中南大学彩灯控制器实验报告
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彩灯控制器设计及实验报告三篇篇一: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。
专业班级:计算机1301姓名:学号:指导老师:2016年 1 月15 日彩灯控制器一、实验要求、设计目的及功能实现实验要求:现在有8盏彩灯,4个开关作为输入,控制4种闪烁方式。
当没有开关闭合时,4种花型依次轮流闪烁,每种花型闪烁时间持续2分钟,每盏灯点亮的时间为1秒。
只有某一个开关闭合时,对应的花型连续不断的闪烁。
设计实现该功能的电路,并编写完整的代码。
设计目的:(1)巩固和加深微机原理所学知识;(2)学习掌握一般的软硬件的设计方法和查阅、运用资料的能力。
所实现的功能:本课程设计所设计的彩灯控制器的主要功能有:向外发散显示、向中递推显示、0-7依次显示、奇数灯显示,偶数灯显示等功能。
输出采用8个二极管显示,每个灯亮1秒。
二、实验原理在这次课程设计中主要用到了8255A可编程并行接口芯片可用程序来设置芯片的工作方式,通用性强,使用灵活,可为CPU与外设之间提供并行输入/输出的通道。
8254给1S的信号送到8259,再送到8255A控制灯亮的时间。
三、硬件原理图0 0000000000000000000000000008255工作原理及内部结构1.8255A内部结构8255A的内部结构如图2所示,它由4部分组成:(1) 数据总线缓冲器它是一个双向三态8位缓冲器,用作与系统总线连接是的缓冲部件.CPU与8255A之间所有的数据的发送与接收以及CPU向8255A发送的控制信息和8255A向CPU回送的状态信息都是通过它传送的(2)三个8位端口PA、PB、PC端口A(PA口):有一个8位数据输入锁存器和一个8位数据输入锁存/缓冲器;端口B(PB口):有一个8位数据输入缓冲器和一个8位数据输入/输出,锁存/缓冲存储器器;端口C(PC口):有一个8位数据输入缓冲存储器器和一个8位数据输出锁存/缓冲器。
通常PA口与PB口用作输入/输出的数据端口,PC口用作控制和状态信息端口。
PC口可以分为两个四位的端口,每个端口包含一个四位锁存器,可分别同PA 口和PB口配合使用,用作控制信号(输出)或作为状态信号(输入)。
内蒙古农业大学课程设计课程名称电子技术综合设计与实训题目名称彩灯变换控制器设计学生学院机电工程学院专业班级电气工程及其自动化1班学号090511060学生姓名江谋伟指导教师曲辉2011年12 月12 日课程设计的内容设计任务及要求用一个LED数码管的每一段代表一组彩灯。
按数字循环显示3种序列:自然序列1,2,3,4,···奇数序列1,3,5,7偶数序列0,2,4,6,①具有显示,清零功能。
②数码管现实快慢连续调节(即计数时钟方波频率可调,0.5~2HZ)摘要这次的课程设计主要是用计数器来实现的,这个彩灯循环控制电路的实质就是要产生一系列有规律的数列,然后通过一个八段数码管显示出来。
这里使用的主要就是计数器,计数器在时序电路中应用的很广泛,它不仅可以用于对脉冲进行计数,还可用于定时,产生节拍脉冲以及其他时序信号。
运用计数器的不同的功能和不同的接发就可以实现不同的序列输出了。
而这次的内容还包括分电路图的整合,使这个彩灯循环显示器能够按照要求那个依次输出自然序列,奇数序列,偶数序列。
最后还有一个部分就是用7447译码器把74160输出的信号用数码管显示出来。
一前言让人眼花撩乱的广告彩灯随处可见,他将城市的夜晚装扮的美丽迷人,商家已无法离开广告彩灯这一非常有效的宣传武器。
利用价格低廉的普通集成芯片可实现很多种广告彩灯控制。
例如用单片机,8086,8088等高级芯片,实现彩灯的循环点亮等,本设计利用常用的555定时器及74ls系列器件设计8路彩灯电路。
二原理框图三芯片功能介绍1)555定时器 555定时器是8引脚集成器件,其工作原理为:输出电压只有两种状态:高电平低电平.在555定制器的复位端R 端为低电平的条件下,无论阈值输入端TH和触发输入端TB>Tc取何值,输出端OUT输出低电平,且放电端口D与地接通。
当复位端R为高电平时,如果阈值电压TH>2Vcc/3,且触发电压TR>Vcc/3,输出端OUT输出低电平,且放电端口D与地接通;如果阈值嗲电压TH<Vcc/3,且触发电压TR>Vcc/3,输出端OUT和放电端D保持原状态不变:只要触发电压TR<Vcc/3时,输出端OUT输出高电平,且放电端口D与地段开。
彩灯循环显示控制器电气信息类(创新实验班)一,实验目标1.4路输出循环彩灯电路:设4路彩灯记为L3、L2、L1、L0。
实现如下花型:花型1:彩灯L3-L0,依次按L3,L3L2,L3L2L1,L3L2L1L0点亮;花型2:彩灯L3-L0,依次按L0,L1L0,L2L1L0,L3L2L1L0熄灭;花型3:彩灯L3-L0,全亮再全灭。
三种花型依次循环显示。
