数电设计性实验报告

福州大学电气工程与自动化10级

设计性实验报告

姓名__________

学号_______

班级_______

指导老师______姜海燕________

实验时间_____2012.6.1______

实验题目____彩灯控制器的设计_

(这是一页是首页)

实验目的:

1.掌握电路板焊接技术；

2.学习调试系统电路，提高实验技能；

3.了解彩灯控制器的工作原理及其结构。

实验所用原件清单：

74LS194 2片、74LS161 1片、74LS112 1片、555定时器、

电容1μF 1个、电阻300Ω8个、电阻500Ω 1个、电阻5kΩ 1个、发光二级管8个、导线、电路板

原理(包括主要公式、电路图)：

1、设计任务：节目的彩灯五彩缤纷，彩灯的控制电路种类繁多。用移位寄存器

为核心元件设计制作一个8路彩灯控制器。

2、设计要求：

①彩灯控制电路要求控制8个彩灯；

3、设计要点

①编码发生器：编码发生器要求根据花型按节拍送出8位状态编码信号，以

控制彩灯按规律亮灭。因为彩灯路数少，花型要求不多，该题宜选用移位

寄存器输出8路数字信号控制彩灯发光。编码发生器建议采用两片4位通

用移位寄存器74194来实现。74194具有异步清零和同步置数、左移、右

移、保持等多种功能，控制方便灵活。移位寄存器的8个输出信号送至LED

发光二极管，编码器中数据输入端和控制端的接法由花型决定；

控制电路：控制电路为编码器提供所需的节拍脉冲和驱动信号，控制整个系统工作。控制电路的功能有两个：一是按所需产生节拍脉冲；二是产生移位寄存器所需的各种驱动信号。

1.原理框图

彩灯控制器以某种节拍按一定规律改变彩灯的输入电平值，控制彩灯的亮与灭，按预定规律显示一定的花型。因此彩灯控制器需要一个能够按一定规律输出使信号左右移的双向移位寄存器，同时还需要双向移位寄存器所要求的时序信号和控制信号。由于实际应用场合所带彩灯可能是功率较大的白炽灯或其它，因此还需要一定的驱动电路，实验中因采用发光二极管或指示灯，故可省略驱动电路。

彩灯控制器的原理框图如图3.1.1所示。

1，

2， 3， 4， 2.电路分析及电路图

①定时电路：由555定时器产生CP 脉冲

②十六进制74ls161：用十六进制的Q2接在一个移位寄存器的SR 和SL

端，实现一个四分频，C 接在JK 触发器的脉冲端实现循环。另一个移位寄存器S1接低电平，SO 接高电平，实现信号右移功能。

把各个部分的电路图接在一起，再在双向移位寄存器的下面接上二极管以及保护电阻就可以得到我们想要的彩灯花型。

3.调试过程中遇到的问题及解决方法：

问题1：没有节拍，电路的发光二级管不会闪烁。

检查分析：检查了555的输出脉冲没有问题，发现是555电路的输出没有连接上。 解决方法： 将555的输出连接起来，并检查输出与各芯片的连接。

定 时 器 控制 电路 编码

发生

器

驱 动 器 彩

灯

问题2：在刚开始连接时电路灯顺序混乱，无法与要求符合。

检查分析：经检查发现是控制花型变化的161芯片的EP、ET等管脚没有接电源。

解决方法：重新检查了电路的连接，将需要置1或者置0的端口重新全部进行置位。

问题3：第二种花型的一片194控制的灯不亮。

检查分析：JK触发器与194之间的连接可能出现问题。

解决方法：对194各个口进行排查，将未连接的端口重新连接起来。

心得体会及其他：

1．本实验应用元件比较多，结构较为复杂，每一步都要仔细认真，分块接线检验，否则整个检查十分困难，把握好每个模块是实验的关键。尤其是连接控制电路时，由于连线过多，容易出错。

2．通过这次实验加深了对原器件的认识，对器件的良好应用是实验成功的关键，芯片的焊接较为复杂，所以尽量选择相同的原件以减少电路所使用的芯片

3．实验中要注意细节，注意芯片的清零功能和置位功能，以及每个芯片的电源和地端都要连接。

4．通过一天的努力，完成了移位寄存彩灯控制器，认识应该如何应用万用电表对电路进行差错纠正。

5、在电路设计中利用161分频的原理来产生控制信号，对我的启发较大。