光控多路彩灯设计与制作

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数字电路多路彩灯课程设计

数字电路多路彩灯课程设计

西安邮电学院电子设计报告书——多路彩灯控制器学院名称:学生姓名:专业名称:班级:实习时间:多路彩灯控制器二.课程设计目的1.复习数字电路知识,学会将数电理论用于实际电路中去;2.认识常用逻辑器件,并学会使用这些芯片设计简单数字电路;3.学会使用面包板测试设计好的逻辑电路,并使用万用表进行调试排错;4.培养合作精神与独立完成电路的能力,初步学会自主设计、连接、调试数字电路。

三.多路彩灯控制器设计实现要求在实验板上构建一个多路彩灯控制器,要求: 1.实现快慢两种节拍的变换;2.至少控制8路彩灯信号,产生3种以上的花型变换;3.彩灯用发光二极管代替;4.花型由设计者自行确定。

四.课程设计总要求1.设计电路实现题目要求;2.电路在功能相当的情况下设计越简单越好;3.注意布线,要直角连接,选最短路径,不要相互交叉;4.注意用电安全,所加电压不能太高,以免烧坏芯片和面包板。

五. 使用元器件1.设计所需的元件有: 器件名称 功能描述 数量 用途 74LS00P 2输入端四与非门 1个 花型节拍条件判决 74LS04P 六反相器 1个 花型节拍条件判决控制、时钟延迟 74LS151N 8选1数据选择器 1个 花型转移的部分控制 74LS74AN 正触发双D 触发器 1个 第二种花型的条件移位输入控制 74LS194AN 四位双向通用移位寄存器 2个 彩灯花型控制74LS161AP 可予制四位二进制异步清除计数器2个 节拍产生器EN555A 555定时器 1个 1Hz 时钟脉冲信号产生器 电阻150K Ω 150K Ω电阻器 1个 电阻4.7K Ω 4.7K Ω电阻器 1个 电容 4.7μf 4.7μf 电容器 1个 电容0.01μf 0.01μf 电容器 1个 电阻100Ω 100Ω电阻器 3个 LED 灯用限流电阻 发光二极管 发光二极管 10个 表示八路彩灯、显示时钟信号 导线 纯铜导线 若干 连接电路 面包板 面包板 1块 作为连接电路的基板总体电路共分三大块。

多路彩灯控制器报告[]

多路彩灯控制器报告[]

多路彩灯控制器设计报告一、课程设计题目课程设计题目:多路彩灯控制器二、任务和要求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。

彩灯控制器是以高低电平来控制彩灯的亮灭。

实现彩灯控制可以采用EPROM编程、RAM编程、可编程逻辑器件、单片机等实现。

在彩灯路数较少,花型变换比较简时,也可用移位寄存器实现。

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。

现要求设计一个8路移存型彩灯控制器,彩灯用发光二极管LED模拟,具体要求如下:1.能演示三种花型,花型自拟。

2.选做:彩灯明暗变换节拍为1.0s和0.5s,两种节拍交替运行。

三总体方案的选择根据题目的任务、要求和性能指标,经过分析与思考,得出以下方案:整体电路分为四个模块:第一个模块实现节拍的发生;第二个模块实现快慢两种节拍的控制;第三个模块实现花型的控制;第四个模块实现花型的显示。

主体框图如下:在本方案中,各单元电路只实现一种功能。

其优点在于:电路设计模块化且各模块功能明确,易于检查电路,对后面的电路组装及电路调试带来方便。

缺点是:由于设计思想比较简单,元件种类使用少,花型复杂一些就会导致中间单元电路连线过多而易出错。

四单元电路的设计1.设计所使用的元件及工具:74LS161<四位二进制同步计数器) ---------------------- 2个;74LS194<双向移位寄存器) ------------------------------ 2个;74LS151<八选一数据选择器) --------------------------- 1个;74LS74<双上升沿D触发器) ---------------------------------- 1个;74LS00<四—二输入与非门) ---------------------------- 3个;74LS04<六—非门) ------------------------------------ 1个;发光二极管--------------------------------------------- 8个;555 ----------------------------------------------- 1个;电容: 4.7μf ----------------------------------------------1个;0.01μf ---------------------------------------------1个;电阻:150kΩ ------------------------------------------------------------ 1个;4.7kΩ -----------------------------------------1个;100Ω ----------------------------------------------4个;面包板一个;万用表一个;钳子一个;导线若干。

多路彩灯控制器课程设计

多路彩灯控制器课程设计

物理与电气工程学院课程设计报告多路彩灯控制器姓名 ** ** 学号 *********班级电气工程及其自动化1班年级 2011级指导教师李 ***成绩日期 2013.4.8摘要八路循环彩灯控制器整体电路由三部分组成:脉冲发生电路、移位寄存器、控制电路。

其中用时钟脉冲来启动电路,使其发出不同的频率产生不一样的脉冲,控制发光二极管,使电路更好的工作。

主要采用 74LS194 芯片接成扭环形结构的移位器来实现,最后做到两种花型的彩灯循环控制。

一、实验目的:根据知识掌握情况和兴趣选择题目,给出功能设计方案,插接、调试电路,完成要求的任务,达到巩固和应用“电子技术基础”和“数字电路与逻辑设计”课程基本理论和方法,初步掌握模拟与数字电路系统设计基本方法的目的。

二、实验要求:设计一个4路移存型彩灯控制器,彩灯用发光二极管LED模拟,具体要求如下:1、能演示三种花型,花型自拟。

2、选作:彩灯明暗变换节拍为1.0s和0.5s,两种节拍交替运行。

三、实验元件:555定时器 1个74194 2个74161 2个7404 2个电阻150kΩ 1个电阻4.7KΩ 1个电阻20Ω 8个电容4.7uF 1个电容0.1 uF 1个四、总体方案的设计:经过分析问题及初步的整体思考,设计方案如下:需要实际时钟产生电路,循环控制电路和彩灯左右移,及全亮全灭输出电路。

时钟脉冲产生电路由脉冲发生器产生连续的脉冲。

循环电路采用74LS161 ,74LS194实现彩灯的循环控制。

具体主要通过两片双向移位寄存器74LS194 来实现彩灯电路控制,通过脉冲发生器来产生连续时钟信号的输入,由74LS161计数器来控制信号的移动方向,实现左移,右移及亮灭的功能。

总体电路原理图如下:五、单元电路的设计:花型演示电路花型控制节拍控制电路花型控制节拍控制电路1、时钟信号一片555加上电容及电阻实现电容:4.7μf 0.01μf电阻:150 kΩ 4.7 kΩ输出高电平时间T=(R1+R2)Cln2输出低电平时间T=R2Cln2振荡周期T=(R1+2R2)Cln2输出方波的占空比为根据本次设计使用的R1,R2(R1=150k,R2=4.7k)值,计算出振荡周期0.5s2 花型控制信号电路由一片74LS161(两种花型每种显示一遍)计数器。

EDA课程设计--多路彩灯控制设计

EDA课程设计--多路彩灯控制设计

EDA课程设计--多路彩灯控制设计
项目简介:
本项目基于EDA工具(例如Altium Designer),设计实现了一种多路彩灯控制器。

该控制器可以控制多个LED灯的颜色和亮度,并可以通过外部输入信号进行控制。

项目要求:
- 实现8路彩灯控制,并且可以通过外部控制进行选择控制的灯数量。

- 支持控制彩灯的颜色和亮度。

- 支持外部输入信号,例如红外、蓝牙等。

- 设计具有过压、过流保护电路。

项目实现:
1. 硬件设计
- 选用STM32F030C8T6为控制器,实现外部输入信号检测、灯控制等功能
- 使用MAX7219为LED驱动芯片,支持SPI通信
- 具有功率PWM控制电路,用于调节彩灯的亮度
- 设有保护电路(包括过压、过流保护等)。

2. PCB设计
- 完成原理图设计,并将原理图转化为PCB设计
- 完成DSP设计、电源电路设计、外部输入检测电路设计、LED灯的连接及布局设计
- 设计阻止过压、过流电路,并进行分析和仿真,确保电路设计的可靠性和稳定性。

3. 程序设计
- 根据硬件设计,编写STM32程序,实现控制LED灯的亮度和颜色、接收和处理外部输入信号等功能
- 设计简单友好的用户界面,使得用户可以方便地选择和改变亮度和颜色控制方式。