2.8路输出循环彩灯电路,实现如下花型:花型1:由中间往外对称依次点亮,全部点亮后,再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顺次点亮,再顺次熄灭。
两种花型交替循环显示。
二,实验方案1.1)输出单元电路:彩灯循环显示的花型状态又移位寄存器单元电路的输出状态决定。
由一片4位移位寄存器74LS194实现。
2)分频单元电路:实现对时钟信号的四分频,由D触发器74LS74构成。
3)控制信号产生单元电路:用计数器74LS193。
2.1)输出单元电路:由两片4位移位寄存器74LS194实现。
2)分频单元电路:74LS90构成8进制计数器3)节拍控制单元电路:74LS74使S1,S0转换。
三,实验步骤4路输出循环彩灯电路1.4路输出循环彩灯电路:再依次按L0,L1L0,L2L1L0,L3L2L1L0熄灭,然后全亮再全暗,由此循环。
由图上仿真可以看出,8盏灯先全暗,然后1D和2A(即中间两盏灯)开始亮,向往外对称依次点亮,再由中间往外依次熄灭。
然后进入下一个花型:前4路彩灯与后4路彩灯分别从左到右顺次点亮,再顺次熄灭。
五,实验验证这个实验是在实验箱上验证的,4路输出循环彩灯电路中的4盏灯按照预期亮。
而8路输出循环彩灯电路的8盏灯虽然亮了但是不是按照预期的规律。
用555时基电路构成多谐振荡器,用该脉冲作为8路输出循环彩灯电路的脉冲源,与6和2端口相接的电容影响频率,可是8盏灯也不是按照预期的亮。
但是仿真却可以。
六,实验心得:这次实验算不上成功,因为在实验箱上的灯没有按照规律亮,不过仿真结果还是成功的。
彩灯实验报告彩灯控制器的设计实验报告一、总体要求:1) 彩灯以两种花形循环变化(彩灯用 8个发光二极管代替) 。
2) 花形一:这组彩灯从左到右依次点亮,全部点亮后,再从左到右依次熄灭。
3) 花形二:与花形一相反,点亮和熄灭均从右到左。
4) 彩灯每次点亮或熄灭的时间间隔以 1s 左右。
二、器材:74LS194(移位寄存器) , 74161(计数器) , T ’ 触发器, 555集成定时器,以及发光二极管, 74LS04(非门)等。
三、实验思路:首先由 555定时器输出一个 1Hz 的方波脉冲作为总系统的时间周期, 再利用两片移位寄存器左右移位功能达到彩灯的花形变换。
同时利用 74LS161计数器计数 16个时间周期, 并当计数值达到 16时输出一个提示信号,从而使得移位寄存器开始反方向移位。
四、具体模块:1、 555定时器模块将 555定时器设计为多谐振荡器, 其又称为无稳态触发器, 它没有稳定的输出状态, 只有两个暂稳态。
在电路处于某一暂稳态后,经过一段时间可以自行触发翻转到另一暂稳态。
两个暂稳态自行相互转换而输出一系列矩形波。
利用多谐振荡器的特性使其产生一个 1Hz 的矩形波。
其中频率 2ln ) R 2(R1T 1f 21C +==(R1=47K, R2=47K, C=10uF)。
2、 74LS161计数器模块系统利用 LS74161计数器计数脉冲数,当其状态从 0000计数到 1111时 (共计时间为 16s) , 在其四个输出端口接入一个四输入一输出的与非门, 并将与非门的输出端引出两个线, 其中一线与计数器的 RD 置零端连接; 另一线在经过一个非门后接入T ’触发器的 CLK 端,作为触发器的时钟脉冲。
3、 74LS194移位寄存器选用移位寄存器输出 8路数字信号控制彩灯发光。
编码发生器采用两片 4位通用移位寄存器 74LS194来实现。
74LS194具有异步清零和同步置数、左移、右移、保持等多种功能控制方便灵活。
前言电子技术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电子技术的理论知识,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。
现代生活中,彩灯越来越成为人们的装饰品,它不仅能美化环境,渲染气氛,还可用于娱乐场所和电子玩具中,现以该课题为例进行分析与设计可编程的彩灯控制电路很多,构成方式和采用的集成片种类、数目更是五花八门,而且有专门的可编程循环彩灯控制电路。
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等。
编者:周滨2009年1月目录一、课题名称 (1)二、设计目的 (1)三、设计要求 (1)四、设计方案 (1)五、基本原理框图 (4)六、模块设计思想 (5)七、所需元器件 (8)八、实际操作 (9)九、具体电路 (10)十、电路图设计 (10)十一、安装与调试 (10)十二、存在的不足与新设想 (11)十三、心得与体会 (11)十四、参考资料 (13)附件一 (13)附件二 (14)附件三 (14)一、课题名称可编程彩灯控制器二、设计目的电子课程设计是电类专业学生重要基础实践课是工科专业的必修课。
经过查资料、选方案、设计电路、撰写设计报告、使学生得到一次较全面的工程实践训练。
