彩燈控制器課程設計

1、<p><b>　　彩</b></p><p><b>　　燈</b></p><p><b>　　控</b></p><p><b>　　制</b></p><p><b>　　器</b></p><p

2、><b>　　的</b></p><p><b>　　設</b></p><p><b>　　計</b></p><p><b>　　專業(yè)： </b></p><p><b>　　學號：</b></p><p

3、><b>　　姓名： </b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、實驗目的…………………………………………………………………3</p><p>　　二、設計題目與思路…………………………………………………………3</p><p>　　三、總體方案的設計與選擇……

4、……………………………………………3</p><p>　　1、總體方案的設計 ………………………………………………………3</p><p>　　2、總體方案的選擇 ………………………………………………………4</p><p>　　四、單元電路的設計…………………………………………………………5</p><p>　　1、花型演示電路 ……………

5、……………………………………………5</p><p>　　2、花型控制信號電路 ……………………………………………………5</p><p>　　3、交替節(jié)拍控制電路 ……………………………………………………6</p><p>　　4、時鐘信號電路 …………………………………………………………7</p><p>　　五、總體電路圖（見附頁）……

6、……………………………………………7</p><p>　　六、使用元件…………………………………………………………………9</p><p>　　七、電路組裝、調(diào)試過程中遇到的問題及解決辦法………………………9</p><p>　　八、分析與心得………………………………………………………………10</p><p><b>　　一 、實

7、驗目的</b></p><p>　　進一步掌握數(shù)字電路課程所學的理論知識。</p><p>　　了解數(shù)字電路設計的基本思想和方法，學會科學分析和解決問題。</p><p>　　熟悉幾種常用集成數(shù)字芯片，并掌握其工作原理，進一步學會使用其進行電路設計。</p><p>　　4. 培養(yǎng)認真嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L和實事求是的工作態(tài)度。</

8、p><p>　　二 、設計題目與思路</p><p>　　本次數(shù)字電路課程設計我選擇的題目是“多路彩燈控制器”。</p><p>　　這個系統(tǒng)的主要功能是：</p><p>　　1.自動控制多路彩燈按預設的花型進行變換；</p><p>　　2、花型種類不少于三種，花型自擬；</p><p>　　3

9、.分別用快慢兩種節(jié)拍實現(xiàn)花型變換。</p><p>　　4.選擇：用可編輯邏輯器件實現(xiàn)。</p><p>　　三、總體方案的設計與選擇</p><p><b>　　1．總體方案的設計</b></p><p>　　經(jīng)過分析問題及初步的整體思考，擬定以下二種方案：</p><p>　　方案一：總體電路

10、共分三大塊。第一塊實現(xiàn)花型的演示；第二塊實現(xiàn)花型的控制及節(jié)拍控制；第三塊實現(xiàn)時鐘信號的產(chǎn)生。</p><p><b>　　主體框圖如下： </b></p><p>　　方案二：在方案一的基礎上將整體電路分為四塊。第一塊實現(xiàn)花型的演示；第二塊實現(xiàn)花型的控制；第三塊實現(xiàn)節(jié)拍控制；第四塊實現(xiàn)時鐘信號的產(chǎn)生。并在部分電路的設計上與方案一采用了完全不同的方法，如花型的控制。&

11、lt;/p><p><b>　　主體框圖如下：</b></p><p><b>　　2．總體方案的選擇</b></p><p>　　方案一與方案二最大的不同就在，前者將花型控制與節(jié)拍控制兩種功能融合在一起，是考慮到只要計數(shù)器就可以實現(xiàn)其全部功能的原因，且原理相對簡單。如此設計，其優(yōu)點在于：設計思想比較簡單。元件種類使用少，且都

12、較熟悉易于組裝電路。缺點則是：中間單元電路連線過于繁多，容易出錯。且可能出現(xiàn)線與線關系。要避免這些，則勢必造成門電路使用過多。導致電路不穩(wěn)定，抗干擾能力下降。</p><p>　　而后者則將以上兩種功能分開設計，各單元電路只實現(xiàn)一種功能。其優(yōu)點在于：電路設計模塊化，易于檢查電路，對后面的電路組裝及電路調(diào)試帶來方便。缺點則是：節(jié)拍控制電路采用可編輯邏輯電路，原理相對復雜，不易理解?；ㄐ涂刂齐娐泛唵?，花型也比較簡單。

13、</p><p>　　基于以上原因，加上為了成功的實現(xiàn)課程設計，我選擇了連線少，易于組裝和調(diào)試的方案二。</p><p>　　四、 單元電路的設計</p><p><b>　　1．花型演示電路</b></p><p>　　由二片移位寄存器194級聯(lián)實現(xiàn)。其八個輸出信號端連接八個發(fā)光二極管，用其輸出信號控制發(fā)光二級管的亮滅