4. 调试测试
- 在完成硬件设计、PCB设计、程序设计后,进行完整的测试来验证控制器的功能。

- 对控制器进行验证测试,确保它能稳定地运行,并且能够处理外部输入信号、选择和控制指定的彩灯。

课程设计报告—多路彩灯控制器

课程设计报告—多路彩灯控制器

课程设计报告—多路彩灯控制器一、项目介绍多路彩灯控制器是一款具有多种颜色控制功能的控制器,可以实现多种灯光图案的显示。

它的主要功能是控制多脚灯泡的变化和状态,使其产生不同颜色的灯光,构成不同的图案或者变换模式。

二、主要功能1.控制部件:该控制器采用通用数字微处理器作为控制元件,它可以控制多种灯光,包括白色、红色、绿色和蓝色等,还可以同时控制多个LED,实现不同灯光图案的显示。

2.控制算法:在算法上,多路彩灯控制器采用“时序控制”算法,它可以控制灯泡在某一秒内的时间序列,从而实现不同图案的表现效果。

3.连接部件:它还具有外界输入部件,可以连接电脑,便于使用者设计和控制灯光图案,也可以更改和重置控制器,以设计新的灯光图案。

三、困难点1.多灯光多变显示:多路灯光的多变显示要求控制器具有良好的时序管理能力,以及良好的判断力,能够实时根据外部特征环境、光源特性等,控制灯泡成某种特定的灯光图案。

2.多模式控制:多模式控制要求控制器具有嵌入式内部控制算法,以实现不同的相关控制功能。

3.可视化编程:多模式控制还要求可视化编程,使用者可以通过可视化编程界面来设计灯光图案。

四、实现方案1.硬件系统:由数字微处理器、多路输出控制器、LED灯光、外界输入部件(如按键、鼠标、USB 等)等组成。

2.控制软件:控制程序和用户界面设计,将硬件设计和实现,以及灯光显示软件结合起来,实现灯光图案的控制。

五、总结多路彩灯控制器的主要功能是控制灯泡在某一秒内的时序变化,以及实现多种灯光图案的显示。

它的实现方案主要由硬件系统、控制软件和外界输入组成,它的主要困难点包括多灯光多变显示、多模式控制和可视化编程等。

四路彩灯设计实验报告

四路彩灯设计实验报告

四路彩灯设计实验报告1. 引言彩灯设计实验是电子实践课程中的一项基础实验,通过设计和搭建电路,控制四路彩灯的亮灭和颜色变化,培养学生对电路原理和电子元件的实际运用能力。

本实验报告将详细介绍实验的设计思路、实验过程和实验结果,并对实验中遇到的问题进行分析和总结。

2. 设计思路本实验的主要目标是设计一个能够控制四个灯泡亮灭和变化颜色的电路。

基于这个目标,我们采用了以下设计思路:1. 使用Arduino开发板作为控制中心,通过编程实现对彩灯的控制。

2. 运用PWM (脉宽调制)技术来控制灯泡的亮度和颜色变化。

3. 使用LED灯泡作为彩灯的光源,通过调整电流来控制亮度和颜色。

3. 实验过程3.1 实验器材和元件- Arduino开发板- 面包板- 杜邦线- RGB LED灯泡x 4- 电阻x 4- 电阻箱- 电源3.2 实验步骤3.2.1 电路搭建首先,我们将Arduino开发板和面包板连接起来,并将四个RGB LED 灯泡和电阻连接到面包板上。

连接电路的示意图如下:![电路示意图](circuit_diagram.png)3.2.2 程序编写接下来,我们使用Arduino开发软件编写程序。

程序的基本思路是通过控制PWM输出来控制灯泡的亮灭和颜色变化。

程序的核心代码如下:int redPin = 9;int greenPin = 10;int bluePin = 11;void setup() {pinMode(redPin, OUTPUT);pinMode(greenPin, OUTPUT);pinMode(bluePin, OUTPUT);}void loop() { analogWrite(redPin, 255); analogWrite(greenPin, 0); analogWrite(bluePin, 0); delay(1000);analogWrite(redPin, 0); analogWrite(greenPin, 255); analogWrite(bluePin, 0); delay(1000);analogWrite(redPin, 0); analogWrite(greenPin, 0); analogWrite(bluePin, 255); delay(1000);analogWrite(redPin, 255);analogWrite(greenPin, 255);analogWrite(bluePin, 0);delay(1000);}3.2.3 实验验证完成电路搭建和程序编写后,我们将Arduino开发板连接到电脑上,上传程序,并将电源接入电路。

EDA课程设计多路彩灯控制电路设计

EDA课程设计多路彩灯控制电路设计

EDA课程设计报告——多路彩灯控制电路设计多路彩灯控制电路设计报告题目:多路彩灯控制电路设计要求:⑴要有6种花型变化。

⑵多种花型可以自动变化,循环往复。

⑶彩灯变化的快慢节拍可以选择。

⑷具有清零开关。

设计方案:根据系统设计要求,设计一个具有6种花型循环变化的彩灯控制器。

整个系统共有三个输入信号:控制彩灯节奏快慢的基准时钟信号CLK_IN,系统清零信号CLR,彩灯节奏快慢选择开关CHOSE_KEY;共有16个输出信号LED[15..0],分别用于控制十六路彩灯。

据此,系统设计采用自顶向下的设计方法,我们可将整个彩灯控制器CDKZQ分为两大部分:时序控制电路SXKZ和显示控制电路XSKZ。

模块划分:时序控制电路(SXKZ)显示控制电路(XSKZ)端口介绍:CLK_IN—控制彩灯节奏快慢的基准时钟信号CLR—系统清零信号CHOSE_KEY—彩灯节奏快慢选择开关LED[15..0]—16个输出信号设计过程:⒈时序控制模块(SXKZ)①新建一个VHD格式的文本编辑文件,保存—默认—命名②编写源程序,如下:时序控制模块源程序:LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY SXKZ ISPORT(CHOSE_KEY : IN STD_LOGIC;CLK_ZN : IN S TD_LOGIC;CLR : IN STD_LOGIC;CLK : OUT STD_LOGIC);END SXKZ;ARCHITECTURE ART OF SXKZ ISSIGNAL CK : STD_LOGIC;BEGINPROCESS (CLK_ZN, CLR,CHOSE_KEY)V ARIABLE TEMP : STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);BEGINIF CLR='1' THENCK<='0';TEMP:="000";ELSIF (CLK_ZN'EVENT AND CLK_ZN='1') THENIF (CHOSE_KEY='1')THENIF TEMP="011" THENTEMP:="000";CK<=NOT CK;ELSETEMP:=TEMP+1;END IF;ELSEIF TEMP="111" THENTEMP:="000";CK<=NOT CK;ELSETEMP:=TEMP+'1';END IF;END IF;END IF;END PROCESS;CLK<=CK;END ART;③检查错误,如图:④器件配置。

多路彩灯设计

多路彩灯设计

课程设计报告课程名称EDA课程设计院部名称信息技术学院专业电子信息工程班级07电子信息工程(1)学生姓名学号课程设计地点A210课程设计学时40指导教师金陵科技学院教务处制目录一、课程设计目的以及要求----------------------------------21.1、课程设计应该达到的目的1.2、课程设计的要求二、16路彩灯控制器的实现 ---------------------------------32.1、功能描述2.2、设计原理三、模块设计及其功能--------------------------------------43.1、分频模块3.2、变频模块3.3、彩灯花型模块3.4、16路彩灯控制模块四、硬件测试----------------------------------------------14五、结论与体会--------------------------------------------18六、参考文献----------------------------------------------19一、课程设计目的以及要求1.1、课程设计应该达到的目的:《EDA课程设计》是根据《VHDL程序设计》这门课程开设的综合设计课程,要求学生利用VHDL语言编程,基于EDA开发平台Quartus II,设计相应的数字系统,通过对系统进行编程、仿真、调试与实现,体验设计的全过程,进一步加深对所学基础知识的理解,培养学生将理论知识应用于时间的能力、学生自学与创新能力和分析解决实际问题的能力。

1.2、课程设计的要求:多路彩灯控制器通过对应的开关按钮,能够控制个多个彩灯的输出状态,组合多种变换的灯光闪烁,它被广泛应用到节目庆典、剧场灯光、橱窗装饰中。

设计要求设计一个完整的16路彩灯控制器。

具体要求:设计一个多路彩灯控制器,能循环变化花型,可清零,可选择花型变化节奏。

彩灯控制器有16路发光二极管构成,当控制器开关打开时,能够在6种不同的彩灯花型之间进行循环变化。

彩灯控制器设计:多路彩灯控制器的课程设计---技术篇

彩灯控制器设计:多路彩灯控制器的课程设计---技术篇

多路彩灯控制器内容摘要: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,可以以两种不同的频率分别显示几种不同的花型。

一、多路彩灯控制器的实际意义:本文介绍的这种彩灯控制器, 具有动感性能, 非常有趣。

由于采用集成电路制作, 工作稳定可靠, 制作容易, 具有实用价值, 可用于广告灯箱等二、设计内容及要求:1. 设计内容:本课题要求设计一台以两种不同的频率分别显示几种不同的花型的多路彩灯控制器。

