彩燈控制器設(shè)計

1、遼寧工程技術(shù)大學(xué)遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計名稱:課程設(shè)計名稱:電子技術(shù)課程設(shè)計目:彩,燈控制善談讓學(xué)期：學(xué)13.2014學(xué)年第2學(xué)期專業(yè):.電氣工程及其直動化.班級：姓名：學(xué)號：指導(dǎo)教師：劉桂芬課程設(shè)計成績評定表評定標(biāo)準(zhǔn)評定指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)評定合格不合格單元電路及整體設(shè)計方案合理性正確性創(chuàng)新性仿真或?qū)嵺`是否進行仿真或?qū)嵺`技術(shù)指標(biāo)或性能符合設(shè)計要求有完成結(jié)果設(shè)計報告格式正確內(nèi)容充實語言流暢標(biāo)準(zhǔn)說明：以上三大項指標(biāo)中，每大項中有兩小項或三小項合格，視為總成績合格?？偝煽?nèi)掌谀暝氯照n程設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計題目彩燈控制器設(shè)計二、設(shè)計任務(wù).有六只LED彩燈.控制順序是：全亮一奇數(shù)燈依次滅一偶數(shù)燈依次滅一依次亮一依次

2、滅一全亮一全滅.彩燈點亮?xí)r間為0.5S。三、設(shè)計計劃電子技術(shù)課程設(shè)計共1周。1天：選題，查資料；2天：方案分析比較，確定設(shè)計方案;34天：電路原理設(shè)計與電路仿真；5天：編寫整理設(shè)計說明書。四、設(shè)計要求.畫出整體電路圖。.對所設(shè)計的電路全部或部分進行仿真，使之達到設(shè)計任務(wù)要求。.寫出設(shè)計說明書。指導(dǎo)教師：劉桂芬日期：2014年6月18日摘要近年來，由于集成電路的迅速發(fā)展，使得數(shù)字邏輯電路的設(shè)計發(fā)生了根本性的變化。在設(shè)計中更多的使用中規(guī)模集成電路，不僅可以減少電路組件的數(shù)目，使電路簡捷，而且能提高電路的可靠性，降低成本。因此用集成電路來實現(xiàn)更多更復(fù)雜的器件功能則成為必然?，F(xiàn)代生活中，彩燈越來越成為

3、人們的裝飾品，它不僅能美化環(huán)境，渲染氣氛，還可用于娛樂場所和電子玩具中，現(xiàn)以該課題為例進行分析與設(shè)計可編程的彩燈控制的電路很多，構(gòu)成方式和采用的集成片種類、數(shù)目更是五花八門，而且有專門的可編程循環(huán)彩燈控制電路。絕大多數(shù)的彩燈控制電路都是用數(shù)字電路來實現(xiàn)的，例如，用中規(guī)模集成電路實現(xiàn)的彩燈控制器主要用計數(shù)器，譯碼器，分配器和移位寄存器等集成。本次設(shè)計的可編程彩燈控制電路就是用寄存器、計數(shù)器和譯碼器等來實現(xiàn)，其特點是用發(fā)光二極管顯示，實現(xiàn)可預(yù)置編程循環(huán)功能。關(guān)鍵詞：集成電路；計數(shù)器；譯碼器;目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark27 2方案設(shè)計與分析2 HYPER

4、LINK l bookmark29 3電路設(shè)計框圖及功能描述3 HYPERLINK l bookmark31 4電路原理設(shè)計及參數(shù)計算4 HYPERLINK l bookmark33 4.121進制計數(shù)器4 HYPERLINK l bookmark35 4.25-32譯碼器4 HYPERLINK l bookmark37 4.3真值表5 HYPERLINK l bookmark39 5各單元電路的制作6 HYPERLINK l bookmark41 21進制計數(shù)器的實現(xiàn)6 HYPERLINK l bookmark43 5-32譯碼器的實現(xiàn)7 HYPERLINK l bookmark45 控制電

5、路的實現(xiàn)7 HYPERLINK l bookmark47 電路圖及仿真8 HYPERLINK l bookmark51 6課程設(shè)計體會9 HYPERLINK l bookmark53 參考文獻10遼寧工程技術(shù)大學(xué)電子技術(shù)課程技術(shù)遼寧工程技術(shù)大學(xué)電子技術(shù)課程技術(shù)遼寧工程技術(shù)大學(xué)電子技術(shù)課程技術(shù)遼寧工程技術(shù)大學(xué)電子技術(shù)課程技術(shù)1綜述隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及人民生活水平的提高，在生活中使用彩燈作為一種裝飾越來越流行，彩燈既可以增強人們的視覺效果，乂可以增添節(jié)日氣氛，為人們的生活增添了亮麗的色彩?，F(xiàn)代數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展逐漸趨向于小型化，快速化，精確化，控制使用簡易方便的方向發(fā)展。在數(shù)字電子技術(shù)廣泛應(yīng)用的

