四路彩灯控制器设计

1、电子技术课程设计 节日装饰彩灯的设计院（系）名称 信息工程学院专 业 班 级 08 普本网络 学 号 学 生 姓 名 指 导 教 师 2009 年 6 月 14 日 第i页 课程设计任务书20092010 学年第二学期专业： 网络工程 学号： 姓名： 课程设计名称： 电子技术课程设计 设计题目： 四路彩灯控制器设计 完成期限：自 2010 年 6 月 1 日至 2010 年 6 月 14 日共 2 周设计依据、要求及主要内容：一、课题意义 本课题利用电子技术知识设计出彩灯装饰控制器，该控制器具有 4 路输出，该输出不是简单的 4 路彩灯依次循环点亮，而是产生多种花样，它能使 4 路彩灯以“依次

2、点亮 递增点亮 闪亮 ”等多种花样闪烁，可用于家庭和商铺的节日装饰。通过本课题练习，学生对综合知识应用能力、设计能力将有较大提高，对今后从事电子产品的研制、生产、经营维修等打下基础。 二、课题实现方法 本课题利用电子技术设计节日装饰彩灯电路，可以先查阅相关资料（网上查找或参考相关书籍手册） ，明确课题的方向和目的，然后学习完成课题所需的理论知识，了解电路的工作原理；在理解的基础上确定设计方案，设计出完整的电路，提交课程设计说明书一份。 三、设计内容 1用 7555 时基电路与外围电阻、电容等元件设计出振荡频率可调的超低频振荡器；十进制计数器/脉冲分配器输出电平控制晶闸管的开合，实现 4 路彩色

3、灯串循环实现花样闪烁，给人们带来视觉上的动感效果。 2设计要求画出电路原理图；标注元器件及参数选择； 3设计过程中，能发现问题和并解决问题。 4编写设计报告，写出设计过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 四、设计要求 1、设计电源电路和超低频脉冲振荡电路； 2、合理连接十进制计数器使之控制后续彩灯电路的工作，一个周期后能够 第ii页自动复位，实现循环； 3、设计晶闸管、彩灯连接方式电路。 五、参考文献 1 贾秀美.数字电路实践技术（第一版）.中国科学技术出版社，2000. 2 王毓银.脉冲与数字电路（第三版）.高等教育出版社，1999. 3 路勇.电子电路实践及仿真（第一版）.清华大学出版社

4、，2004. 4 岳怡.数字电路与数字电子技术（第一版）.西北工业大学出版社，2001. 5 刘常澍.数字逻辑电路（第一版）.国防工业出版社，2002. 6 萧宝瑾.protel 99 se 操作指导与电路设计实例（第一版）.太原理工大学，2004. 7 赵学良，张国华.电源电路m.北京:电子工业出版社,1995. 8 张义申，陆坤等.电子设计技术m.西安:电子科技大学出版.1996. 9 陈有卿，叶桂娟. 555 时基电路原理、设计与应用m.北京：电子工业出版社.2007. 指导教师（签字）： 教研室主任（签字）： 第iii页 批准日期： 年 月 日 课程设计说明书 第 1 页 四路彩灯控制

5、器设计摘 要本次设计主要由三部分组成，其一由 555 计时器构成的多谐振荡器和二进制计数器74ls93 接成的 16 进制计数器组成信号发生部分；其二由 555 计时器构成的多谐振荡器；其三由移位寄存器 74ls164、发光二极管组成的显示部分。信号发生器部分提供的是彩灯的四种花样；信号选择部分负责对四种花样信号进行选择，显示部分则把灯光信号显示出来。本次设计所实现的是四种花样自动切换的彩灯，采用的技术和方法还可用于交通灯,霓虹灯等各种装饰灯的设计中。关键词： 计数器 数据选择器 移位寄存器 彩灯显示电路 课程设计说明书 第 2 页 目 录1、课题意义.32、方案设计.32.1 设计思路.32

6、.2 设计电路图.43、单元电路设计.33.1 多谐振荡器.33.2 jk 触发器.53.374ls138 译码器.63.474ls161 计数器.73.574ls194 移位寄存器.7总结和体会.9参考文献.10 课程设计说明书 第 1 页1 1、课题意义、课题意义通过本课程设计要求我们进一步熟悉逻辑电路、脉冲发生电路的的设计方法；熟悉数据选择器、移位寄存器、译码器、计数器等相关数字芯片的功能和使用方法；最后通过它们的综合应用设计出四路彩灯控制器。希望通过本课程设计提高学生对综合知识的应用能力、设计能力和解决问题、发现问题的能力，对今后从事电子产品的研制、生产、经营维修等打下基础。2 2、方

7、案设计、方案设计2.12.1 设计思路设计思路利用 555 定时器组成产生脉冲信号，通过一些门电路将信号分离，用移位寄存器 74ls194 分别控制三种灯的点亮和熄灭，用一片 74ls161 和一片数据选择器 74ls153 组成数据产生器，产生的信号作为移位寄存器的右移输入信号，用一片 74ls161 和一片 74ls138 作为数据发生器，产生的数据作为移位寄存器的 s0 和 s1 的控制信号，控制数据左移，右移和保持的功能。 课程设计说明书 第 2 页2.22.2 设计电路图设计电路图图 1 总体方框图图 2 原理图 课程设计说明书 第 3 页本电路主要有四部分组成，分别是由 555 定

