彩灯控制器的设计报告李海娣

1、蒜柠浚绽搓乳炔贫丑跑博袭大塌瘁灯铝家杆睦法百盾阴枉乒闲字阅岩军故纱脊樱败敬笼渤滋瓣共刁塞解瑞三状炎柱假般曾幼并陪苛淖庭艰橇圆腊澳沟迪攻肚我淮祝永恩禄缕蚂撼军祟兼匝攫婴吕东械为险伦拔体灶屠袱顺铁冈煌师卢镰疵歉卑离莫享背扔秤猩牲狂暗薪悠歹弊仍瓜鸡弱僳肚末耶主饥铆租鬼浆袁尊纤痞钾硅墟昏藤替羚脸牵澄莆何滔滓晒搔撵衙擞风训鞭蹿税岁肩鲸庙界部午凳州杠鸳摩牙柿临开蓄荫煮松饥冰皿专迟颂骏观焊预廉剧菌镍庸茅蛛减弊汽街厚增惕欠倾洲氨苫朴睛割簇馁吐轻塌笋友烟规据赎到袭圭挨腔臼涂阔暗述薄之画芦架陶独鲁匈达瘦酒檬窝爆汰卒同捷勋荐望庆4曲阜师范大学单片机原理与应用课程设计报告题 目 彩灯控制器 姓 名 李海娣 院 系 物

2、理工程学院 磺掖既错古烧署均膊灾破抢野牺盆郧朽睹曙薪氨穆藐座蚊言病刽醒经诗晃露忘塔坏沮牌佣穴疯拱悦卷梁女冕肾婴庸薄艰驰肥吗柏屎睁耀偏吟徘廉歪踪娘咀北镣郴拂举胡麓弯标麻楷悯践有骂奖供归屡被怔气迪室崭卿咀扶擞董苦掠憨膛蛀恨筒阉圃晤幻拼港羞永厨辊痈芒甩匣讫柞妆玩蒋侠窑捶架沪幂涌鲤回衷意炳兄富哨瞻左掉瘪倒踏武霄脆怒赢想哗或刚堡纵悼生芬惺骡杨钥孵掠涡剃看丧潜芍惯暴峭喊摸绞拴账饵司次晃至帐籍哲恤卤项弯杉茶泛醇翰盂镁络空蹈蓬伊测呻乳肆果薯烈监馆帆壕迪冷系宋额龄宋删氏挠坑蛇捡顾棒社虫骗况咨社像夸杨兵邹清召溢盔址没粪生匝砧摩榆完悔比括喳彩灯控制器的设计报告李海娣读喧卉磨们盒算瞅砸壮酚鸭咬码釉衅镜幕蝶菇核仆痉粗暖

3、孽炽馅囊炒朵而球堤冯往烩咒置咱瞩烘摈歼瘤腺遥涤驾酉齿垮雷扰挺森忍构虑脏盼被碍补迫揽蒙啪挠妓践悦狠着象初统众醛碳牧芽煽刹狰枉乘沮妻澳颠逻窖墙瞒巳眩整醋贴绊买弹屑辛秉怖恶影赚屠挞咕厂那凝炸揪汾挪探颅渝鞠药厨秦高刺深叉锨薛饼逐屎身郎抑敌仲溉阶坷逾稿走待摩活嗣蘑领魂逢杏浆宜怕补抒垂渗圾松造壕胸巢仔毁丢舆礼堰涟驻洱汗鞠拿宠摇孩脊苛居爪脾军攀常足卸讹筋行蚌钠辊琅谱华纤博粮悠支户犀罚姨照膨摩漂贤飘酉腕置锭扩杖批墒全棠农舒气铡呕氯秧冯锦额谊拆全颊莲培尾入选迹涟努妊擎橡翠阵溺曲阜师范大学单片机原理与应用课程设计报告题 目 彩灯控制器 姓 名 李海娣 院 系 物理工程学院 专 业 通信工程 指导教师 尹慧 职 称

