多彩循环彩灯控制器设计.
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循环彩灯控制器的设计课程设计循环彩灯控制器设计课程设计设计目的:本课程设计的目的是让学生学习如何设计一个简单的循环彩灯控制器。
通过学习这个课程,学生将了解控制器的工作原理、电路设计、软件编程等方面的知识,并且掌握一定的实践操作能力。
课程目标:1. 理解循环彩灯控制器的工作原理;2. 掌握电路设计原理和方法;3. 掌握单片机程序设计方法;4. 能够独立设计循环彩灯控制器电路和程序。
课程大纲:第一章循环彩灯控制器的工作原理1.1 循环彩灯的基本原理;1.2 循环彩灯控制器的基本原理;1.3 循环彩灯控制器的分类。
第二章电路设计2.1 循环彩灯控制器电路的组成;2.2 电路元件的选型和参数计算;2.3 建立例程进行电路仿真;2.4 布局设计;2.5 原理图绘制。
第三章单片机程序设计3.1 概述C语言程序设计基础;3.2 循环彩灯控制器程序的基本流程;3.3 控制器的主程序设计;3.4 IO口和定时器的编程;3.5 中断优化程序设计。
第四章循环彩灯控制器的实现4.1 控制器电路板的焊接和测试;4.2 单片机软硬件程序烧录;4.3 硬件调试;4.4 软件调试。
设计流程:1. 理解循环彩灯控制器的工作原理。
在听讲、课外阅读和答疑互动等多种形式下,加强对循环彩灯、循环彩灯控制器的工作原理、分类等方面的理解。
2. 电路设计。
采用理论教学和实践操作相结合的方式,按照课程大纲的要求,进行电路设计,包括电路元件的选型和参数计算、建立例程进行电路仿真、布局设计、原理图绘制等环节。
3. 单片机程序设计。
理解C语言程序设计的基本概念和流程,在掌握单片机程序设计方法以后,独立完成循环彩灯控制器程序的编写,并利用仿真软件进行调试。
4. 循环彩灯控制器的实现。
根据设计流程,焊接电路板并进行测试,根据需要对电路板和程序进行调试和优化,最终实现循环彩灯控制器。
实验教学:在课程教学中,通过多样化的实验教学方式,激发学生的学习兴趣和主动性,提高学生的实践操作能力。
《数字逻辑系统》设计报告设计题目:彩灯循环控制器的设计专业:电气工程及其自动化班级:姓名:学号:指导教师:设计日期:年月目录一、任务书•• (1)1.设计任务目的•• (1)2.设计任务要求•• (1)3.设计框图•• (1)二、设计过程 (3)1.设计目的 (3)2.设计任务 (3)3.设计方案 (3)4.电路设计 (4)4.1NE555 (4)4.274LS161 (5)4.374LS138 (6)4.4电路总图 (7)5.制作及调试过程 (7)6.结论 (8)致谢 (9)参考文献 (10)附录:元器件清单 (10)一、任务书1.设计任务目的设计一个彩灯流水控制电路,其主要部分实现定时功能,即在预定的时间到来时,如何产生一个控制信号控制彩灯的流向、间歇等,可通过利用中规模集成电路中可逆计数器和译码器来实现正、逆流水功能,利用组合电路实现自控、手控、流向控制等功能。
2.设计任务要求1.8路彩灯循环控制电路2.该彩灯电路可以实现自动循环点亮3.彩灯亮暗能实现右移、流水移动3.设计框图1.1电路原理图二、设计过程1.设计目的掌握555多谐振荡器、译码器、十六进制加/减计数器的逻辑功能和工作原理,设计流水灯电路图,分析与设计时序控制电路。
画出流水灯的整机逻辑电路图,掌握流水灯工作原理及其设计方法,并对各种元器件的功能和应用有所了解。
并能对其在电路中的作用进行分析。
另外,还要掌握电路原理和分析电路设计流程,每个电路的设计都要有完整的设计流程。
这样才能在分析电路中有良好的思路,便于查找出错的原因。
2.设计任务要求(1)用 8个发光二极管作为彩灯显示,设计一个彩灯控制电路,能使彩灯的流向可以变化。
具有彩灯亮点的右移、左移、全亮及全灭等功能。
灯流动的方向可以手控也可以自控,自控往返变换时间为5秒。
(2)彩灯可以间歇流动,10秒间歇1次,间歇时间1秒。
3.设计方案本设计方案使用的元器件是:555多谐振荡器一个、74LS161D(二进制同步计数器)一片、74LS138D一片、LED灯、电阻、电容。
循环彩灯控制电路设计1. 任务背景在日常生活和娱乐活动中,我们经常会看到各种颜色鲜艳、循环变化的彩灯。
通过控制电路的设计,可以实现彩灯的自动循环变换,提供更加丰富多样的视觉效果。
本文将介绍循环彩灯控制电路的设计原理、硬件实现和软件编程等方面的内容。
2. 设计原理循环彩灯控制电路的设计原理基于以下关键要素:2.1. 电源供电循环彩灯的运行离不开稳定的电源供应。
一般情况下,采用直流电源供电,电压稳定在5V或12V。
2.2. LED彩灯选择适合的LED彩灯作为光源,一般选择RGB LED灯。
RGB LED灯具有红、绿、蓝三种基本颜色的发光二极管,可以通过调节电压来调整不同颜色的亮度,同时通过控制三个通道的电压来生成各种颜色。
2.3. 控制电路控制电路负责通过控制信号来实现彩灯的循环变换。