理论联系实际,提高和培养创新能力,为后续课程的学习,毕业设计,毕业后的工作打下基础。
学习电路的基本设计方法;加深对课堂知识的理解和应用。
完成指定的设计任务,理论联系实际,实现书本知识到工程实践的过渡;学会设计报告的撰写方法。
三、设计要求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、控制器可有2种控制方式:(1)规则变化:变化节拍有0.5秒和0.25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。
数字电子技术课程设计报告题目:专业:班级:学号:姓名:指导教师:设计日期:目录一、设计目的作用――――――――――――――(1)二、设计要求――――――――――――――――――(1)三、设计的具体实现―――――――――――――――(1)四、总结――――――――――――――――――(10)五、附录――――――――――――――― (11)六、参考文献――――――――――――――― (12)彩灯控制电路一.设计目的作用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。
二.设计要求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.“流水”的速度由快到慢,再由慢到快循环变化。
三、设计的具体实现1、系统概述彩灯控制电路由三个模块构成,显示电路﹑秒脉冲电路和维持电路。
秒脉冲电路全程为电路提供矩形波信号使彩灯定时发亮;显示电路为维持电路提供电源:维持电路在显示电路部分提供电源的情况下为电路提供一段较长的高电平,使彩灯在全部变亮后保持一段时间。
同时结合显示电路部分所带元件(主要是74LS194)的性质,使彩灯从右到左依次由暗变亮,亮后维持一段时间,然后熄灭,并且不断重复。
设计及框图如下2、单元电路设计与分析(1)﹑秒脉冲电路图 1、秒脉冲发生电路本电路秒脉冲电路由一个集成的555定时器够成,当电源接通后,VCC通过对R1﹑R2向电容器充电。
电容上得到电压按指数规律上升,当电压上升到2/3VCC时,输出电压V0为零,电容器放电。
当电压下降到1/3VCC时,输出电平为高电平,电容器放电结束。
这样周而复始形成了振荡。
脉冲发生器由NE555与R1,R2,RP,C1,C2组成的多谐振荡器组成,它是为灯光流动控制器提供流动控制脉冲的,多谐振荡器的振荡频率可根据所需要的灯光流动速度,通过RP进行调节,由于RP阻值较大,所以有较大的调速范围。
电工电子课程设计实验报告题目名称:彩灯控制器指导教师:姓名:学号:专业班级:日期:前言电子技术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。
它是电气信息类专业学生的重要基础实践课,也是工科专业的必修课,能巩固电子技术的理论知识,提高电子电路的设计水平,加强综合分析问题和解决问题的能力,进一步培养学生的实验技能和动手能力,启发学生的创新意识及创新思维。
完成本次课程设计,对进行毕业设计及毕业后从事电子技术方面的工作都有很大的帮助。
近年来,由于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。
因此用集成电路来实现更多更复杂的器件功能则成为必然。
现代生活中,彩灯越来越成为人们的装饰品,它不仅能美化环境,渲染气氛,还可用于娱乐场所和电子玩具中,现以该课题为例进行分析与设计可编程的彩灯控制的电路很多,构成方式和采用的集成片种类、数目更是五花八门,而且有专门的可编程循环彩灯控制电路。
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器主要用计数器,译码器,分配器和移位寄存器等集成。
本次设计的可编程彩灯控制电路就是用寄存器、计数器和译码器等来实现,其特点是用发光二极管显示,实现可预置编程循环功能。
目录前言 1一、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 61、脉冲发生电路 72、控制电路和译码电路 103、存储电路 124、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: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。
实训题目:彩灯的控制1.整机设计1.1 设计要求1.1.1 设计任务设计由几种常用集成数字芯片组成的彩灯控制电路,彩灯用8个发光二极管代替,设置外部操作开关,它具有控制彩灯亮点的右移、左移、全亮及全灭等功能。
1.1.2 性能指标要求一、设置外部操作开关,它具有控制彩灯亮点的右移、左移、全亮及全灭等功能二、彩灯亮点移动时间间隔取1秒三、占空比约等于50%四、彩灯的布图形状随意1.2 整机实现的基本原理及框图1.2.1 基本原理通过两片集成双向移位寄存器74LS194和拨码开关控制右移﹑左移和一个拨码开关进行预置端让其全亮﹑全灭和一个由555芯片构成的CP产生电路。
