八路彩燈課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　課程設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文主要對此次數(shù)課程設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)性報(bào)告，羅列了簡易8路彩燈控制器的電路原理與流程圖、硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、焊接與調(diào)試。對于出現(xiàn)的問題進(jìn)行解釋說明其一系列后續(xù)工作的介紹。</p><p><b>　　目 錄</b>&l

2、t;/p><p>　　1 任務(wù)要求…………………………………………………………………………P4</p><p>　　2 硬件電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………P4</p><p>　　2.1 電路流程圖……………………………………………………………………P4 </p><p>　　2.2 單元電路設(shè)計(jì)……………………

3、……………………………………………P4</p><p>　　2.2.1 時(shí)鐘信號設(shè)計(jì)……………………………………………………………P4</p><p>　　2.2.2 花型控制設(shè)計(jì)……………………………………………………………P4</p><p>　　2.2.3 花型演示設(shè)計(jì)……………………………………………………………P4</p><p>

4、　　3 電路設(shè)計(jì)與調(diào)試…………………………………………………………………P5</p><p>　　3.1主要元器件介紹……………………………………………………………P5</p><p>　　3.1.1 74LS161芯片…………………………………………………………P5</p><p>　　3.1.2 74LS194芯片…………………………………………………………P

5、6</p><p>　　3.1.3 CD4049芯片 …………………………………………………………P8</p><p>　　3.2花型控制電路 ………………………………………………………………P8</p><p>　　3.3花型演示電路 ………………………………………………………………P9 </p><p>　　3.4總電路 ……………………

6、……………………………………………………………P9</p><p>　　4 注意事項(xiàng)……………………………………………………………………………P10</p><p>　　5 結(jié)論 …………………………………………………………………………………………P11</p><p>　　6 心得體會……………………………………………………………………………P11 <

7、;/p><p><b>　　8路彩燈控制器</b></p><p><b>　　任務(wù)要求</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一電路控制彩燈實(shí)現(xiàn)以下幾種循環(huán)顯示，安裝調(diào)試電路、驗(yàn)證功能?；ㄐ停ㄒ唬簝蓚€(gè)燈為一組，四組均從右向左亮起，在從右向左滅掉?；ㄐ停ǘ簝蓚€(gè)燈為一組，四組均從左向右亮起，在從左向右滅掉。</p>

8、;<p><b>　　硬件電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1 電路流程圖</b></p><p>　　拿到題目，通過分析問題和初步的整體思考，設(shè)計(jì)出如下方案：整體功能的實(shí)現(xiàn)需要以下三個(gè)模塊來實(shí)現(xiàn)：時(shí)鐘信號的產(chǎn)生,花型的控制,花型的演示模塊?？傮w框圖如圖1所示：</p><p>　　2.2

9、.1時(shí)鐘信號設(shè)計(jì)</p><p>　　原本打算用由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器來提供脈沖,后考慮此次的設(shè)計(jì)并未用PCD印版,而是使用萬用版。為了簡便電路,直接使用實(shí)驗(yàn)臺的連續(xù)脈沖來作為時(shí)鐘信號提供脈沖。</p><p>　　2.2.2花型控制設(shè)計(jì)</p><p>　　花型的控制功能由1個(gè)74LS161（四位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器）</p><p>

10、　　2.2.3花型演示設(shè)計(jì)</p><p>　　花型控制電路可用1片74LS194移位寄存器作為彩燈控制器, 這是本設(shè)計(jì)的難點(diǎn)跟關(guān)鍵，控制電路為移存器工作方式控制電路。工作方式控制電路產(chǎn)生移存器所需的各種控制信號。由于控制信號的選擇與花型變換有關(guān)。</p><p><b>　　電路設(shè)計(jì)與調(diào)試</b></p><p>　　3.1主要元器件介紹&l