一般常用的控制电路有微控制器、Arduino等。
2.4. 软件编程使用软件编程来控制彩灯的循环变换。
通过编写程序来控制控制电路的输出信号,实现彩灯颜色和模式的切换。
3. 硬件实现循环彩灯控制电路的硬件实现需要以下元件:•电源模块:用于提供稳定的直流电源,确保彩灯正常运行。
•RGB LED灯:作为光源,提供不同颜色的发光。
•控制电路模块:负责接收控制信号,并控制LED灯的亮度和颜色。
•控制设备:如Arduino等,用于编程和控制控制电路模块。
3.1. 连接电源将电源模块连接到电网,确保提供稳定的电源供应。
根据实际需求选择适当的电压和电流。
3.2. 连接RGB LED灯将RGB LED灯的各个引脚依次连接到控制电路模块的输出端口。
一般情况下,红色针脚连接到红色通道,绿色针脚连接到绿色通道,蓝色针脚连接到蓝色通道。
3.3. 连接控制电路模块将控制电路模块的输入端口连接到控制设备上,如Arduino的数字输出引脚。
4. 软件编程软件编程是实现彩灯循环变换的关键步骤。
以下是一个示例程序,使用Arduino编写。
void setup() {// 设置控制引脚为输出模式pinMode(redPin, OUTPUT);pinMode(greenPin, OUTPUT);pinMode(bluePin, OUTPUT);}void loop() {// 红色亮digitalWrite(redPin, HIGH);digitalWrite(greenPin, LOW);digitalWrite(bluePin, LOW);delay(1000); // 延迟1秒// 绿色亮digitalWrite(redPin, LOW);digitalWrite(greenPin, HIGH);digitalWrite(bluePin, LOW);delay(1000); // 延迟1秒// 蓝色亮digitalWrite(redPin, LOW);digitalWrite(greenPin, LOW);digitalWrite(bluePin, HIGH);delay(1000); // 延迟1秒}通过上述程序,可以实现彩灯的红、绿、蓝三种颜色之间的循环变换。
课程设计报告题目名称:七彩循环装饰灯控制器的设计姓名:学号:班级:指导教师:2012年5月目录1.设计目的2.设计要求3.设计内容4.控制器电路各组成部分的工作原理 4.1电路总体功能及设计4.2电路各部分具体功能及设计4.2.1整流滤波电路4.2.2调色时钟脉冲发生电路4.2.3灯光变色控制电路4.2.4负载电路五、参数计算及器件选择5.1、整流滤波电路5.2调色时钟脉冲发生电路六、仿真分析七、元器件清单八、心得体会九、参考文献七彩循环装饰灯控制器的设计一.设计目的1.1熟悉七彩循环装饰灯控制器电路的组成、工作原理和设计方法。
1.2掌握多谐振荡器、触发器、计数器的工作原理、使用方法、特点、用途及主要参数的计算方法。
1.3熟悉集成电路CD4001、555定时器、CD40518、晶闸管、整流、滤波电路的的组成、工作原理、特点及用途。
二 . 设计要求目前,很多商业广告(如灯箱,节日彩灯,霓虹灯等)等采用循环装饰控制的形式。
七彩循环装饰灯能按设计者的要求或快或慢地循环发出红、绿、黄、蓝、紫、青、白七色光,从而起到商业宣传和美化环境的作用,给城市增添了热闹气氛。
我们利用已学的模电数电相关知识,可以自行设计并焊接组装该控制电路。
该控制器由变压器,整流电路,时钟信号发生器,计数器和开关电路等组成。
该电路根据三基色原理,采用红、绿、蓝三种发光二极管,通过混色作用(红、绿、红+绿=黄、蓝、红+绿=紫、绿+蓝=青、红+绿+蓝=白)来产生七种色彩。
三. 设计内容3.1设计题目:设计一个七彩循环装饰灯控制器电路。
各基本单元电路的设计条件和技术指标如下:3.1.1整流滤波电路正弦信号输入电压:220V,50Hz;整流滤波电路输出电压:24V,分压输出(供集成电路用):一组采用稳压管5V;另一组采用集成稳压器。
3.1.2调色时钟脉冲发生和灯光变色控制电路时钟脉冲振荡频率:灯光每隔0.1s~5s自动变换一种颜色,脉冲占空比:60%。
多路彩灯控制器的设计(精选五篇)第一篇:多路彩灯控制器的设计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求是的工作态度。
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,且原理相对简单。
电子技术课程设计选题目录题目1 数控直流稳压电源设计题目2 函数信号发生器设计题目3 便携式语音放大电路设计题目4 交通灯控制器设计题目5 数字钟设计与制作题目6 八路数字抢答器设计题目7 烟雾浓度监测器电路题目8 声·光·触摸三控延时照明电路题目9 四位电子密码锁电路题目10 救护车音响电路设计题目11 汽车尾灯控制电路设计题目12 双音门铃设计题目1 数控直流稳压电源设计1、设计指标输出直流电压调节范围5~15V ,纹波小于10mV ; 输出电流:500mA ; 稳压系数小于0.2; 直流电源内阻小于0.5Ω;输出直流电压能步进调节,步进值为1V ; 由“+”、“-”两键分别控制输出电压步进的增或减。
