多花样自动切换彩灯控制器的设计

课程设计任务书

学生姓名：专业班级：自动化1003班

指导教师：工作单位：自动化学院

题目: 多花样自动切换的彩灯控制器设计

初始条件：

1．运用所学的模拟电路和数字电路等知识；

2．用到的元件：实验板、电源、连接导线、74系列芯片、555芯片等。要求完成的主要任务:

1．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：2．第1种花样为彩灯从右到左,然后从左到右逐次点亮,全灭全亮, 3．第2种花样为彩灯两边同时亮1个逐次向中间移动再散开;

4．2种花样自动变换,循环往复。时间间隔为1秒。

5．严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。

时间安排：

第1天下达课程设计任务书，根据任务书查找资料；

第2～4天进行方案论证，软件模拟仿真并确定设计方案；

第5天提交电路图，经审查后领取元器件；

第6～8天组装电路并调试，检查错误并提出问题；

第9～11天结果分析整理，撰写课程设计报告，验收调试结果；

第12～14天补充完成课程设计报告和答辩。

指导教师签名： 2012年 6月25日系主任（或责任教师）签名： 2012年 6月25日

前言

本次课程设计《电工电子综合》课程中，通常只介绍单元电路的设计、集成芯片的特性、功能等，而一个实用的电子系统通常是由多个单元电路组成的。因此，进行电子系统设计时，不但要考虑系统总体电路的设计，还要考虑系统各部分电路的选择、设计及它们之间的相互连接。由于各种通用和专用的模拟、数字集成电路的大量涌现，所以在电子系统的方案框图确定后，除少数电子电路的参数需要设计计算外，大部分只需根据电子系统框图各部分要求正确选用模拟和数字集成电路的芯片就可以了

电子系统的设计没有固定不变的步骤，它往往与设计者综合应用所学知识的能力、经验等有密切关系。常用电子系统设计通常包括：选择总体方案框图、单元电路设计与选择、电子元器件的选择、单元电路之间的连接、对电子系统进行电路搭试、对方案及单元电路参数进行修改、绘制总体电路，最后写出设计报告。

一个较为复杂的设计课题，通常需要对设计要求进行认真分析和研究，通过收集和查阅资料，在已学模拟和数字电子技术课程（电子技术）理论的基础上进行构思，从而提出实现设计要求的可能方案，并画出相应的框图。由于实现同一个设计要求的方案往往不止一个，这时就应对每一个设计方案的可行性及它们的主要优缺点进行比较，从而找出一个较为合理的设计方案。对于关键部分电路的可行性首先应在原理上要可行，而后还需进行电路搭试，只有搭试成功后才能确定电路的总体方案框图。

电子课程设计是对以前学科知识的综合，检验学生掌握电子学科的理论知识的程度，也是学科教学中的一个十分重要的环节。通过把理论与实践相结合，提高理论水平，锻炼实践动手能力。同时，对于学生对电子学科的学习兴趣也是有极大的激发作用，让同学在自己动手制作的过程中找到乐趣，加深对学科知识的理解及消化，为以后的学习打下良好的基础。

在当今的社会里，彩灯已经成为我们生活的一部分，能给我们带来视觉上的享受还能美化我们的生活。四花样彩灯控制器主要是通过电路产生有规律变化的脉冲信号来实现彩灯的各种变化。它的主要器件是寄存器。现如今寄存器是数字系统常见的重要部件，除在计算机中广泛用于存放中间数据外，它在其他方面的应用，目前在教材中只介绍可构成环形或扭环形计数器。本次实验由于触发器具有记忆的功能，笔者将移位寄存器设计成彩灯控制电路。由于电路本身实用，如果再通过计算机仿真，笔者可以直观地看到循环彩灯控制效果。如果稍微改动控制电路，就可以改变电路的不同工作状态，控制彩灯变幻出不同的闪烁效果。控制电路是由笔者学习过的单元电路组合而成的，主要由555振荡电路产生一矩形脉冲，然后由74LS112来控制各电路输入信号通断，74LS138和74LS194组成各种花式.进而控制彩灯亮灭的顺序，从而出现彩灯花样自动切换。

通过这一综合训练培养了学生严肃认真的工作态度和科学作风,为今后从事电路设计和研制电子产品打下初步基础，检验学生的理论实践的能力，动手能力，分析和处理问题的能力，自学能力。通过本次课设提高了大家的动手和动脑能力，增强了大家对电子方面的学习兴趣及自学能力，本次课程设计使大家学到了很多，知道了自己在哪一方面的不足，为今后的学习提供了方向，使大家有了个质的提高。

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。通过对电工电子课程设计，使我们对课堂知识有更深入理解，同时联系理论与实践，加强动手能力与分析能力，还能锻炼我们的创新思维和团队合作能力。

1.2设计要求

1) 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：

2) 第1种花样为彩灯从右到左,然后从左到右逐次点亮,全灭全亮,

3) 第2种花样为彩灯两边同时亮1个逐次向中间移动再散开;

4) 2种花样自动变换,循环往复。时间间隔为1秒。

2.方案设计 2.1方案一

2.1.1设计思路

首先需要一个1Hz 的矩形脉冲发生器，其次可以联合使用74LS194和74LS138来实现流水灯的追逐，74LS112和逻辑门来作为各花式电路的开关，各分花式电路按序连接后实现循环

2.1.2设计方案

方案一方框图

图2.1

方案一电路总图

图2.2

2.2方案二

2.2.1设计思路

使用单片机即可用简洁电路和少量原件实现要求功能的电路

2.2.2设计方案

图2.3

2.3方案比较

方案一是采用数电模块，使用元件多，连线复杂，但功能明确，容易看懂方案二采用单片机，电路简单，但编程麻烦

这次设计主要考查对数电知识的应用，所以采用方案一