11、t;/p><p>　　3.1.1 74LS163芯片</p><p>　　74LS163是常用的四位二進(jìn)制可預(yù)置的同步加法計(jì)數(shù)器，他可以靈活的運(yùn)用在各種數(shù)字電路，以及單片機(jī)系統(tǒng)種實(shí)現(xiàn)分頻器等很多重要的功能，：</p><p>　　<74ls163引腳圖></p><p>　　管腳圖介紹：時(shí)鐘CP和四個(gè)數(shù)據(jù)輸入端P0~P3清零/MR

12、使能CEP，CET置數(shù)PE數(shù)據(jù)輸出端Q0~Q3以及進(jìn)位輸出TC. (TC=Q0·Q1·Q2·Q3·CET)</p><p>　　表1 <74LS163功能表> </p><p>　　從表1 74LS163功能表中可以知道，當(dāng)清零端CR=“0”，計(jì)數(shù)器輸出Q3、Q2、Q1、Q0立即為全“0”，這個(gè)時(shí)候?yàn)楫惒綇?fù)位功能。當(dāng)CR=“1

13、”且LD=“0”時(shí)，在CP信號上升沿作用后，74LS163輸出端Q3、Q2、Q1、Q0的狀態(tài)分別與并行數(shù)據(jù)輸入端D3，D2，D1，D0的狀態(tài)一樣，為同步置數(shù)功能。而只有當(dāng)CR=LD=EP=ET=“1”、CP脈沖上升沿作用后，計(jì)數(shù)器加1。74LS163還有一個(gè)進(jìn)位輸出端CO，其邏輯關(guān)系是CO= Q0·Q1·Q2·Q3·CET。合理應(yīng)用計(jì)數(shù)器的清零功能和置數(shù)功能，一片74LS163可以組成16進(jìn)制以下

14、的任意進(jìn)制分頻器。</p><p>　　3.1.2 74LS194芯片</p><p>　　74LS194移位寄存器一個(gè)觸發(fā)器能存儲一位二進(jìn)制數(shù)，n位二進(jìn)制數(shù)則需n個(gè)觸發(fā)器來存儲。當(dāng)n位數(shù)據(jù)同時(shí)出現(xiàn)時(shí)稱為并行數(shù)據(jù)，而n位數(shù)據(jù)按時(shí)間先后一位一位出現(xiàn)時(shí)稱為串行數(shù)據(jù)。串行數(shù)據(jù)需要一個(gè)時(shí)鐘信號來分辨每一個(gè)數(shù)據(jù)位。用n個(gè)觸發(fā)器組成的n位移位寄存器可以用來寄存n位串行數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)到並行數(shù)據(jù)的

15、轉(zhuǎn)換，也可實(shí)現(xiàn)並行數(shù)據(jù)到串行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。</p><p>　　移位寄存器通過組合電路組成的反饋電路能實(shí)現(xiàn)不同的計(jì)數(shù)功能，例如，環(huán)形計(jì)數(shù)器和扭環(huán)計(jì)數(shù)器等。</p><p>　　在寄存器中存儲的數(shù)據(jù)由低位向高位移動(dòng)一位時(shí)，即數(shù)據(jù)右移，例如二進(jìn)數(shù)0011向高位移動(dòng)一位變成0110，二進(jìn)制數(shù)由3變?yōu)?。同理，數(shù)據(jù)由高位向低位移動(dòng)稱為左移，左移一位，數(shù)據(jù)相當(dāng)于除2。因此移位寄存器有左移寄存器和右移寄

16、存器之分。也有可逆移位寄存器，即在控制信號作用下，既可實(shí)行右移，也可實(shí)行左移。</p><p>　　TTL集成移位寄存器74194是四位雙向移位寄存器，具有并行寄存，左移寄存，右移寄存和保持四種工作模式，由M1M0端信號確定74194的工作模式。為低電平有效的清零端， DSR為右移串行輸入端，DSL為左移串行輸入端，D3D2D1D0為并行輸入端。如圖2（a）方框符號 、（b）管腳圖所示：</p>&