2、设计方案根据设计任务要求,数控直流稳压电源的工作原理框图如图1所示。
主要包括三大部分:数字控制部分、D/A 变换器及可调稳压电源。
数字控制部分用+、-按键控制一可逆二进制计数器,二进制计数器的输出输入到D/A 变换器,经D/A 变换器转换成相应的电压,此电压经过放大到合适的电压值后,去控制稳压电源的输出,使稳压电源的输出电压以1V 的步进值增或减。
图1简易数控直流稳压电源框图3、电路设计⑴ 整流、滤波电路设计首先确定整流电路结构为桥式电路;滤波选用电容滤波。
电路如图2所示。
U1图2 整流滤波电路电路的输出电压U I 应满足下式:U ≥U omax +(U I -U O )min +△U I式中,U omax 为稳压电源输出最大值;(U I -U O )min 为集成稳压器输入输出最小电压差;U RIP 为滤波器输出电压的纹波电压值(一般取U O 、(U I -U O )min 之和的确良10%);△U I 为电网波动引起的输入电压的变化(一般取U O 、(U I -U O )min 、U RIP 之和的10%)。
对于集成三端稳压器,当(U I -U O )min=2~10V 时,具有较好的稳压特性。
数电课程设计--彩灯循环控制电路设计《数字电子技术课程设计》报告——彩灯循环控制电路设计1.课程设计目的1.1巩固和加强“数字电子技术”课程的理论知识的理解和应用。
1.2独立设计出比较复杂的实用数字电子线路。
1.3提高电子电路实验技能及Multisim10仿真软件的使用能力。
1.4通过数字电子线路的设计、安装和调试,初步掌握数字电子线路单元电路的分析与设计方法。
1.5巩固所学理论,提高动手能力、创新能力和综合设计能力2.课程设计要求2.1所设计彩灯要能够自动循环点亮。
2.2彩灯循环显示且频率快慢可调。
3.3控制电路具有8路以上输出。
3.电路组成框图电源接入↓555定时电路↓计数器电路↓译码器电路↓彩灯演示电路4.元器件清单器材数量555 time rated 174HC163D_6V 174HC154DW_6V 1彩色发光二极管 8100Ω电阻 1800k电阻 25V电压源 1100nF可变电容 110nF电容 15.各功能块电路图5.1时钟信号产生电路通过调节C1来调节555定时器输出频率。
VCCOUTU3555_TIMER_RATEDGNDDIS RSTTHR CONTRI R41mΩR51mΩC210nF 14C1100nF Key=A45%1620VCC5.2计数电路使74HC163D 计数器实现000至111的计数循环。
U174HC163D_6VQA 14QB 13QC 12QD 11RCO15A 3B 4C 5D 6ENP 7ENT 10~LOAD 9~CLR 1CLK2U274HC154DW_6VO23O34O56O45O67O12O78O01O89O910O1011O1113O1214O1315O1416O1517A 23B 22C 21D20~G118~G219VCCOUTU3555_TIMER_RATEDGNDDIS RST THR CONTRI 13910115.3译码显示电路用100Ω连接在5V 电源与LED 灯之间,来保证LED 灯上通过的电流处于最大电流内,用74HC154来实现计数器输出数字的译码,从而使对应灯亮起。
第1章课题构思用集成电路设计一台彩灯控制器。
用计数器和译码器设计制作一个双色三循环方式彩灯控制器。
(1)控制器有8路输出,每路用双色发光二极管指示。
(2)控制器有3种循环方式:方式A:单绿左移一单绿右移一单红左移一单红右移;方式B:单绿左移一全熄延时伴声音;方式C:单红右移一四灯红闪、四灯绿闪延时。
(3)由单刀三掷开关控制3种方式,每种方式用单色发光二极管指示。
(4)相邻两灯点亮时间约在0.2~0.6s间可调,延时时间约在1~6s间可调。
(5)要求用10V电源设计。
第2章设计方案及选用方案一:采用16个限流电阻。
方案二:采用8个限流电阻。
方案三:采用一个限流电阻。
方案比较:采用16个限流电阻时,各元器件均能很好的承受电路中的电流,不会超过额定电流范围,比较安全。
但是器件的数量过多,显的电路过于复杂,所以不予采用。
采用8个限流电阻时,每个电阻流过的电流一般为20~30mA。
一般发光二极管的极限电流为20~30mA,压降为2V,电流取为10~15mA以保证有足够的亮度,而且不会损坏发光二极管。
而采用1个限流电阻时,其中流过的电流会达到20ⅹ16=320mA,显然电流比较大,电阻会出现过热的现象。
综上所知选择采用8个限流电阻的电路更为合理。
第3章设计原理框图设计任务中所要求的3种循环方式并不复杂,用中小规模集成电路就能实现,因此,本课题选用中小规模集成电路来设计,以提高学生综合运用数字电路的能力。