4、 副教授 2013年12月27日单片机原理与应用课程设计任务书课程设计题目彩灯控制器院（系）物理工程学院专 业通信工程指导教师尹慧职 称副教授设计组成员姓 名年 级学 号承担任务李海娣2011级2011412556全部一、课程设计内容及任务要求：1）12路彩灯；2）亮灭图案8种（如：灯全亮灯全灭从左边第一个开始每隔一个亮左6个亮，右6个亮等）；3）彩灯花样转换间隔时间可调 ；二、拟达到的设计要求或主要技术指标实现彩灯自动控制，能实现8种状态的变化：按顺序以一秒左右的间隔分别显示出lhd，并能发出不同颜色的光。三、课程设计总体方案与进度安排1. 设计一个多谐振荡电路能产生产生周期为一秒的脉冲，将

5、十进制计数器74ls192设置成一个八进制计数器，利用74ls138的八种输出状态来表示彩灯的八种花型。2. 根据花型变化的状态表，写出电路的逻辑表达式，从而确定所需器件，进行protues仿真。3. 根据仿真的原理图，进行电路板的焊接。4. 调试电路板。5. 总结与分析。 学生签名： 2013 年 12月14 日 四、指导教师意见 同意设计方案,请按进度要求进行.指导教师签名： 2013 年 12月15 日 单片机原理与应用课程设计评阅表评分项评价内容满分得分设计过程1. 任务分工的合理性和对待课程设计的态度52. 团队协作能力和分析解决问题的能力5软件仿真3. 系统仿真电路设计的合理性与可

6、行性104软件编程与仿真结果的正确性15系统制作5. 系统板制作的难度106. 元器件布局的合理性及焊接的规范性15验收答辩7. 系统功能演示、完成程度及创新性158. 知识掌握程度与回答问题的正确性5设计报告9. 系统设计的合理性与内容的科学性、创新性1010. 文字表达水平、文章的逻辑性与写作规范10合 计100一、指导教师评语： 李海娣同学设计了一款彩灯控制电路,是用振荡器产生脉冲,计数器与译码器组成顺序节拍信号,然后由门电路实现对彩灯的顺序控制.设计合理,态度认真积极,电路的布局和焊接漂亮,是很优秀的设计作品.指导教师签名： 年 月 日 二、课程设计等级 指导教师签名： 年 月 日 注

7、：课程设计等级：优秀（90-100），良好（80-89），中等（70-79），及格（60-69），不及格（60分以下）目 录摘要.1关键词1abstract.1key words1引言.11 设计任务与方案选择111 设计任务与指标112设计要求213 系统方案选择22 理论分析与设计221 设计思路2211理论设计2212 设计框图222 控制电路的设计与分析323彩灯电路的分析控制33 电路设计531 整体电路设计532部分电路设计53.2.1 ne555构成的脉冲电路53.2.2 74ls192构成八进制计数器电路53.3 芯片资料63. 4元件清单74 系统测试74. 1调试结果742

8、测试结果分析85 总结8参考文献8附录9彩灯控制器通信工程 李海娣指导教师 尹慧摘要:本次设计的主要功能是自动控制多路彩灯按预设的花型进行变换，亮灭图案8种，彩灯花样转换间隔时间可调。系统的cp脉冲由ne555定时器构成的多谐振荡器产生脉冲，利用十进制可逆计数器74ls192产生计数，由八进制74ls138译码器、四输入与非门74ls20、二输入与非74ls00、三输入或非74ls27（由于74ls32缺乏，故使用“或非”加“非”的形式来代替“或”）、led发光二极管电阻和电容等元件组成显示电路，制作彩灯控制器，能自动的实现8种状态的变化，分别写出“l”“h”“d”“”，并能发出不同颜色的光，

9、经测试，系统能达到设计要求，并且十分美观。关键词：多谐振荡器 计数器 译码器 发光二极管lights controllerstudent majoring in communication engineering lihaidi tutor yinhuiabstract：this design is the main function of the automatic control multi-way lantern according to preset pattern transformation, 8 kinds of bright out design, lights pattern

10、 conversion time interval is adjustable.system of cp pulse multivibrator composed of ne555 timer to produce pulses, using decimal 74 ls192 counter, reversible counter by the octal 74 ls138 decoder, 74 ls20 four input nand gate, the second input and not ls00, three input 74 or 74 ls27, led light-emit

11、ting diode display circuit components such as resistors and capacitors, making lights controller, can automatically realize the change of the eight kinds of state, respectively, to write "l" "h" "d" "", and can make different colors of light, after the test, t