2. 设计要求:彩灯控制器是以高低电平来控制彩灯的亮与灭。

如果以某种节拍按一定规律改变彩灯的输入电平值,控制才等的亮与灭,即可以按预定规律显示一定的花型。

因此彩灯控制电路需要一个能够按一定规律输出不同高低电平编码信号的编码发生器,同时还需要编码发生器所要求的时序信号和控制信号。

综上所述,彩灯控制器应该由定时电路、控制电路、编码发生器电路以及驱动电路组成。

三、电路工作原理:定时电路产生两种不同的快慢节拍,用来以两种不同频率的节拍显示彩灯的花型,其中振荡器采用简单易行的555振荡器来实现,555所产生的信号经过两片161级联之后进行分频,其中第一次产生快慢节拍的分频由D触发器实现。

信号经过分频之后经过控制电路来实现花型的变化,编码发生器产生编码后控制灯的亮与灭来实现多路彩灯的花型。

该控制器共控制8路彩灯,花型要求不多,故采用移位寄存器来组成彩灯控制电路。

四、系统需要的元器件7400 1片7404 1片7408 1片7420 1片7232 1片7474 1片74139 1片74161 2片74194 2片555定时器 1片发光二极管绿色和红色4个电容0.01uf和4.7uf各一电阻5.1K和150K各一,220欧姆1个五、选定系统设计方案,画出系统框图多路彩灯控制器系统框图如下所示:其中定时器由555振荡器及少量电阻、电容构成,产生的脉冲经过D触发器及门电路组成的快慢节拍分频电路,产生在不同的时间段频率不相同的两种脉冲。

光控多路彩灯设计与制作

光控多路彩灯设计与制作

院课程设计光控多路彩灯控制系统设计与制作学生姓名:学院:专业班级:专业课程:指导教师:20 年月日1 引言1.1 设计背景光电子技术是继微电子技术之后近30年来迅猛发展的综合性高新技术。

1962年半导体激光器的诞生是近代科学技术史上一个重大事件。

经历十多年的初期探索,从70年代后期起,随着半导体光电子器件和硅基光导纤维两大基础元件在原理和制造工艺上的突破,光子技术与电子技术开始结合并形成了具有强大生命力的信息光电子技术和产业。

光电子技术是一个比较庞大的体系,它包括信息传输,如光纤通信、空间和海底光通信等;信息处理,如计算机光互连、光计算、光交换等;信息获取,如光学传感和遥感、光纤传感等;信息存储,如光盘、全息存储技术等;信息显示,如大屏幕平板显示、激光打印和印刷等。

其中信息光电子技术是光电子学领域中最为活跃的分支。

在信息技术发展过程中,电子作为信息的载体作出了巨大的贡献。

但它也在速率、容量和空间相容性等方面受到严峻的挑战。

采用光子作为信息的载体,其响应速度可达到飞秒量级、比电子快三个数量级以上,加之光子的高度并行处理能力,不存在电磁串扰和路径延迟等缺点,使其具有超出电子的信息容量与处理速度的潜力。

充分地综合利用电子和光子两大微观信息载体各自的优点,必将大大改善电子通信设备、电子计算机和电子仪器的性能。

1.2 设计目的及意义随着人们生活环境的不断改善和美化,在许多场合可以看到彩色霓虹灯。

LED彩灯由于其丰富的灯光色彩,低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用,用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。

但是目前市场上各种式样的LED彩灯多半是采用全硬件电路实现,电路结构复杂、功能单一,这样一旦制成成品只能按照固定的模式闪亮,不能根据不同场合、不同时间段的需要来调节亮灯时间、模式、闪烁频率等动态参数。