本控制器应由方式选择、计数器、译码器、LED显示电路、振荡器、控制电路、延时电路、蜂呜器等组成,其框图如图2.1所示。
图2.1 双色三循环方式彩灯控制器框图第4章核心器件介绍本控制器的核心元器件为计数器和译码器,分别采用CMOS中规模集成电路CC4516和CC4514。
CC4516为16脚双列直插的中规模集成可预置数的4位二进制加/减计数器(单时钟),其引脚如图6.35示。
CC4516有5种功能:置数、清零、不计数、加计数、减计数,具体功能如表6-2所示。
目 录1 EDA简述 (1)1.1EDA介绍 (1)1.2硬件描述语言VHDL (1)1.3设计背景 (1)2 设计目的及设计要求 (2)2.1设计要求 (2)2.2设计目的 (2)3 设计原理 (2)3.1方案设计 (2)3.2模块设计 (3)3.2.1 32进制计数器模块 (3)3.2.2 集成分频器模块 (3)3.2.3 4进制计数器模块 (4)3.2.4 四选一选择器模块 (5)3.2.5 彩灯控制器模块 (6)3.3系统结构 (7)3.4彩灯控制器的管脚图 (8)4 实验结果和总结 (8)4.1实验结果 (8)4.2总结 (9)参考文献 (11)附录 (12)32进制计数器模块程序 (12)分频器模块程序 (12)4进制计数器模块程序 (14)4选1选择器程序 (15)彩灯控制模块程序 (16)1 EDA简述1.1 EDA介绍《EDA技术课程设计》注重实践操作和应用能力的培养,对每个设计案例都详细地阐述了系统设计的要求、系统设计方案、VHDL源程序和系统仿真波形图,且所有给出的程序均经过调试,确保设计的正确性。
《EDA技术课程设计》可供高等院校的电子信息工程、通信工程、自动化、仪器仪表、计算机及相关专业的本科生或专科生使用,特别适合作为EDA技术课程的实验、课程设计、综合实践和电子设计竞赛的指导教材,同时也可作为从事EDA技术应用与开发的工程技术人员的设计参考书。
1.2 硬件描述语言VHDLVHDL的全名是Very-High-Speed Integrated Circuit HardwareDescription Language,诞生于1982年。
1987年底,VHDL被IEEE和美国国防部确认为标准硬件描述语言。
VHDL语言是一种用于电路设计的高级语言,主要用于描述数字系统的结构,行为,功能和接口。
除了含有许多具有硬件特征的语句外,VHDL的语言形式和描述风格与句法是十分类似于一般的计算机高级语言。
8路彩灯控制器设计详细讲解(附图)学校:北华大学班级:信息 11-2姓名:王杰学号:28号指导教师:曲萍萍实验日期:2013.5.20—5.24一、软件内容二、实习目的和任务三、设计原理过程四、最终设计方案五、实习心得六、参考文献一、软件内容MAX-Plus?开发软件是美国Altera公司自行设计的第三代课编程逻辑器件的EDA开发工具。
它是一种与器件结构无关的集成设计环境,提供了灵活和高效的界面,允许设计人员选择各种设计输入方法和工具,能够支持Altera公司的MAX、Classic、FLEX以及ACEX系列的PLD器件。
MAX-Plus?开发软件丰富的图形界面和完整的、可即时访问的在线帮助文档,使设计人员能够轻松愉快地学习和掌握MAX-Plus?开发软件,方便地实现设计目的。
MAX-Plus?的特点:1、支持多种操作平台;2、提公开发性的界面;3、提供与PLD 器件结构无关的设计环境;4、提供丰富设计库;5、支持多种输入方式;6、具有高度集成化的开发环境;7、具有模块化的设计工具;8、提供Megacore功能;9、具有Opencore特性MAX-Plus?的主要功能:1、支持PLD器件;2、支持的设计输入方式;3、提供设计编译;4、提供设计验证;5、提供器件的编程和配置MAX-Plus?的设计流程:1、设计输入;2、设计检查;3、设计便衣;4、设计仿真;5、器件编程;6、测试验证;7、修改设计。
二、实习目的和任务实习目的: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。
实习任务:设计一个能实现8路彩灯循环显示的彩灯控制器。
具体要求如下:1、8路彩灯的循环花型如下表所示;2、节拍变化的时间为0.5s和0.25s,两种节拍交替运行;3、三种花型要求自动循环显示移存器输出状态编码表节拍序号花型1 花型2 花型3 1 00000000 00000000 00000000 2 10000000 00011000 10001000 3 11000000 00111100 11001100 4 11100000 01111110 11101110 5 11110000 11111111 11111111 6 11111000 11100111 01110111 7 11111100 11000011 00110011 8 11111110 10000001 00010001 9 11111111 10 11111110 11 11111100 12 1111100013 1111000014 1110000015 1100000016 10000000三、设计原理过程(1)总体方案的设计; 在方案一的基础上将整体电路分为四块。
