8路LED彩灯控制电路设计报告

《8路LED彩灯控制》课程设计报告

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2011年 1 月8 日

目录

一、课程设计目的 (3)

二、课程设计题目描述和要求 (3)

三、课程设计报告内容 (3)

3.1 器件选择 (3)

3.2 实验电路图 (3)

3.3 原理分析 (4)

3.3.1 脉冲源产生模块 (4)

3.3.2 定时器模块 (4)

3.3.3 寄存器模块 (4)

3.4 具体思路和设计过程 (4)

3.4.1 设计思路 (4)

3.4.2 具体设计过程 (5)

四、焊接与调试 (6)

五、总结体会 (6)

一、课程设计目的

随着社会的发展，人民生活水平不断提高，现代人们越来越注重节能和装饰，因此LED作为一种超节能产品在实际生活中得到广泛应用，它不仅工作电压低，而且使用寿命很长，所以它受到大多数灯光装饰师的青睐。本设计用8路led设计出的彩灯控制电路具有：低能耗、花色多、性能忧、实用美观等特点，实为家居装饰之首选。而具体的课程设计（包括电路图设计、电路板焊接、安装与调试），既可以提高我们的动手能力和实际分析问题能力，还有助于我们加深对数字电路的认识和了解，进一步激发学习的兴趣，为后续学习打下坚实基础。

二、课程设计题目描述和要求

本设计中的8路LED彩灯控制电路，由555定时器、移位寄存器、计数器等器件构成，主要功能是实现三种花色的交错变换，8路led灯的亮和灭组合起来形成有规律的花色，给人以美感，适用于彩灯装饰。

三.课程设计报告内容

3.1 器件选择

555定时器一片、十六进制计数器74ls191两片、双向移位寄存器74ls194两片、0.01uf的电容和2.2uf的电容各一个、47k电阻两个、非门74ls04一个、与非门

74ls20六个、导线若干。

3.2 实验电路图

3.3 原理分析

3.3.1 脉冲源产生模块

实际上是由555定时器和电容、电阻构成的多谐振荡器，它们负责为后面的各个芯片提供时时脉冲。

脉冲周期T=(R1+R2)Cln2=0.33s

3.3.2 定时器模块

两块十六进制74ls191计数器接成48进制计数器，上面一块芯片的Q0、Q2、Q3端为后面的移位寄存器提供变换的穿行输入信号；下面一块芯片和中间的非门、与非门共同构成数据处理中端，负责对上方各输出端的信号脉冲进行处理，并且传至寄存器。

3.3.3 寄存器模块

两块双向移位寄存器74ls194和8路LED灯组成的中端负责显示任务，寄存器采用“串入并出”的方式，而且每个芯片组各自独立，上方采用脉冲左移方式，下方采用右移方式，当工作时左右移动的串入脉冲共同控制led的亮和灭，进而形成各种花色。

3.4 具体思路和设计过程

3.4.1 设计思路

整个设计的脉冲信号源必不可少，因此首先可以想到用555定时器构成多谐振荡器，为各种芯片提供CP；其次，考虑到计数器的四个输出端Q0 、Q1、Q2、Q3可以输出不同的脉冲（它们分别是010101、00110011、00001111、0000000011111111），可以把它们作为串行输入端的种子信号，再加上必要的中间整合电路，就可以传送至寄存器的串行输入端了；最后发现要想得到有规律的、不断变换的花色，我们还需设置信号的移动方式，这样就为整个设计提供了一条主线了。

3.4.2 具体设计过程

十六进制计数器74ls191的四个输出端脉冲信号见下表：

设：下面一块计数器的Q1端和Q2分别为A、B端

如果把此计数器接成四十八进制计数器，则须把下方的四个输入端接地，并且采用预置数方式。

由此就得到了以下对应关系(A和B的值在00、01、10循环）：

其中L表示上片74ls194的串行输入端，R表示下片的串行输入端

所以有：

L=A'B'Q2'+A'BQ3'+AB'Q0'

R=A'B'Q2'+A'B(Q3'Q2'+Q3Q2')'+AB'Q0

进而得到以下真值表：

至此，整个设计的理论部分完成。

四、焊接与调试

将设计的电路图在Proteus中仿真，当运行成功时，开始焊接电路板。首先将元件在万用板上排好位置，然后开始焊接底座，连接线的数量很多，插孔时要十分仔细。当完成基本焊接任务时，检查各芯片的高电平脚、地线、电源线是否连接，无误后上电运行。

焊接之后常常会遇到意想不到的结果，这时我们可以使用万用表。首先，检查脉冲源是否正常工作；然后检查各个焊点是否导通，只要依次耐心检查，最后就可以发现错误所在。

五、总结体会

学完《数字电子技术基础》，我们用理论指导实践，亲自动手设计一件电子产品，当完成的作品正常工作时，我收获的不仅是喜悦，更多的是对数字电路的理解、认识、兴趣。

我们学的知识很多，我们能够设计出来的东西也很多，花费两个星期的课程设计虽这样结束了，但我们的学习进程还在运行，今后学习和设计生涯中我们会越走越远，我们的路也会越走越宽。

参考书目：

［1］阎石《数字电子技术基础》第五版，高等教育出版社，2005年

［2］刘南平，谢莉莉，宋欣《数字电子电路》，科学出版社，2006年