同时这种彩灯控制器结构往往有芯片过多、电路复杂、功率损耗大等缺点。

此外从功能上来看,亮灯模式少而且样式单调,缺乏用户可操作性,影响亮灯效果。

彩灯循环控制电路的设计与制作

彩灯循环控制电路的设计与制作

摘要本次课程设计的任务是设计一个八个彩灯循环点亮电路.然而随着集成电路的迅猛发展,使得数字逻辑电路的设计出现了根本性的变化,使得我们在日常的电路设计中可以大大的被简化,减少电路组件的数目,从而使电路简捷,而且还能够提高电路的可靠性,稳定性.根据我的理解,控制彩灯的循环点亮就是产生一系列有规律的数列,从而通过这一系列的数列来控制八个彩灯的循环点亮.在数字电路的理论课上,我们知道产生有规律的数列需要用到计数器或是移位寄存器.实际上,在该实验中二者皆可以用来设计该电路,只是各自的工作方式有区别而已.因此,通过计数器或移位寄存器控制彩灯的循环点亮.其次,即使脉冲产生电路,我们知道555定时器可以作为多谐振荡器,并且利用555定时器设计的多谐振荡器产生的序列脉冲受干扰小,稳定性高,我们只需要选定相应的电阻和电容来控制周期就可以很好的控制彩灯显示频率.最后,彩灯显示电路采取并联接法,利用产生的数列来控制彩灯的亮暗.再就是将以上三部分电路组合起来,从而构成完整电路,达到设计目标.关键字:数字逻辑电路;彩灯循环控制;集成芯片;彩灯循环控制电路的设计与制作1.结构设计与方案选择1.1 方案设计1.1.1 设计方案一1)二进制双向计数电路:图2 74LS192引脚图74LS192的功能表:表一 74LS192的功能表利用芯片74LS192,通过了解它的功能表,我们知道它既可以作为加数器和减数器,因此利用这一特性,可以通过控制芯片74LS194的置数功能:当需要循环点亮左移时,我们可以给四个置数端0123p p p p 置数为0000,并且控制1u CP =,D CP CP =,0MR =,从而构成加计数器,使输出0123Q Q Q Q 为0000000100100011...→→→→;同理,我们要实现彩灯循环点亮右移时,给四个置数端0123p p p p 置数为0111,控制u CP CP =,1D CP =,0MR =,从而构成减计数器,使输出为0123Q Q Q Q 为0111011001010100...→→→→;因此,通过上面的叙述我们通过对74LS194的控制来产生有规律的数字序列.2)3线-8线译码器:图3 74LS138的引脚图74LS138的功能表:表二 74LS138功能表经过74LS192产生的数字序列,我们分别将74S192的输出012Q Q Q 接至74LS138的输入012A A A ,这样可以使138的八个输出来控制彩灯的亮灭:例如,当输出是012000Q Q Q =,74LS138输出为0123456701111111Y Y Y Y Y Y Y Y = 因此可以使一盏彩灯发光.3)彩灯发光电路:在这个方案中八个彩灯接成共高电平形式,以为74LS138的输出为低电平有效,因此,只有138输出为低电平有效时才可以使彩灯发光.在这里,实现彩灯全灭的功能时,只需要通过一个开关来控制1S ,当10S =时就可以使彩灯全部熄灭;而要实现彩灯全亮,则需要通过加一DIP 开关,有点复杂,以此在此方案中没有能够实现彩灯全亮的功能.通过以上的方案之后,我们再加入脉冲产生电路和相应的开关,电阻等等,将它们组合成为能够实现八盏灯循环点亮的电路,并且还能够实现左移与右移,以及全灭的功能.按照方案一的构思,下图是其总的电路图:图4 方案一总电路图方案一的实现八盏彩灯的循环点亮工作流程:当6J 接到up 引脚上时, 4J 接到down 引脚上, 2J 接到高电平, 3J 接低电平, 1J 接低电平,则该电路工作于加法计数器,因此012Q Q Q 输出序列为000001010011100→→→→101110111→→→,该数字序列作用于74LS138后,输出电平以此为:01111111101111111101111111101111→→→11110111→→111110111111110111111110→→;则可实现灯的右移循环点亮;同理,当当6J 接到down 引脚上时, 4J 接到up 引脚上, 2J 接到高电平, 3J 接低电平, 1J 接高电平时,则该电路工作于减法计数器,而同样012Q Q Q 输出序列为111110101100011→→→→ 010001000→→→,此时74LS138的输出电平为: 11111110111111011111101111110111→→→→11101111110111111011111101111111→→→;因此实现八盏彩灯的左移循环点亮;要想实现灯的全灭功能,只需要将开关5J 接至低电平,这样74LS198的输出全为高电平,因此可以使得八盏彩灯全部熄灭,从而达到该电路设计的一个目标;同时由于要实现八盏彩灯的全亮要接一个DIP 开关,因而可能加深了电路的复杂度,所以我在这套方案中就没有设计出实现八盏彩灯同时亮的功能,这样该套方案的一大瑕疵,不能很好的完成课程设计的功能要求.1.1.2 设计方案二图5 方案二的结构框图1)脉冲产生电路:选用NE555组成多谐振荡器,通过选用合适的电阻电容,组成振荡器,从而产生我们所需要频率的脉冲.2)循环电路的设计:图6 74LS194的引脚图74LS194的功能表:表三74LS194的功能表由74LS194的功能表可以看出,芯片74LS194可以实现4位输出的左移,右移,清零,以及置数功能.因此,我们可以利用两片74LS194芯片就可以实现控制八盏彩灯的循环点亮功能.3)彩灯发光电路:Q Q Q Q Q Q Q Q,当其中一八盏彩灯分别接到两片74LS194的输出01234567个输出为高电平时,则该盏彩灯发光,并且八盏彩灯接成共地接法,而且加入保护电阻,实现彩灯发光电路.下图是方案二的总电路图:图7 方案二总电路图方案二实现八盏彩灯循环点亮以及全灭,全亮,左移和右移的功能的工作流程:首先实现左移功能:即先给7D 置1, 0123456D D D D D D D 都置0,并且开关J3,J6,J4,接到高电平之后,再将控制S0的开关J3打到低电平处,即可实现八盏彩灯的循环左移;实现右移功能:首先给D0置1, 1234567D D D D D D D 也同样都置0,开关J3,J6,J4一起都打到高电平状态之后,再将控制S1的开关J4接到低电平处,就可以实现八盏彩灯的右移功;实现彩灯的全亮功能很简单,即将开关J1,J2,J3,J4,J5,J6,全部打到高电平处,就可以实现八盏彩灯全亮功能;而实现全灭功能,只要将控制清零信号的开关J4接到低电平处,就可以实现八盏彩灯的全灭.以上就是方案二实现全部功能的调试方法.1.2 两种方案的比较与选择通过multisim 的仿真结果,以上的两种方案都基本上可以实现本次课程设计的功能要求,但是在方案一中已经提过了,由于电路的复杂性,没有设计DIP 开关,就不能实现彩灯的全亮功能.下面来比较一下两种方案的优劣.首先,从器材方面来说,方案一中用到函数发生器,即芯片74LS138,据市场价格来说,比其他芯片价格确实要偏高一点.其次,方案一中不能实现八盏彩灯全亮的功能,这也让该方案的价值大打折扣.但是,我感觉方案一的连线调试相对于方案二来说要简单一点.方案二可以实现本次课程设计的全部功能:左以,右移,全亮,全灭,而且电路原理比较简单,容易让人理解;其次所需要的芯片价格便宜,经济效益高.但是,该电路的连接有点困难,导线相对较多,给电路的连接和调试带来了不方便.虽然方案一与方案二都存在着缺陷,但是总合考虑之后,还是采用方案二,因为它能够实现所需全部功能,这也是本次课程设计至关重要的目标.因此,我们采用方案二作为我们这次课程设计的方案.2.1 脉冲产生电路:用NE555定时器构成的多谐振荡器的原理图如下面:图8 555定时器的原理图555定时器内部的比较器灵敏度比较高,而且采用差分电路的形式,因此利用555定时器组成的多谐振荡器的振荡频率受电源电压和温度的影响较小.我们在数字电路中基本上已经了解了如何利用555定时器来组成多谐振荡器的原理以及电路图的接法,下面我们需要讨论的是电阻的选择和电容的选取,怎样才能符合课程设计的要求.首先,该次课程设计的八盏彩灯的循环点亮的周期是1S,即频率是1HZ,而我们在数字电路的理论课上学习过:电容C 的放电时间,即20.7pL t R C =,而电容的充电时间为120.7()pH t R R C =+,这样该脉冲电路所产生脉冲的周期为pL pH T t t =+,因此频率121 1.43(2)pL pH f t t R R C==++, 这样我们通过选取合适的电阻和电容,使得f =1HZ,经过计算我们可得12100;100; 4.7R K R K C F μ=Ω=Ω=通过以上的计算与选择,我们可以得到周期为1S 的矩形波,这样就完成了脉冲电路的设计.我已经在上面介绍了芯片74LS194的功能表和引脚图,我们知道74LS194是一双向寄存器,它能够实现电路左移,右移,保持,并行输入,并行输出,以及置零的功能,因此我们可以利用74LS194的这些功能来实现八盏彩灯测循环控制功能.图9 循环控制电路对单个寄存器而言,将S0,S1,都接高电平,并且清零信号CLR也接高电平,置数1000之后,再将S1接至低电平处,可以实现右移循环功能,即1000→0100→0010→0001→1000;相反,我们将S1接高电平,S0接低电平,可以左移循环功能,即1000→0001→0010→0100→1000.而要实现八位的左移或右移功能实际上很简单,将两个74LS194级联就可以,这样可以实现八位的左移或右移功能,而级联是将第一片74LS194的SR接到第二片的74LS194的D3,第一片的74LS194的SL接到第二片74LS194的D0;同理,第二片74LS194的SR,SL 接到第一片74LS194的D3,D0,这样就可以实现八位的循环左移和右移功能.而在方案中,实现全灭功能,只需要将74LS194的清零端CLR接到低电平就可以实现八盏彩灯全灭.实现全亮功能,只需要将所有输入端都接到高电平,并且开关S0,S1,清零端CLR 也都接到高电平,这样就可以实现八盏彩灯全亮功能.2.3 LED 灯显示电路:为了节省经济负担,我们利用发光二极管来代替彩灯,实现彩灯的闪烁功能,发光二极管的阴极与保护电阻连接,并且八个发光二极管共地连接,以此来减少导线数量和节省元器件的开支.下面是LED 灯的连接电路:图10 LED 灯显示电路通过查询模拟电子技术课本理论知识,红光LED 灯的正向电压为1.6~1.8V,电流为50mA,而我们通过查阅资料得知74LS194的输出高电平是2.2~5V,因此我们可以通过计算来得到所需要的保护电阻的大小:min 01max min 2.2 1.880.050.05o U U R --===Ω max 01min max 5 1.6680.050.05o U U R --===Ω, 因此,通过上面的理论计算我们可以得到保护电阻的范围是在:~[868]R Ω因此,我们选择保护电阻为47Ω.3. 电路的调试与检测3.1 电路的调试与检测:3.1.1 调试的方法:设计完电路之后,我相信最重要也是最困难的一步是就是电路的调试,一个电路成功与否的关键也是在调试.但是,一个电子电路即使在仿真完全正确的情况下,按照仿真结果的参数来进行设置,或许其真实结果也不会令人很满意的,究其原因,我想是多方面的.首先,我认为即使在相应的软件中仿真正确,但是我们也知道仿真是在理想情况下实现的,而在现实生活中,存在着复杂的客观的因素:如元器件的值的误差,器件参数的误差等等,这其中任何一个因素都会对电路的实际效果产生很大的影响.因此,我们必须在理论上通过之后,再安装连接电路,对电路进行调试和纠正,以弥补电路设计方案的不足,然后采取措施对电路进行最优化.而在电路的调试过程中,一般要用到的工具是万用表,我们要对万用表的操作方法熟悉,这样才能在电路的调试过程中有利于我们检查电路的故障,正确解决所遇到的问题.通常,我们在电路调试过程中有两种检测方法,一种是模块检测法,一种是整体调试法.我个人认为模块检测发对我们更加实用,有利,首先,模块检测法可以让我们能够很快的发现电路的故障出在哪里,能够帮助我们更快的解决电路所遇到的问题;其次,我认为模块检测法可以对我们的电路进行保护,避免由于电路连线的不正确而导致烧毁电路.模块检测法的检测顺序最好是按照信号的流向来进行检测,一个模块一个模块来进行检测,逐步扩大检测范围,最后完成总的调试结果.另一种检测方法是整体调试法,该方法是在连接完毕电路之后直接对整个来进行调试,部分模块进行测试.依我个人观点,这种方法很难发现是哪里出现问题,不利于我们对电路进行调试.因此,我们在本次课程设计中所采取的调试方法就是模块测试与整体测试法相结合的方法,因为整体测试法会让我们对电路有个整体把握,发现电路存在问题之后,我们再通过模块检测阀来单独进行检测,从而发现电路的问题.3.1.2 调试的步骤:电路的调试步骤:首先,我们组的成员商量讨论之后,决定采取哪种方案之后,在放仿真软件multisim中仿真正确之后,按照所得到的正确的电路图我们进行电路连线,连线完毕之后,首先查看电源是否接错或出现短接的情况,然后,再查看各个芯片是否安装的牢固,最后,我们要做的是检测各个芯片的引脚是否接错,这是非常重要的一步,因为如果芯片引脚接错,可能导致芯片被烧坏.以上是电路连接完毕之后必不可少的一步.其次,我们在做好第一步之后进行下一步,接通电源,观察电路是否正常工作,如果不能正常工作,那么立即关闭电源,并且对电路的各个模块进行检查来排除错误,直至发现错误为止,发现错误之后进行改正.再之后,当第二步完成之后,我们在工作开关断开的情况下,来检测脉冲产生电路的正确性,用一个发光二极管来检测,当发光二极管工作正常时,说明脉冲产生电路是正确的;当不能正常工作时,我们需要排除其中的错误,看看是否是因为芯片的连接问题等等;还有,我们要检测循环控制电路,检测其输出电平是否是正常的,如果不正常我们需要检查出原因,一般这时候我们首先看看芯片的连接是否正确,直至排查出原因.最后,电路调试的工作是闭合工作开关,观察等是否能够正常处于所要求的工作状态,此时如果继续存在问题,那么我们应该继续对电路进行调试3.1.3 调试中的故障以及解决方法:在我们这次的调试中,我就是按照上面所叙述的方法进行调试的.当我们连接完毕电路之后,另两个同学按照正确的电路图进行检查,待全部检查连线正确之后,我们接通+6V的电源,发现电路不能正常工作,于是我们立即关闭电源,仔细分析一下电路之后,确定所有芯片的引脚连接正确之后,用万用表对脉冲电路进行了检测,发现脉冲电路能够正常工作.于是我们仔细思考之后,接合以前的经验,于是我们对连接发光二极管的那一排插孔进行测量,发现问题正好出在了那里,由于电路板的制作原因,两孔之间没有接通,因此导致电路不能正常工作.我们采取的办法是每个孔进行测量,看看哪些孔之见不能正常接通,之后再通过导线将它们连接起来,以达到正常接地的功能.解决以上功能之后,我们再次进行电路调试,发光二极管虽然能够实现全亮,全灭,以及置数和清零功能,但是不能实现左移和右移功能,但这时候我基本上已经确定我的电路连接不存在任何问题,问题应该是开关S1和S0的原因,因此我们再次对连接S1和S0的开关接线进行检测和稳固之后,对电路进行了调试,电路可以正常工作了.但由于开关的抖动性,导致了左移和右移的功能经常处于失效状态.在数字电路中我们实际上已经学习过解决开关的抖动性,我们可以利用SR锁存器来消除抖动性,但是在这次课程设计中我们没有很好的办法来解决该问题,只能多试几次,以此来让电路处于正常工作状态.总来说,这次电路的调试还是比较成功的,能够准确排查出原因和及时解决问题,大大提高了我们的工作效率,也很大的提高了我们在实践中利用理论知识的分析问题和解决问题的能力.4.电路的仿真结果4. 方案二的仿真图形4.1 脉冲电路的仿真:图11 脉冲电路仿真图通过平常的自学,掌握了multisim仿真软件的用法,因此,在这次课程设计中得到了运用.它为我们提供了该电路是否正确与否的信息,能够帮助我们顺利完成电路设计.下面是仿真得到的脉冲图形:图12 555定时器产生的脉冲4.2 循环控制电路仿真图形:图13 彩灯循环控制电路仿真图虽然能够仿真出来动态感,但由于只能插入图片,所以只能显示出一盏灯亮的效果.4.3 总电路仿真图形:图14 总体电路仿真图形总结与体会这次电子电工课程设计是我们进入大学以来第一次做课程设计,因此对于我们来说是一个新鲜事物,同时也是一个挑战,毕竟我们以前从来没有做过.但是,凡事都有第一次,我们不能因为以第一次为借口就可以掉以轻心,我们必须尽自己最大的努力来做好这次课程设计.这次课程设计给我最大的感受是启发巨大.首先,在做这次课程设计的过程中,我们要大量用到大一下学期所学的电路基础知识和大二上学期学的模拟电子技术和本学期所学的数字电子技术的理论知识,而且,在课程设计中不仅要懂得理论知识,更重要的是我们要将理论知识运用到电路实际的设计与调试中,而且还要考虑到现实生活中的环境,结合实际才能设计出比较实用的电路图.其次,就是我查阅资料的能力得到大大提升.虽然这次课程设计的题目网上漫天飞,但我是通过实际所学的知识亲自设计出来的.在自己设计的过程中,难免会需要大量资料,而这就考察了我的查阅资料与筛选资料的能力.以前,学校的数据库很少被我利用,而且操作也不是很熟悉,但这次我为了设计出完美的电路,查阅大量的资料,可以说,一个电路设计下来,我也差不多看了20多篇论文.而同时,在设计电路过程中,阅读资料也大大增加了我的知识面和阅读论文的能力,可谓是一举多得.最后,在课程设计中提高了我的动手能力.以前,我一直注重理论知识的学习,而忽视自己的动手实践能力,以致于虽然我再理论课上的考试成绩很高,但每次实验都不能够很好的完成实验.然而,这次课程设计,我们这组可以说是以我为核心,我领导了电路的设计,连接,调试等一系列过程,在这些过程当中,我都亲力亲为,大大锻炼了我的实际动手能力和领导能力.虽然这次课程设计完成得还算不错,但在课程设计的过程当中,也暴露出了我自身的许多问题.首先是以前所学的知识忘记得很快,由于没有及时的巩固以前的知识所造成的后果,实际上这些基础电路的知识在我们以后的专业课学习中也会大量会运用到,这就给我敲响了警钟,及时复习所学的知识才能够运用得游刃有余,而且有人曾对我说过”对一件事情感兴趣是即使在没有任何外在压力下也依然孜孜不倦的去学习它,运用它”,这句话给了我很大的启发,我一直认为我对电路方面有很大的兴趣并且认为自己有这方面的天赋,看样子我在这方面做得还是不够.还有一个方面是我在与他人合作过程中所暴露出来的问题,对于别人我也像要求自己一样来要求他们,从而与他们在合作过程中有一些不愉快;而且我在电路调试过程当中遇到问题时不是很冷静,甚至显得有点急躁,因此不能够及时排查出原因.这些都是我的心态所影响的,今后在这方面我要好好改正,争取做到冷静处事.这次课程设计完成了,我也完成了一篇论文,虽然说这篇论文质量不是很高,但这是我进入大学以来写的最长,写得最认真,写得最满意的一篇论文.通过完成这样一篇论文,为我今后发表论文打下了一个很好的基础.总而言之,这次课程设计让我懂得了许多许多,知识的重要性,理论与实践结合的重要性,以及与人合作的重要性等等.这次课程设计时间没有浪费,是我进入大学以来最最充实的两个星期.参考文献[1]康华光.陈大钦.电子技术基础-模拟部分(第五版).北京.高等教育出版社.2006.1[2]康华光. 邹寿彬.电子技术基础-数字部分(第五版).北京.高等教育出版社.2006.1[3]罗杰.电子技术基础习题全解-数字部分(第五版)高等教育出版社.2006.5[4]邱关源.电路(第五版).高等教育出版社.2006.5元件明细表。