6、階段，人們追求貫徹整個系統(tǒng)的自動化設(shè)計,整個過程通過集成塊完成自動控制，提高了設(shè)計的質(zhì)量和效率，大大降低了故障產(chǎn)生的機會。彩燈控制器設(shè)計彩燈控制器設(shè)計遼寧工程技術(shù)大學(xué)電子技術(shù)課程技術(shù)遼寧工程技術(shù)大學(xué)電子技術(shù)課程技術(shù) 方案設(shè)計與分析方案一：利用兩片十六進制計數(shù)器74LS161設(shè)計一個21進制計數(shù)器，用從0到20種狀態(tài)來控制這21種狀態(tài)，然后通過譯碼器翻譯成可以實現(xiàn)的高低電平。最后寫出這21種狀態(tài)和計數(shù)器數(shù)字對應(yīng)的真值表，計算出邏輯式，便可實現(xiàn)所要求的彩燈控制。該方案思路簡單明確，控制產(chǎn)生的現(xiàn)象明顯，穩(wěn)定，易于實現(xiàn)。方案二：利用兩片十進制計數(shù)器74160設(shè)計一個40進制計數(shù)器，再用個位的0到9輸出

7、狀態(tài)與十位的0到3四種輸出狀態(tài)通過邏輯器件構(gòu)成LED燈的控制電路，實現(xiàn)彩燈的亮滅控制。該方案LED燈的控制電路比較復(fù)雜，邏輯門器件容易出現(xiàn)延遲，競爭冒險風(fēng)險,從而影響對LED燈的控制結(jié)果。3電路設(shè)計框圖及功能描述按課程設(shè)計題目來看，要求實現(xiàn)彩燈的21種狀態(tài)(開始燈全部亮1種狀態(tài)，奇數(shù)的燈依次滅3種狀態(tài)，偶數(shù)的燈依次滅3種狀態(tài)，然后依次亮6種狀態(tài)，依次滅6種狀態(tài)，然后再全亮1種狀態(tài)，全滅1種狀態(tài)，共21種)。此處可以用一個21進制的計數(shù)器實現(xiàn)，從0到20種狀態(tài)來控制這21種狀態(tài)(00000-10110),然后把計數(shù)器用譯碼器譯成可以實現(xiàn)的高低電平。再寫出這21種狀態(tài)和計數(shù)器數(shù)字對應(yīng)的真值表，計算

8、出邏輯式，便可實現(xiàn)題目要求的彩燈控制。由上分析可知需要一個21進制的計數(shù)器，然后需要一個5-32譯碼器，然后在由門電路連接LED燈?？傮w設(shè)計思路圖如下所示：23進制計數(shù)器時鐘脈沖信號電路圖L1整體設(shè)計方案的框圖LED23進制計數(shù)器時鐘脈沖信號電路圖L1整體設(shè)計方案的框圖LED燈4電路原理設(shè)計及參數(shù)計算21進制計數(shù)器21進制計數(shù)器是由兩個16進制計數(shù)器構(gòu)成，并且將21進制計數(shù)器的每個狀態(tài)輸出，令其對應(yīng)LED的每一種狀態(tài)。21進制計數(shù)器：用2片74LS161(具有異步清零，同步置數(shù)的功能)擴展成21進制計數(shù)器，采用并行進位方式、整體置數(shù)法。因為計數(shù)器需要23種狀態(tài)(00000-10100),所以先

9、用兩片74LS161連接成256(16*16)進制計數(shù)器，然后在輸出為10100(20)時，用與非門來控制兩計數(shù)器的LDN端預(yù)置數(shù)到零，完成一次完整的循環(huán)計數(shù)。5-32譯碼器5線-32線譯碼器是由5片74LS138譯碼器實現(xiàn)，它的擴展原理同用2片74LS138進行4線一16線擴展類似。正常的5線-32線譯碼器應(yīng)該需要5片74LS138譯碼器來擴展實現(xiàn)，但由于本設(shè)計中要求控制彩燈變化的狀態(tài)只有23種，故只需要用4片74LS138即可實現(xiàn)5線-24線的譯碼功能，左邊的一片74LS138芯片用于控制選擇右邊的三片74LS138芯片的工作或者鎖定狀態(tài)，右邊的三片74LS138芯片每片都可控制八種輸出狀

10、態(tài)，共可控制輸出24種狀態(tài)，而題目要求為21種，所以能滿足題目的要求。當(dāng)接通時，先通過左邊的芯片控制右邊芯片的使能端來控制其是否工作，然后右邊的芯片再進行移位變化控制終端LED彩燈的狀態(tài)，從而實現(xiàn)21種狀態(tài)的循環(huán)。真值表由21進制計數(shù)器輸入一個五位二進制數(shù)(00000-10110),輸出彩燈所對應(yīng)的狀態(tài)(1表示燈亮，0表示燈滅)，對應(yīng)的真值表如下：表4-3真值表L0L1L2L3L4L50111111110111121010113101010400101050000106000000710000081100009111000101111001111111012111111130111111400

