多路彩灯控制器.

电子技术课程设计

--- 多路彩灯控制器

学院：电子信息工程学院

学号：200615010217 指导教

师：祁艳杰2008-12-17

多路彩灯控制器

目录

设计目的

设计任务与要求

三、总体方案的设计与选择

1 、总体方案的设计

2 、总体方案的选择

四、使用元件及元件说明

五、单元电路的设计

1 、花型演示电路

2 、花型控制信号电路

3 、快慢节奏控制电路

4 、时钟信号控制电路

六、总体电路图

七、电路组装、调试过程中遇到的问题及

解决办法

八、分析与心得

、设计目的：

1、进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。

2、了解数字电路设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。

3、熟悉几种常用集成数字芯片，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。

4.培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。

二、设计任务与要求

本次数字电路课程设计我选择的题目是“多路彩灯控制器”。

这个系统的主要功能是：

1、自动控制多路彩灯按预设的花型进行变换；

2、花型种类不少于三种，花型自拟；

3、分别用快慢两种节拍实现花型变换。

三、总体方案的设计与选择

1、总体方案的设计

经过分析问题及初步的整体思考，拟定以下二种方案：

方案一：总体电路共分三大块。第一块实现花型的演示；第二块实现花型的控制及节拍控制；

第三块实现时钟信号的产生。

结构框图如下：

方案二：在方案一的基础上将整体电路分为四块。第一块实现花型的演示；第二块

实现花型的控制；第三块实现节拍控制；第四块实现时钟信号的产生。并

在部分电路的设计上与方案一采用了完全不同的方法，如花型的控制。

主体框图如下:

2 .总体方案的选择

方案一与方案二最大的不同就在，前者将花型控制与节拍控制两种功能融合在一起，是考虑到只要计数器就可以实现其全部功能的原因，且原理相对简单。如此设计，其优点在于：设计思想比较简单。元件种类使用少，且都较熟悉易于组装电路。缺点则是：中间单元电路连线过于繁多，容易出错，且可能出现线与

线关系。要避免这些，则势必造成门电路使用过多，导致电路不稳定，抗干扰能

力下降。

而后者则将以上两种功能分开设计，各单元电路只实现一种功能。其优点在于：电路设计模块化，易于检查电路，对后面的电路组装及电路调试带来方便。缺点则是：节拍控制采用了没有学过的器件，原理相对复杂，不易理解。花型控制电路简单，花型也比较简单，过度过程可能会出现乱码。

基于以上原因，加上为了成功的实现课程设计，我选择了连线少，易于组装和调试的方案二。

四、使用元件

1.设计所需的元件:

74LS161 十六进制同步计数器

2 LM555CM

555定时器 2 发光二极管

20 电容 10 nf 2 电容 1卩f 2 滑动变阻器 1 k Q 1 滑动变阻器 20 k Q 1 电阻 47.5 k Q 2 电阻 499 k Q

2 实验板 1 万用表 1

导线

若干

2、器件的逻辑结构、逻辑框图、逻辑功能表及逻辑功能说明 (1 ) 74LS164 (串入并出的8位移位寄存器)

芯片结构:

内部原理图:

A

匕

1 U B ： 2

叩Q A 3 12

3Q G

O B 4 II J Q F GC 5 IO Q Q E Q Q 6 9pCLR

GND 7 8JCLK

ITOPVIEWI

⑶ I ⑷(5)1 ⑹(10) (11) (12)1 (13)1

m QI Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7

■■■p J* *逻辑功能说明:

74LS164是8位边沿触发移位寄存器，串行输入数据然后并行输出。数据通过两个输入端（A或B ）之一串行输入；任一输入端可以用作高电平使能端，控制另一输入端的数据输入。CLEAF为同步清除端，当其为低电平时，输出端（QA- QH 均为低电平。两个输入端或者连接在一起，或者把不用的输入端接高电平，一定不要悬空。时钟（CP）每次由低变高时，数据右移一位，输入到Q°，Q°是两个数据输入端（A和B）的逻辑与，它将上升时钟沿之前保持一个建立时间的长度。

（2 ）74LS153

74IS153 是常用的双4选1数据选择器/多路选择器，所谓双4选1数据选择器就是在一块集成芯片上有两个4选1数据选择器。

芯片结构:

内部原理图:

XV OL

逻辑功能表

S A 1 A 0 Q

1 X X 0

0 0 0 D 0

0 0 1 D 1

0 1 0 D 2

0 1 1 D 3

逻辑功能说明：

1S、2S为两个独立的使能端；A i、A o为公用的地址输入端；1D o〜1D3和2D o〜2D3分别为两个4

选1数据选择器的数据输入端；Q i、Q2为两个输出端。

1)当使能端1S ( 2S ) = 1时，多路开关被禁止，无输出，Q二0。

2)当使能端1S ( 2S )= 0时，多路开关正常工作，根据地址码A1、

A o的状态，将相应的数据D o〜D3送到输出端Q。

女口：A1A0 = 00贝诞择D o数据到输出端，即Q = D o。

A1A0 = 01贝诞择D1数据到输出端，即Q = D1，其余类推。

3) 74LS74

74IS74 是一个边沿触发器数字电路器件，每个器件中包含两个相同的、相互独立的边沿触发D触发器电路。