目录1设计目的及任务 (3)1.1设计目的 (3)1.2设计任务 (3)2. QUARTUS II软件简介 (3)3 EDA技术 (4)4设计原理 (4)4.1设计分析 (4)4.2循环彩灯控制器整体设计 (5)4.3程序设计框图 (7)4.4彩灯控制器模块的程序设计及仿真 (7)4.4.1VHDL源程序 (8)4.4.2仿真波形 (9)4.5结果分析和总结 (9)5心得体会 (10)参考文献 (11)摘要现在各大中城市商店都已普及彩灯装饰,所彩灯控制技术的发展已成定局。
而部分小城市尚未普及,但随着城市建设日益加快,象征着城市面貌的彩灯装饰行业也将加速发展,彩灯控制器的普及也是毫无疑问的,所以未来彩灯控制器的市场还是十分有潜力的。
彩灯的发展也在日新月异,特别是随着我国科学技术的发展,彩灯艺术更是花样翻新,奇招频出,传统的制灯工艺和现代科学技术紧密结合,将电子、建筑、机械、遥控、声学、光导纤维等新技术、新工艺用于彩灯的设计制作,把形、色、光、声、动相结合,思想性、知识性、趣味性、艺术性相统一。
本实验利用VHDL语言对交通控制的逻辑功能进行描述,通过Quartus2和Cyclone芯片的强大功能使其功能得到实现。
经过验证,基本达到实验目的,能够满足彩灯控制的需求。
关键字:彩灯控制器 VHDL QuartusⅡ循环彩灯控制器1设计目的及任务1.1设计目的(1)学习QuartusⅡ的结构、特点和性能;(2)学习的实用方法和编程过程;(3)熟悉EDA工具设计数字电路的设计方法,掌握VHDL硬件描述语言设计方法;(4)通过对循环彩灯控制器的设计,来加深对可编程逻辑器件的理解和掌握;(5)能够运用VHDL编程语言编写实验程序,进一步对所学的EDA知识进行掌握与实际应用。
1.2设计任务设计一个循环彩灯控制器,该控制器控制红、绿、黄三个发光管循环发亮。
要求红发光管亮2秒,绿发光管亮3秒,黄发光管亮1秒。
2. Quartus II软件简介2.1 Quartus II软件介绍Quartus II 是Alera公司推出的一款功能强大,兼容性最好的EDA工具软件。
摘要本实验设计中555彩灯控制器可用于对霓虹灯或彩灯及节日字灯的控制,555节日彩灯控制器电路由555 电路和十进制计数器CD40I7 组成,其中555 电路用来产生移位控制脉冲,CD40I7 用来对控制脉冲实现移位,传递出的触发信号脉冲驱动彩灯作循环流动。
4 个输出端按照一定的时间间隔,以1H→2H→3H→4H 的顺序循环流动,第4个输出端熄灭后停歇2倍于两灯间的停歇时间后重新进入下一循环。
关键词:循环发光控制器NE555集成时基电路第一章循环发光控制器系统硬件介绍1.1电路构成原理图图2-1彩灯循环控制器电路PCB原理框图图2-2 彩灯循环控制器电路PCB板图图2-3 彩灯循环控制器电路3D显示图2.2实验元器件构成及功能分析(1)NE555 555集成时基电路是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路,可连接成多谐振荡电路,产生单位脉冲,用于触发计数器。
在延时操作中,脉冲由一个电阻和一个电容控制。
用于稳定工作的振荡器时,频率由两个电阻和一个电容控制。
NE555会在下降延触发和清零,此时输出端产生200mA的电流。
NE555的工作温度为0℃~70℃。
图2-4 NE555定时器各管脚说明:1接地2触发3输出4复位5控制电压6门限(阈值)7放电8电源电压Vcc。
其功能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。
(2)计数器/译码分配器CD4017计数器是用来累计和寄存输入脉冲个数的时序逻辑部件。
在此试验设计电路中我们采用了十进制计数/分频器CD4017,它是一种用途非常广泛的电路。
其内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。
CD4017是一块十进制计数\分频器。
数字电子技术课程设计双色三循环方式彩灯控制器学院:专业:姓名:班级:学号:指导老师:目录一、摘要 (3)二、课题构思 (3)三、方案设计 (4)四、单元设计 (5)五、电路工作原理 (9)六、体会 (9)七、参考文献 (10)一、摘要循环彩灯的电路很多,循环方式更是五花八门,而且有专门的可编程彩灯集成电路。
绝大多数的彩灯控制电路都是用数字电路来实现的,例如,用中规模集成电路实现的彩灯控制电路主要用计数器,译码器,分配器和移位寄存器等集成。
本次设计的双色循环彩灯控制器就是用计数器和译码器来实现,其特点用双色发光二极管,能发红色和绿色两色光。
二、课题构思1、用中小规模集成电路设计一台彩灯控制器。
