三种图案霓虹灯控制器设计

学号：27

课程设计

题目三种图案霓虹灯控制器设

计

学院自动化学院

专业电气工程及其自动化班级电气1206班

姓名黄思琪

指导教师杨莉林伟

2014年7月10日

课程设计任务书

学生姓名：黄思琪专业班级：电气1206班

指导教师：杨莉林伟工作单位：武汉理工大学

题目: 三种图案霓虹灯控制器设计

初始条件：

1．运用所学的模拟电路和数字电路等知识；

2．用到的元件：实验板、电源、连接导线、74系列芯片、555芯片等。

要求完成的主要任务:

1．现有4只彩灯，红－绿－蓝－黄，试设计控制器，要求彩灯能实现如下追逐图案，彩灯控制器的三种图案及其状态转换如下所示：

2．摇摆状态0101←→1010，重复6次。

3．暗点循环0111→1011→1101→1110→0111→这样重复循环3次。

4．逐个点亮，逐个熄灭，0000→1000→1100→1110→1111→0111→0011→0001→0000→这样重复循环2次。

5．霓虹灯控制工作状态按照上述2至4步自动重复循环。时间间隔为1秒。

6．严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。

时间安排：

第1天下达课程设计任务书，根据任务书查找资料；

第2天进行方案论证，软件模拟仿真并确定设计方案；

第3天提交电路图，经审查后领取元器件；

第4天组装电路并调试，检查错误并提出问题；

第5天结果分析整理，撰写课程设计报告，验收调试结果；

第6-7天补充完成课程设计报告和答辩。

指导教师签名：2014年7月7日

系主任（或责任教师）签名：2014年7月7 日

目录

1设计意义及要求4

1.1 设计意义4

1.2 设计要求4

2方案设计5

2.1 设计思路5

2.2 设计方案一电路图6

2.3 设计方案二电路图7

2.4方案比较8

3部分电路设计8

3.1 四十进制设计8

3.2 摇摆状态10

3.3 暗点循环11

3.4 逐个点亮逐个熄灭12

3.5 时钟脉冲信号的制作 (13)

4调试及检测13

4.1 调试中故障及解决办法13

4.2 调试及运行结果14

5方案总结及课题价值14

6仿真操作步骤及使用说明15

结束语16

参考文献17

附录1方案一电路图18

附录2方案二电路图19

本科生课程设计成绩评定表

1、设计意义及要求

1.1 设计意义

在我们的日常生活中，霓虹灯随处可见，可以广泛应用于广告牌，商场装饰，现场装扮等各种场合，因此霓虹灯具有不可或缺的作用。利用我们所学过数模电知识，可以设计出不同变换组合的霓虹灯电路，具有很实用的实际意义。除此之外，对霓虹灯控制器的设计有利于将我们所学知识学以致用，不局限在课本内的知识，并提高了我们思考分析问题的能力和团队合作能力。

1.2 设计要求

初始条件：

3．运用所学的模拟电路和数字电路等知识；

4．用到的元件：实验板、电源、连接导线、74系列芯片、555芯片等。

要求完成的主要任务:

7．现有4只彩灯，红－绿－蓝－黄，试设计控制器，要求彩灯能实现如下追逐图案，彩灯控制器的三种图案及其状态转换如下所示：

8．摇摆状态0101←→1010，重复6次。

9．暗点循环0111→1011→1101→1110→0111→这样重复循环3次。

10．逐个点亮，逐个熄灭，0000→1000→1100→1110→1111→0111→0011→0001→0000→这样重复循环2次。

11．霓虹灯控制工作状态按照上述2至4步自动重复循环。时间间隔为1秒。

12．严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。

时间安排：

第1天下达课程设计任务书，根据任务书查找资料；

第2天进行方案论证，软件模拟仿真并确定设计方案；

第3天提交电路图，经审查后领取元器件；

第4天组装电路并调试，检查错误并提出问题；

第5天结果分析整理，撰写课程设计报告，验收调试结果；

第6-7天补充完成课程设计报告和答辩。

2、方案设计

2.1 设计思路

首先，先分别分析三种不同的霓虹灯转换状态，即分别设计出能实现摇摆状态，暗点循环和逐个点亮逐个熄灭的电路。其次，分析三种状态所发生的时间和顺序，可以发现第一种状态占12秒，第二种状态占12秒，第三种状态占24秒。因此利用一个40进制的计数器来控制三种状态的转换，使前12秒第一部分电路正常工作，13到24秒第二部分电路正常工作，最后16秒第三部分电路正常工作，并用逻辑门完成对灯的控制。最后，用555定时器做一个脉冲信号发生源。

系统原理框图如图1-1所示。

图1-1 系统原理框图

2.2设计方案一电路图（小组方案）

图2-1 方案一电路图

如图2-1所示。首先，利用555定时器制作一个1HZ的脉冲信号作为时钟。

其次，设计分别实现的三种图案的电路图，摇摆状态和暗点循环可以利用一块74LS138分别实现，逐个点亮逐个熄灭可以利用74LS194

制作一个扭环形计数器来实现。

然后，用两个74LS90制作了一个四进制计数器和一个十进制计数器，两片计数器间通过正确连接相当于一个四十进制计数器。通过设计要求可以分析出摇摆状态、暗点循环、逐个点亮逐个熄灭各占了12、12、16，也就相当于3:3:4，用一个四分频加一个十进制就可以实现前12秒使摇摆状态进行正常工作，13到24秒使暗点循环正常工作，最后16秒使最后一个状态正常工作。再利用一块数据选择器74LS151和各种逻辑门，使得前24秒74LS138使能同时74LS139清零，并且利用74LS138的地址端的选择和逻辑门的输出使前12秒实现摇摆状态，13到24秒实现暗点循环；后16秒74LS138不使能同时74LS139正常工作。

最后，经过分析和计算将三种图案状态的输出端分别通过逻辑电路接到四盏灯上，使摇摆状态、暗点循环、逐个点亮逐个熄灭能够有序的结合并循环起来，从而达到实验要求，实现电路功能。

2.3设计方案二电路图（个人方案）