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
