电子课程设计可编程彩灯控制

1、电 子 课 程 设 计指导老师： 班级：制作人： 学号： 时间： 目 录第一部分、设计要求3第二部分、设计报告（一）系统原理框图和电路图4（二）系统设计思路4（三）单元电路设计与计算5（1）脉冲发生电路的设计（2）译码驱动电路的设计*（3）储存单元的设计*（4）显示电路的设计（四）电路的安装与调试10（五）实习心得11（六）元器件明细表11（七）参考书目12第一部分、设计要求本设计是通过对可擦除的可编程只读存储器（e2prom2864）进行编写图像，并将其储存，再用计数器控制图像的地址将其读出在二极管显示矩阵中显示出来。系统所显示的内容可反复循环，直到手动或清零，便可回到初始地址。由于图画和文

2、字是连续出来所以看上去就有动画感，似乎在走动，因而形成彩灯。该系统可以自由编程，形成不同的图画文字，可操作性强，也可存储上百幅图画，所以应用范围也比较广。其功能要求如下：1、 设计脉冲产生电路、图形控制电路和储存电路2、 用发光二极管点阵（8x8）一块作为显示电路，显示内容的动感要强。3、 图形能连续循环，图形为8幅，图形间隔在20ms2s范围内连续可调。4、 能手动和加压清零功能，有自动选画功能。 第二部分、设计报告一、系统原理框图和电路图：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）计数器控制电路 储存单元 二、 系统设计思路原理框图显示了整个系统的主要原理

3、。首先，让我们从显示矩阵来看，我们要在显示矩阵上显示图画，采用8x8的二极管显示点阵（管脚分布见后图）。它有16个管脚，有八个是行控制八个是列控制，其中列是高电频有效，行是低电频有效，即当列有高电频输入同时行有底电频输入时，两信号相交的二极管就发亮，控制不同的列就可以控制红灯。由于我们的e2prom只有八个输出管脚，用它来控制行，因为所做的为单显点阵，所以只用8个列控制，所以要用74ls138来译码。由于138输出的是高电平，所以可以直接接到点阵上。如果138能从18按顺序译码，那么就能给列按顺序输出信号，所以可以采用161计数器来实现这个功能。假如第一列有高电频输出的同时第一行有低电频输出那

4、么第一排的灯就点亮，依次下去，八排灯按顺序点亮，而要使行和列同时输出信号就必须将计数器产生的信号同时输入e2prom的底位。如果计数器的频率很高，那么八排灯按顺序很快被点亮，由于人的视觉差看上去就像八排灯同时都在亮一样。所以让脉冲发生电路产生高频率的方波脉冲来控制161计数器就可以实现这个功能。因为我们要有六十四幅字画输出，所以可用另一片161来控制e2prom的高位，从而实现多幅字画的输出，用另一个脉冲发生电路产生低频方波脉冲来控制这片161便可使多幅字画自动输出，如果将低频脉冲设计成可调的那么就可以实现图画输出的快慢！这就是整个设计的思路！三、 单元电路设计与计算1、脉冲发生电路的设计 我

5、们采用555定时器接成的多谐振荡器来实现方波脉冲。将555定时器的2和6两个输入端连在一起作为信号输入端就可得到施密特触发器，而把施密特触发器的反相输出端经rc积分电路接回它的输入端就构成了多谐振荡器。（电路图如图1、2所示） 高频脉冲发生电路（1） 低频可调脉冲发生电路（2） 其周期：t=（r1+2r2）cln2 振荡频率：f =1/t 占空比：q =（r1+r2）/（r1+2r2）对于高频脉冲，要求频率高取r1=r2=200，c=0.1f，则： t=4.14*10-5s ； f =2.4*104hz ；q =2/3实验表明，由于频率很高使灯连续发亮，闪烁感低。对于低频脉冲，取r1=r2=4

6、.3 ， c=10f，则： t=89ms ； f =11.2hz ；q =2/3由于还串入10的可调电阻，调节这个电阻就可以让图画以适合的间隔显示出来。再加上电阻和电容都可以换，如果将电阻改为1那么其调节范围正好满足时间间隔在20ms2s之间。2、译码驱动电路的设计 译码器我们采用3线8线最小项译码器74ls138，逻辑表达式为yi非=mi非是高电频有效。它对三位二进制数000111依次译成8个高电频信号。所以其输入端正好用4位同步二进制计数器161来实现。它随着时钟脉冲上升沿的到来自动从000111计数。*3、储存单元的设计*4、显示电路的设计（我与搭档12号一起合作，我完成1、2部分的设计

