彩灯控制器的设计报告李海娣

PAGEPAGEPAGE4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副教授201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当任务李海娣2023级2023412556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〕彩灯把戏转换间隔时间可调；二、拟到达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‘L’‘H’‘D’‘❀’，并能发出不同颜色的光。三、课程设计总体方案与进度安排设计一个多谐振荡电路能产生产生周期为一秒的脉冲，将十进制计数器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。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。根据仿真的原理图，进行电路板的焊接。调试电路板。总结与分析。学生签名：2013年12四、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：2023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总分值得分设计过程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标准性15验收辩论7.系统功能演示、完成程度及创新性158.知识掌握程度与答复下列问题的正确性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标准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：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. 1Keywords 1引言…………………………..11设计任务与方案选择 11．1设计任务与指标 11．2设计要求 21．3系统方案选择 22理论分析与设计 22．1设计思路 22．1．1理论设计 22．1．2设计框图 22．2控制电路的设计与分析 32．3彩灯电路的分析控制 33电路设计 53．1整体电路设计 53．2 局部电路设计 53.2.1NE555构成的脉冲电路 53.2.274LS192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 74．2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，彩灯把戏转换间隔时间可调。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，经测试，系统能到达设计要求，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LightscontrollerStudentmajoringinCommunicationengineeringlihaidiTutoryinhuiAbstract：Thisdesignisthemainfunctionoftheautomaticcontrolmulti-waylanternaccordingtopresetpatterntransformation,8kindsofbrightoutdesign,lightspatternconversiontimeintervalisadjustable.SystemofCPpulsemultivibratorcomposedofNE555timertoproducepulses,usingdecimal74ls192counter,reversiblecounterbytheoctal74ls138decoder,74ls20fourinputnandgate,thesecondinputandnotls00,threeinput74or74ls27,LEDlight-emittingdiodedisplaycircuitcomponentssuchasresistorsandcapacitors,makinglightscontroller,canautomaticallyrealizethechangeoftheeightkindsofstate,respectively,towrite\"L\"\"H\"\"D\"\"❀\",andcanmakedifferentcolorsoflight,afterthetest,thesystemcanmeetthedesignrequirements,andverybeautiful.Keywords:multivibratorcounterdecoderLight-emittingdiodes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根本的典型电子器件进行组合来实现。有利于加深和稳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。彩灯控制器是以上下电平来控制彩灯的亮灭。。在彩灯路数较少，花型变换比拟简单时，也可以移位存放器实现。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1．1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，彩灯把戏转换间隔时间可调。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把戏转换间隔的时间。1．2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或非和74LS00与非门电路来控制实现彩灯的循环亮灭1．3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：对于彩灯比拟少的电路，可以利用两片74LS194移位存放器的级联来控制，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拟少，对彩灯数量有所限制。而方案一的优点在于：设计思想比拟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比拟常见，且简单易懂。综上而言，我选择了比拟熟悉的方案一。2理论分析与设计2．1设计思路2．1．1理论设计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2．1．2设计框图NE555多谐振荡电路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74LS27或非74LS00非LED8种花型2．2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上下电平。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2—12．3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：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3．1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“|〞，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“❀〞。局部电路设计3.2.1NE555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=10KR2=680K的滑动变阻器电路图如下：图3-23.2.274LS192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：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，并具有去除和置数等功能，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，为去除端，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3-63.4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：10uf—————————————————————————1个；电阻：10KΩ—————————————————————————1个；滑动变阻器680K———————————————————————1个：实验板2个；万用表一个；导线假设干；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。4．2测试结果分析刚开始，上电后花型没有变化，就从NE555逐步检查，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，