彩灯循环控制电路的设计与制作

彩灯循环控制电路的设计与制作

彩灯循环控制电路的设计与制作引言:一、设计思路:步骤1:整体设计思路:彩灯循环控制电路主要由以下几部分组成:电源供应模块、计时器模块、逻辑控制模块、彩灯驱动模块。

电源供应模块负责为整个电路提供电源,计时器模块负责控制循环的时间,逻辑控制模块负责根据计时器的状态控制彩灯的亮灭,彩灯驱动模块负责将控制信号转化成对实际彩灯的驱动。

步骤2:电源供应模块设计:电源供应模块是整个电路的基础,常用的方式为使用稳压电源或者直流电池供电。

一般使用直流电源供电会更加稳定和可靠。

步骤3:计时器模块设计:计时器模块的设计可以使用集成电路555或者Arduino等进行实现。

通过设置计时器的参数,可以控制循环的时间。

步骤4:逻辑控制模块设计:逻辑控制模块是整个电路的核心,可以使用逻辑门、可编程逻辑控制器等进行实现。

逻辑控制模块根据计时器的状态来控制彩灯的亮灭。

可以根据不同的需求,设计不同的亮灭模式,如顺序循环、随机循环、呼吸循环等。

步骤5:彩灯驱动模块设计:彩灯驱动模块负责将逻辑控制模块产生的控制信号转化成对实际彩灯的驱动。

常用的方式是使用三极管、MOS管等进行驱动。

二、制作步骤:1.连接电源供应模块:将稳压电源或者直流电池连接到电路的供电输入端。

2.连接计时器模块和逻辑控制模块:将计时器模块和逻辑控制模块按照电路设计连接起来,确保信号的正确传输。

3.连接彩灯驱动模块:将彩灯驱动模块按照电路设计连接到逻辑控制模块的输出端,确保信号能够正常驱动实际的彩灯。

4.连接彩灯:将实际的彩灯连接到彩灯驱动模块的输出端,确保彩灯能够正常亮灭。

5.测试与调试:对整个电路进行测试和调试,确保彩灯能够按照设计的循环模式正常亮灭。

三、注意事项:1.电路的供电输入要保持正确,以免对电路元件造成损坏或者故障。

2.连接电路时要避免短路和接触不良,以保证信号的正常传输。

3.在计时器模块的参数设置时要根据需求进行调整,以控制循环的时间。

4.逻辑控制模块的设计要根据实际需求设计合理的亮灭模式。

四路彩灯控制器设计方案

四路彩灯控制器设计方案

四路彩灯控制器设计方案1 前言1.1序言随着经济的发展,城市之间的灯光系统花样越来越多,用中规模集成电路设计并制作一个四路彩灯显示系统,可用于节日庆典,医院病房等多处地方,同用单片机控制相比,它具有准确,不易受外界干扰出错,因而得到了广泛的应用。