7、，3、4部分由12号完成）四、 电路的安装与调试1、 首先对元件进行调试，测试其功能。在接线过程中要注意工艺，要尽量减少线与线的交叉次数。尽量控制整个电路在较小的范围，虽然这样布线较困难，但它能减少外界对电路的干扰，提高电路的稳定性。先按图接好脉冲发生电路，将输出端接二极管灯看是否有脉冲产生，如果没有应检查电路接线是否正确，线口的接触是否不良，再更换电容看是否是电容的问题，如果还没有脉冲可以考虑是不是555本身的问题，直到有脉冲产生。再测试161的功能。161实现的是一个计数功能，将输出端接到灯上观察，就可发现161的计数功能。2、e2prom的编程 由于e2prom的输出是控制行,低电位有效

8、, 所以在要点亮的灯处编写0,而它又跟列同步,当列循环一次为一幅图画,所以每一幅图画只对八个红灯编写,依次下去,每四个二进制代码转换为十六进制代码,共8幅图画.编程的代码如下:0 08 08 7f 48 7f 08 08 08 1 7f 5d 49 5d 4d 5d 41 7f 2 10 10 10 10 28 44 83 00 3 7e 42 7e 48 7e 48 64 42 4 00 00 00 00 00 01 41 ff 5 ff 10 1e 12 12 26 42 006 00 00 00 00 41 ff 01 00 7 10 10 10 10 10 10 00 108 00 e

9、7 99 42 24 18 00 00编程后在电路板上进行调试。检验电路是否显示设定的图画，若不行检查编程是否出错，细心检查电路的接线是否正确，还不行再从脉冲发生电路检查起，看每部分的电路是否正常工作，这样那部分出错就改动那部分，直到完成！在调试整个电路的过程中，主要的碰到问题是无法完成64进制，线路的接触不良，还有要注意各芯片的工作条件，这要求我们要细心和耐心，另外接线交叉不能过多，这样便于我们检查！五、实习心得经过一周的努力，我和我的搭档终于完成了可编程彩灯的设计和制作，其中包含了老师的教导和自己的汗水。在完成课题的过程中，通过合理的分工我们各自处理自己的设计部分，然后再一起讨论遇到问题。

10、在此次实验中我主要负责脉冲发生电路计和译码驱动电路的设计，我的搭档负责储存单元和显示电路的设计。我们注重先理论后实践，在理论计算完成并检查无误可执行时再连线实验。实验中一定要严格谨慎，保证线连线后开电源。在分析和处理问题的过程中我们动手实践能力增强了许多，学到了不少东西，而且在理论上也有了更深刻的认识。尤其在调试方面，弥补了平时少动手的空缺，加深了从理论到实践的认识。虽然制作成功了，但是在许多方面还存在不足，比如接线交叉太多，工艺比较差，图画显示时有的点不是很清楚。同时在实习中，我也感到所学的知识不是很深，掌握的不灵活，动手的能力不强，有时面对很多错误束手无策，解决问题的能力还有待加强。不过再

11、老师的耐心讲解帮助下，困难一个一个克服了，最终实验调试成功。在解决问题的过程中，我总结了一些基本的方法，例如找错时要一部分一部分的排除，在验证一处程序或接线是否正确时一定要保证另外的部分是正确的，这样一点一点排除来查错。总上所述，我的收获总结如下： (1)正确地应用实验仪器，培养解决工业控制、工业检测等领域具体问题的初步能力。 (2)通过所做课题，“解剖麻雀”，熟悉单片微机应用系统开发、研制的过程，软硬件设计的工作方法、工作内容、工作步骤。(3)基本技能得到训练和提高，例如组成系统、编程、调试、查阅资料、绘图、编写说明书等；理论联系实际，提高动手能力和分析问题、解决问题的能力。（4）提高了分析问题和解决问题的能力，能够很好的将一个问题或系统从整体到部分再到整体的把握。六、元器件明细表序号名 称型号参数数 量备 注1电工电子实验箱1个2多谐振荡器ne5552个3计 数 器dm74l161an3个4译 码 器hd74ls13