17、lt;p>　　圖2 （a）方框符號 （b）管腳圖</p><p>　　74LS194的功能表如下表2所示</p><p>　　表2 74LS194功能表</p><p>　　由上表可以知道，74LS194在 端為低電平時(shí)具有異步清零功能。條件下，M1M0=00時(shí)，寄存器實(shí)現(xiàn)保持（數(shù)據(jù)）功能；圖 2（b）中QA作為寄存

18、器高位輸出，即QAQBQCQD=Q3Q2Q1Q0，M1M0=01時(shí)，寄存器實(shí)現(xiàn)右移功能，CP作用下，數(shù)據(jù)由高位向低位移動(dòng)，右移輸入端DSR數(shù)據(jù)移入Q3；M1M0=10時(shí)，寄存器實(shí)現(xiàn)左移功能，CP作用下，數(shù)據(jù)由低位向高位移動(dòng)，左移輸入端DSL數(shù)據(jù)移入Q0；M1M0=11時(shí)，寄存器實(shí)現(xiàn)并行輸入（預(yù)置）功能，并行輸入數(shù)據(jù)D3D2D1D0=ABCD寄存到Q端，時(shí)鐘上跳后Q3Q2Q1Q0= D3D2D1D0=ABCD。</p>&l

19、t;p>　　3.1.3 CD4049芯片</p><p>　　CD4049是六反相緩沖器，具有僅用一電源電壓(VCC)進(jìn)行邏輯電平轉(zhuǎn)換的特征。用作邏輯電平轉(zhuǎn)換時(shí)，輸入高電平電壓(V IH)超過電源電壓V CD。該器件主要用作COS/MOS到DTL/TTL的轉(zhuǎn)換器，能直接驅(qū)動(dòng)兩個(gè)DTL/TTL負(fù)載。</p><p>　　CD4049引腳圖如圖3所示</p><p&g

20、t;<b>　　圖3</b></p><p><b>　　3.2花型控制電路</b></p><p>　　花型的控制功能由74ls161（四位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器）具體電路如圖4所示</p><p><b>　　圖4</b></p><p><b>　　3.3花型演示電路

21、</b></p><p>　　花型演示電路由74LS194</p><p>　　花型控制電路可用1片74LS194移位寄存器作為彩燈控制器, 這是本設(shè)計(jì)的難點(diǎn)跟關(guān)鍵，控制電路為移存器工作方式控制電路。工作方式控制電路產(chǎn)生移存器所需的各種控制信號。由于控制信號的選擇與花型變換有關(guān)。具體電路如圖5</p><p><b>　　如圖5</b&g

22、t;</p><p><b>　　3.4總電路</b></p><p><b>　　總電路如圖6所示</b></p><p><b>　　如圖6</b></p><p><b>　　注意事項(xiàng)</b></p><p>　　1、一開始接

23、觸到這個(gè)題目，覺得無從下手，任何頭緒都沒有。但通過老師的啟發(fā)我對這個(gè)課題有了初步的認(rèn)識。接下來通過查資料和同學(xué)的幫助我有了初步設(shè)計(jì)思路。</p><p>　　2、電路設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)是有很多相似之處的。比如分階段，堅(jiān)持進(jìn)行階段評審，模塊化等。我這次沒有把面包板完全拆掉重連一次，也得益于我有軟件設(shè)計(jì)的思想，我是設(shè)計(jì)完全好并且通過仿真測試后才動(dòng)手連電路的。</p><p>　　3、線路布局。一開

24、始接時(shí)沒注意這個(gè)問題接了兩個(gè)模塊后線已經(jīng)繞的十分復(fù)雜了，只好拆了重新進(jìn)行合理布局。這樣做以后線路整齊，板子美觀。</p><p>　　4、芯片的選擇。一開始用的方案，需要11個(gè)芯片。為了簡化電路，選擇了現(xiàn)在這個(gè)方案?？扇绻苯影碨1、S2的表達(dá)式連接需要一個(gè)08與門和一個(gè)32或門，但都只用了一次。可如果改用00與非門只需一個(gè)，從而減少了芯片數(shù)目。</p><p>　　5、在焊接芯片完成時(shí),

