多路彩灯控制器课程设计

物理与电气工程学院课程设计报告

多路彩灯控制器

姓名** **

学号*********

班级电气工程及其自动化1班

年级2011级

指导教师***

成绩

日期2013.4.8

摘要八路循环彩灯控制器整体电路由三部分组成：脉冲发生电路、移位寄存器、控制电路。其中用时钟脉冲来启动电路，使其发出不同的频率产生不一样的脉冲，控制发光二极管，使电路更好的工作。主要采用74LS194 芯片接成扭环形结构的移位器来实现，最后做到两种花型的彩灯循环控制。

一、实验目的：

根据知识掌握情况和兴趣选择题目，给出功能设计方案，插接、调试电路，完成要求的任务，达到巩固和应用“电子技术基础”和“数字电路与逻辑设计”课程基本理论和方法，初步掌握模拟与数字电路系统设计基本方法的目的。

二、实验要求：

设计一个4路移存型彩灯控制器，彩灯用发光二极管LED模拟，具体要求如下：

1、能演示三种花型，花型自拟。

2、选作：彩灯明暗变换节拍为1.0s和0.5s，两种节拍交替运行。

三、实验元件：

555定时器1个

74194 2个

74161 2个

7404 2个

电阻150kΩ1个

电阻4.7KΩ1个

电阻20 Ω8个

电容4.7uF 1个

电容0.1 uF 1个

四、总体方案的设计：

经过分析问题及初步的整体思考，设计方案如下：

需要实际时钟产生电路，循环控制电路和彩灯左右移，及全亮全灭输出电路。时钟脉冲产生电路由脉冲发生器产生连续的脉冲。循环电路采用74LS161 ，74LS194实现彩灯的循环控制。具体主要通过两片双向移位寄存器74LS194 来实现彩灯电路控制，通过脉冲发生器来产生连续时钟信号的输入，由74LS161计数器来控制信号的移动方向，实现左移，右移及亮灭的功能。总体电路原理图如下：

五、单元电路的设计：

1、时钟信号

一片555加上电容及电阻实现

电容：4.7μf 0.01μf

电阻：150 kΩ 4.7 kΩ

输出高电平时间T=(R1+R2)Cln2

输出低电平时间T=R2Cln2

振荡周期T=(R1+2R2)Cln2

输出方波的占空比为

根据本次设计使用的R1，R2（R1=150k，R2=4.7k）值，计算出振荡周

花型控制

节拍控制电路

期0.5s

2 花型控制信号电路

由一片74LS161（两种花型每种显示一遍）计数器。74LS161芯片用的是同步置数，并清零。74LS161可预置四位二进制计数器(并清除异步)。

时钟CP和四个数据输入端A,B,C,D。清零CR，使能EP,ET，置数LD，数据输出端Q0-Q3，以及进位输出Rco = 1. (当Q0 Q1 Q2 Q3 = 1111->0000时)。

<74LS161功能表>

当清零端CR=“0”，计数器输出Q3、Q2、Q1、Q0立即为全“0”，这个时候为异步复位功能。当CR=“1”且LD=“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D3，D2，D1，D0的状态一样，为同步置数功能。而只有当CR=LD=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CO，其逻辑关系是CO=1，当Q0 Q1 Q2 Q3 = 1111->0000时。合理应用计数器的清零功能和置数功能，一片74LS161可以组成16进制以下的任意进制分频器。

3 花型演示电路

(1) 由74LS194双向移位寄存器完成（可左移右移完成花型变化）。

当清除端（CLEAR）为低电平时，输出端（QA－QD）为低电平。

当工作方式控制端（S0、S1）为高电平时，在时钟（CLOCK）上升沿作用下，并行数据（A－D）被送入相应的输出端QA－QD。此时串行数据（DSR、DSL）被禁止。

当S0 为高电平、S1 为低电平时,在CLOCK上升沿作用下进行右移操作，数据由DSR送入。

当S0 为低电平、S1 为高电平时，在CLOCK上升沿作用下进行操作，数据由DSR送入。当S0 和S1 为低电平时，CLOCK 被禁止。

花型设计为

六、总体原理图、pcb图及实物图

七、组装过程中的问题

在这次实验中其实最麻烦的就是pcb绘制过程，电路图还好画些，放置元器件需要十足的耐心加细心，每个元件都有自己的封装，需要找到对应的库文件。布线要求美观大方，尽量没有交叉线，元器件要分步均匀，不要挤在一起，这样不利于线的走位。我在这次布线中，一开始没有注意元件的方向的转换，最后不能布线时发现还有很多交叉线（飞线），我及时做了相应调整。整个电路板制作过程中有些环节可能做得不够好，如：腐蚀过程墨掉后未及时补墨，打孔过程中可能是转头的缘故，部分焊盘直接被转掉了。这次焊接时做得不够好，焊锡用的太多，直接影响了电路板的美观。还出现了短路，还好调试过程中及时纠正，最后终于做出我们想要的结果。

八、心得体会和分析总结

历经这学期的八个星期，我和同伴终于将彩灯控制器课程设计完成。经过这次实验，终于感觉到了理论与实际的差别还是很大的，最重要的是这个过程非常的考验人，不仅仅是考察你的理论知识，动手能力，以及检查问题并解决问题的能力，更是在考验一个人的耐心，细心。在连接电路的过程中，丝毫不得马虎，必须清楚的了解每个芯片的引脚图以及功能。说实话，做这次实验确实有点累，然而，当我开始清理自己的设计成果时，慢慢回味这几周的辛苦历程，一种少有的成功喜悦即刻使消除了倦意。

在这次实验中，我们也遇到了许多问题，还要多多感谢老师和各位帮助过