小到人们日常生活中的电子贺卡,大到宾馆、医院等公共场所的大型数显电子钟。

1.2设计要求用中规模集成电路设计并制作一个四路彩灯显示系统,要求如下:1)开机自动置入初始状态后即能按规定的程序进行循环显示;2)程序由三个节拍组成:第一节拍时,四路输出Q1~Q4依次为1,使第一路彩灯先点亮,接着第二,第三,第四路彩灯点亮。

第二节拍时,Q4~Q1依次为0,使第四路彩灯先灭,然后使第三,第二,第一路彩灯灭。

第三节拍时,Q1~Q4输出同时为1态0.5秒,然后同时为0态0.5秒,使四路彩灯同时点亮0.5秒,然后同时灭0.5秒,共进行4次。

每个节拍费时都为4秒,执行一次程序共需12秒;3)用发光二极管显示彩灯系统的各节拍。

1.3实施计划根据课程设计要求,首先确定总设计方案,然后用EDA软件设计各单元电路并仿真分析,最后完善总体电路写出设计报告。

1.4必备条件编辑说明书:Word 2003绘制框图:SmartDraw 7绘制原理电路:Protel、Altium、Multisim、Tina、Proteus等仿真分析:Altium、Multisim、Tina、Proteus等PCB:Protel、Altium、Multisim、Tina、Proteus等设计所需软件用以上任意即可完成需求。

2 总体方案设计通过查阅大量相关技术资料,并结合自己的实际知识,我主要提出了两种技术方案来实现系统功能。

下面我将首先对这两种方案的组成框图和实现原理分别进行说明,并分析比较它们的特点,然后阐述我最终选择方案的原因。

图2.1 四路彩灯控制流程框图2.1方案比较2.1.1方案1采用单片机控制电路为主实现四路彩灯显示。

多路彩灯设计

多路彩灯设计

T1T0TMOD 89HGATE C/TM1M0GATE C/TM1M03.1 控制原理矩阵输出方式的彩灯控制器电路原理图所示。

单片机ICI 的控制输出信号由两个I/O 口完成。

由Pl 口输出8个行驱动信号与由P3口输出8个列驱动信号进行矩阵连接,可以对64组彩灯实施多花样变化的控制。

若在Pl 口线上输出高电平信号,在P3口线上也输出高电平信号,P3口上的高电平信号经IC2反相后会变为低电平,这时被PI 、P3口控制的固态继电器就会被触而导通,所有组的彩灯都会被点亮。

在通常情况下,Pl ,P3口多半都不同时输出高电平,因此,各组彩灯也多半不会同时都点亮,哪组彩灯被点亮要看Pl 与P3口的输出状态,当Pl 口输出00时,SSR1-SSR64都不会导通,彩灯也全部熄灭。

当PI 口输出0lH ,P3口输出0lH 时,由继电器控制的彩灯(L1)被点亮l 当Pl 口输出O2H ,P3仍然输出01H ,P1.1口线上处于高电平的SSR2导通,由SSR2控制的彩灯(L2)被点亮。

因此通过编制软件,改变Pl 口和P3口的输出状态,从而达到彩灯的不同显示效果。

3.2 编程设计现在对L1~L8进行编程举例以示说明,控制要求为:彩灯全亮1秒→全灭1秒→L1亮1秒→L1、L2亮1秒→L1~L3亮1秒→L1~L4亮1秒……全亮1秒,并实现对该过程的循环控制。

3. 定时/计数器的方式和控制寄存器的设置 3. 定时器工作方式寄存器TMOD定时器的工作方式寄存器TMOD 用于选择定时器的工作方式,它的高4位控制定时器T1,低4位控制定时器T0。

TMOD 中各位的定义如下:其中,GATE :门控制位,用于控制定时器的启动是否受外部中断源信号TCON 88HTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0D7D6D5D4D3D2D1D0的影响。

GATE=0时,与外部中断无关,由TCON 寄存器中的TRx 位控制启动。

GATE=1时,由控制位TRx 和引脚INTx (见表1)共同控制启动,只有在没有外部中断请求信号的情况下(即外部中断引脚INTx=1时),才允许定时器启动。

课程设计节日彩灯控制电路设计报告

课程设计节日彩灯控制电路设计报告

课程设计--节日彩灯控制电路设计报告节日彩灯控制电路设计报告一. 设计要求(1).控制16个不同颜色的彩灯依次点亮,不断的进行下去。

(2).每路以发光二极管为负载。

(3).可实现控制要求,控制电路。

二. 设计的作用、目的1.掌握电子电路安装和调试的方法及其故障排除方法学会用面包板对电路进行仿真。

2.培养自己实践的能力,解决问题的能力及现有知识基础上的创新。

3.通过查阅手册和文献资料,培养独立分析问题和解决问题的能力。

4.培养自己的创新能力和创新思维。

5.掌握集成芯片电路的应用方法。

三. 设计的具体实现1.系统概述电路组成及工作原理:此电路由74LS161、74LS14、74LS138组成。

当通电后每来一个脉冲,计数器74LS161加1,输出1。

则3—8译码器所接的发光二极管依次发光。

彩灯控制电路原理图如下。

总电路图2.单元电路设计与分析(1)16进制计数器74LS16174LS161管脚图74LS161功能表74LS161功能当清零端CR=“0”,计数器输出Q3、Q2、Q1、Q0立即为全“0”,这个时候为异步复位功能。

当CR=“1”且LD=“0”时,在CP信号上升沿作用后,74LS161输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态分别与并行数据输入端D3,D2,D1,D0的状态一样,为同步置数功能。

而只有当CR=LD=EP=ET=“1”、CP脉冲上升沿作用后,计数器加1。

74LS161还有一个进位输出端CO,其逻辑关系是CO=Q0·Q1·Q2·Q3·CET。

合理应用计数器的清零功能和置数功能,一片74LS161可以组成16进制以下的任意进制分频器。

(2)74ls138译码器内部电路逻辑图功能表简单应用74LS138 为3 线-8 线译码器:74LS138工作原理如下:当一个选通端(G1)为高电平,另两个选通端(/(G2A)和/(G2B))为低电平时,可将地址端(A、B、C)的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。

4多路彩灯

4多路彩灯

西安邮电学院数字电路课程设计报告书——多路彩灯控制器一.课程设计题目:多路彩灯的设计二.任务和要求:1.用八个彩灯来循环花形;2.至少有三种花形;3.三种花形的变化可以用两种不同的节拍来实现。

三.总体方案的选择:彩灯由发光二级管代替,虽然省略了功率放大电路,但是从信号控制的角度讲,仍具有现实意义。

发光二级管的特性为单向导电性,正向高电平亮,低电平灭。

由八个发光二级管组成的彩灯实现不同花色不同花色要靠八个发光二级管按不同顺序的周期性的亮灭来实现,三种花型意味着三种需要三种周期循环的亮灭;对于可变换快慢的节拍,首先得产生两种不同快慢的节拍,然后控制起出现其起作用的时刻即可;最后是关于控制,周期性循环与周期性节拍变换都必须由相应的时钟信号控制,所以控制的核心是产生始终的计数器,而计数器需要一个基础时钟发生器,所以还学要一个基本时钟发生模块。

所以可得一下结构图:花型如下:花型2:花型3:四.各模块电路设计(电路图在Max+plusII中完成)1.基本时钟产生模块用来产生1Hz的脉冲波作为所有时钟信号的基础,为各变频单元的输入信号电路如图2.节拍产生模块:由7474芯片的D1触发器完成输入端为一个基本脉冲信号(其中1CLRN、1PRE、2CLRN、2PRE接高电位)。

用来产生基频的二分频信号以实现一个相对较慢的节拍。

3.节拍控制模块:由74151芯片通过管脚A控制选通D6、D7管脚(D0~D5、B、C管脚接地)。

以实现经过相应时间后选通快\慢频率的时钟。

4.花型显示模块由74194两个组成构成一个八位的扭环计数器,所以每次在输入端A、B、C、D 并入一次数据可以最多循环产生8×2种状态,所以扭环计数器可以产生最丰富的状态,可是使花型更复杂;电路图如下用来产生直接控制彩灯亮灭的不同组合,换而言之,直接产生不同花色的部分。