25、發(fā)現(xiàn)燈不亮,檢查后發(fā)現(xiàn)194芯片沒接電源,還發(fā)現(xiàn)其他芯片接地沒接。</p><p>　　6、限流電阻。限流電阻不能太大，否則部分二極管可能就無法工作，這個(gè)問題是在仿真過程中發(fā)現(xiàn)的。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　此次課程設(shè)計(jì)制作的8路彩燈控制器，一共使用了74LS194，74LS163，CD4049，三個(gè)芯片的連

26、接實(shí)現(xiàn)的，最后制作出的成品和protues仿真的結(jié)果一模一樣，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)燈為一組，四組均從右向左亮起，在從右向左滅掉和兩個(gè)燈為一組，四組均從左向右亮起，在從左向右滅掉兩種花型的變化。</p><p><b>　　6 心得體會</b></p><p>　　一個(gè)星期過去了，意味著開放實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目結(jié)束，在這次實(shí)習(xí)中我學(xué)到，得到很多東西，課程設(shè)計(jì)的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所

27、學(xué)知識,通過自己的親身體驗(yàn)去發(fā)現(xiàn)，分析和解決操作過程中所遇到的種種問題,鍛煉自己的動(dòng)手能力和實(shí)際分析問題的能力，在這次的設(shè)計(jì)中我對此深有體會。</p><p>　　在拿到這個(gè)課題的時(shí)候大腦中一片空白，毫無頭緒，雖然我們在上學(xué)期學(xué)習(xí)了模擬電子技術(shù)，在這學(xué)期學(xué)了數(shù)字電子技術(shù)，然而在拿到這個(gè)課題的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)理論知識與實(shí)踐的區(qū)別，后來在老師的提示下，有了大概的設(shè)計(jì)思路，在書本上翻閱了每個(gè)設(shè)計(jì)所需要的芯片，明白及懂得每片芯

28、片的作用及各個(gè)引腳的功能！接著和同學(xué)交流學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)出電路圖并通過protues軟件進(jìn)行仿真，經(jīng)過幾天的努力，不斷的修改與完善后終于得到了一個(gè)方案，雖然這個(gè)方案不是最佳的但是也是通過自己調(diào)試出來的，最開始是測試器件的好壞，驗(yàn)證器件沒問題后就按圖紙接線，在接的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)困難重重，在一塊小小的接線板上要接上3個(gè)芯片，每個(gè)器件有十多個(gè)引腳，線多得讓人眼花繚亂，更難的莫過于分辨其中得每個(gè)引腳，而實(shí)驗(yàn)用的導(dǎo)線引腳比插孔小很多，一不留神就會掉下來，接到

29、后面是叫人心驚膽顫，生怕引線再掉下來，這就是在考驗(yàn)一個(gè)人的細(xì)心和耐心了。每次接完線后，滿懷希望的去通電，得到的結(jié)果卻不是理想的，不是燈不亮就是燈的花型不對。</p><p>　　這次設(shè)計(jì)使我更加懂得了自己所學(xué)知識是多么的有限，自己的各個(gè)方面都需要再加強(qiáng)。而我們要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實(shí)踐，再學(xué)習(xí)、再實(shí)踐；才能使自己不被社會淘汰。在這次設(shè)計(jì)中，也要感謝同組的同學(xué)的幫助，相互討論中也使我學(xué)習(xí)了他們不同的思考

30、方式，訓(xùn)練了我的團(tuán)隊(duì)合作能力，使我明白了團(tuán)體合作是很重要的。</p><p>　　在經(jīng)歷了多次失敗后，漸漸地總結(jié)出一些好的捷徑，就是在接線時(shí)按整個(gè)電路劃分的各個(gè)功能塊逐一接線，接完一個(gè)功能塊就給予測試通過了再接下一個(gè)功能塊電路，這樣做在接錯(cuò)線時(shí)能更好地排除故障。 </p><p>　　這次試驗(yàn)就這樣結(jié)束了，最后總結(jié)這次數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)中，我受益匪淺，在這一周的日子里，可以說得是困難重重，舉