14、實現(xiàn)花型演示。</p><p><b>　　電路圖如下：</b></p><p>　　2．花型控制信號電路</p><p>　　由二片161級聯(lián)的模22（三種花型節(jié)拍總數(shù)）計數(shù)器加D觸發(fā)器實現(xiàn)。將其幾個輸出信號加上適當門電路產(chǎn)生三種花型所需的輸入信號，并將計數(shù)器的重置（計數(shù)器用置數(shù)法設計）信號通過D觸發(fā)器（確保每個狀態(tài)保持22拍）反饋到節(jié)拍控制

15、電路。</p><p><b>　　電路圖如下：</b></p><p>　　3．交替節(jié)拍控制電路</p><p>　　由一片74139和一片74194級聯(lián)實現(xiàn)。將上一單元電路的反饋信號作為139的地址端，從而改變194的工作狀態(tài)，整體上實現(xiàn)脈沖頻率的變換，即交替產(chǎn)生快慢節(jié)拍。</p><p><b>　　電路

16、圖如下:</b></p><p><b>　　4．時鐘信號電路</b></p><p>　　由一片555加上適當電容及電阻實現(xiàn)。</p><p>　　電容?。?.7μf 0.01μf</p><p>　　電阻?。?50 kΩ 4.7 kΩ</p><p>　　時鐘信號頻率

17、為： f=1/T=1/0.7(R1+R2)c=1hz</p><p><b>　　電路圖如下：</b></p><p>　　五、總體電路圖（見附頁）</p><p><b>　　六、 使用元件</b></p><p>　　1.設計所需的元件：</p><p>　　74LS16

18、1（四位二進制同步計數(shù)器） ---------------------- 2個；</p><p>　　74LS194（移位寄存器） -------------------------------- 3個；</p><p>　　74LS139 （雙二線——四線譯碼器） ---------------------- -1個；</p><p>　　74LS74（雙

19、D 觸發(fā)器） --------------------------------- 1個；</p><p>　　74LS20（雙四輸入與非門） ------------------------------- 1個；</p><p>　　74LS04（六非門） ----------------------------------------- 1個；</p><

20、;p>　　發(fā)光二極管-------------------------------------------------------8個；</p><p>　　電容： 4.7μf-----------------------------------------------------1個；</p><p>　　0.01μf--------------------------------

21、-------------------- 1個；</p><p>　　電阻 ：150kΩ---------------------------------------------------1個；</p><p>　　4.7kΩ-------------------------------------------------- 1個；</p><p>　　270Ω-

22、---------------------------------------------------1個；</p><p><b>　　實驗板一個；</b></p><p><b>　　萬用表一個；</b></p><p><b>　　導線若干；</b></p><p>　　

23、七、電路組裝、調(diào)試過程中遇到的問題及解決辦法</p><p>　　在電路組裝過程中，遇到的最大問題是，當時設計時考慮不周全，芯片分布不夠合理，出現(xiàn)了許多“特長線”。不但影響布線速度，而且也會給后來的調(diào)試帶來不必要的麻煩。當時已經(jīng)布線不少，不可能重新開始，再三權(quán)衡，最后只移動了一個芯片，問題就得到了很大改善。其次就是布線，因為要求不準交叉，且橫平豎直，所以在保證連通的情況下，在布線上也下了不少工夫。調(diào)試過程中，第一

24、輪用萬用表歐姆檔測試，就遇了實驗板上有插孔不通的情況，導致芯片不能正常工作。相對于別的辦法，我選擇了導線顯式連通，因為其更明晰，更易實現(xiàn)。對于高阻導線則只能換掉。第二輪接電后，用萬用表的電壓檔測試單元電路的狀態(tài)。如：時鐘信號電路的信號是否正常產(chǎn)生，控制信號電路中的計數(shù)器能否正常計數(shù)，D觸發(fā)器能否每22拍翻轉(zhuǎn)一次，最后在整體上測試一遍。</p><p>　　在整個調(diào)試完成后，卻遇到的新問題：彩燈演示時有時正常有時混

25、亂。在排除其它可能的情況下，我仔細檢查各端子的連接情況，發(fā)現(xiàn)清“0”端在清“0”后懸空了。將其插到電源正極后，發(fā)現(xiàn)問題解決了。</p><p><b>　　八、分析與心得</b></p><p>　　課程設計剛開始，拿著選定的題目不知如何入手。畢竟課程設計不同于實驗課，電路圖都要自己設計。靜下心來，仔細分析題目，再加上指導老師的說明與提示，心中才有了譜。將整個系統(tǒng)根據(jù)

26、不同的功能化分成模塊，再分別進行設計，逐個攻破，最后再將其整合即可。</p><p>　　在設計過程中，既有用過的芯片，又有沒用過的，只能自己查表，分析功能。即學即用。最后調(diào)試階段，哪怕一個小小的錯誤也會使結(jié)果出不來。只好一條線一條線地查，一個孔一個孔地測。結(jié)果終于出來了，又發(fā)現(xiàn)有的地方還應改進。如快慢節(jié)拍不是很明顯，花型比較簡單，且555產(chǎn)生的時鐘信號頻率太小等等。</p><p>