节日小彩灯控制电路设计

课程设计报告题目：节日小彩灯控制电路设计
课程名称：电子技术课程设计
学生姓名：
学生学号：
年级：2014
专业：通信工程
班级：
指导教师：
电子工程学院制
2016年3月
节日小彩灯控制电路设计
前言
在现代日常生活中，美丽、可爱的小彩灯越来越多的成为人们生活中的装饰品，被用于很多情况中，比如娱乐场所或是用于各式各样的电子玩具等等，不仅能美化环境、渲染气氛，还可以供人们娱乐，下面就开始彩灯控制器电路的设计。

1课程设计的任务与要求
1.1 课程设计的任务
采用555、74HC163和74LS154作为控制器，LED作为彩灯制作十六路循环彩灯。

1.2 课程设计的要求
综合运用已学习过模拟电路和数字电路等知识，阅读相关集成电路芯片资料和相关文献，了解电子电路设计的有关知识，方法和特点，掌握基本的电子电路设计和芯片使用方法。

2节日小彩灯控制电路方案制定
2.1 方案原理
本课程设计由555构成多谐振荡器来产生方波脉冲，让74LS191加减计数器计数，74LS154来进行译码，使得LED灯的亮灭。

2.2 节日小彩灯控制电路设计设计的技术方案
图1 控制电路设计流程图
3 节日小彩灯控制电路设计方案实施
3.1 单元模块功能及电路设计
(1)555时序电路
在这次课程设计中，555定时器用来产生脉冲信号。

因此把555定时器接成多谐震荡器。

R2、R3、C1.C2为定时元件。

图2 555多谐振荡器
(2)74LS191计数部分
因为在试验中需要一个16进制的计数器，因此采用74LS191加减计数器。

我们可以改变计数器的加减来控制LED亮灭的方向。

置数端A、B、C、D分别置0。

4脚接地11脚为异步置数控制端，高电平有效，接高电平。

14脚接脉冲信号，同555定时器的OUT脚向接。

通过单刀双掷开关来控制74LS191计数器的加减。

图3 74LS191计数器
（3）74LS154译码电路与LED显示部分
74LS154为1—16线译码器，有16个输出端，实验中需要的就是十六输出的译码器。

四个输入端分别同74LS191计数器的QA、QB、QC、QD相接。

通过改变QA、QB、QC、QD与四个输入端的连接方式来控制LED，因为74LS154译码器输出端低电平有效，所以LED显示部分采用共阳极接法，负极分别接在74LS154的输出端上。

4LS154译码电路与LED显示部分的电路图如下:
图4 74LS138译码电路与LED显示部分的电路图
3.2 电路参数计算及元器件选择
1.NE555
555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。

一般用双极性工艺制作的称为 555,用 CMOS工艺制作的称为 7555,除单定时器外 ,还有对应的双定时器 556 /7556。

555定时器的电源电压范围宽 ,可在 4. 5V～16V工作 , 7555可在 3～18V工作 ,输出驱动电流约为 200mA ,因而其输出可与 TTLCMOS或者模拟电路电平兼容。

（1）555的管脚图
图5 555的管脚图
（2）555定时器各个管脚的名称与功能如表
表1 555管脚名称及功能
2.74LS191
（1）74LS191 简介
74LS191是4位集成二进制同步可逆计数器。

集成的4位二进制同步可逆计数器74LS191具有同步可逆计数功能、异步并行置数功能和保持功能。

74LS191没有专用的清零输入端，可通过D0-D3异步并行置入数据0000来实现输出清零功能。

图6 74LS191管脚图
（3）功能图
图7
74LS
191
功能
图
3. 74LS154
（1）74ls154功能简介:
54/74154 为4 线－16 线译码器，当选通端（G1、G2）均为低电平时，将地址端（ABCD）的二进制编码在一个对应的输出端，以低电平译出。

如果将G1和G2中的一个作为数据输入端，由ABCD对输出寻址，74LS154还可作1线-16线数据分配器。

（2）74LS154引脚图
图8 74LS154管脚图（3）74LS154真值表
表2 74LS154真值表
3.3 系统整体电路图
图9 系统整体电路3.4 元器件清单
表3 元器件清单
4 设计的仿真实现
4.1 仿真软件介绍
Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，
适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。