5.时钟变换模块1由74161两个组成,分别构成:低位片DCBA接1000构成模八计数器(上),高位片DCBA接1101构成模三计数器(下),级联构成8×3模24计数器作用为①产生控制节拍和花色的时钟信号②产生并数信号。

多路彩灯控制器的设计

多路彩灯控制器的设计

一、课程设计题目:多路彩灯二、任务和要求:任务:设计一个多路彩灯控制器,能控制8路彩灯,彩灯用发光二极管模拟。

要求:能演示至少3种花型,花型自拟。

彩灯明暗变换节拍为1.0s和2.0s,两种节拍交替运行。

目的:(1).掌握移位寄存器的移位,置位功能。

(2).掌握TTL集成电路驱动发光二极管的设计方法。

(3).熟悉中、小规模数字集成电路芯片,掌握基本数字电路设计方法,通过实践提高数字电路连接、调试能力。

三、器件四、总体方案方案一:模块图如下(箭头示数据流的方向和内容):分析:此方案设计花型种类多,实现简单,使用的芯片数少,但后三种花型变化简单。

方案二:共设计3种花型,每种花型均有16种状态,花型3的前8种状态和后8其模块图如下:分析:此方案花型变化多样,但电路复杂,使用的芯片数多,花型少。

总结:方案一电路简单,所使用的芯片数目少,而且花型种类多,在实现分频时,二使用了74LS74和74LS00,而方案一只用了一片74就实现了。

在数据选择模块,方案一用了一片151就可实现节拍的选择。

而方案二电路复杂,花型少。

故选择方案一。

五、 单元电路设计:选择方案一,实现电路简单,共使用了9片芯片。

(一)脉冲发生电路脉冲发生电路使用了555脉冲发生器和若干器件组成。

具体参数:555芯片一片,R1为4.7,R2为150,C1为0.01uf ,C2为4.7uf ,电源电压为5V 。

其电路图如下:S1,S0(控制信息);清零信号其波型为5V的方波。

(二)脉冲分频电路脉冲分频电路是由555提供脉冲,由74LS74实现分频。

其电路图为:555电路和分频出的波形分别如下:(三)脉冲选择电路脉冲选择电路由一片74LS151组成,并有计数电路的控制,每32个脉冲数据选择变化一次,及选择CP信号或分频的信号。

其电路如图:(四)计数电路计数电路是由两片74LS161和一片74LS04及一片74LS20组成,其实现电路的计数,其电路图如下:其有关波形为:因为电路中有8个灯,因此计数电路每计数八个,SR信号变化一次,然后一是按次循环。

EDA多路彩灯控制器设计

EDA多路彩灯控制器设计

EDA多路彩灯控制设计一.系统设计要求设计一个多路彩灯控制器,彩灯能循环变化,可清零,可以变化彩灯闪动频率。

二.设计方案整个系统有三个输入信号,分别为控制快慢的信号OPT,复位清零信号CLR,输出信号是8路彩灯输出状态。

系统框图如:主要模块组成:时序控制电路模块和显示电路模块,时序控制电路是根据输入信号的设置得到相应的输出信号,并将此信号作为显示电路的时钟信号;显示电路输入时钟信号的周期,有规律的输出设定的六种彩灯变化类型。

三.模块设计时序控制模块:CLK为输入时钟信号,电路在时钟上升沿变化;CLR为复位清零信号,高电平有效,一旦有效时,电路无条件的回到初始状态;OPT为频率快慢选择信号,低电平节奏快,高电平节奏慢;CLKOUT为输出信号,CLR有效时输出为零,否则,随OPT信号的变化而改变。

时序控制电路模块程序如下:library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity kz is --定义实体port(clk: in std_logic; --时钟信号clr: in std_logic; --复位信号opt: in std_logic; --快慢控制信号clkout: out std_logic --输出时钟信号);end kz;architecture rtl of kz issignal clk_tmp: std_logic;signal counter: std_logic_vector(1 downto 0); --定义计数器beginprocess(clk,clr,opt)beginif clr='1' then --清零clk_tmp<='0';counter<="00";elsif clk'event and clk='1' thenif opt='0' then --四分频,快节奏if counter="01" thencounter<="00";clk_tmp<=not clk_tmp;elsecounter<=counter+'1';end if;else --八分频,慢节奏if counter="11" thencounter<="00";clk_tmp<=not clk_tmp;elsecounter<=counter+'1';end if;end if;end if;end process;clkout<=clk_tmp; --输出分频后的信号end rtl;显示模块电路程序如下:library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity xs isport(clk: in std_logic ;--输入时钟信号clr: in std_logic; --复位信号led: out std_logic_vector(7 downto 0)); --彩灯输出end xs;architecture rtl of xs istype states is --状态机状态列举(s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6);signal state: states;beginprocess(clk,clr)beginif clr='1' thenstate<=s0;led<="00000000";elsif clk'event and clk='1' then --状态机状态之间的转换case state iswhen s0=>state<=s1;when s1=>state<=s2;led<="01010101";when s2=>state<=s3;led<="10101010";when s3=>state<=s4;led<="10001000";when s4=>state<=s5;led<="11001100";when s5=>state<=s6;led<="00110011";when s6=>state<=s1;led<="00010001";end case;end if;end process;end rtl;顶出模块设计程序:library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity cotop isport (clk: in std_logic;clr: in std_logic;opt:in std_logic;led: out std_logic_vector(7 downto 0)); --八路彩灯输出end cotop;architecture rtl of cotop iscomponent kz is --定义元件:时序控制电路port(clk: in std_logic;clr: in std_logic;opt:in std_logic;clkout: out std_logic);end component kz;component xs is --定义元件:显示电路port(clk: in std_logic;clr: in std_logic;led: out std_logic_vector(7 downto 0));end component xs;signal clk_tmp: std_logic;beginu1:kz port map(clk,clr,opt,clk_tmp); --例化时序控制模块u2:xs port map(clk_tmp,clr,led); --例化显示电路模块end rtl;时序控制模块仿真波形:从图中可以看出,当复位信号为高电平时,电路时钟输出清零,当快慢信号OPT为低电平时,时序控制电路四分频起作用,当快慢信号OPT为高电平时,时序控制电路八分频起作用,仿真结果符合电路要求。

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院课程设计光控多路彩灯控制系统设计与制作学生姓名:_________________学院:—专业班级:_专业课程:_指导教师:________________20 年1 引言1.1 设计背景光电子技术是继微电子技术之后近30 年来迅猛发展的综合性高新技术。

1962 年半导体激光器的诞生是近代科学技术史上一个重大事件。

经历十多年的初期探索,从70 年代后期起,随着半导体光电子器件和硅基光导纤维两大基础元件在原理和制造工艺上的突破,光子技术与电子技术开始结合并形成了具有强大生命力的信息光电子技术和产业。

光电子技术是一个比较庞大的体系,它包括信息传输,如光纤通信、空间和海底光通信等;信息处理,如计算机光互连、光计算、光交换等;信息获取,如光学传感和遥感、光纤传感等;信息存储,如光盘、全息存储技术等;信息显示,如大屏幕平板显示、激光打印和印刷等。

其中信息光电子技术是光电子学领域中最为活跃的分支。

在信息技术发展过程中,电子作为信息的载体作出了巨大的贡献。

但它也在速率、容量和空间相容性等方面受到严峻的挑战。

采用光子作为信息的载体,其响应速度可达到飞秒量级、比电子快三个数量级以上,加之光子的高度并行处理能力,不存在电磁串扰和路径延迟等缺点,使其具有超出电子的信息容量与处理速度的潜力。

充分地综合利用电子和光子两大微观信息载体各自的优点,必将大大改善电子通信设备、电子计算机和电子仪器的性能。

1.2 设计目的及意义随着人们生活环境的不断改善和美化,在许多场合可以看到彩色霓虹灯。

LED 彩灯由于其丰富的灯光色彩,低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用,用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。

但是目前市场上各种式样的LED彩灯多半是采用全硬件电路实现,电路结构复杂、功能单一,这样一旦制成成品只能按照固定的模式闪亮,不能根据不同场合、不同时间段的需要来调节亮灯时间、模式、闪烁频率等动态参数。

同时这种彩灯控制器结构往往有芯片过多、电路复杂、功率损耗大等缺点。

此外从功能上来看,亮灯模式少而且样式单调,缺乏用户可操作性,影响亮灯效果。

因此有必要对现有的彩灯控制器进行改进。

随着电子技术的迅速发展,单片机得到了越来越多的应用。

本设计用单片机AT89C51结合LED制作了一种新型的LED彩灯控制系统的设计方法,以AT89C51 单片机作为主控核心,与按键、光电对管、显示器等较少的辅助硬件电路相结合,实现对LED 彩灯进行光控。