用计数器和译码器设制作一个双色三循环方式彩灯控制器。
2、控制器有8路输出,每路用双色发光二极管指示。
3、控制器有3重循环方式:方式A:单绿左移---单绿右移---单红左移---单红右移;方式B:单绿左移---全熄延时伴声音;方式C:单红右依---四灯红闪,四灯绿闪延时。
4、由单刀掷开关控制3种方式,每种方式用单色发光二极管指示。
5、.两灯点亮时间约在0.2~0.6S间可调,延时时间约在1~6S间可调。
6、要求用10V电源设计。
三、方案设计近年来,因为中,大规模集成电路的迅速发展,使得数字逻辑电路的设计发生了根本性的变化。
在设计中更多的使用中。
大规模集成电路,不仅可以减少电路组件的数目,使电路简捷,而且能提高电路的可靠性,降低成本。
因此,双色三循环方式彩灯控制器总体方案设计如下:1,根据总的功能和技术要求,把复杂的逻辑系统分解成若干个单元系统,单元的数目不宜太多,每个单元也不能太复杂,以方便检修。
2,每个单元电路由标准集成电路来组成,选择合适的集成电路及器件构成单元电路。
3,考虑各个单元电路间的连接,所有单元电路在时序上应协调一致,满足工作需求,相互间电气特性应匹配,保证电路能正常,协调工作。
1、基本原理设计任务中所要求的3种循环方式并不复杂,用中小规模集成电路就能实现。
数字电路课程设计报告课程名称:循环彩灯控制器学生姓名:学号:班级: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proteus2 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:年月日循环彩灯控制器的设计1.摘要本次循环彩灯的设计制作由时钟信号CP电路、花型控制电路、花型演示电路、节拍控制电路构成的集成电路来实现,其中花型控制电路由1614位二进制同步计数器完成,花型演示电路由195 双向移位寄存器完成(可左移右移完成花型变化),节拍变化由151八选一数据选择器完成,节拍的快慢变化可有74双上升沿D触发器完成,它可实现二分频。
1. 设计意义及要求1.1 设计意义对《数字电子技术基础》学习,我们掌握一些关于数字电子技术的基础知识和基本技能,具备了在日常生活与学习中应用数字技术解决问题的基本态度与基本能力但是对于各种门电路、元器件芯片的结构及其工作原理等知识,我们的理解依然比较肤浅。
通过为期两周的课程设计,可以让我们对课堂上的知识有更深入的理解,同时做到理论与实际相结合。
此外,课程设计能够最直接有效的训练我们的创新思维,提高分析问题、解决问题的能力。
1.2 设计要求1. 使16 只彩灯从右到左逐一循环点亮2. 使16 只彩灯按照1111 1110 1111 1110 左移循环点亮,即最开始为第8只和第16只彩灯亮,紧接着熄灭,同时第7只和第15只彩灯亮............... 依此循环点亮。
3. 使16 只彩灯交替闪烁。
4. 使中间两个彩灯发亮,然后从两边再增加两个发亮,一直下去,直到16 个彩灯全亮。
5. 接着重复以上动作,这样一直循环下去。
时间间隔为1 秒。
2.方案设计2.1 设计思路首先需要个脉冲源信号刺激,之后对于流水灯的移位功能可以采取寄存器来实现,本实验采用的是74LS198芯片。
总体方案共分为6大块。
第一块实现实现左移循环,第二块实现两两左移循环点亮,第三块实现交替闪烁,第四块实现向外扩散,第五块实现时钟信号的产生,第六块实现计数2.2方案设计221设计方案一电路图计数器时钟信号向外扩散图2-1方案一方框图2.2.2.设计方案二电路图本方案实现的核心是MCU控制电路,以AVRmega16单片机为控制核心,用C语言编程,控制彩灯实现多花样循环功能。
AVR单片机最小系统AVRmega16单片机和复位电路,还有晶振电路(16Mhz)。
AVR单片机具有高性能、低功耗的特点使用AVR的时钟源(晶振、内部RC等)不经过分频直接提供给CPU使用,而51的CPU主频等于晶振的12分频此最小系统实现对系统的控制等功能。
彩灯循环显示控制器
一.实验目的
1、了解数字电路中触发器、移位寄存器、集成计数器等单元电路的综合运用。
2、了解彩灯循环显示控制电路的工作原理。
二.实验方案
1、设计4路输出循环彩灯电路,实现花型1、花型
2、花型3
2、设计8路输出循环彩灯电路,实现花型1、花型2
三.实验步骤
1、检查数字万用表,判定导线好坏
2、调节稳压电源输出5V
3、按图连接电路
四.时序仿真
1、4路输出循环彩灯电路
4路输出循环彩灯电路
CP1:CLK CP2;4分频输出 LD:74LS193置数端2、8路输出循环彩灯电路
8路输出循环彩灯电路
五.实验验证
1、4路输出循环彩灯电路:当电路连接到电路箱,可以看到实验结果跟预期一样。
花型1(L3,L3 L2,L3 L2 L1,L3 L2 L1 L0)、花型2(L0,L1 L0,L2 L1 L0,L3 L2 L1 L0)、花型3(L3—L0全亮后全灭)依次循环显示。