它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。

工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。

Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。

通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。

如图8为multisim14的启动界面。

图10 启动界面
软件以图形界面为主，采用菜单、工具栏和热键相结合的方式，具有一般Windows 应用软件的界面风格，用户可以根据自己的习惯和熟悉程度自如使用。

启动Multisim 14后，界面由多个区域构成：菜单栏，各种工具栏，电路输入窗口，状态条，列表框等。

通过对各部分的操作可以实现电路图的输入、编辑，并根据需要对电路进行相应的观测和分析。

用户可以通过菜单或工具栏改变主窗口的视图内容。

（1）菜单栏
菜单栏位于界面的上方，通过菜单可以对Multisim的所有功能进行操作。

不难看出菜单中有一些与大多数Windows平台上的应用软件一致的功能选项，如File，Edit，View，Options，Help。

此外，还有一些EDA软件专用的选项，如Place，Simulation，Transfer以及Tool等。

（2）工具栏
Multisim 2001提供了多种工具栏，并以层次化的模式加以管理，用户可以通过View菜单中的选项方便地将顶层的工具栏打开或关闭，再通过顶层工具栏中的按钮来管理和控制下层的工具栏。

通过工具栏，用户可以方便直接地使用软件的各项功能。

顶层的工具栏有：Standard工具栏、Design工具栏、Zoom工具栏，Simulation工具栏。

4.2 彩灯控制设计仿真实现
图11 系统仿真实现
4.3 彩灯控制设计系统测试
图12 系统测试波形
4.4 彩灯控制设计数据分析
通过对系统的功能和参数观察都符合设计的要求。

由555构成多谐振荡器来产生方波脉冲，让74LS191加减计数器计数，74LS154来进行译码，使得LED灯的亮灭。

最终16只小彩灯流动闪烁，符合节日小彩灯的要求。

最终输出波形也符合要求。

5 总结及心得体会
我们做什么事的时候都需要先对其有个大致的了解，在做课程设计之前这也是必要的。

首先我们进行了二人小组讨论分工，然后各自查阅资料去了解熟悉课程设计和multisim软件，开始安装软件，其实做好事先准备过程中细心耐心就可以安装好软件。

然后就是熟悉它的应用及彩灯控制的原理包括查阅书籍资料找到原理图以及思考讨论如何去做好这个课程，我们二人小组最后进行紧密的分工合作，也开始去复习巩固模数电以及所用到的仿真的知识，在做好一切工作之后便开始了仿真的摸索，其中有点小点需要提一下，如果不用汉化的全英文设置也让产生一定困难，所以我觉得作为理工生学习英语真的非常必要，通过这次设计我想我得到的第一个启发就是好好学习英语。

在之后的设计过程中我们通过老师的指导包括同学的帮助渐渐做起来得心应手，这个过程也让我们感受了很多很多没有经历过的领悟。

从无从下手到得心应手，我们组员不断依靠
自己的力量去摸索知识操作，这个过程必定是艰辛但值得的。

也让我们知道做什么事所需要的坚持不懈的品质和要有目的性。

要先明白你要达到什么目的，才能对其有所作为准备。

此次设计中，我们也了解到multisim的使用，还有它强大的功能，这也更加深了我们对于其他类似的仿真软件的兴趣，以后也会逐步去了解与我们本专业有关的软件。

最后对于这次有意义的课程设计的总结就是12个字“耐心细心，坚持不懈，合作共赢”同时也更加期待参加其他课程活动。

也希望通过在大学里对于专业的学习能在以后的生活工作中可以自主设计出更好的作品。

6参考文献
[1] 康华光主编.电子技术基础.模拟部分华中科技大学电子技术课程组编.—5版.—北京：高等教育出版社，2006.1
[2] 何建新高胜东主编.数字逻辑设计基础.北京：高等教育出版社，2012.1
[3] 高吉祥等.电子技术基础实验与课程设计[M]．北京：电子工业出版社，2002
[4] 邱关源，罗先觉主编. 电路—5版.—北京：高等出版社，2006.5 [5]
7附录
原理图：
图13 整体原理图。