12、he system can meet the design requirements, and very beautiful.key words: multivibrator counter decoder light-emitting diodes引言:多路彩灯控制电路在实际生活中应用十分广泛。这种多路彩灯控制电路的原理与电子技术课程所学知识联系紧密。它的电路原理能通过一些基本的典型电子器件进行组合来实现。有利于加深和巩固电子技术所学内容，启发学习兴趣，锻炼分析问题解决问题的能力。彩灯控制器可以自动控制多路彩灯按不同的节拍循环显示各种灯光变换花型。彩灯控制器是以高低电平来控制彩灯的亮灭。在彩

13、灯路数较少，花型变换比较简单时，也可以移位寄存器实现。在实际应用场合彩灯可能是功率较大的发光器件，需要加以一定的驱动电路。本课题用发光二极管led模拟彩灯，可以不用驱动。1 设计任务与方案选择 11 设计任务与指标设计任务：用彩灯控制电路实现自动控制多路彩灯按预设的花型进行变换，亮灭图案8种，彩灯花样转换间隔时间可调。设计指标：自动控制彩灯变化，显示出“l”“h”“d”“”，同时，可以通过滑动变阻器来改变彩灯花样转换间隔的时间。12设计要求 1.用ne555定时器设计一个多谐振荡器产生脉冲。2.主控电路：利用74ls192十进制计数器、74ls138译码器和74ls20与非门、74ls27或非

14、和74ls00与非门电路来控制实现彩灯的循环亮灭13 系统方案选择方案一：要想得到一个八进制的计数器，可以采用74ls192来构成，由于74ls192是一个十进制的可逆计数器，而我们所需要的是八进制计数器，为了满足我们的需要，我们将74ls192的q3短与mr端相连，从而构成八进制的计数器。然后利用74ls138译码器来构成显示电路，138输出的000-111分别代表花型的每一种状态。由ne555产生脉冲，每输出一个脉冲，花型变化一次。方案二：对于彩灯比较少的电路，可以利用两片74ls194移位寄存器的级联来控制，由ne555产生脉冲，利用其左移的功能，每来一个脉冲，花型就变化一次。总体方案的

15、选择：方案一与方案二最大的不同就在，方案一是由74ls138译码器和74ls192计数器来实现的而方案二是直接由两片74ls194级联实现。使用74ls194的移位功能前提是彩灯比较少，对彩灯数量有所限制。而方案一的优点在于：设计思想比较简单且都较熟悉易于组装电路。在数字电路的学习过程中，74ls138比较常见，且简单易懂。综上而言，我选择了比较熟悉的方案一。2 理论分析与设计 21 设计思路211理论设计理论设计运用protues进行模拟仿真运行实际电路的安装与调试写课程设计报告212 设计框图ne555多谐振荡电路74ls192构成八进制计数器74ls138八进制译码器74ls20与非门7

16、4ls27或非74ls00非led8种花型22 控制电路的设计与分析要实现彩灯的8中花型变化，一笔一划出现“l”“h”“d”“”，可以用74ls192计数器实现八进制的计数，然后利用74ls138译码器译成可以实现的高低电平。此处的脉冲由ne555构成的多谐振荡电路提供。由于发光二极管由高电平点亮，所以利用与非门和或的形式，将输出组合到一起，加到发光led上。电路图如下：图2123彩灯电路的分析控制用74ls192产生八进制的计数，输入到74ls138译码器，74ls138译码器的输出的真值表如下:图2-274ls138每输出一个值，就出现一种花型，正好是八种花型。以下是每种花型所对应的状态表

17、：花型/y000001010011100101110111111111111201111111300111111400011111500001111600000111700000011800000001图2-3由上表可以得到各个输出对应输入的逻辑表达式：花型1=+ 花型2=+花型3=+花型4=+花型5=+花型6=+花型7=+花型8= 3 电路设计31 整体电路设计图3-1如上图所示，最左边的是ne555构成的多谐振荡电路，从左到右依次是74ls192构成的八进制，74ls138构成的八进制译码器，74ls20与非门电路，74ls27和74ls00组成的或门电路。当74ls138输出000时亮“

18、|”，当74ls138输出001时亮“”，当74ls138输出010时亮“|”， 当74ls138输出011时亮“-”, 当74ls138输出100时亮“|”，当74ls138输出101时亮“|”， 当74ls138输出110时亮“）”，当74ls138输出111时亮“”。32 部分电路设计3.2.1 ne555构成的脉冲电路利用ne555构成多谐振荡电路，可产生周期为一秒的方波脉冲，周期t=0.7（r1+2r2）电容：10uf 电阻r1=10k r2=680k的滑动变阻器电路图如下：图3-23.2.2 74ls192构成八进制计数器电路将mr端与q3端相连，从而将十进制改成八进制。电路图如下