2、8路输出循环彩灯电路
当电路连接到电路箱,可以看到实验结果跟预期一样。
花型1(由中间往外对称依次点亮,全部亮后,由中间往外依次熄灭),花型2(前4路彩灯与后4路彩灯分别从左到右依次点亮,再顺次熄灭)交替循环显示。
六.实验心得
1、本次实验的电路连线比较复杂,稍不留神就接错,无法达到预期效果,所
以在连线过程中要很细心。
2、当加入脉冲时,如果f过大时,会发现LED灯出现橙色。
将f调小后,
LED灯会出现红绿两种颜色。
3、当连接NE555芯片时,不用接上脉冲,也能出现花型1、花型2交替循环
显示的现象。
武汉理工大学《电工电子综合课程设计》说明书 1 1 设计意义及要求 1.1 设计意义 (1) 通过此次课程设计,加深同学们对理论知识的理解,培养同学们的动手动脑能力以及解决实际问题的能力。 (2) 培养同学们之间相互学习、相互交流合作共同解决问题的能力。 (3) 培养同学们对电子设计的兴趣,查阅相关资料解决疑难的能力。 (4) 同学们自学protues仿真软件画电路图并进行仿真操作,培养学生的自学能力。 (5) 增强同学们的创新能力,鼓励同学们设计出属于自己的方案。 1.2 设计要求 现有8只彩灯,试设计一控制器,要求彩灯能实现如下追逐图案: (1) 使8只彩灯从右到左逐一循环点亮。 (2) 使8只彩灯按照 1110 1110左移循环点亮。 (3) 使8只彩灯交替闪烁。 (4) 接着重复以上的动作,这样一直循环下去。时间间隔为0.5秒。 (5) 严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。 2 方案设计
2.1 设计思路 2.1.1 设计方案一 设计要求彩灯完成三个可以循环的功能,于是就把设计分为几个独立的功能模块进行设计,每一个模块完成特定的功能,再把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。由555多谐振荡器产生脉冲,再用74LS161进行分频,为电路提供脉冲信号。彩灯花样控制电路由74LS198和门电路构成。循环选择控制电路由74LS161和门电路组成。
图2.1 多彩循环彩灯控制器设计方案一系统框图 多谐振荡器
分频计数器 门电路选择器 移位寄存器 多谐振荡器 输出 计数器 武汉理工大学《电工电子综合课程设计》说明书 2 具体设计步骤:先将每个设计的功能要求的单独电路画出来,通过74LS198双向移位寄存器来实现对彩灯的直接控制。在完成单个功能要求之后,通过计数器74LS161配合相应的门从而选择哪一个门电路结构工作,把预先存在相应门电路结构输入端的数据送到移位寄存器74LS198的数据输入端,并对其进行置数。给移位寄存器加上相应的反馈,配合脉冲工作,当移位寄存器输出一种彩灯花样结束后,就重新置一次数,切换一种工作状态,从而实现在三种彩灯花样之间的循环。 2.1.2 设计方案二(小组方案) 此方案运用AT89S52单片机,通过IO口直接驱动LED灯。通过编写相应的程序从而实现在三种工作状态之间的切换。 设计框图如图2.2所示:
图2.2 多彩循环彩灯控制器设计方案二系统框图 2.2 方案设计
2.2.1 设计方案一电路图 多彩循环彩灯控制器设计方案一电路原理图如图2.3所示: 工作原理: 一、 接通电源,555多谐振荡器产生周期为0.5秒的脉冲信号,将脉冲信号分别送给计数器74LS161(1)和移位寄存器74LS198。计数器74LS161(1)按照反馈置数法连接成8进制计数器从而实现对脉冲信号周期的扩展,即将原脉冲进行8分频,得到周期为4秒的脉冲信号。用周期为4秒的脉冲信号触发下一个计数器74LS161(2),把74LS161(2)连接成3进制计数器,Q1Q0就有三种循环状态00,01,10,00…… 二、 将8个二输入与门7408作为一组,每个与门的选出一个输入端口连接在一起,接控制信号,一共放置3组,组成3个与门结构。每组的二输入与门的另一个输入端分别接上移位寄存器74LS198所需要的预置数,3组分别为00000001,111011
AT89S52单片机 LED灯显示电路 武汉理工大学《电工电子综合课程设计》说明书
3 10,10101010。三组中相应的每三个输出通过三输入或门4075接到移位寄存器74LS198的数据输入端。 三、 74LS161(2)的数据输出端Q1Q0有三种循环状态00,01,10。Q1Q0输出通过一个二输入或非门7402接到第一组与门结构的控制信号输入端;Q0通过反相器4069取反与Q1接到第二组门结构的控制信号输入端;Q1通过反相器4069取反与Q0接到第三组门结构的控制信号输入端。这样当计数器74LS161(2)的输出Q1Q0在00,01,10间循环变化时。三组门结构分别循环被选通,预先存在输入端的预置数被送到移位寄存器的数据输入端。每组门结构工作的周期为4秒,恰好为彩灯一种工作状态的时间。 四、 给移位寄存器74LS198加上四个反馈,当输出分别为00000000,10000000, 01110111,01010101时使移位寄存器预置数。