11、11111500011116000011170000011800000019111111200000005各單元電路的制作21進制計數(shù)器的實現(xiàn)21進制計數(shù)器是由兩個16進制計數(shù)器構(gòu)成，并且將21進制計數(shù)器的每個狀態(tài)輸出,令其對應(yīng)LED的每一種狀態(tài)，計數(shù)器實現(xiàn)如圖5-1。U4DCDHEXU5DCDHEX74LS161NAQABQBCQCDQDENPRCOENT-LOADCLR，CLKU4DCDHEXU5DCDHEX74LS161NAQABQBCQCDQDENPRCOENT-LOADCLR，CLK10圖5-121進制計數(shù)器及仿真5-32譯碼器的實現(xiàn)5-32譯碼器是由5個74LS138實現(xiàn)，它的實現(xiàn)

12、原理同用2個74LS138實現(xiàn)4-16譯碼器的原理，設(shè)計圖如圖5-2?？刂齐娐返膶崿F(xiàn)由真值表可得到各個LED燈的邏輯表達式如下：LO=MO+M1+M2十M3+M7+M8十M9+M10+M11+MI2+M19；Ll=M0+M8+M9+M10+M11+MI2+M13+M19；L2=M0+M1+M2十M3十M4十M9十M10+M11+M12+M13+M14+M19；L3=M0+M1+M10+M11+MI2+M13+MI4+M15+M19；L4=M0+M1+M2+M3+M4+M5+M11+MI2+M13+MI4+M15+MI6+M19；L5=M0+M1+M2+M12+M13+MI4+M15+MI6+M

13、17+M19：U4圖5-25-32譯碼器74LS138DU55.4電路圖及仿真74LS138D2mAWU3AroNy74HC01N2Vs74LS161NggdcbTP3苫InyKLKsee74LS13BDU574LS13BDU6KLS13BDcbaZQO.OO.-unXFG1LED1500Q74sl33DVu4sl33D且UI2UY年一I、4s133DHUI3LED5XXfvr500Q500Q圖3整體電路圖74LSENLED6of500Qu4sl33D6課程設(shè)計體會在這次的課程設(shè)計中，我收獲很大，具體有以下幾方面：.學(xué)以致用。在學(xué)習(xí)數(shù)字電路的過程中，上課我們都是些理論上的東西，并且在做實驗的過

14、程中也是照著書本上給出設(shè)計好的電路連線，不需要自己設(shè)計，一直都沒有運用到自己所學(xué)的知識來設(shè)計一個電路。而這次的課程設(shè)計真正讓我們通過自己的知識和努力，通過自己查閱資料、分析來解決問題。這不但能鞏固我們所學(xué)的理論知識，乂能提高我們的實踐能力。.學(xué)會分析解決設(shè)計上的問題。在設(shè)計電路的過程中，每一步都要自己去思考分析，遇到問題時，經(jīng)常都要經(jīng)過多次的嘗試來解決改善問題，有時一點微小的錯誤都會影響到結(jié)果的正確以否，而這些微小的錯誤經(jīng)常都是很難發(fā)現(xiàn),這就需要我們學(xué)會仔細(xì)分析問題。.懂得了如何去安裝調(diào)試電路。設(shè)計電路，關(guān)鍵步驟還在于解決實際遇到的問題，安裝調(diào)試出正確的結(jié)果，這一步是至關(guān)重要也是最為困難的。很多時候，理論分析正確，調(diào)試卻不一定正確，這關(guān)鍵也在于調(diào)試過程是否正確。我們必須遵循一些安裝調(diào)試步驟，先單個調(diào)試，然后再整體調(diào)試，先局部再整體，切不可一次安裝后調(diào)試，因為這樣是很難查出錯誤來?？傊?，這次的課程設(shè)計的收獲是很大的，通過這幾天的努力，終于設(shè)計出“彩燈控制器”的電路。從開始的無從下手到熟悉各種芯片的功能，到嘗試著設(shè)計各個單元電路，再到每個細(xì)節(jié)問題錯誤的改進和矯正，這里的每一步都是一個大大的提高，特別是許多的細(xì)節(jié)問題都是很棘手的。但是結(jié)果證明，只要不斷地努力，不斷地思考，目標(biāo)是一定會實現(xiàn)的。彩燈控制器設(shè)計彩燈控制器設(shè)計彩燈控制器設(shè)計彩燈控制器設(shè)計參考文獻1閆石主編數(shù)字電路技