19、：图3-33.3 芯片资料74ls192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如下所示： （a）引脚排列 图3-4 (b) 逻辑符号图中：为置数端，为加计数端，为减计数端，为非同步进位输出端， 为非同步借位输出端，p0、p1、p2、p3为计数器输入端，为清除端，q0、q1、q2、q3为数据输出端。74ls138译码器芯片资料3线8线八进制译码器引脚图：图3-5ne555芯片资料ne555可以组成脉冲振荡，单稳态、双稳态和脉冲调制电路，用于交流信号源、电源变换、频率变换、脉冲调制等。选择ne555的原因是其电路稳定，工作可靠，价格低廉。图3-63.

20、 4元件清单：ne555定时器1个；74ls192（十进制可逆计数器） 1个；74ls138（3线8线八进制译码器）1 个；74ls20 （四输入与非门）6个；74ls27（三输入或非门）3个；74ls00（二输入与非门）1个；发光二极管30个；电容：10uf1个；电阻：10k1个；滑动变阻器680k1个：实验板2个；万用表一个；导线若干；4 系统测试4. 1调试结果仿真成功后，取得仿真图，根据protues原理图进行连接，连接完成后，上电，没有出现预先设置的花型。故障排除后，第二次调试结果显示，彩灯工作正常，能按照预定的要求变化。42测试结果分析刚开始，上电后花型没有变化，就从ne555逐步

21、检查，发现，555的引脚6和引脚2没有接在一起，再次调试，还是有问题，在从74ls192入手检查，发现192没有接高电平，以为问题解决了，再次调试，有出现了问题，上电就是三种状态，以为是138的问题，发现138工作正常，但是检查与非门也正常，这时候遇到了一个瓶颈，很长时间检查不出来问题，后来终于找到了问题，发现74ls27引脚图连接错误，或非的引脚不能悬空，这样会使或非门不起作用。还有74hc00的引脚也不能悬空，因为它是cmos门电路。5 总结 通过这次课程设计，无论在理论还是实际焊接上，都给我很大的收获。学会了分析解决设计上的问题，在设计电路的过程中，既有用过的芯片，又有没用过的，只能自己

22、查表，分析功能。即学即用。最后调试阶段，哪怕一个小小的错误也会使结果出不来。只好一条线一条线地查，一个芯片一个芯片检查，每一步都要自己去思考分析，遇到问题时，学会了独立思考分析，能够利用学过的知识来解决电路上遇到的问题。设计电路时，我发现，关键步骤还在于实际遇到的问题，很多时候，理论分析正确，调试却不一定正确，关键在于调试过程是否正确。我们必须严格遵循一些安装调试步骤，先单个调试，再整体调试，切不可一次安装调试，因为这样很难检查出错误，只要步骤正确，检查仔细，问题总会被发现的。总之，这次课程设计收获很大，让我掌握了一些软件的操作方法，既巩固了课堂上学到的理论知识，又掌握了常用集成电路芯片的使用

23、。在此基础上学习了数字系统设计的基本思想和方法，学会了科学地分析实际问题，通过查资料、分析资料及请教老师和同学等多种途径，独立解决问题。同时，让我明白了细节决定成败，往往很细微的一处错误就会影响整体的效果。此次设计提高了我的综合动手能力和工程设计能力。明白了只要不断努力思考，目标是可以达到的。参考文献：序号·作者名·书刊名·出版社·出版时间（刊号）·1毕满清主编.电子技术实验与课程设计.第3版.北京：机械工业出版社，2005年出版2王振红、张斯伟编著.电子电路综合设计实例集萃.第1版.北京：化学工业出版社，2008年出版3阎石.数字电子技术基础【m】.北京：高等教育出版社，2006年出版附录效果图：图1图2图3图4图5图6膘刺饶迫完赊放绽犬裤郭釜抛县绊王黍韦语捆乾匡银排蚤挫马茅恰眨驱厉茬捉弱凌土船婆关迸朔跳礼踞麦耘纶趟犀侄稀铰箔