开始工作时,对移位寄存器进行清零。当地一个0.5秒的脉冲到来时,第一组门结构被选通数据00000001到达移位寄存器数据输入端,并保持八个周期4秒,与此同时,移位寄存器预置数使输出为00000001。而后进入左移工作状态,依次显示00000010,0000010 0,00001000,00010000,00100000,01000000,10000000,此即为第一种彩灯工作状态。当显示为10000000时,下一个脉冲到来时,移位寄存器重新进行预置数, 而此时存在移位寄存器数据端的数据为11101110,并保持八个周期4秒。置数后寄存器再次进入左移工作状态,依次显示11011101,10111011,01110111,当2秒后输出变为01110111时,再次置数11101110,再工作2秒又变为01110111,重新置数,此时输入端数据正好改变为第二组门电路传输过来的数据10101010。这时,第二种彩灯工作状态,开始彩灯的第三种工作状态。寄存器再次执行左移,输出变为01010101,重新置数10101010,再左移01010101,又置数为10101010,再左移为01010101,再置数为10101010,再左移为01010101。然后寄存器又该进行置数,此时第三组门结构关闭,第一组被选通,置数为00000001。就这样实现了三种彩灯工作状态之间的循环,每种工作状态时间为4秒,每个彩灯一次亮或灭的时间为0.5秒。 武汉理工大学《电工电子综合课程设计》说明书
4 图2.3 多彩循环彩灯控制器设计方案一电路原理图 2.2.2 设计方案二电路图 武汉理工大学《电工电子综合课程设计》说明书 5 多彩循环彩灯控制器设计方案二电路原理图如图2.4所示: 工作原理:先用keil软件将C代码生成HEX文,件,将HEX文件下载到单片机AT89S 52里面运行,就会出现彩灯的三种工作花样变化。单片机电路中晶振用来产生脉冲,开关用来复位,单片机工作时应先进行复位操作。
图2.4 多彩循环彩灯控制器设计方案二电路原理图 2.2 方案比较 方案一电路连接比较复杂,连线很多,需要的元器件很多,连接实物时由于导线和元件较多,某一个出现错误就可能导致得不到正确的结果,所以实物较难实现,连接时一定要细心、认真,要有一定的排除故障的能力。不过这种方案模块比较清晰,仿真调试比较容易找出问题所在,易于理解。这种方案也能锻炼自己的画图能力,以及对芯片的功能的理解能力。 方案二由于单片机具有以下优点 (1) 、具有优异的性价比 (2) 、集成度高、体积小、可靠性高 (3) 、控制功能强 (4) 、低电压、低功耗 武汉理工大学《电工电子综合课程设计》说明书 6 使得电路简单,器件少,连线简单,但是使用单片机,程序调试复杂,且不利于锻炼硬件调试能力。 由于方案一实物器件不足,实现连线等起来有一定难度,且本实验主要要求仿真出正确结果,并熟练使用protues进行画图和仿真,因此我们小组方案选择实验二实现实物连接,同时也锻炼同学们读程序、写程序的能力。
3 部分电路设计 3.1 多谐振荡器的设计 555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件,电源电压范围宽,可在 4.5V~16V 工作,其中7555 可在 3~18V 工作,输出驱动电流约为 200mA,因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。 其成本低,性能可靠,只需要外接几个电阻、电容,就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。其内部原理图如下3.1所示:
图3.1 555多谐振荡器内部原理图 它含有两个电压比较器,一个基本RS触发器,一个放电开关T,比较器的参考电压由三只5KΩ的电阻器构成分压,它们分别使高电平比较器A1同相比较端和低电平比较器A2
的反相输入端的参考电平为和。A1和A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号输入并超越时,触发器复位,555的输出端3脚输出低电平,同时放电,开关管导通;当输入信号自2脚输入并低于时,触器置位,555的武汉理工大学《电工电子综合课程设计》说明书 7 3脚输出高电平,同时放电,开关管截止。 表3.1 555定时器功能表 输入 输出 阈值输入(V11) 触发值(V12) 复位(RD) 输出(VO) 放电管T
× × 0 0 导通 <(2/3)VCC <(1/3)VCC 1 1 截止 >(2/3)VCC >(1/3)VCC 1 0 导通 <(2/3)VCC >(1/3)VCC 1 不变 不变 由555定时器通过连接合适的电路变成一个多谐振荡器(脉冲发生器),如下图所示电路:
图3.2 多谐振荡器电路 接通电源后,电容C1被充电,当V6上升到2/3VCC时,触发器被复位,此时VO为低