，家庭等可以应用于节日彩灯的控制、广告灯控制等场所。通过这个实验，能够对同学们的动手能力有所提高和培养，提高同学对单片机的基本原理的理解，学会一些单片机的简单应用。
总体设计本系统采用AT89C51单片机作为中央处理器。其主要任务收集按键的信息，判断按键时否按下来执行相应彩灯的点亮方式在本系统中，AT89C51单片机的P1口用于接按键，方便使用者选择方式。P0口接的时LED彩灯。下面将从硬件电路设计和软件电路设计及仿真效果三个方面详细阐述。通过这个实验，能够对同学们的动手能力有所提高和培养，提高同学对单片机的基本原理的理解，学会一些单片机的简单应用。了解单片机的基本原理以及基本应用；提高动手制作单片机开发板的能力；掌握基本I/O口的输入输出方法；掌握中断的处理方法以及编程方法；掌握焊接单片机开发板所需要的最基本的最小系统电路。
在设计中用到单片机最小系统：复位电路以及时钟（晶振）电路、以及各种颜色的彩灯。 复位电路： 复位是单片机的初始化操作，目的是使CPU以及各个寄存器处于一个确定的初始状态。分为手动复位方式和上电自动方式。 时钟电路： 51单片机的时钟信号可由芯片内部的震荡电路产生，也可以由外部产生。 程序烧写电路： 在使用串口进行烧写电路时，用到MAX232芯片以及几个104瓷片电容。用STC软件进行程序烧写。 硬件所用器件： 万用板1块AT89C52芯片1块开关1个 导线5米12MHz晶振1个51芯片座1个 1K排阻1个Led彩灯30个按键2个 1K电阻1个10K电阻5个470欧电阻40个 瓷片电容6个5V电源1个电解电容1个 3.1电路图
西安科技大学高新学院 毕业设计（论文） 题目彩灯控制器电路设计 院（系、部) 机电信息学院 专业及班级电专1202班 姓名张森 指导教师田晓萍 日期 2015年5月28日
摘要 随着微电子技术的发展，人民的生活水平不断提高，人们对周围环境的美化和照明已不仅限于单调的白炽灯，彩灯已成为时尚的潮流。彩灯控制器的实用价值在日常生产实践，日常生活中的作用也日益突出。基于各种器件的彩灯也都出现，单片机因其价格低廉、使用方便、控制简单而成为控制彩灯的主要器件。 目前市场上更多用全硬件电路实现，电路结构复杂，结构单一，一旦制成成品就只能按固定模式，不能根据不同场合，不同时段调节亮度时间，模式和闪烁频率等动态参数，而且一些电路存在芯片过多，电路复杂，功率损耗大，亮灯样式单调缺乏可操作性等缺点，设计一种新型彩灯已迫不及待。 近年来，彩灯对于美化、亮化城市有着不可轻视的重要作用。因此作为城市装饰的彩灯需求量越来越大，对于彩灯的技术和花样也越来越高。目前市场上各种式样的LED彩灯多半是采用全硬件电路实现，存在电路结构复杂、功能单一等局限性，因此有必要对现有的彩灯控制器进行改进。 关键词：LED彩灯；STC-89C52单片机；彩灯控制器。
目录 1前言 (1) 1.1设计目的 (1) 1.2设计要求 (1) 1.3总体方案设计与选择的论证 (2) 2节日彩灯控制器的设计 (4) 2.1核心芯片及主要元件功能介绍 (4) 2.1.1 AT89S52芯片 (4) 表1 (5) 2.1.2 74HC377芯片 (5) 2.1.3 74HC138芯片 (6) 2.2硬件设计 (7) 2.2.1直流电源电路 (7) 2.2.2按键电路 (8) 2.2.3时钟复位电路 (8) 2.2.4 LED显示电路 (9) 2.2.5硬件调试 (9) 2.3软件设计 (10) 3 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心得 (16) 附录 (16) 参考文献 (18) 致谢 (19)
西安文理学院机械电子工程系 课程设计报告 专业班级电子信息工程（1）班 课程数字电子技术 题目彩灯控制器 学号 学生姓名 指导教师 2010年 1月
西安文理学院机械电子工程系 课程设计任务书 学生姓名专业班级学号 指导教师职称教授教研室 课程数字电子技术 题目 彩灯控制器 任务与要求 1.掌握NE555定时器的原理及使用方法。 2.学习74LS138译码器的使用方法。 3.掌握CD4040计数器的使用方法。 4.按照设计图连好电路，实现所需功能。 5.攥写课程设计报告 开始日期 2009年12月28日完成日期2010年1月8日 2010年1月8日
目录 设计目的 (1) 设计任务和要求 (1) 总体设计方案 (2) 功能模块设计与分析 (5) 电路的安装与调试 (8) 实验仪器及元器件清单 (11) 心得体会 (10) 附录一系统电路图 (9)
一、设计目的 用CD4040芯片、LS138芯片、NE555芯片完成彩灯控制器。 二、设计要求和任务 通过循序渐进地独立完成数字电路的设计任务，加深对理论知识的理解，有效地提高了动手能力，独立分析问题、解决问题能力，协调能力和创造性思维能力。重点提高在数字电路应用方面的实践技能，树立严谨的科学作风，培养综合运用理论知识解决实际问题的能力。通过电路的设计、安装、调试、整理资料等环节，初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法。 基本要求： （一）．掌握数字逻辑电路分析和设计的基本方法 1.根据设计任务和指标，初选电路； 2.通过调查研究、设计计算，确定电路方案； 3.选测元器件，安装电路，独立进行试验，并通过调试改进方案； 4.分析课程设计结果，写出设计报告。 （二）．培养一定自学能力和独立分析问题、解决问题能力 1.学会分析、找出解决问题的方法； 2.对设计中遇到的问题，能独立思考，查阅资料，寻找答案； 3.掌握一些测试电路的基本方法，课程设计中出现一般故障，能通过“分析、观察、判 断、试验、再判断”的基本方法独立解决； 4.能对课程设计结果进行分析和评价。 （三）．掌握安装、布线、调试等基本技能 1.掌握常用的仿真软件，并能够利用仿真软件进行一定的电路调试、改进； 2.掌握数字电路布线、调试的基本技巧； 3.巩固常用仪器的正确使用方法。 （四）．培养实践能力 通过严格的科学训练和工程设计实践，树立严肃认真、一丝不苟、实事求是的科学作风，并培养团结协作的精神。
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