8、时器组成的脉冲输出电路，由脉冲输出电路作为移位寄存器的输入数据，由灯信号控制信号控制器，用来控制移位寄存器的左移和右移；由移位寄存器部分实现灯的左移和右移。由 555 定时器所产生的脉冲信号，被用作移位寄存器和计数器 74ls151 的触发信号，计数器 74ls161 的输出端 q0 和 q1 作为数据选择器的选择信号，因此有在数据选择器的数据输入端接入的信号就被送到移位寄存器中，作为移位寄存器的输入信号，移位寄存 74ls194 在脉冲信号的作用下将信号吸收进来，实现数据的传递，即可实现灯的追逐现象。三个移位寄存器的状态是由计数器 74ls161 和一个 74ls138 译码器控制，而三排灯

9、的状态又决定了计数器的触发，74ls161 被设计为一个五位计数器，这是因为三个移位寄存器的状态有五个，74ls161 的输出控制 74ls138 译码器，即可产生八个信号，再由真值表，可得出移位寄存器工作状态的控制信号的最简逻辑函数表达式，将译码器的响应信号取出，经门电路即可成为移位寄存器的控制信号，控制器处于置数，左移或右移的状态。移位寄存器的输出连接发光二极管，即可将输入的信号表示出来，视觉上形成追逐图案。3 3、单元电路设计、单元电路设计3.13.1 多谐振荡器多谐振荡器应用由 555 定时器的多谐振荡器设计时通过调节 r1，r2 和 c1 的大小调节振荡频率以达到 1hz 的秒钟连续

10、脉冲由 555 构成的多谐振荡器电路如图 3 所示： 课程设计说明书 第 4 页图 3 由 555 定时器构成的多谐振荡器根据 555 定时器的功能表可知到由 555 定时器构成的多谐振荡器，接通电源后，电容 c 被充电，当 vc 上升到 2/3vcc 时，触发器被复位，同时发电 bjtt导通，此时 v0 为低电压，电容 c 通过 r2 和 t 放电，使 vc 下降。当 vc 下降到1/3vcc 时，触发器又被置位，v0 翻转为高电平。当 c 放电结束时，t 截止，vcc 将通过 r1、r2 向电容 c 充电。而当 vc 上升到 2/3vcc 时，触发器又周而复始，在输出端就得到一个周期性的方

11、波。图 4 和表 1 分别为 555 定时器引脚图和功能表：图 4 555 定时器引脚图 课程设计说明书 第 5 页表 1 555 定时器的功能表输入输出阀值输入触发值复位输出放电管 t00导通(2/3)vcc(2/3)vcc(1/3)vcc10导通(1/3)vcc1不变不变3.23.2 jkjk 触发器触发器jk 触发器为下降沿敏感的触发器，j=k=1 时，jk 触发器每输入一个脉冲状态改变一次，因此 q 的输出是周期性的时钟脉冲。而当 y3 和 y4 有一个有效时，此时为全部左移或右移状态，将脉冲信号选入电路中，由此实现时钟脉冲的分频和选择。图 5 和表 2 分别为 jk 触发器的引脚图和

12、真值表： 表 2 jk 触发器的真值表 图 5 jk 触发器的引脚图 jknq1nq功能00000011保持01000110置010011011置111011110翻转 课程设计说明书 第 6 页3.33.374ls138 译码器译码器图 6 和表 3 分别为 74ls138 的引脚图和真值表：图 6 74ls138 的引脚图表 3 74ls138 的真值表输入控制码数码输出1s23ss2a1a0a0y1y2y3y4y5y6y7y11111111001111111110000011111111000110111111100101101111110011111011111010011110111

13、101011111101110110111111011011111111110 课程设计说明书 第 7 页3.43.474ls16174ls161 计数器计数器图 7 和表 4 分别为 74ls161 的引脚图和真值表：图 7 74ls161 的引脚图表 4 161 计数器的真值表输入输出cpcrldpt3d2d1d0d3q2q1q0q0000010dcbadcba110保持110保持（c=0）1111计数3.53.574ls19474ls194 移位寄存器移位寄存器图 8 和表 5 分别为 74ls194 的引脚图和真值表：图 8 74ls194 的引脚图 课程设计说明书 第 8 页表 5

14、194 移位寄存器真值表输入输出功能dr1s0scp1rd1ld0d1d2d3d10nq11nq12nq13nq清零00000保持100nq1nq2nq3nq并入1110d1d2d3d0d1d2d3d101110nq1nq2nq右移101000nq1nq2nq11011nq2nq3nq1左移11001nq2nq3nq0保持1000nq1nq2nq3nq 课程设计说明书 第 9 页总结总结和体会和体会本设计系统与市面上大多数的 led 彩灯相比，该种彩灯具有更好的灯光装饰效果，性价比更高，与普通的全硬件 led 彩灯相比具有更好的经济效益。应用主控模块输出的控制信号去控制灯管内的 led 板模块

15、工作 ,使得产品性能稳定 ,便于安装容易操作。是一种很有发展前途的彩灯控制器。首先，通过本次设计，我学会了综合运用各种知识，使得我理论学习得到应用，对我深刻掌握理论知识是很有帮助的，同时也帮助我提高独立分析问题和解决问题的能力，这对以后的工作是很有帮助的。通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。为以后的工作积累了经验，增强了信心。 课程设计说明书 第 10 页参考文献参考文献 1 贾秀美.数字电路实践技术（第一版）m.