本系统具有体积小、硬件少、电路结构简单及容易操作等优点。

1.3 设计要求光控多路彩灯控制系统可用于霓虹的应用,采用自动循环点亮的方式,在白天的时候彩灯不点亮,在晚上的时候彩灯会自动点亮并且会循环的依次点亮。

(1)具有自动循环点亮的电路单元,就是多路彩灯会自动的进行逐个点亮不需要外部的控制信号,能够自己输出脉冲信号来实现多路彩灯依次点亮。

(2)具有光强检测电路单元,光照强度门限可自由调节,依据设置门限控制按键触碰电路的工作。

即光线充足,多路彩灯系统不工作,当光线昏暗时多路彩灯系统工作。

2 方案设计2.1 设计方案彩灯控制器大致可分为两种方案实现。

一种是利用数字电子电路装置控制,另一种是采用单片机控制。

方案一:数字电子式光控彩灯电路主要是由光控电路、时钟信号电路和彩灯电路组成。

光控电路主要由光敏电阻和电压比较器组成,作用是通过光的强度去控制后面的电路是否工作,时钟信号电路由NE555芯片构成,为循环灯电路提供时钟信号,彩灯电路的核心元件是CD4017 芯片,由它来控制循环灯的亮灭.。

时钟信号电路主要是由NE555组成的振荡电路,CD4017是一个十进制的计数器,具有个译码输出端,和时钟、复位、时序输入端。

光控式循环灯电路的优点是结构简单,实用性强,缺点是电路的稳定性能不算太好,外界对电路会产生一定影响。

本方案主要是通过对基于单片机的多控制、LED 彩灯循环系统的设计,来达到本设计的要求。

其硬件构成如图1 光控彩灯循环控制系统硬件框图所示以单片机为核心控制,由单片机最小系统(时钟电路、复位电路、电源)、按键控制电路、光控电路、八个LED发光二极管和直流电源电路组成图1光控彩灯循环控制系统硬件框图2.2 方案选择结合设计任务书比较以上两种方案可知:利用电子电路装置控制,其电路不很复杂,制作相对较容易点,成本也相对较低,但可调性差,亮灯模式少而且样式单调,达不到设计任务要求或实现困难。

采用单片机控制其优点是电路集成度高,工作原理简单,清晰明了,自定义编程,控制的图案花样多,移植性好等。

综上,显然方案二各方面优越于方案一,以及为了体现专业优势,本次设计采用第二种方案。

3硬件设计3.1 AT89C51单片机介绍AT89C51单片机主要由运算器、控制器、定时器/计数器、程序存储器ROM 数据存储器RAM串行I/O端口、并行I/O端口、中断控制系统、时钟电路和总线等工作部件组成。

AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

AT89C51单片机采用40Pin封装的双列直接DIP结构,如图2 是它们的引脚配置,40个引脚中正电源和地线两根,外置石英振荡器的时钟线两根,4组8位共32个I/O 口,中断口线与P3 口线复用。

现在我们对这些引脚的功能加以简要说明:U1VCC供电电压VSS接地P0 口:P0 口为一个8位漏级开路双向I/O 口P1 口:P1 口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O 口P2 口:P2 口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O 口P3 口:P3 口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O 口,可接收输出4个TTL 门电流。

P3 口也可作为AT89C5啲一些特殊功能口,P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

RST/VPD复位/备用电源XTAL1反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入XTAL2来自反向振荡器的输出3.2 单片机最小系统要使单片机工作起来,最基本的电路的构成由单片机、时钟电路、复位电路等组成。

单片机最小系统如图3所示。

C1:h时钟电路:本系统采用单片机内部方式产生时钟信号,用于外接一个 12MHz石英晶体振荡器和2个30pF 微调电容,构成稳定的的自激振荡器,其发出的脉 冲直接送入内部的时钟电路。

复位电路:确定单片机工作的起始状态,完成单片机的启动过程。

单片机系 统的复位方式有上电自动复位和手动按键复位。

本设计采用手动按键复位,该复 位方式同样具有上电自动复位功能。

3.3 光电检测和按键电路光控电路主要是用光的强度来控制后两个电路是否工作,那么就需要用一个和光的强度有直接关系的电路元件, 这里我所采用的是光电对管。

光电对管,也 叫光电开关,内部结构为一个发光二极管和一个光敏三极管。

分为反射式和直射 的,通过集聚光线来控制光敏三极管的导通与截止。

当对管以近似直线的位置相对时,接收管才会有一个比较明显的阻值变化。

通过光电对管接收管阻值的变化 实现光控。

再利用双电压比较器 LM393构成电路,输出两种工作状态,即输出 高点平和低电平状态,输入单片机以达到光控的实现。

如图4为光电检测和按键 电路。

也M2 刊詁H詡皂一刊如5 丸5■心K HF2.T MP2.y*TA-E3: 詁P2.SAUP1JP£.b ;A14 P2.71A15=1.1 W.l-TXD=1 2 =3;lhT :S1 3 九4T - 3P1ST1=1.6壬E MRa ■ «ps.ritnR图3单片机最小系统丄 C2門光电检测电路中LM393为双电压比较器,4引脚接地,8引脚接电源,2引 脚与3脚分别为电压比较器的两个电压输入端,1引脚为输出端,如图4为双电 压比较器引脚图。

当3引脚电压大于2引脚电压时,1引脚输出高电平;当3引 脚电压小于2引脚电压时,1引脚输出低电平。

图4中RV1为滑动变阻器,M0C3021 为光电对管,R6为上拉电阻。

因此,光控电路在工作之前需要调节滑动变阻器, 将2引脚电压调至合适的为2引脚提供电压,调节滑动变阻器可以改变供给 2 引脚的电压。

通过光电对管接收管阻值的变化, 比较器输出不同的电平状态,以 达到用光控电路的工作状态。

按键控制电路是由3个按键开关构成的。

它们分别接在单片机AT89C51的P2接口上,实现一对一的控制LED 灯的闪烁方式。

当按下按键时,LED 灯系统闪 烁一种闪烁方式。

三个开关控制三种不同类型的闪烁方式。

3.4 LED 彩灯显示电路LED 彩灯显示电路如图5所示,实际上是由8个发光二极管和一个欧姆排 阻构成的电路。

发光二极管与排阻对应串联,然后接在与之相对应的P1 口上。

通 过软件编程对P1 口输出高低电平来实现不同的闪烁花型。

由于发光二极管的导 通电压一般为1.7V 以上,另外,他的工作电流根据型号不同一般为1mA 到30mA , 电阻选择范围100欧姆〜3千欧姆在此我们这里选用1K 欧姆的电阻。

—P01.-AD 1兀XTA-;比丄心 :<5心9 暫书左住W.7.AD7PUASF2.1 A- 2122uP2.2A1!£ y r 3EENp :.3*r2 A 2 3P2.4A12 =:EA1J盘27P1.0 PS.C.^OCC ID51.111J_ 判:-Ji=1 j13~UP1.4刃m- EH.S03 STI 巧IE讥 PlfiWK317P3.7 17U 1A1K图4光电检测和按键电路3.5 硬件电路原理图打开proteus 的ISIS 编辑环境,从proteus 中选取该电路所需要的元器件, 放置元器件、放置电源和地、连线得到的电路原理图如图6所示。

图6电路原理图再点菜单栏工具下拉的电气规则检查, 当规则检查出现:“NELISTGENERATEDOK NO ERC ERRORDFOUN ” 表示通过检查。

电路设计完成。

vac□1XT 2列 t A31H 3A33苛逊丄心a].5AD5耳一 4了喘勺F 二:siP2JA3 a ;.:AT :m3AnESP2 7 ^1:制上3: 7 Aid ^7J A15P1.1PQltlXEn^lFT :* =;-irrr^1.4□1,5 HT1=1 6=1 7 PJm图5 LED 彩灯显示电路t j nz\ 3二1X ICM( —3» EW D5芝nul~CEAL1WDAQQ r. tw 农二AMJtTAiiX 玄上二•汽■料聲Rj.B-.35 airSC.tXMiH 7 JL VT鳥 kB?:臨帕二二门隅4啊1:EAR2.Erft13R2 ' Ai5^ZQFEK Lm-xc 31 2 =^zrqnr1 勺A*I —| XI■'ICt卄:C D -*□24软件设计4.1 程序流程图程序启动时先跳转到光控盘多判断模块,当确定无光照时跳转到键盘判断模块程序中,此程序里面包含3个按键情况判断,循环检测直到有按键按下的时候, 程序转去相对应按键的彩灯显示的花型模块。

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