移位寄存器74LS194是一个具有移位功能的寄存器,寄存器中所存的代码能够在一位脉冲的作用下依次左移或右移,555芯片是一种产生时间延迟和多种脉冲信号的电路,并且集成芯片74LS04是非门,能进行循环。
所以此电路的基本原理是由555芯片产生脉冲,传给移位寄存器74LS194,再经过非门与拨码开关实现循环、左移、右移、全亮、全灭的功能。
1.2.2 总体框图总体框图2.各功能电路实现原理及电路设计 整个电路的设计电路图:(1) 电源输入接口由一个接口和一个发光二极管(如果接入正确则灯亮)和一个300欧的电阻保护。
其电路图如下:电 源 输 入 接 口彩 灯 控 制 电 路555 芯 片 CP 产 生 电 路彩 灯 演 示 电 路电源输入接口(2)555芯片CP产生电路方案一:由555定时器接成多谐振动器。
其图如下:555定时器接成多谐振动器图振动周期: T=0.7(R1+2R2)C输出脉冲占空比: q=(R1+R2)/(R1+2R2)方案二:由555定时器接成多谐振动器但其占空比可调。
其图如下555定时器接成多谐振动器占空比可调图在这次电路设计中我选择的CP产生电路是第2中方案,是为了便于调占空比。
电容取:4.7μf 0.01μf电阻取:两个47kΩ 50kΩ精密电位器:50kΩ精密电位器其原理图如下:555芯片CP产生电路(2)彩灯控制电路2片移位寄存器74LS194级联实现。
电工电子课程设计实验报告题目名称:彩灯控制器指导教师:姓名:学号:专业班级:日期:前言电子技术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。
它是电气信息类专业学生的重要基础实践课,也是工科专业的必修课,能巩固电子技术的理论知识,提高电子电路的设计水平,加强综合分析问题和解决问题的能力,进一步培养学生的实验技能和动手能力,启发学生的创新意识及创新思维。
完成本次课程设计,对进行毕业设计及毕业后从事电子技术方面的工作都有很大的帮助。
近年来,由于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。
因此用集成电路来实现更多更复杂的器件功能则成为必然。
现代生活中,彩灯越来越成为人们的装饰品,它不仅能美化环境,渲染气氛,还可用于娱乐场所和电子玩具中,现以该课题为例进行分析与设计可编程的彩灯控制的电路很多,构成方式和采用的集成片种类、数目更是五花八门,而且有专门的可编程循环彩灯控制电路。
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器主要用计数器,译码器,分配器和移位寄存器等集成。
本次设计的可编程彩灯控制电路就是用寄存器、计数器和译码器等来实现,其特点是用发光二极管显示,实现可预置编程循环功能。
目录前言 1一、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 61、脉冲发生电路 72、控制电路和译码电路 103、存储电路 124、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: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。
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,低频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⑴.内部组成框图:它主要由两个高精度电压比较器A1、A2,一个RS触发器,一个放电三极管和三个5KΩ电阻的分压器而构成。
(如下图所示)⑵.引脚图及其功能1脚:外接电源负端VSS 或接地,一般情况下接地。
3脚:输出端Vo2脚:TL 低触发端6脚:TH 高触发端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。
清零端D R 高触发端TH 低触发端TL Qn+1 放电管T功能 0 0 导通直接清零 VccV o ’VcoTHV 。
GND2121PH R 2R R R T t D ++==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: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’=0~1MR2=100K R0=R2=1KC1=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ET74LS161EPCP: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。